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反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工方法效益評判
來源：m.zmsy888.cn 作者：admin 日期：2014-03-10 08:17:03 熱度：927 ℃
一項科研成果能否被廣泛應(yīng)用，除了技術(shù)上是否可行之外，更重要的要看經(jīng)濟(jì)上是否合理，是否能以較小的投入獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，或者在產(chǎn)值相同的條件下，是否比其它施工工藝或措施具有更低的成本。下面以開挖一條104米高，斷面為3×3米的豎井導(dǎo)井（巖石為八級）為例，分別采用手風(fēng)鉆正反井同時結(jié)合施工和先采用反井鉆機(jī)鉆216mm、φ1.4m孔，然后手風(fēng)鉆擴(kuò)挖至3×3m施工方式，來分析反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工在成本及施工進(jìn)度方面所具有的特點(diǎn)。 9.2 手風(fēng)鉆導(dǎo)井法施工成本及進(jìn)度分析 豎井導(dǎo)井施工所采用的較為傳統(tǒng)的施工方法就是手風(fēng)鉆導(dǎo)井施工，現(xiàn)采用手風(fēng)鉆開挖一條104 m高斷面為3×3 m的豎井導(dǎo)井（巖石為八級）為例來分析常規(guī)施工方法的成本及進(jìn)度特點(diǎn)。
根據(jù)一般情況，手風(fēng)鉆豎井導(dǎo)井施工的每班配置為：手持式風(fēng)鉆6臺，卷揚(yáng)機(jī)1臺，斗車5臺，值班班長1名，鉆手6人，裝藥工3名，出碴工8名，卷揚(yáng)機(jī)操作工1名，安全員1名，雜工2人，分三班施工。依據(jù)上述施工配置情況，每一施工循環(huán)時間間隔為：施工準(zhǔn)備1小時，鉆孔3小時，裝藥2小時，爆破、散煙及安全處理4小時，豎井洞碴垂直運(yùn)輸8小時；每循環(huán)進(jìn)尺為1.5m，每天1個循環(huán)，每天開挖進(jìn)尺平均為1.5m。開挖一條深104米斷面為3×3米的豎井需69天。
反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工成本及進(jìn)度分析 反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工是水電施工中的一種新技術(shù)、新工藝，這種新技術(shù)能否被普遍采用主要取決于它所產(chǎn)生的效率及效果。下面主要從應(yīng)用成本及進(jìn)度方面分析一下反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工特點(diǎn)。 以開挖一條長104 m，斷面為3×3 m的豎井為例，根據(jù)施工方案，先采用216mm的鉆頭自上而下鉆孔，小孔貫通后再采用1.4m的鉆頭從下往上反向擴(kuò)孔1.4m，然后采用手風(fēng)鉆擴(kuò)挖成3×3 m斷面，鉆216mm導(dǎo)孔時采用一臺反井鉆機(jī)、一臺污水泵，操作工及換鉆桿人員為5人，純鉆進(jìn)速度為24m/天；擴(kuò)孔φ1.4m時，采用一臺反井鉆機(jī)，操作工及換鉆桿人員為5人，擴(kuò)孔純鉆進(jìn)速度為8 m/天，采用手風(fēng)鉆擴(kuò)挖時每班配置為：手風(fēng)鉆9臺，班長1人，鉆工9人，電工1人，安全員1人，雜工2人，每天2個循環(huán)，每循環(huán)進(jìn)尺2.5 m，擴(kuò)挖速度為5 m/天。由此可見采用上述施工方法開挖一條深104 m、斷面為3×3 m的導(dǎo)洞需要39(21+13+5)天時間。根據(jù)實(shí)際施工消耗及施工進(jìn)度可以測算出開挖單價為元449.74/m3，詳見下表： 反井鉆機(jī)豎井導(dǎo)孔φ216mm 總長度： 104m 表9-2
