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盾構作為一種隧道全斷面施工的專用設備,從施工技術角度分析,各國大同小異。但作為一種機械、一種設備的使用,我國有一些與其他國家迥然不同的地方,主要表現在以下方面。
1)同一臺設備常用于多個項目
從其誕生之初,盾構就是根據某個具體項目的工程地質與水文地質而設計制造的。因此國外盾構廠商介紹時,往往某臺盾構與某一具體項目相連。我們認為,這是與其使用習慣相聯系的。據1992年鐵道部組織的有關掘進機考察的資料,當時國外4家主要掘進機制造公司(美國的羅賓斯,瑞典的佳伐、德國的馬克和維爾特公司)共生產了413臺掘進機,在767個工程中使用,共掘進2740km。也即1臺設備平均掘進6.63km,一個項目的長度約為3.57km,一臺盾構平均在1.86個項目上使用。這些數據說明在國外的使用習慣中,一臺盾構的使用壽命通常只有一兩個項目,因此專用性強、通用性較差。而我國情況則有所不同,由于地鐵建設的快速發展,使盾構需求井噴式爆發。地鐵建設受車站距離和標段限制,掘進區間約在1km左右。同時,城市地鐵往往分多期建設,盾構在一個地區可長年施工。這些因素使盾構在其壽命周期內多次轉場有了可能。根據某項資料,對正在施工的139個盾構項目進行調查,平均每個項目盾構的掘進里程為1.014km??紤]到我國企業一般以盾構主軸承壽命作為經濟(折舊)壽命,那么一臺盾構往往要經過4~5個項目才達到報廢條件。但在實踐中,由于購置金額較大,很少聽說盾構到了折舊年限就報廢的事例。因此,一臺設備被多次使用已成為我們國家地鐵盾構的習慣。
2)以施工為先導的理念拉動行業發展
不完全統計,中國中鐵和中國鐵建所擁有的地鐵盾構數量占到全國數量的50%以上。而中國中鐵、中國鐵建以及上海隧道股份等以施工單位為主體孵化出的機械制造廠商生產的盾構數量占國產盾構的絕大部分。根據中國工程機械工業協會掘進機械分會的統計,2012年這3家的盾構產量占國內廠家的63%以上。隨著近年來鐵工、鐵建自我保護政策的加重,這一比重只會更高?;仡櫸覈軜嫯a業化的歷程,發現我國道路既不同于歐美企業最初源于的設計公司,也不同于日本企業源于的重型制造工廠,而是形成以施工企業為核心,通過引進、消化、仿制與再創新的研發路徑,研制出擁有核心技術和自主知識產權的設備。其產業化模式是從產業價值鏈的末端向前逐步延伸,而施工企業追求利潤最大化的愿望成為創新的主要驅動力。這種以施工使用為先導的理念拉動行業發展是受我國市場容量、產業格局和市場監管等多方面制約形成的,其成因這里不贅述。但它對具體使用帶來了不可忽視的影響,集中體現在施工企業在學習國外盾構施工技術的同時,也沿襲了施工機具的管理。這樣的管理方式對長期反復使用一臺機械將造成隱患。
2使用管理中存在的問題
盾構在國外是一種專用、非標、甚至是一次性使用的機械,由于我國建設的需求巨大,類似條件的項目數量較多,在經濟效益驅動下,以施工單位為主導,盾構逐漸成為一種反復使用的大型設備。由于各方未能對此變化給予足夠重視,在具體的設備使用管理中存在如下問題。
1)政府、行業監管缺位
作為影響施工安全、進度和成本的關鍵機械,盾構的使用到底受什么樣的監督?應該經過什么樣的檢驗程序?這些在我國目前還是空白。為了預防設備事故,保障人身和財產安全,促進經濟社會發展,我國專門制定了《特種設備安全法》,對特種設備的生產(包括設計、制造、安裝、改造、修理)、經營、使用、檢驗、檢測等進行了規定。但不在特種設備目錄之列的盾構是否就意味著可以不受監管或放松管理?企業的行為由誰來監督呢?隨著盾構大規模使用以及老舊盾構的增多,安全風險陡然增大,這個問題應該受到有關部門的重視。同樣,盾構的操作人員并非普通操作工,他必須能根據下達的技術指令及現場測量結果,合理配置各區域千斤頂的使用數量、推進油壓及速度,并正確選擇刀盤正、反轉模式等,來調整盾構姿態,保證掘進方向和進度,并能正確及時處理掘進中由于受水、土壓力及地質變化帶來的不可預見的情況。這一過程不僅僅需要對機械有充分的了解,并需要掌握工程技術和地質知識。所以我們認為盾構操作者不能簡單地按工種劃分,而是依據其技能,按管理崗位進行評定。這樣才能確保設備的使用安全。
2)使用維修理中存在的問題
