濕噴機械手在老撾鐵路項目中的應用

曾朝斌，張英達

(中國水利水電第三工程局有限公司，西安 710024)

隨著中國經濟飛速發展，與周邊國家、地區之間建立和連接鐵路網、公路網，形成高速快捷的交通體系，不僅滿足人們對跨國跨地區便利的交通需求，對“一帶一路”(即建設“新絲綢之路經濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”)實現沿線國家優勢互補、開放發展也有著重要而深遠的意義。

在中老鐵路項目施工中，噴射混凝土是一道重要的施工工序。鑒于目前混凝土干噴工藝存在作業人員職業健康安全和施工質量兩大難題，近年來濕噴混凝土工藝已逐漸取代干噴混凝土工藝成為鐵路、公路及水工隧道施工的主流施工工藝。由于小型濕噴機很難克服噴射速度慢、易損件損耗大以及人員設備投入大等弊病，所以小型濕噴機的應用越來越受到限制。目前采用大型車載濕噴機械手已成為主流施工方式。

車載濕噴機械手解決了傳統小型濕噴機不能滿足長大隧道混凝土噴射的不足，具有施工質量好、操作簡單、施工效率高、回彈率小于10%、人員勞動強度低等優點，同時可大大降低粉塵對工人健康的危害。下面以老撾鐵路項目為例，對不同噴射混凝土工藝進行對比。

1 項目概況

1.1 工程概況

中老鐵路項目北起中國云南省玉溪市，經普洱市、四雙版納、中老邊境口岸磨憨，經老撾著名旅游勝地瑯勃拉邦至老撾首都萬象。

新建鐵路為磨丁至萬象線ZLZQ-X標，線路起訖里程DK179+520 m～DK253+614 m，長度74.99 km；隧道17座，全長57.44 km。筆者所在項目部承建管段內X分部起訖里程DK179+520 m～DK225+080 m(即從相嫩2號隧道進口至森村2號隧道橫洞與斜井貫通里程)，全長45.56 km。

1.2 主要施工項目

(1) 隧道長43.543 km(13.5座)，占線路總長的95.6%；

(2) 橋梁長1754.04 m(12座)，占線路總長的3.8%；

(3) 路基長262.96 m,占線路總長的0.6%；

(4) 車站3座(會讓站)：班普亞車站、沙拉巴土車站、班森車站；

全線多以隧道為主，圍巖主要為Ⅲ～Ⅴ級圍巖，初支采用濕噴混凝土支護。

2 隧道施工噴射混凝土工藝的對比分析

目前，隧道施工噴射混凝土主要有干噴、濕噴、潮噴和混合噴的噴射方式。就磨萬鐵路而言，目前采用干噴和濕噴2種方式。

干噴是將骨料、水泥和速凝劑按一定的比例干拌均勻，然后裝入噴射機，用壓縮空氣使干集料在軟管內呈懸浮狀態壓送到噴槍，再在噴嘴處與高壓風混合，以較高速度噴射到巖面上。濕噴是將骨料、水泥和水按設計比例拌和均勻，用濕式噴射機將混凝土壓送到噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴射到巖面上。

下面就設備應用、工程質量控制、施工費用成本以及人文環保等方面對2種隧道噴射混凝土施工優缺點進行對比。

2.1 設備應用

干噴：設備配置人員需求多，施工人員勞動強度大，技術控制難度高。

濕噴：設備配置人員相對較少，操控相對簡單，工作強度低。

2.2 工程質量控制

干噴：加水是由噴嘴處的閥門控制的，水灰比的控制比較難，造成噴射混凝土流動性差，很容易出現混凝土不密實、脫空、強度低等實體質量缺陷，同時噴射混凝土面的平整度相對較難控制。

