凿岩台车的经济性对比分析

进人２１世纪以来，凿岩台车作为隧道施工的主要设备，已经在国内外水电、矿山、公路、铁路等工程领域有很多应用，但国内目前还有很多工程中使用其他施工方式，如盾构、手风钻开挖方式等。盾构技术应用面比较狭窄，一般适合在城市内建设地铁隧道使用，其他地方应用较少，因此盾构法施工技术在本文中不做赘述。本文仅对钻爆法中的凿岩台车开挖方式和手风钻开挖方式进行对比分析，其中凿岩台车分为全电脑凿岩台车和全液压凿岩台车两种。

一、凿岩台车与手风钻开挖方式经济性对比分析

２１世纪初，７０％以上的隧道是用钻爆法建成的，因钻爆法具有经济高效和地质适应能力强等优势，在我国的隧道建设中显示出了强大的生命力，尤其是２０世纪９０年代改进创新的多功能台架配气动凿岩机开挖工法，方便快速简洁经济的优势成为隧道施工的主流。虽然多功能台架配气动凿岩机的开挖工法在隧道建设中应用广泛，但因其投入人员多、劳动强度高、作业环境条件差、能源消耗高、钻进速度慢等因素，在隧道建设中的应用受到局限，已无法满足目前隧道施工的需要，而液压凿岩台车以其动力能耗小、能量利用率高、综合效率显著等优势，逐渐成为隧道施工机械化的推广设备。

凿岩台车与手气钻钻爆开挖方式对比分析有优缺点如下：

１．１　凿岩台车优点

１）钻孔速度

液压凿岩台车比气动凿岩机的凿岩速度快５０％以上，总体施工进度比人工开挖快３０％以上，可以实现多孔同时推进，一次成多孔，大大减少钻孔时间，同时因钻杆定位迅速准确，而且不需要搭建辅助工作平台，这样可以大大节约非钻孔时间。并且在钻孔的同时，边钻孔边装炸药，可以缩短工序衔接的时间。

２）多功能性

凿岩台车不仅可以用于５～３０ｍ超前探孔施工，增强了该设备应对不良地质的探测能力，还可以注浆钻孔，通过更换配套直径钻头，可灵活施作小导管，钻孔角度操作范围大。

３）安全性及施工环境

凿岩台车开挖工作面人员密度小，且主要操作人员处于凿岩台车操作室的保护之下，降低了掌子面落石伤人的危险性。凿岩台车采用闭式油路系统，消除了气动凿岩机排气时发出的高分贝噪音，没有手风钻排出的湿雾废气，空气相对较为清新，安全性更高。操作人员在驾驶室内进行操作，有隔音等效果，改善了操作人员的环境条件。

４）施工质量

凿岩台车的钻杆一旦固定后，钻杆可按水平或固定倾角推进，这与人工控制钻杆相比，大大提高钻孔质量，减少超挖量，且开挖成型比人工开挖要好。

１．２　凿岩台车相比手气钻缺点

１）设备购置费用较高

目前凿岩台车基本全部靠进口，主要使用阿特拉斯和山特维克的产品，拿一台三臂凿岩台车来说，他们的产品不仅购置费用单台均在７００万元以上，而且配件费用也很高，造成维护费用很高。而一套手气钻仅需５０００左右，对于较短的隧道，凿岩台车极不划算。通常凿岩台车适合于２５００ｍ以上的隧道使用。

２）适用范围较小

凿岩台车适用于Ⅲ、Ⅳ及部分Ⅴ级围岩地段，开挖断面９〜１３０ｍ，而手风钻开挖几乎适用于任何可以钻爆的围岩。

二、全电脑凿��台车与普通凿岩台车经济性对比分析

全电脑凿岩台车最早由挪威ＡＭＶ公司于本世纪初研制出来，但该公司的全电脑凿岩台车却没有在国内外大范围的使用。目前国外著名的凿岩台车生产商阿特拉斯和山特维克均推出了全电脑凿岩台车，阿特拉斯于２０１０年推出了具有人机交互能力的Ｂｏｏｍｅｒ ＸＬ３Ｄ三臂凿岩台车，该台车目前在国内应用还不广泛。而山特维克也于２０１０年推出了ＤＴｉ系列的全电脑凿岩台车。

