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摘要:在某水电站引水隧洞支洞工程施工中存在着施工难度大、工期紧张及空间有限而无法使用大型高效机械等问题。为了解决上述问题，对改造钻爆台车后隧洞施工中取得的实践效果进行了简单分析。
关键词:水电站；小断面长随道；工程概况与特点
水电站引水隧洞开挖断面面积19.28 m2，单头开挖长度2348m，特点为“小”和“长”。受断面尺寸小的限制，在有限的空间内施工，工序交叉多、互相干扰大，在一个工作面上的布孔、爆破、出渣等工作只能周期性循环进行，同时无法使用大型高效的机械设备，对管路布置也有很大影响，进而影响总体机械化施工配套;受长距离的限制，给供电、供风、排水、排烟、出渣等带来诸多困难，像施工劳动条件差、安全问题也比较突出。因此，尽管小隧洞施工有种种困难，但是仍有一定的优势，单位开挖长度出渣量少，安全支护较简便等特点。因此只要施工组织措施恰当，小断面长隧洞的施工难度是可以克服的。
2钻爆台车改进与实践
2.1传统钻爆台车工艺
在小断面隧洞开挖施工中，按传统方式一般有两种搭设简易钻爆平台的方式:
(1)在开挖掌子面，采用架管和跳板相结合搭设平台，开挖钻孔和安装炸药工序完工后进行拆除，等到出渣及测量放线完毕后再重新搭设。
(2)采用工字钢或槽钢焊接组成一个框架结构，打钻、装药或支护时采用装载机运到工作位置，等工序完工后，再用装载机运到不干扰的位置。
2.2如何改进钻爆台车
利用出渣汽车改装钻爆台车，该隧洞出渣车辆是8t自卸汽车，用后部的车厢进行改装，车厢具体的尺寸为长度2.96 m、宽度1.80 m、高度1.26 m。在车厢斗的两侧用 125的钢管做立柱，车厢的两侧各焊接3根，每根钢管的长度为1.5 m，间距为1.3m，在车斗底部向上0.9m的部位横向布 置3根 100的钢管和两侧的钢管焊接成为一个整体，每根钢管的长度1.95 m。在横向两侧的钢管顶部横向焊接布置钢管，每根长度4.4m。在整个框架焊接好后的顶部铺设钢筋网片，与顶部两侧的钢管焊接成一个整体，使上部形成为一个整体平台，此部为隧洞拱角以上的部位施工所用的施工平台。两侧立柱顶部向下0.63 m的部位向外延伸0.22 m，作为第2层施工平台的支撑点，施工时在此处搭设平台。车厢与框架中间的空间部位设置一个移动水箱，移动水箱采用钢板制作，移动水箱的尺寸为长度2.4m、宽度1.35 m,高度0.86 m，移动水箱可以装水2.8 m3，移动水箱的作用是在鉆爆作业时提供钻机的供水，能够满足钻爆的施工用水。
2.3改装后钻爆台车具备优点
(1)移动灵活方便和多用途
台车为汽车改装，移动灵活方便，直接可以到爆破作业面进行施工，等钻爆及装药完成后，开到安全地带，待出渣测量完成后再进行下次的开挖作业。在隧洞支护时利用此台车可以做喷锚、挂网、支护等工序，不需要再另行搭设施工平台
(2)缩短作业时间
台车灵活方便，避免了传统台车因多次搭设、拆除所耽误的时间，大大得提高了工作效率。
(3)节省材料消耗及降低钻孔供水系统费用
改进后的台车为固定模式，周期使用率高，在工序施工中不必从新搭设施工平台，进而降低了材料的消耗;改进后的钻爆台车配有自制水箱，可以节省钻孔时的水管铺设。传统的施工是由洞外铺设一趟水管到施工面，而改进后的台车自带水箱，能够满足各种作业所需的水量，在经济上节约水管铺设的费用。
3改进后钻爆平台经济分析
3.1改进前后钻爆平台钻孔用水单价对比
