自制多臂鉆扶釬膠套在烏干達卡魯瑪尾水隧洞工程鉆孔施工中的應用

杜 進 軍，　楊 玉 銀，　王 先 浩，　左　祥，　史 俊 安，　呂　巋

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

自制多臂鉆扶釬膠套在烏干達卡魯瑪尾水隧洞工程鉆孔施工中的應用

杜 進 軍，楊 玉 銀，王 先 浩，左祥，史 俊 安，呂巋

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：烏干達卡魯瑪尾水隧洞工程使用阿特拉斯多臂鉆進行洞內錨桿鉆孔施工。但在其實際使用時發現，多臂鉆扶釬膠套耐用性差，消耗量很大，加之采購單個扶釬膠套成本很高且進口設備的采購周期很長進而影響生產。為解決該問題并兼顧成本控制，有針對性地實施降本增效，變廢為寶，經研究決定采用廢棄的骨料傳送帶在現場加工制作扶釬膠套并將其應用于實際，不僅保證了施工需要，而且顯著節約了成本。

關鍵詞：自制；多臂鉆扶釬膠套；烏干達卡魯瑪尾水隧洞；變廢為寶；應用；鉆孔施工

隨著機械化水平的不斷提高，液壓多臂鉆的使用使鉆孔功效大大提高，但在其使用過程中存在易損材料消耗大、維修困難、使用不便等問題。出現問題時，如何結合施工現場條件，用創新思維快速解決問題，對操作(使用)者至關重要。烏干達卡魯瑪尾水隧洞為大斷面隧洞，系統支護錨桿鉆孔工程量巨大，為保障生產，配置了三臺多臂鉆進行錨桿鉆孔施工。由于多臂鉆在實際使用過程中扶釬器膠套消耗量大，且因工程地處非洲，交通不便，采購周期長，加之耗材本身昂貴，為了保證正常施工，確保洞內安全，兼顧成本控制，技術人員利用人工篩分系統報廢的骨料傳送帶，設計并制作出經久耐用的、可替代的扶釬器膠套，成功變廢為寶。

1工程概述

卡魯瑪水電站為烏干達境內維多利亞尼羅河上規劃7個梯級電站中的第3級，位于卡魯瑪鎮，距烏干達首都坎帕拉270 km，距古蘆75 km，該電站以發電為主，安裝6臺、單機容量為100 MW的水輪發電機組。

兩條尾水隧洞分別為：1#尾水隧洞長8 544.79 m、2#尾水隧洞長8 451.411 m，平底馬蹄形斷面，開挖洞徑寬13.7～14.8 m、高13.45～14.8 m，混凝土襯砌后洞徑寬12.8 m、高12.8 m，底板寬度為10.5 m。

2問題的出現

工程所使用的阿特拉斯兩臂鉆于2015年7月24日投入生產，至2015年10月3日共計72 d，根據對現場完成工程量進行的統計，合計完成約3萬m的鉆孔施工，卻使用了32付前扶釬膠套(2付原裝正廠，30付國內副廠)、22付中扶釬膠套(2付原裝正廠，20付國內副廠)，其中前扶釬膠套平均937.5 m鉆孔更換一個，中扶釬膠套平均1 250 m鉆孔更換一個。根據采購合同，前扶釬膠套原裝正廠單價為1 006元/個、副廠單價為630元/個，中扶釬膠套原裝正廠單價為712元/個、副廠單價為340元/個，72 d消耗扶釬膠套配件合計費用為29 816元，僅此一項平均每天消耗配件費達414元，造成阿特拉斯兩臂鉆使用成本居高不下。

按照尾水隧洞實際情況預測圍巖類別，兩條尾水隧洞共需錨桿17.9萬根，鉆孔43.2萬m，減去2015年10月3日前已施工的3萬m，剩余40.2萬m鉆孔還需要大量的扶釬膠套，況且已到場的配件庫存已消耗所剩無幾，為了不影響生產，能否就近采購或者利用項目現有資源自行制作可替代的配件成為當務之急。

3解決問題的思路

由于當地經濟發展落后，該國及周邊國家均無此配件，因此，就近采購只能放棄。項目部技術人員對扶釬膠套進行觀察分析后認為：該配件必須耐磨、有韌性、有彈性，能夠很好地將鉆桿握在鉆機大臂位置。經過分析與討論，此時工地中的人工骨料生產系統換下了很多報廢的傳送帶，正好具有耐磨、有彈性、有韌性等性能，并且傳送帶中含有多層纖維，其韌性、穩定性更好，項目部技術人員決定將報廢的傳送帶通過裁剪、打孔、固定制作成扶釬膠套。

4加工制作(以前扶釬膠套為例)