全电脑凿岩台车实现高精度钻孔的原理就是借助于给定的参照系，利用计算机控制系统实现隧道凿岩过程的自动化。计算机控制系统由隧道挖掘项目管理和信息分析工具软件组成，是智能化隧道开挖的基石。该系统能够优化钻爆模式，可以针对流程各阶段提供指导，因此能够降低项目成本，保证隧道挖掘项目顺利进行。

众所周知，只有通盘考虑布孔图、装药和雷管起爆顺序才能够提供最佳的挖掘效果，即循环底板和隧道轮廓控制、钻孔深度、单位装药量、爆破效率、震动控制、隧道进尺和成本等。因此，通盘考虑隧道施工项目是保证挖掘质量的必要因素。与传统方式不同，全电脑凿岩台车在钻孔时依靠计算机系统进行准确定位、完全按照隧道设计要求控制超欠挖，真正做到完全光面爆破。可以将爆破轮廓控制在最理想的范围内，减少出渣和回填方量、减少衬砲材料（特别是水泥）的消耗，省工、省时、省料。台车的计算机控制系统还可以将隧道内钻孔的数量、总钻孔时间、单孔的钻孔时间、每个孔的深度、角度、位置都能进行记录和存储。存储卡里的这些数据也可以在办公室的电脑上存储，为以后制定隧道端面设计、施工储卡上写人炮眼布置图，设备可以按照写人信息自动或半自动地进行钻孔作业。这大大加强了人机对话的功能。操作方面自动化程度高，人员配置少，劳动强度低，工作的安全性和舒适性也得到了很大的改善。在解决好现场相关配置提高和设备维护保养技术储备后，可以完全发挥出设备的最佳性能。

２．１　全电脑凿岩台车与普通的液压凿岩台车相比有以下优点

１）在隧道超欠挖控制、光面爆破质量等方面，普通液压凿岩台车比全电脑台车就逊色不少。

２）无需人工或采用其他测量设备布设隧道周边轮廓和炮孔，可大大缩短施工准备时间。

３）钻孔度极高，可提高炮孔利用率，工程成本显著减低，开挖断面布孔图中每个孔的位置、角度、钻孔数量和移动顺序、方向灯均由车载电脑按预先优化的方案自动进行，所有钻孔的定位开孔和钻进循环完全由电脑自动完成。

４）全电脑台车配有一套完整的诊断系统和安全报警系统，对整个钻进系统和全车状态进行实时监控和故障诊断，为维修提供及时准确的信息，而普通凿岩台车对操作手经验依赖很强。

２．２　全电脑台车与普通液压凿岩台车相比有以下缺点

１）目前国内隧道施工主要还是采用人工开挖方式，而全电脑凿岩台车掘进施工的钻爆设计人员（既爆破专业、岩土专业、钻爆法的布孔图设计等为一体的综合性技能人才）严重缺乏，因此，在我国很难实现真正意义上的全电脑凿岩台车智能化施工。

２）全电脑凿岩台车的控制系统为计算机控制系统，其操作界面均为英语，这样虽然大大加强了该设备的人工智能化，体现出其先进性，但作为操作手和维护人员，不仅要懂得与工程机械相关的英文，而且还要对计算机控制、液压系统等各方面的知识要广泛深人的了解，对操作手和维护人员的文化素质要求较高，因此全电脑凿岩台车的维护成本也比普通凿岩台车的较高。而且培养一个合格的操作手和维护人员周期长，人力资源成本也较高。

３）全电脑凿岩车的计算机控制系统设备的报警装置较多，稍有操作不当，就会发出警报，对于这些警报，维护人员和操作人员一时难于对故障作出判断，就会发生停机的情况。相比普通凿岩台车简单实用的操作和维护方式，导致了操作手和维护人员不愿意使用这类过于先进的设备。这样致使先进设备停用而购买人工智能较低的设备来使用。

三、结束语

综上所述，虽然目前在我国推行全电脑凿岩台车的钻爆施工还有诸多困难，但利用全电脑凿岩台车进行钻爆施工是隧道工程机械化施工发展的必然趋势。通过引进世界最先进的设备和施工理念，不仅提升了施工团队的整体素质，还扩大了公司的知名度和自身的核心竞争力，发展高新技术设备和储备高素质专业技术人才，是保持行业领先位置的保证。当然在工程施工领域，如果我们的人力资源不能适应先进的设备，类似全电脑台车这类先进设备就应该慎用，应该选择适合实际施工情况的设备，手气钻或普通凿岩台车等。