以引水1#支洞上游作业面为例，进行单价对比。l#支洞上游作业面单头掘进长度为2 348 m，围岩类别为 类，板岩夹砂砾岩，具次生胶结，无地下水活动，成洞条件好。传统钻爆平台需要在洞外设置一个蓄水池，安装一台10 kW的潜水泵，延洞挖长度铺设钢管，作为钻孔用水的供水系统，根据2004水电定额进行单价分析供水管道的钢管铺设、附件制安、完工拆除每米为59.73元、水泵每台时需要14.82元;优化后的钻爆平台，本身在车上就制作安装一个可容纳2.8m3水的水箱，在水箱内安装1台2.2 kW的潜水泵和20 m的消防水管就可以提供钻孔用水，根据2004水电定额进行单价分析水泵每台时只需11.47元，水箱内的水能够满足一个洞挖循环作业的施工用水，不再需要从洞外安装一套钻孔用水的供水系统，同时也节省了铺设水管的费用。
(1)传统钻爆平台钻孔用水费用
供水系统费用(a)=供水管道费用(b)—供水管道残值(c)+水泵使用总台时费(d)
供水管道费用为:b=2348 59.73=14.02万元;
工程结束后供水管道残值为20% : c=b20%=2.80万元。
洞挖长度和水泵使用总台时费用为:
水泵使用台时:2348:4 8=4696(台时);
水泵总台时费:4696 14.82=7.0万元;
供水系统费用为:a=b-c+d=19.02万元;
每延米钻孔用水费用:19.02万元/2348m=81.18元/m。
(2)优化后钻爆平台钻孔用水费用
优化后的钻爆平台在钻孔时只需要用1台小功率水泵将钻爆台车自带的水箱内的水抽出拱打钻用水即可。
根据单价及洞挖长度计算水泵使用台时:
水泵使用台时:2348m:4m/d 8h/d=4696(台时);
水泵总台时费:46%台时 11.47元/台时==5.39万元;
每延米钻孔用水费用:5.39万元/2348m=22.94元/mo
3.2改进前后钻爆平台经济效益评价
(1)改进前后钻爆平台完成洞挖工期节约
通过传统钻爆平台与优化后钻爆平台完成洞挖作业循环时间比较，后者被前者的洞挖作业循环时间短140min。1#支洞上游作业面单头掘进长度2 348 m，根据地质情况和现场实际统计，每一个洞挖循环进尺2.0 m 。
优化后钻爆平台施工缩短工期:( 2348:2 ) 140:60:24=114 d
工期是一种有限的时间资源，在项目管理中有特定的价值，即“工期价值”。对工程项目而言，工程的工期、成本和质量是施工管理的三大主线，工期安排是否合理直接影响到施工质量和成本，因此，施工项目管理中的时间管理非常重要。
当工期变化时，会引起工程劳动量(人工与机械)的变化。市场中的物价是波动的，材料价格会随工期的长短而不同。因此，同一工程项目，工期不同，工程成本就不同。施工工期与耗用的人工费成正比，与机械设备租赁费成正比，与模板等多次使用性材料分摊消费成正比，与施工单位承担的建材市场价格波动风险成正比。因此，合理的施工进度安排和采用先进的施工工艺、方法，达到最大限度地缩短工期，将减少工程费用，使施工单位获得较好的经济效益。
(2)改进前后钻爆平台完成洞挖成本节约额
①完成1#支洞上游作业面2 348 m的洞挖成本节约为:19.02(改进前)-5.39(改进后)=13.63万元;
②平均洞挖1 m洞挖成本节约:13.63/2348=58.05 元/m;
③水电站洞挖长度6.3 km，可节约58.05x6300=36.57万元。
(3)改进前后钻爆平台完成洞挖成本降低率
成本降低率=(13.63-5.39 )/13.63x100%=60.5%0
4结语
在我国中小水电站的建设中，小断面长隧洞型式将在隧洞引水工程项目中普遍应用。研究和探索小断面长隧洞合理、经济的施工组织设计，取长补短，控制好每个循环衔接，实现快速施工及推广应用，对跨区域长距离调水，特别是中小型跨区域长距离调水，将起到举足轻重的作用。通过本文中电站引水隧洞工程项目钻爆台车的优化改进及在工程中的具体实践运用，在工期和成本控制等方面效果显著，洞挖由常规每天的1.71.8 m增加到每天2.83.0 m。工程进度加快、资金节约、施工安全得到一定的保障，综合效益显著提高，在今后类似的施工项目将起到一定借鉴作用。