對于盾構,應采用什么樣的維修制度,目前還沒有一個權威的說法。一些單位通過施工實踐,總結出利用油液的鐵譜、光譜分析對盾構進行狀態監測,進而實行項修的方式取得了較好效果,保證了項目的順利實施。我們認為,項修對于使用頻率低、轉場次數少的設備不失為一種好的方式,但對于大負荷全壽命周期內是否仍為一種可行可靠的維修方式,則仍需探討。特別是在多個項目使用,為了適應不同項目地質要求,要對盾構進行改造,如刀盤改造等,仍采用項修的方式,則不免頭痛醫頭、腳痛醫腳,缺乏了對設備整體技術狀況的分析。這樣在盾構長時間運轉,特別是臨近技術壽命時會有很大的安全風險。同樣,由于盾構制造廠商的競爭激烈,一些廠商在保護知識產權的旗號下有所保留,這樣使用單位難以獲得充分的技術資料。加之盾構在多個項目之間轉場,管理人員變動,以及勞務外包等形式的出現,使得現場往往難以掌握翔實的設備資料,這些都不利于設備的技術管理和施工安全。
3)經濟分析不完善,資料缺乏
首先從施工定額分析,盾構作為掘進的關鍵設備,其消耗直接影響著施工成本。據資料,設備折舊費用是影響盾構區間費用的一個關鍵因素,可占其比重的15%左右。而折舊的計算方法仍舊是根據直線法,即以采購成本除以其預計壽命(8~10km)得出每延米的折舊費用。從設備管理角度可知,8~10km或10000h一般是指盾構主軸承的壽命。這種以技術壽命等同于折舊壽命的提法是否合理,在普通設備都傾向于采取加速折舊的情況下,對盾構仍采用直線法,我們認為是不符合設備使用客觀規律的。其次,從具體消耗分析,概預算定額所針對的情況往往不能涵蓋施工中所遇到的所有工況,但是在實踐中,往往因為項目部0的工程、設備、物資、成本等部門缺乏對盾構設備消耗在施工成本中所占比重的認識,而難以有效配合,更難以獲得完整的數據記錄與分析,也無法開展工程精細化管理和索賠。這不僅使企業承擔了較大的經濟風險,也不利于對設備的精細化管理。由于以上因素,經濟核算往往難以反映出盾構在一個項目的合理使用成本,進而導致無法總結規律,提高管理水平。更無從談起促進整個行業的健康發展。
3意見和建議
綜上,雖然盾構施工可以借鑒國外的技術,但對盾構的管理則無法照搬國外的經驗。隨著盾構的大規模使用,其管理愈發重要。對此,提出以下意見和建議。
1)施工企業應將盾構比照特種設備進行管理
在我國《設備管理條例》多年未修訂的情況下,特種設備安全管理是可借鑒的一種設備管理體系,施工企業應該將盾構比照特種設備進行專業管理。具體措施如下:①建立設備的安全技術檔案。特別是對于設計文件、改造的技術文件等的留存,是技術檔案重要的組成部分。②明確專門的管理人員。該人員不僅需要懂得設備原理,而且應該掌握工程施工的相關知識。只有這樣,才能切實做好盾構設備的管理工作。③制訂完善的檢驗制度。在日檢、周檢、月檢等檢查的基礎上,應明確定期檢驗周期,特別是項目轉場前后的檢查檢驗內容,以確保進場設備的技術狀況。④加強設備操作人員的資格管理。盡管在全國職業大典修訂中提出了盾構操作司機的名稱,但對于司機應該具備的文化知識以及任職條件還沒有最后確定。所以施工單位應根據自己的經驗確定標準,以保證操作人員的素質。⑤建立監管體系。設備的產權單位應履行特種設備法中的政府監督作用。項目部則履行設備使用單位的責任。
2)行業應制定有關標準,規范市場
關于盾構及盾構法施工,相關行業頒布了一些行業標準和技術規范,如《5.5m~7m土壓平衡盾構(軟土)》(CT/T284-2008),《泥水平衡盾構》(CJ/T446-2014),《盾構法隧道施工與驗收規范》(GB50446-2008),《地鐵隧道工程盾構施工技術規程》(DG/TJ08-2041-2008)等,但這些標準、規范由誰執行、由誰監督,即如何落實還需進一步明確。同時行業應組織制造商和使用單位制定維修規程、安全操作規程等法規文件,切實將盾構的使用從一種機具變為一種設備。同時,對于近年來興起的盾構施工監控系統、盾構再制造技術等也應給與關注和重視,及早介入,組織相關單位制定標準,為行業內不同企業的良性競爭奠定基礎。
3)適時立法,將盾構納入特種設備目錄
由于盾構作為盾構法施工的配套機具引入我國,缺乏機械產品完整的管理體制,雖然圍繞盾構設備已逐漸形成了一條完整的產業鏈條,但在國家監管層面還不盡規范。隨著我國地鐵建設、地下管廊等地下工程建設的大規模興起,盾構法施工越來越多,老舊盾構的數量將與日俱增,施工的安全性,以及工程建設周邊建筑物的安全性將會受到更多關注。因此建議國家有關部門應盡快研究將盾構納入特種設備管理。在當前的體制下,只有將盾構納入特種設備管理,才能使設計、制造、使用各環節逐漸規范,也才能使主管部門在產業發展的規劃上注重走專業化的道路,也才能確保施工的安全。
作者:楊路帆 單位:中國中鐵股份有限公司