郑万高铁湖北段8标正线全长36千米,主要工程为四隧三桥。隧道工程总长34.035千米,占标段总长的94.5%。该标段共四座隧道,Ⅰ级隧道3座,Ⅱ级隧道1座,隧区地质复杂,Ⅳ、Ⅴ级围岩占比较大,3座Ⅰ级风险隧道为本项目重难点工程。其中,新华隧道全长18770米,为郑万高铁湖北段最长隧道。
按照投标要求,郑万高铁项目设置五个大机工点,实际四个工点使用三臂凿岩台车进行开挖,公司成立专业隧道作业队进行管理,分别为楚烽2号横洞、新华3号横洞、新华出口、甘家山横洞工区,采用项目部、项目分部、作业队三级管理模式。通过近两年的探索与实践,大机配套管理水平有了明显提升,但也存在着一些问题亟待解决。
一、大机配套工作中存在问题
(一)大机作业需要有足够的空间,软弱围岩段落设计采用三台阶、三台阶临时仰拱等工法,作业空间小,设备适用性差。
(二)超欠挖控制不能达到理想效果,影响成本较大。目前大机工点超挖较大,主要是周边眼开挖时外插角增大和开挖后排险作业,增大了超挖量,爆破后断面超挖Ⅲ级12~15厘米,IV、V级18~25厘米。
(三)装药时间较长。台车钻孔相对人工风钻的扰动大、易塌孔,清孔有时不彻底,影响装药速度以及大药卷的使用。因吊篮数量限制,比传统作业面装药多约1小时,影响开挖循环时间。
(四)火工品消耗相对人工开挖偏高。大机开挖炸药单耗与人工开挖对比,大机工点消耗在0.7~0.85千克/立方米,人工工点消耗在0.55~0.7千克/立方米,平均多消耗0.15kg/M3,主要影响因素为炸药不耦合系数大,岩石硬,炸药能量损失较大,为保证爆破效果增大了用药量。
(五)由于受红线步距控制,开挖进度受制约。仰拱、二衬进度直接制约开挖进度,特别是Ⅱ、Ⅲ级围岩好的时候,台车开挖每天可实现1.5~2个循环,每循环进尺4.5m左右,仰拱二衬无法满足步距要求。
(六)大机配套设计概算不足。目前大机配套施工无成熟定额,定额基价调整部分与实际的成本投入差距较大,不能满足现场施工要求。前期由于多种原因,大机开挖进度较慢,成本较高。目前,大机开挖平均成本为66.27元/立方米,普通人工开挖约42元/立方米,对比人工开挖成本增加24元左右。
(七)台车操作维修人员水平偏低。目前台车高级操作手缺乏,大机学员仍在培养过程中,仅能满足操作要求,还需积累工作经验以提高操作水平。现有维修工年龄普遍偏大,文化程度不高,只能对凿岩台车简单外部构件进行维护保养,无法对凿岩机等关键部位进行修理,出现故障大都依靠厂家专业售后服务。
二、针对存在问题采取的对策
(一)明晰管理边界。现场大机管理分为三个层级:项目部(管理层)——项目分部(执行层)——隧道作业队(作业层)。针对本项目大量使用大机配套设备情况,制定相应的大型机械设备管理办法和设备操作规程,规范大机设备管理边界和维修流程,明确作业班组、分部、项目部不同层级工作职责。
(二)健全管理制度。在充分调研、反复研究的基础上,项目部制定了《大型机械设备管理办法》《凿岩台车管理办法(试行)》《凿岩台车使用管理实施细则》《凿岩台车维修保养实施细则》《凿岩台车等大机材料(配件)采购管理暂行办法》《凿岩台车成本核算细则》《凿岩台车薪酬及绩效考核管理细则》《凿岩台车操作工技能等级分类及晋级标准(试行)》等一系列管理办法,规范了大机设备管理办法、边界和维修流程,明确了作业班组、分部、项目部不同层级的工作职责。
(三)内外联动培训。首先由项目安质部按照安全三级教育制度,组织新进人员进行安全教育培训,并在安全教育基地进行实地演练,考核合格后方可上岗;其次联系厂家培训人员进驻施工现场,开展理论知识培训,使操作学员了解设备基本结构,熟悉基本工作原理;最后由厂家操作人员进行培训,指导学员实际操作,提高学员的操作水平。
(四)集中招标采购。根据公司制度及项目部管理办法,针对现场用量大的钻杆、钻头等消耗件,进行集中招标,确定了性价比高的品牌和供应商,利用采购量大的优势,降低了钻具的采购价格,并要求供应商就近设置配件库,确保了钻具质量和供应的及时性,降低了使用成本。
(五)降低装药时间。在国内不允许使用液体炸药的情况下,需配置相应的风动清孔装置,减小清孔工具直径,提高清孔效果,加快装药速度,方便大药卷的使用。
(六)降低喷射砼时间。现场喷射砼施工时间较长,可配置双头湿喷机械手或双机作业,快速提高施工效率。
(七)配足配强工装设备。配备大型管棚钻机实现复杂地质条件下的大断面开挖。为避免出现步距超标,可采用配置全弧模液压栈桥、增加二衬台车的方式,提高仰拱二衬施工进度。
(八)激励约束考核。项目部大机配套施工领导小组结合施工实际情况,多次与分部、作业队管理人员和大机操作人员进行座谈,明确了作业队和台车作业人员的责任边界,对施工中关键指标(进度、超欠挖及消耗件)根据围岩级别制定标准,实行工序考核制度,制定考核措施,每循环进行考核,确定奖罚金额,每月及时兑现,极大提高了现场操作人员的积极性和责任心,加快了开挖进度,减少了超挖值,降低了配件消耗。
(九)分析总结提高。项目部对两个分部、四个作业队的大机使用进行集中管理,制定了“工序写实记录表”,结合台车信息化数据,每周进行台车消耗小结,月底统计台车开挖成本写实表,分部每周召开一次大机配套分析会,项目部每月召开一次大机配套专题会,对大机施工中的水电、钻具、配件及炸药消耗等各项数据进行对比分析,对隧道的超欠挖查找原因,对钻爆图进行优化,提出整改措施,项目部监督分部进行落实,不断总结经验,持续改进施工方法。
(十)加强科技攻关。以大型机械化配套、信息化管理、工厂化作业、专业化施工为契机,进行复杂地质条件下隧道机械化施工关键技术课题研究。对隧道大断面开挖工艺工法、设备配套、施工组织管理核心技术等方面进行提炼,为隧道施工中大型机械配套应用与安全、快速、标准化融合积累经验。
大型机械配套施工是建筑领域发展的必由之路,也是提升公司隧道专业化品牌的着力点。目前郑万项目大型机械化施工还处于探索与实践阶段,我们将团结拼搏,砥砺奋进,认真总结先进施工经验、培养专业人才,为公司打造员工自豪企业作出最大的贡献。(作者单位五公司)