关键词:水电站；小断面长随道；工程概况与特点
水电站引水隧洞开挖断面面积19.28 m2，单头开挖长度2348m，特点为“小”和“长”。受断面尺寸小的限制，在有限的空间内施工，工序交叉多、互相干扰大，在一个工作面上的布孔、爆破、出渣等工作只能周期性循环进行，同时无法使用大型高效的机械设备，对管路布置也有很大影响，进而影响总体机械化施工配套;受长距离的限制，给供电、供风、排水、排烟、出渣等带来诸多困难，像施工劳动条件差、安全问题也比较突出。因此，尽管小隧洞施工有种种困难，但是仍有一定的优势，单位开挖长度出渣量少，安全支护较简便等特点。因此只要施工组织措施恰当，小断面长隧洞的施工难度是可以克服的。
2钻爆台车改进与实践
2.1传统钻爆台车工艺
在小断面隧洞开挖施工中，按传统方式一般有两种搭设简易钻爆平台的方式:
(1)在开挖掌子面，采用架管和跳板相结合搭设平台，开挖钻孔和安装炸药工序完工后进行拆除，等到出渣及测量放线完毕后再重新搭设。
(2)采用工字钢或槽钢焊接组成一个框架结构，打钻、装药或支护时采用装载机运到工作位置，等工序完工后，再用装载机运到不干扰的位置。
2.2如何改进钻爆台车
利用出渣汽车改装钻爆台车，该隧洞出渣车辆是8t自卸汽车，用后部的车厢进行改装，车厢具体的尺寸为长度2.96 m、宽度1.80 m、高度1.26 m。在车厢斗的两侧用 125的钢管做立柱，车厢的两侧各焊接3根，每根钢管的长度为1.5 m，间距为1.3m，在车斗底部向上0.9m的部位横向布 置3根 100的钢管和两侧的钢管焊接成为一个整体，每根钢管的长度1.95 m。在横向两侧的钢管顶部横向焊接布置钢管，每根长度4.4m。在整个框架焊接好后的顶部铺设钢筋网片，与顶部两侧的钢管焊接成一个整体，使上部形成为一个整体平台，此部为隧洞拱角以上的部位施工所用的施工平台。两侧立柱顶部向下0.63 m的部位向外延伸0.22 m，作为第2层施工平台的支撑点，施工时在此处搭设平台。车厢与框架中间的空间部位设置一个移动水箱，移动水箱采用钢板制作，移动水箱的尺寸为长度2.4m、宽度1.35 m,高度0.86 m，移动水箱可以装水2.8 m3，移动水箱的作用是在鉆爆作业时提供钻机的供水，能够满足钻爆的施工用水。
2.3改装后钻爆台车具备优点
(1)移动灵活方便和多用途
台车为汽车改装，移动灵活方便，直接可以到爆破作业面进行施工，等钻爆及装药完成后，开到安全地带，待出渣测量完成后再进行下次的开挖作业。在隧洞支护时利用此台车可以做喷锚、挂网、支护等工序，不需要再另行搭设施工平台
(2)缩短作业时间
台车灵活方便，避免了传统台车因多次搭设、拆除所耽误的时间，大大得提高了工作效率。
(3)节省材料消耗及降低钻孔供水系统费用
改进后的台车为固定模式，周期使用率高，在工序施工中不必从新搭设施工平台，进而降低了材料的消耗;改进后的钻爆台车配有自制水箱，可以节省钻孔时的水管铺设。传统的施工是由洞外铺设一趟水管到施工面，而改进后的台车自带水箱，能够满足各种作业所需的水量，在经济上节约水管铺设的费用。
3改进后钻爆平台经济分析
3.1改进前后钻爆平台钻孔用水单价对比
以引水1#支洞上游作业面为例，进行单价对比。l#支洞上游作业面单头掘进长度为2 348 m，围岩类别为 类，板岩夹砂砾岩，具次生胶结，无地下水活动，成洞条件好。传统钻爆平台需要在洞外设置一个蓄水池，安装一台10 kW的潜水泵，延洞挖长度铺设钢管，作为钻孔用水的供水系统，根据2004水电定额进行单价分析供水管道的钢管铺设、附件制安、完工拆除每米为59.73元、水泵每台时需要14.82元;优化后的钻爆平台，本身在车上就制作安装一个可容纳2.8m3水的水箱，在水箱内安装1台2.2 kW的潜水泵和20 m的消防水管就可以提供钻孔用水，根据2004水电定额进行单价分析水泵每台时只需11.47元，水箱内的水能够满足一个洞挖循环作业的施工用水，不再需要从洞外安装一套钻孔用水的供水系统，同时也节省了铺设水管的费用。