濕噴：混凝土的流動性較好，在實體質量方面有更高的保障，噴射效果較好，使噴射混凝土品質穩定可靠。

以現場實際測得的混凝土回彈率和混凝土強度為例，從表1、2可以看出，干噴時混凝土回彈率達15%～50%，而濕噴技術回彈率可降低到10%以下。

表1 干噴、濕噴回彈率對照表 /%

表2 濕噴回彈率測定表

干噴、濕噴混凝土強度對比詳見表3，濕噴混凝土強度明顯優于干噴。

表3 C25混凝土干噴、濕噴混凝土試件強度對照表

2.3 施工費用成本

干噴：人員配置多、施工作業循環時間長、施工粉塵大，通風時間長，工作效率低造成施工進度緩慢，同時噴射混凝土回彈量大，造成原材料大量浪費，施工成本控制難度相對較大。

濕噴：人員配置相對較少，施工作業循環時長大大縮短，隧道進尺明顯提高，回彈量大幅度降低，在施工原材料、施工用電、施工進度方面都有較大提高，從而節約成本。

以每個月噴錨1 000 m3的情況下，對濕噴機械手、人工濕噴、人工干噴3種方式進行經濟性比較。

(1) 同一掌子面3種作業方式的人、機、物配置，如表4。

(2) 同一掌子面3種作業方式的成本分析(折算到每立方混凝土)，如表5。

表4 同一掌子面濕噴機械手、人工濕噴、人工干噴作業方式人、機、物配置情況表

表5 同一掌子面濕噴機械手、人工濕噴、人工干噴作業方式成本分析表

根據表5分項成本分析的結果，在同一個掌子面1個月噴射1 000 m3混凝土的情況下，3種作業方式的綜合成本如表6。

表6 同一掌子面濕噴機械手、人工濕噴、人工干噴作業方式綜合成本表

綜上所述，濕噴機械手經濟性優于其他2種作業方式。

2.4 人文環保方面對比

干噴：施工粉塵大，作業環境差，對施工人員身體健康危害較大；回彈量大，水泥、速凝劑等與洞內積水一塊排至洞外，水質影響較大，不利于環保。

濕噴:施工粉塵小，作業環境相對較好，大大降低對人身體的危害程度。

3 濕噴機械手設備

3.1 濕噴機械手市場現狀

在國外濕式混凝土噴射機已經成為噴混凝土作業的主要機具，很多國家應用率達到80%以上。在中國濕噴技術起步較晚，2010年以后隨著多家實力企業陸續進入這一領域，并推出一系列濕噴機械手產品，行業開始實現飛躍發展[1-2]。據初步統計，今年以來行業重點企業與2016年同期相比，濕式混凝土噴射機市場銷量增加了30%以上。調查顯示，其在中國的大規模應用，始于蒙華鐵路建設。

濕噴機械手作為噴錨支護作業的主要設備，可廣泛應用于礦山巷道、鐵路和公路隧道、水利涵洞、各地下工程、高層建筑基坑、軍事工程等施工中。相比較傳統的干噴機作業，濕噴機械手作業可以極大降低機旁和噴嘴外的粉塵濃度，有效消除對工人健康的危害[3-13]。

3.2 存在的問題

(1) 由于起步較晚，目前中國市場上真正具有競爭力的濕噴機械手品牌并不多，五新隧裝、鐵建重工、長沙科達、佳樂建機、河南耿力等作為市場上的主流品牌，占據了80%左右的市場份額；

(2) 優秀操作手匱乏；

分析：從題意和圖形可知，A、C不相鄰，B、D也不相鄰，也就是A、C可以同色或不同色，B、D也如此；由此問題可較為直觀地分為4類：①A、C同色，B、D也同色，有4×3=12種；②A、C同色，B、D不同色，有4×3×2=24種；③A、C不同色，B、D同色，有4×3×2=24種；④A、C、B、D都不同色，有4×3×2×1=24種.根據分類計數原理，故選擇B.

(3) 操作手水平參差不齊，很少能最大化地發揮設備的功效；

(4) 施工企業的不規范操作影響濕噴機械手推廣；

(5) 部分施工企業設備管理人員腦海中沒有保養概念，這就導致設備長期處于“亞健康”狀態。

3.3 國內外濕噴機械手設備

國外生產噴混凝土機械手的廠家以西歐為主，如瑞典斯塔比萊托(Stabilator)公司的Robet-75型機械手、瑞士邁納迪爾(Meynadier)公司的MeycoRobojet機械手、瑞士阿利瓦(Aliva)公司的Aliva-Matico 305型機械手、法國諾麥特(Normet)公司生產的能安裝在PK4000型卡車上的機械手、德國普茨邁斯特-韋克(PutzmeisterWerkMaschinenfabric GmbH)公司生產的大象牌機械手及日本生產的機械手等等。對于大斷面，國外已有2～3臂的噴射混凝土機械手在使用中，所有這些機械手均可以實現遙控操作[14]。

這些機械手在施工中都取得了很好的實績，但由于進口的機械手價格較高，基于中國施工現狀來看，國內設備在性價比上更具優勢。

3.4 國產濕噴機械手設備

目前國產車載濕噴機主要有：江西鑫通機械制造有限公司生產的CSP-30車載濕噴機械手，湖南五新隧道智能裝備股份有限公司生產的CHP25B/30B系列產品。

筆者所在項目部現在使用的五新CHP25B車載濕噴機，采購價格每臺RMB160萬元，設備完成混凝土噴射25 m3/h，大幅度提高施工效率。與國外同級產品價格相比只有一半左右，設備具備質優價廉，維修方便等優勢。

但產品存在亟待改善的幾點問題：① 該產品在施工中對混凝土配比要求較高，設備工作中易出現堵塞，且管路不易清理；② 產品耐磨件噴頭、閥芯及高壓噴管等使用周期短，耐磨件質量有待加強。

4 結 語

隨著人們環保意識的增強以及對噴射混凝土質量要求的提高，必將有越來越多的濕式混凝土噴射機投入使用。展望未來，在經歷過去幾年的飛速發展后，國內濕噴機械手行業有望繼續保持快速上升勢頭，發展前景非常廣闊。

參考文獻:

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