（備注：豎井3×3m斷面擴(kuò)挖根據(jù)豎井設(shè)計開挖尺寸是否采用，根據(jù)經(jīng)驗，斷面面積小于40m2的可不需要進(jìn)行3×3m斷面擴(kuò)挖） 根據(jù)上表開挖3×3m豎井每米單價為676.08+832.48+2539.18=4047.74元/m，拆合成方量為4047.74/(3×3×1)=449.74元/m3。 對于斜井施工這里暫不作分析。 9.4 反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工效益分析 根據(jù)以上的分析可以得知，在其它條件相同的情況下，反井鉆機(jī)施工純經(jīng)濟(jì)成本比統(tǒng)傳工藝高262.32元/m3，但施工時間縮短30天。由此可見，反井鉆機(jī)施工在進(jìn)度上具有較大的優(yōu)越性。除此以外，反井鉆機(jī)還具有其它特定的優(yōu)點(diǎn)： (1)提高了水電施工的機(jī)械化程度，提高了生產(chǎn)率，縮短了水電站及水利樞紐建設(shè)周期，使投資單位提前獲得經(jīng)濟(jì)效益成為可能。 (2)不需要施工人員至開挖面施工，提高了豎井、斜井施工的安全性，保證了施工人員的生命安全，具有良好的社會安全效益。 (3)由于不使用炸藥，避免了空氣污染，保護(hù)了工區(qū)附近的生態(tài)環(huán)境，且不會對周邊建筑物造成損壞。 (4)解決了按常規(guī)施工方法豎井、斜井施工過程中通風(fēng)散煙問題，改善了施工環(huán)境，保護(hù)了施工人員的身體健康。并且由于進(jìn)度快，能很快形成通風(fēng)通道，改善了其它相連施工部位通風(fēng)條件，節(jié)省了通風(fēng)散煙費(fèi)用。 9.5 反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工方法綜合效益評判模型 9.5.1 層次結(jié)構(gòu)模型的建立
根據(jù)一般情況，手風(fēng)鉆豎井導(dǎo)井施工的每班配置為：手持式風(fēng)鉆6臺，卷揚(yáng)機(jī)1臺，斗車5臺，值班班長1名，鉆手6人，裝藥工3名，出碴工8名，卷揚(yáng)機(jī)操作工1名，安全員1名，雜工2人，分三班施工。依據(jù)上述施工配置情況，每一施工循環(huán)時間間隔為：施工準(zhǔn)備1小時，鉆孔3小時，裝藥2小時，爆破、散煙及安全處理4小時，豎井洞碴垂直運(yùn)輸8小時；每循環(huán)進(jìn)尺為1.5m，每天1個循環(huán)，每天開挖進(jìn)尺平均為1.5m。開挖一條深104米斷面為3×3米的豎井需69天。
根據(jù)以上配置情況、施工效率、正常消耗水平以及水布埡工區(qū)人、材、機(jī)市場價格可以測算出手風(fēng)鉆豎井導(dǎo)井開挖單價為：187.42元/m3。詳見下表： 豎井手風(fēng)鉆開挖3×3m 開挖量：936m3 表9-1 工作內(nèi)容：正井、反井鉆爆開挖，洞碴垂直運(yùn)輸。
反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工成本及進(jìn)度分析 反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工是水電施工中的一種新技術(shù)、新工藝，這種新技術(shù)能否被普遍采用主要取決于它所產(chǎn)生的效率及效果。下面主要從應(yīng)用成本及進(jìn)度方面分析一下反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工特點(diǎn)。 以開挖一條長104 m，斷面為3×3 m的豎井為例，根據(jù)施工方案，先采用216mm的鉆頭自上而下鉆孔，小孔貫通后再采用1.4m的鉆頭從下往上反向擴(kuò)孔1.4m，然后采用手風(fēng)鉆擴(kuò)挖成3×3 m斷面，鉆216mm導(dǎo)孔時采用一臺反井鉆機(jī)、一臺污水泵，操作工及換鉆桿人員為5人，純鉆進(jìn)速度為24m/天；擴(kuò)孔φ1.4m時，采用一臺反井鉆機(jī)，操作工及換鉆桿人員為5人，擴(kuò)孔純鉆進(jìn)速度為8 m/天，采用手風(fēng)鉆擴(kuò)挖時每班配置為：手風(fēng)鉆9臺，班長1人，鉆工9人，電工1人，安全員1人，雜工2人，每天2個循環(huán)，每循環(huán)進(jìn)尺2.5 m，擴(kuò)挖速度為5 m/天。由此可見采用上述施工方法開挖一條深104 m、斷面為3×3 m的導(dǎo)洞需要39(21+13+5)天時間。根據(jù)實(shí)際施工消耗及施工進(jìn)度可以測算出開挖單價為元449.74/m3，詳見下表： 反井鉆機(jī)豎井導(dǎo)孔φ216mm 總長度： 104m 表9-2