(1)传统钻爆平台钻孔用水费用
供水系统费用(a)=供水管道费用(b)—供水管道残值(c)+水泵使用总台时费(d)
供水管道费用为:b=2348 59.73=14.02万元;
工程结束后供水管道残值为20% : c=b20%=2.80万元。
洞挖长度和水泵使用总台时费用为:
水泵使用台时:2348:4 8=4696(台时);
水泵总台时费:4696 14.82=7.0万元;
供水系统费用为:a=b-c+d=19.02万元;
每延米钻孔用水费用:19.02万元/2348m=81.18元/m。
(2)优化后钻爆平台钻孔用水费用
优化后的钻爆平台在钻孔时只需要用1台小功率水泵将钻爆台车自带的水箱内的水抽出拱打钻用水即可。
根据单价及洞挖长度计算水泵使用台时:
水泵使用台时:2348m:4m/d 8h/d=4696(台时);
水泵总台时费:46%台时 11.47元/台时==5.39万元;
每延米钻孔用水费用:5.39万元/2348m=22.94元/mo
3.2改进前后钻爆平台经济效益评价
(1)改进前后钻爆平台完成洞挖工期节约
通过传统钻爆平台与优化后钻爆平台完成洞挖作业循环时间比较，后者被前者的洞挖作业循环时间短140min。1#支洞上游作业面单头掘进长度2 348 m，根据地质情况和现场实际统计，每一个洞挖循环进尺2.0 m 。
优化后钻爆平台施工缩短工期:( 2348:2 ) 140:60:24=114 d
工期是一种有限的时间资源，在项目管理中有特定的价值，即“工期价值”。对工程项目而言，工程的工期、成本和质量是施工管理的三大主线，工期安排是否合理直接影响到施工质量和成本，因此，施工项目管理中的时间管理非常重要。
当工期变化时，会引起工程劳动量(人工与机械)的变化。市场中的物价是波动的，材料价格会随工期的长短而不同。因此，同一工程项目，工期不同，工程成本就不同。施工工期与耗用的人工费成正比，与机械设备租赁费成正比，与模板等多次使用性材料分摊消费成正比，与施工单位承担的建材市场价格波动风险成正比。因此，合理的施工进度安排和采用先进的施工工艺、方法，达到最大限度地缩短工期，将减少工程费用，使施工单位获得较好的经济效益。
(2)改进前后钻爆平台完成洞挖成本节约额
①完成1#支洞上游作业面2 348 m的洞挖成本节约为:19.02(改进前)-5.39(改进后)=13.63万元;
②平均洞挖1 m洞挖成本节约:13.63/2348=58.05 元/m;
③水电站洞挖长度6.3 km，可节约58.05x6300=36.57万元。
(3)改进前后钻爆平台完成洞挖成本降低率
成本降低率=(13.63-5.39 )/13.63x100%=60.5%0
4结语
在我国中小水电站的建设中，小断面长隧洞型式将在隧洞引水工程项目中普遍应用。研究和探索小断面长隧洞合理、经济的施工组织设计，取长补短，控制好每个循环衔接，实现快速施工及推广应用，对跨区域长距离调水，特别是中小型跨区域长距离调水，将起到举足轻重的作用。通过本文中电站引水隧洞工程项目钻爆台车的优化改进及在工程中的具体实践运用，在工期和成本控制等方面效果显著，洞挖由常规每天的1.71.8 m增加到每天2.83.0 m。工程进度加快、资金节约、施工安全得到一定的保障，综合效益显著提高，在今后类似的施工项目将起到一定借鉴作用。