隧道支护施工人工钻爆法与台车法经济对比分析
１ 工程项目概况
１．１ 工程简介
某高速公路位于广东省内，全长１８.４４１ｋｍ。全线共隧道３座，单洞总长１１.０２２ｋｍ，长隧道２条，中隧道１条，其中Ⅲ级围岩占比４５.４％，Ⅳ级围岩占比３８.９％，Ⅴ级围岩占比１５.７％。其中此次经济分析的目标隧道（下简称“Ｇ隧道”）进口段左洞采用台车法，右洞采用人工钻爆法。
Ｇ隧道进口段左线长度为２１７５ｍ，右线长度为２１５７.５ｍ。单洞总长４３３２.５ｍ。
Ｇ隧道开挖支护形式有：
①洞口段采用明挖方式，在洞口段辅以超前长管棚，对于临时开挖边线采用φ２２砂浆锚杆结合喷射混凝土进行防护。
②洞身开挖采用钻爆法进行，锚、网、喷混凝土作为初期支护手段，超前锚杆和超前小导管超前支护。管段内隧道各围岩级别长度及比重见表１。Ｇ隧道进口段不同围岩开挖方式统计见表２。
１．２ 施工环境及条件
隧道位于低山地貌区，隧道进口端山坡坡度较陡，自然坡度一般３５°～４５°；隧道洞身在最高峰地段坡度陡峭，一般４５°～５０°。植被发育，水土保持良好。
地层岩性上覆坡积粉质黏土；下伏泥质灰岩、灰岩夹砂质页岩，强风化岩破碎，中风化岩较完整。地质构造方面，隧道洞身存在发育岩溶区、富水段，岩层节理裂隙较发育。地表存在落水洞，地表溶洞等。隧址区岩溶中等发育，具较强的透水性，地表水顺各结构面渗入地下，成为丰富的地下水水源，使得隧道区地下水较为发育。丰富的地下水将影响隧道的施工，施工时要注意排水、预防涌水、突水。
２ 经济分析取费标准
本次经济分析仅对Ｇ隧道进口段开挖进行经济分析，包含洞身开挖（人工钻爆法、台车法）工程。具体取量及组成如下：
①成本工程量取定：Ｇ隧道进口段左洞于２０１８年７月１５日开始进洞，于２０２０年９月１５日贯通，工期２６个月；右洞于２０１８年８月２０日开始进洞，于２０２０年１０月２０日贯通，工期２６个月。本次经济分析按Ｇ隧道整条隧道（除洞口段）进行成本分析。
②成本费用组成：
１）人工费：按合同分包人工费进行计算。含部分施工辅材及小型工具费。
２）材料费：主要材料为火工品，乳化炸药１５元／ｋｇ，毫秒导爆管雷管６.７元／发。
３）机械费：经济分析甲供专用机械设备按租赁价格进行计算，其他非专用的流动机械按：台班消耗量＊台班单价（采购费用按５年折旧计算台班费）。
４）项目部人员工资及附加费、施工辅助材料费、临时设施费按隧道进洞２０１８年８月至２０２０年１０月发生费用的每月平均值＊２７月进行计算。
５）爆破服务费、爆破监理费、超前地质预报技术服务费、炸药库技术服务根据分包费用按经济分析项目费用比例进行摊销。
３ 洞身开挖（人工钻爆法、台车法）工程成本分析
３．１ 工作内容
①人工钻爆法：测量放样、钻孔、清孔、装药及爆破、欠挖补炮、通风、排险、爆破、整理、工地搬运、装、运（洞内运距，洞外运距≤１ｋｍ）。
②台车法：断面测量放样、钻孔、装药及爆破、欠挖补炮、装、运（洞内运距，洞外运距≤１ｋｍ）等；并负责除三臂凿岩机以外的甲供设备的操作、维保。
３．２ 工程数量
本工程左洞２１７５ｍ，右洞２１５７.５ｍ，共４３３２.５ｍ，图纸量共计５８１０４２.３ｍ³，平均每米１３４.１１ｍ³，其中人工钻爆法２７４３９１.９ｍ³，台车法３０６６５０.４ｍ³。
３．３ 施工工艺流程及说明
３．３．１ 施工工艺流程
①人工钻爆法：测量放线→定位→搭设台架、安设钻孔机→人工手持钻孔机钻孔、清孔→人工装药→人员、台架撤离→爆破→通风、除尘→排险→出渣；
②台车法：测量放线→定位台车→钻孔、清孔→装药→人员、台车撤离→爆破→通风、除尘→排险→出渣。
３．３．２ 施工工艺说明