（備注：豎井3×3m斷面擴(kuò)挖根據(jù)豎井設(shè)計開挖尺寸是否采用，根據(jù)經(jīng)驗，斷面面積小于40m2的可不需要進(jìn)行3×3m斷面擴(kuò)挖） 根據(jù)上表開挖3×3m豎井每米單價為676.08+832.48+2539.18=4047.74元/m，拆合成方量為4047.74/(3×3×1)=449.74元/m3。 對于斜井施工這里暫不作分析。 9.4 反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工效益分析 根據(jù)以上的分析可以得知，在其它條件相同的情況下，反井鉆機(jī)施工純經(jīng)濟(jì)成本比統(tǒng)傳工藝高262.32元/m3，但施工時間縮短30天。由此可見，反井鉆機(jī)施工在進(jìn)度上具有較大的優(yōu)越性。除此以外，反井鉆機(jī)還具有其它特定的優(yōu)點(diǎn)： (1)提高了水電施工的機(jī)械化程度，提高了生產(chǎn)率，縮短了水電站及水利樞紐建設(shè)周期，使投資單位提前獲得經(jīng)濟(jì)效益成為可能。 (2)不需要施工人員至開挖面施工，提高了豎井、斜井施工的安全性，保證了施工人員的生命安全，具有良好的社會安全效益。 (3)由于不使用炸藥，避免了空氣污染，保護(hù)了工區(qū)附近的生態(tài)環(huán)境，且不會對周邊建筑物造成損壞。 (4)解決了按常規(guī)施工方法豎井、斜井施工過程中通風(fēng)散煙問題，改善了施工環(huán)境，保護(hù)了施工人員的身體健康。并且由于進(jìn)度快，能很快形成通風(fēng)通道，改善了其它相連施工部位通風(fēng)條件，節(jié)省了通風(fēng)散煙費(fèi)用。 9.5 反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工方法綜合效益評判模型 9.5.1 層次結(jié)構(gòu)模型的建立
43 把復(fù)雜的問題的有關(guān)的各個因素按照不同屬性自上而下分解為若干層次。同一層次的諸多因素從屬上一層因素或?qū)ι弦粚右蛩赜杏绊?，同時又支配下一層因素或受下層的作用。最上層為目標(biāo)層，一般只有一個元素。中間為準(zhǔn)則層、自準(zhǔn)則層、最下層為方案層，如圖 9-1所示。
構(gòu)造比較判斷矩陣 根據(jù)層次結(jié)構(gòu)，對上一層因素而言，要其下一層次中所有與它有關(guān)聯(lián)的元素之間兩兩比較其重要關(guān)系，比較結(jié)果按1－9的比較尺度定量表示標(biāo)出(表9－5)，構(gòu)造比較判斷矩陣，直到最下層。
判斷矩陣的排序 這一步又稱層次單排序，即在層次分析中由單一判斷矩陣計算元素之間相對其準(zhǔn)則的重要性權(quán)重，層次單排序是通過求下述特征值得到的： WBWmax 其中B是判斷矩陣，λm ax是B的最大特征值，W是λmax對應(yīng)的特征向量，W就是我們要找的各因素相對重要性權(quán)重向量，下面用算術(shù)方根法求出權(quán)重向量W和對應(yīng)的最大的特征值λmax。 (1)計算判斷矩陣B每一行元素的乘積iM iM
＝ bijn (i=1，2，...，n) (2)計算Mi的n
次方根iW，
iW
，＝ (3)
對向量iW＝
[1W
，2W，
..... nW]進(jìn)行歸一化
n ii i iW WW1 由此得到的即矩陣W＝[W1，W2，...，Wn]就是所要得到的判斷矩陣特征向量，即單層次排序權(quán)重值。 (4)判斷矩陣的最大特征根為
i i n iNW
