中铁隧道集团一处有限公司衢宁铁路（福建段）2标项目三分部 屏南 352300
摘要：本文对隧道施工中喷锚支护工序采用的两种设备的性能及使用效能的优劣性进行比较。
关键词：回弹损失；湿喷机；职业健康；速凝剂
目前，隧道施工中喷锚支护对整个隧道施工质量和二衬前的安全保障是十分重要的，之前多采用的干喷法施工由于施工过程中产生的粉尘过大严重危害操作人员的健康和支护效果不达标已基本被禁止使用，现在广泛采用的是湿喷法，也就是通过设备将拌合好的混凝土添加速凝剂后进行施工，通过衢宁铁路（福建段）2标项目三分部鹫峰山1号隧道出口及娜洋坪斜井施工中采用的耿力液压泵送式湿喷机和进口普迈湿喷机械手的两种湿喷设备的具体使用情况，对它们的各项性能及使用效能的优劣性进行对比分析。
1 工程概况
本工程为新建衢州至宁德铁路站前工程（福建段）QNFJZQ-2标，管段始于建瓯市水源乡田源村郭宅，途径水源乡、屏南县境内，止于屏南县大碑村，起讫里程DK272+379.50～DK302+302.00，线路长度28.881km。工程主要包括：桥梁1.879km/8座，隧道26.116km/6座，路基1.381 km/5段，涵洞及框架小桥各2座，车站3处（建瓯东站、地州站、上墩站）。其中三分部位于屏南县大碑村，承担施工任务包括路基工程、桥梁及涵洞工程、隧道工程、车站站场工程等，施工里程DK292+780.0～DK302+302。
鹫峰山1号隧道全长16646.16m，最大埋深约791.5m，起讫里程DK284+561.84～DK301+208。三分部施工起讫里程DK292+780.0～DK301+208，长度8428米。出口隧线分界里程DK301+208，紧邻上墩车站。出口端DK301+170～+208段38m为双线，其余均为单线。采用直切Ⅰ式洞门。娜洋坪斜井位于线路前进方向左侧，长度2028m，井底与隧道相交于DK296+460里程处，综合坡度为8.36%。斜井井身与隧道平面交角约为15°，斜井井底设曲线段与隧道正交连接。
2 设备基本性能介绍
2.1 普迈湿喷机械手
普迈湿喷机械手是一款轮胎底盘移动式混凝土喷射设备，集车载移动系统、混凝土泵系统、液压系统、动力系统、电控系统、空气-水-添加剂系统为一体，通过可准确计量速凝剂的添加剂计量输送装置、保证精确喷射施工的喷射臂、有线遥控操作及液压混凝土泵送装置等保证了设备的稳定性、可靠性、精确性及可控性。鹫峰山1号隧道娜洋坪斜井工地正在使用，最大喷射高度和最大喷射宽度（单侧）分别为16.9 m和14.5 m，喷射最大方量为每小时30方，设备上配备有专用的螺杆空压机提供风能。
2.2 耿力液压泵送式湿喷机
液压泵送式湿喷机是河南省耿力工程设备有限公司生产的，鹫峰山1号隧道出口工地使用的是GYP-90B型，GYP-90B型液压湿喷机是利用液压泵产生的推力，使两个油缸往复交替运动，将稠密流物料由输送管道送至混流管处，经压缩空气形成稀薄流通过管道送至喷头处，在喷头处加入一定比例的速凝剂，直接喷射到受喷面上的一种机、电、液三合一的机械设备。工作风压0.4-0.6 MPa，生产能力是每小时3-7 m3/h，主电机功率为22kw，需要另外的空压机提供风能。
3 常规理论效能分析
3.1 人工工费对比
耿力液压泵送式湿喷机进行作业时需要两台湿喷机同时作业，每台机器需要配置5人，共10人。而普迈湿喷机械手只需4人，使用普迈湿喷机械手可节约人工。
3.2 速凝剂用量
速凝剂的作用是使用喷射混凝土速凝快硬，减少回弹损失，防止喷射混凝土因重力作用所引起的脱落，耿力液压泵送式湿喷机安装的速凝剂添加系统是通过转动旋转按钮调节柱塞式变量泵的输出量，精确度有限。普迈湿喷机械手配有液态添加剂计量输送装置，不仅能对混凝土和速凝剂流量同步程序控制，还可通过喷射情况实时调整速凝剂添加量和混凝土喷射量。故普迈湿喷机械手较耿力液压泵送式湿喷机在速凝剂用量方面要节约。