①人工钻爆法：首先，在开挖前先进行测量放样，耗时１小时；然后，搭设台架，在台架上面架设钻孔机，人工手持钻孔机进行施工，再进行人工装药，装药完成之后，人和台架撤离现场，整个钻孔、清孔、装药过程需要１６个人完成，耗时约３～４小时，爆破完成以后，开始通风、除尘、排险、出渣等，需要４个小时。整个开挖过程需要时间一般为７个小时。
②台车法：首先，在开挖前先进行测量放样，耗时１小时；然后三臂凿岩机开进去钻孔施工（两台三臂凿岩机６个操作手、１个指挥），人工装药完成之后，人和台车撤离现场，整个钻孔、清孔、装药过程需要９个人完成，耗时４～５小时。爆破完成以后进行通风、除尘、排险、出渣等，需要４个小时。整个开挖过程需要时间一般为８～９个小时。
３．４ 洞身开挖工程经济分析
３．４．１ 人工费
洞身开挖人工钻爆法、台车法人工费用按合同单价分别为７５.９３元／ｍ³、６７.３０元／ｍ³计算，设计图纸总量分别为２７４３９１.９ｍ³、３０６６５０.４ｍ³，其中台车法需聘用专门的操作手进行操作，总机长按２２０００元／人＊月（１人＊２４月），机长按１８０００元／人＊月（２人＊２８月），操作手按１５０００元／人＊月（４人＊２８月），人工钻爆法作业人员９０００元／人＊月。
３．４．２ 材料费
①炸药：炸药按现场实际使用量计算，台车法消耗２６０.６５２吨，人工钻爆法消耗２２５.１３８吨，单价为１５０００元／吨；
②雷管：雷管按现场实际使用量计算，台车法消耗１５４２７４发，人工钻爆法消耗１３７１９６发，单价为６.７０元／发；
③风水管：按每米隧道消耗２ｍ风水管计算，２１４１＊２＝４２８２ｍ，单价按采购均价１００元／ｍ。
３．４．３ 机械费
①专用机械（按租赁价格计算）。
三臂凿岩台车：数量２台，费用为１００３６４元／台＊月；
三臂凿岩台车维修：数量２台，费用为１００００元／台；
三臂凿岩台车配件损耗；数量２台，费用为２３０００元／台＊月。
②非专用机械（按采购费用５年折旧台班费计算）。
１．３ｍ³挖机（１台）：按１００万元购置价计算折旧，根据测算动力费每月１５０００元，维保费每月３０００元，则综合计算每个月挖机费用为３６６６７元／台＊月；
ＺＬ５０装载机（２台）：按４０万元购置价计算折旧，根据测算动力费每月１２０００元，维保费每月３０００元，则综合计算每个月挖机费用为２１６６７元／台＊月；
２０ｍ³自卸车（４台）：按３５万元购置价计算折旧，根据测算动力费每月１２０００元，维保费每月３０００元，则综合计算每个月挖机费用为２０８３３元／台＊月。
３．４．４ 电费：根据用电设备功率和使用效率计算用电量，单价按１元／度考虑。
３．４．５ 管理费利润：按１０％考虑。
３．５ 最终成本分析
人工钻爆法开挖单价为７２.４１元／ｍ³，台车开挖单价为９２.３元／ｍ³，台车法成本比人工钻爆法高１９.８９元／ｍ³，成本高２７.５％。详见表３、表４。
４ 结语
结合上述工程进度、施工安全质量、经济数据等多方面分析，人工钻爆法和台车法的优劣如下：①施工进度及现场管控：台车法每循环开挖进尺比人工开挖每循环进尺长，钻孔速度快，减少工序作业时间，提高了作业效率。同时一台三臂凿岩台车只需要３个人操作，同样工效人工钻爆法需要８个人同时作业，有效减少掌子面作业人员数量。②施工质量：三臂凿岩台车钻臂具备全方位平行保持功能和精确的直接定位技术，超欠挖控制可以达到１０～２０ｃｍ，使其光爆效果远高于人工开挖，减少了湿喷混凝土用量。③施工安全：三臂凿岩台车采用高压水钻成孔，作业时基本不产生粉尘；操作人员在固定的操作台上操作钻机，离掌子面有十几米远，一般处于拱架已安装区域，且操作平台有安全顶棚保证人员安全，可防止落石伤人，安全系数明显比人工风钻开挖高。④施工成本：台车法分摊成本更高、炸药消耗大、设备维修费用较高。由于三臂凿岩机采用的是进口设备，一些易损件可以提前准备，但其他配件损坏时，进货时间较长会耽误时间。综合技术、质量、安全和成本的效果，台车法更适用于围岩级别较好的（特）长隧道。