一致性檢驗 所謂判斷一致性，是指判斷矩陣具備完全一致性，即判斷矩陣B的元素應(yīng)滿足如下條件 bij＝bik/bjk (j，i，K＝1，2，...，n) 根據(jù)矩陣?yán)碚摚?λmax ＝n，其余的特征值均為零；當(dāng)判斷矩陣具備一致性時，λmax會稍大于n，且其余的特征根會趨于零。矩陣偏離完全一致性時，其余特征根會發(fā)生相應(yīng)的變化，所以可以利用判斷矩陣特征的變化來檢驗其完全一致性程度，這也是一致性檢驗的理論依據(jù)，用一致性指標(biāo)CI來作為一致性檢驗。即
1 max nn CI 由于矩陣階數(shù)越大，完全一致性越難達(dá)到，為測量不同階層的判斷矩陣的一致性，再給出平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，RI值可通過查表 18 得到。 RI 取值表 表9-6
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RI 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 不難看出，CI值越小，說明λmax與n相差越小，即判斷矩陣更接近完全一致性，所以希望CI值越小越好。 當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR＝CI/RI＜0.10時，判斷矩陣的一致性檢驗通過，即認(rèn)為具有滿意的一致性。否則就應(yīng)重新考慮并調(diào)整判斷矩陣的元素，使之達(dá)到滿意的一致性為止。 9.5.5 層次總排序 若Ak（k＝1,2,3„,m）為上層因素，BJ（j＝1,2,3„n）為相鄰的下層因素，在求出上層因素的總排序ak（k＝1,2,3,„m）和下層因素Bi相對于AK的單排序bjk（j＝1,2,3„n）之后，Bj相對于最高層因素的總排序為。 km kakbjbj1（ j＝1,2,3„n） 每進(jìn)行一層的遞推，都須作相應(yīng)的層次總排序的一致性檢驗。假定B層次因素對AK單排序的一致性指標(biāo)為CIK，相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)為RIK，則
46 B層次總排序的隨機(jī)一致性比率為
m kk m kk RI akCE akCR1 1 當(dāng)求出CR＜0.10時，表時該層次總排序的結(jié)果具有滿意的一致性。 9.6 反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工與手風(fēng)鉆導(dǎo)井法施工效益評判 9.6.1 反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工法與手風(fēng)鉆導(dǎo)井施工法層次模型 將手風(fēng)鉆導(dǎo)井施工法與反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工法設(shè)定為兩種效益方案： (1) 手風(fēng)鉆導(dǎo)井施工法(方案一)：是用傳統(tǒng)的手風(fēng)鉆鉆孔,人工裝藥爆破形成導(dǎo)井,再擴(kuò)孔形豎井和斜井。 (2) 反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工法(方案二)：是采用機(jī)械方法形成一定直徑的導(dǎo)井,再擴(kuò)孔形豎井和斜井。 為了全面進(jìn)行兩種方案綜合效益，主要考慮施工工藝、施工安全程度、施工成本、施工工期等影響因素進(jìn)行綜合分析，通過系統(tǒng)分析和專家評議建立了圖9-2的層次模型。
層次分析結(jié)果 綜合效益分析評價體系的層次結(jié)構(gòu)模型中共五個判斷矩陣，即準(zhǔn)則層判斷矩陣1個(A－C)，不同準(zhǔn)則大方案判斷矩陣4個（A1－P、A2－P，A3－P，A4－P），其判斷矩陣各元素取值及分別計算出的最大特征根、特征向量向一致性檢驗性結(jié)果如表9-7 所示。
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