3.3 喷射混凝土的回弹损失
要控制回弹损失，选取恰当的喷射距离和垂直于工作面喷射是降低回弹率和保证喷射质量的先决条件。在使用耿力液压泵送式湿喷机喷射时，喷射距离和角度取决于操作人员的经验及认真程度，隧道里的作业台架、恶劣的工作环境等因素，使操作人员只能在较小的作业范围内保持稳定的距离垂直墙面施喷，多数情况会在喷射角不能垂直于工作面，因而，回弹率较高，普迈湿喷机械手全液压控制，操纵方便，操作人员可在利于观察的位置通过有线遥控器来控制喷嘴对目标面的距离，使喷嘴垂直于目标面的大方向，喷嘴本身的全方位可调可操作性能，使操作人员能作喷射方向的细微调整，从而大大降低回弹率。普迈湿喷机械手的供风量和风压可由操作人员在风源的最大供风能力范围内随时调节而获得恰当的喷射速度，使回弹率和喷射质量获得最佳匹配，而耿力液压泵送式湿喷机由于是外供风，无此功能。故普迈湿喷机械手较耿力液压泵送式湿喷机在回弹损失方面要小。
3.4 设备效率
普迈湿喷机械手为轮胎式，自身配备有发动机，机动灵活，无需借助其他工具即能行驶至喷射地点，仅需要20 min的准备时间即可进行喷混凝土作业，喷混凝土作业完成后，直接行驶至洞外进行日常维修保养工作，该过程仅需40 min。
耿力液压泵送式湿喷机自身无驱动装置，配置有吊架，每次进行喷混凝土作业时需用装载机吊送至喷射地点，然后安装风水管，才能进行喷射作业，该过程一般需要1 h，喷混凝土作业完成后，需要清理现场，拆卸风水管，然后用装载机将其吊运至洞外进行日常维修保养工作，该过程一般需要1.5 h，工序衔接较差。显然，使用普迈湿喷机械手进行喷混凝土作业时，能够缩短工序衔接时间，进而缩短整体施工时间，提高工作效率，而且没有装载机的台班费用。
3.5 作业人员职业健康
使用普迈湿喷机械手进行喷混凝土作业时，作业人员可站在距喷射面的位置，通过操作有线遥控器来控制喷射头进行喷混凝土作业，工作环境较为舒适，劳动强度较小，耿力液压泵送式湿喷机进行喷射作业时，粉尘浓度大，且作业人员必须手持喷头，站在距喷射面较近的位置进行喷混凝土作业，粉尘大，工作环境较差，虽然佩带防尘装置，但对作业人员损害仍然有些影响。
4 在单线铁路隧道支护中实际效能分析
4.1 鹫峰山1号隧道出口及娜洋坪斜井喷射混凝土工程量
4.2 普迈湿喷机械手与液压泵送式湿喷机效率对比
4.2.1 普迈湿喷机械手
4.2.2 液压泵送式湿喷机
4.3普迈湿喷机械手与液压泵送式湿喷机费用对比
4.3.1 普迈湿喷机械手
4.4 效能对比结论
鹫峰山1号隧道出口及娜洋坪斜井Ⅱ级围岩占比大，占比达90%左右，且每延米喷射方量为0.88-1.04m3。通过以上效能对比可以看出，普迈湿喷机械手在喷射效率及操作环境方面比较有优势，但在每循环喷浆料较少的情况下，各项费用支出大于液压泵送式湿喷机，经济方面不具备明显的优势。
5 结论
施工单位在进行长大单线铁路隧道施工时，隧道Ⅱ级围岩占比大，喷浆方量少的情况下，使用普迈湿喷机械手不经济，但可以有效缩短喷锚支护的循环时间、改善施工人员的作业环境。机械化施工是今后隧道施工发展的必然趋势，在长大单线铁路隧道使用及工序安排方面有待进一步实践。
参考文献：
[1] 刘浩. 浅析Sika湿喷机与岩锋湿喷机的使用效能.科学资讯，2014（9）：65-65.
[2] PM500-PC型混凝土喷射机组培训手册.
作者简介：
樊岸帮：（1981.12-），男，江西（省市）南昌（县）人，工学学士，助理工程师。
论文作者:樊岸帮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/11
标签：机械手论文; 作业论文; 液压泵论文; 隧道论文; 混凝土论文; 斜井论文; 里程论文; 《基层建设》2018年第21期论文;