前扶釬膠套長10 cm，寬與高為8 cm，中間為直徑4 cm的孔。報廢骨料傳送帶寬650～1 000 cm，厚度1.1～1.2 cm不等。

第一步：將不同寬度的傳送帶用剪板機切成8 cm×8 cm的方塊(也可自制刀片安裝在四柱壓床上將長條切割)；

第二步：用四柱壓床在方塊中心用自制圓形切割頭(D=4 cm)壓出圓形孔，在一邊兩個角處用四柱壓床分別開孔(D=6 mm)，孔中心距相鄰兩邊均為1 cm。特別需要注意的是：在開孔時一定要制作一個直角L型卡槽，防止在成孔過程中方塊旋轉或移位而致使成孔位置不正，影響組裝；

第三步：將9片開好孔的方塊用兩顆M6×120 mm螺釘穿好，上好螺母并緊固，一個扶釬膠套就完成了。自制扶釬膠套加工、組裝及安裝效果見圖1～4。

圖1　自制扶釬膠套組裝示意圖

5自制扶釬膠套使用效果

在當地及周邊國家難以采購且扶釬膠套采購、運輸成本高的情況下，項目部結合實際，充分落實項目部“降本增效”的宗旨，組織技術攻關，利用骨料生產系統撤換下的報廢傳送帶自制鉆機前、中扶釬膠套。根據現場長時間的使用情況看，自制前扶釬膠套完全能夠滿足多臂鉆的正常使用，單個可使用8～10 d，中扶釬膠套單個可使用12 d以上。同時，項目部將廢棄的傳送帶變廢為寶，大大節約了材料消耗成本。

圖2　自制扶釬膠套壓床加工

圖3　原裝(左)與自制扶釬膠套(右)對比

圖4　自制扶釬膠套安裝圖

6經濟效益

按照尾水隧洞預測的圍巖分布，兩條尾水隧洞共需錨桿17.9萬根，鉆孔作業約合43.2萬m。減去2015年10月3日前已完成的3萬m，還剩余40.2萬m錨桿鉆孔施工，按照平均937.5 m更換一次計算，完 成 剩 余 工 程 量 還 需 購 買 402 000/937.5=429(付)前扶釬膠套。以此類推，需要322付中扶釬膠套。

如果使用廢舊的傳送帶制作扶釬膠套，一個前扶釬膠套平均9 d更換一次，參照2015年10月3日 前 的 生 產 能 力，完 成30 000/105×9=2 571(m)才更換一次，那么，完成剩余的40.2萬m錨桿鉆孔施工只需要制作157個前扶釬膠套即可；以此類推，只需要制作118個中扶釬膠套。目前，卡魯瑪尾水隧洞項目多臂鉆前、中扶釬膠套全部實現自制，無需外購，從而大大節約了成本。自制扶釬膠套只需要投入加工人工費、螺釘材料費以及剪板機床、壓床折舊和電費，并且項目部已經完成當地工人加工扶釬膠套的培訓，成本已進一步降低。

6.1直接經濟效益

根據目前掌握的圍巖分類信息，預計到鉆孔施工結束，扶釬膠套自制成本僅需9 314元，而外購成本則需399 946元，可創造直 接 經 濟 效 益

39.06萬元人民幣(表1～3)。

表1　自制扶釬膠套單個成本計算表

表2　自制扶釬膠套成本計算表

表3　外購扶釬膠套成本計算表

6.2間接經濟效益

通過使用自制前、中扶釬膠套，順利地解決了配件采購困難、供應不及時、影響工期和洞內施工安全等問題，保證了洞挖支護施工的正常跟進，為項目施工爭取了寶貴時間。同時也是響應項目“降本增效”的重要體現，成為變廢為寶的一次成功嘗試。

7結語

在烏干達卡魯瑪水電站尾水隧洞多臂鉆鉆孔施工中，扶釬膠套消耗量大，成本高，并且在當地或周邊國家采購困難、國內采購周期較長等情況下，項目部利用人工骨料生產系統廢棄的傳送帶制作可以替代的扶釬膠套，很好地解決了上述問題，取得了較好的經濟效益。該扶釬膠套具有制作工藝簡單、材料易于獲取、經濟實用等特點，值得在國內、外同類工程施工中推廣應用。

收稿日期:2015-12-12

中圖分類號:TV7;TV554;TV52;TV53

文獻標識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0080-03

作者簡介:

杜進軍(1970-)，男，甘肅靖遠人，工程師，學士，從事水電工程施工技術及經營管理工作；

楊玉銀(1968-)，男，河北遵化人，教授級高級工程師，高級爆破工程師，四川省工程爆破協會專家委員會委員，公司第三屆地下工程專業技術帶頭人，從事地下工程及土石方明挖施工爆破技術及安全管理工作；

王先浩(1988-)，男，四川達州人，助理工程師，學士，從事水電工程施工技術與管理工作；

左祥(1988-)，男，湖南湘潭人，助理工程師，從事水電工程施工技術及經營管理工作；

史俊安(1989-)，男，河南新鄉人，助理工程師，從事水電工程施工技術及經營管理工作；

呂巋(1970-)，男，河北玉田人，助理工程師，從事水電工程施工機械設備管理工作.

(責任編輯：李燕輝)