淺談國內(nèi)鉆爆法隧洞施工管理中的常見誤區(qū)

劉 呈

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設(shè)局，沈陽 110166)

鉆爆法和TBM法施工是目前國內(nèi)較為常用的兩種施工工法。在大伙房水庫輸水(一期、二期)工程中，筆者有幸長期接觸了這兩種工法?？偟膩碚f，TBM法相較鉆爆法具備不可比擬的優(yōu)勢，例如:工期迅速、質(zhì)量易于保證、節(jié)省人工等;但面對淺埋破碎段、地質(zhì)條件變化頻繁段、富水段，以及一些特殊地質(zhì)段，鉆爆法就顯得更為靈活和有效。國內(nèi)鉆爆法施工的技術(shù)和手段，已經(jīng)非常成熟和完善，但是許多不熟悉隧洞施工的水利工作者在一線進(jìn)行鉆爆法隧洞施工管理時，會存在一些認(rèn)識誤區(qū)，這些誤區(qū)會制約我們管理水平的提升以及對合同履行的風(fēng)險控制。下面具體論述常見的六種誤區(qū)。

1 干噴與濕噴

施作噴混凝土?xí)r，干噴法具有粉塵大、作業(yè)環(huán)境差、回彈量大、質(zhì)量不易控制等缺點，目前早已被濕噴法所淘汰。許多行業(yè)的規(guī)范中，或者是許多工程的施工合同技術(shù)條款中，也明確禁止使用干噴法。這使得很多從事隧洞現(xiàn)場管理工作的水利工作者談干噴而色變，不敢去分辨干噴與濕噴的技術(shù)特點，更不敢在工程中運用。實際上，當(dāng)淺埋破碎段隧洞施工時，經(jīng)常會遇到富水段，尤其是拱頂部位呈多點線流時，即使輔以鋼筋網(wǎng)等輔助措施，濕噴混凝土也是施作困難的，這種情況下如果墨守成規(guī)，堅持使用濕噴，則無法盡快封閉拱頂。伴有豐富地下水的淺埋段，往往其節(jié)理裂隙極其發(fā)育，自穩(wěn)能力也很差，一旦造成塌方甚至冒頂，無論從工期還是經(jīng)濟(jì)來講，都是難以承受的損失。這種情況下，雖然干噴的確不符合規(guī)范或者合同要求，但是卻符合現(xiàn)場的實際狀況，在多方管理的可控范圍內(nèi)，審慎和正確地使用干噴，有利于提高支護(hù)方法的應(yīng)變能力，減少可預(yù)見的工程損失。

2 頂拱錨桿能否徑向施作

鉆爆法施工中，圖紙支護(hù)方式中往往有徑向的隨機錨桿或者系統(tǒng)錨桿，起到一定的支護(hù)作用。但是在實際的施工中，除非有專門的鉆孔臺車，絕大多數(shù)的鉆爆施工都會采用鉆孔開挖時的臺架進(jìn)行錨桿施作，這就存在一個問題，即起拱線以上部位的錨桿由于臺架空間的問題無法垂直施作(見圖1);有些技術(shù)人員會以不按圖紙施工為由，要求監(jiān)理或承包商進(jìn)行整改。其實對于隧洞支護(hù)來講，錨桿往往起到三種作用:懸吊作用、擠壓加固作用和組合梁(拱)作用，所有這些作用，都是以垂直于節(jié)理面施作為最佳，而節(jié)理面的方向是隨機的，保證錨桿徑向施作，也未必能保證其垂直于節(jié)理面。因此，如果節(jié)理面的發(fā)育確需錨桿徑向施作時，應(yīng)確保:?錨桿的施作質(zhì)量，藥卷長度、墊板材質(zhì)和尺寸均符合規(guī)范要求;?對錨桿進(jìn)行環(huán)向加密。

圖1 錨桿與臺架的布置

3 注漿錨桿與藥卷錨桿

注漿錨桿是隧洞施工中一種常用的支護(hù)形式，在施工合同的工程量清單中也會占據(jù)一個不小的份額，可以說，注漿錨桿是隧洞支護(hù)形式中一個不可忽略的組成部分。所以很多從事現(xiàn)場管理的水利工作者往往會按圖索驥，要求很多采用藥卷錨桿的承包商，按照合同技術(shù)條款和工程量清單項，采用注漿錨桿。其實，這是對注漿錨桿認(rèn)識不深刻而形成的誤區(qū)。注漿錨桿中砂漿的作用有兩個:?填充錨桿與鉆孔間的縫隙，與錨桿的螺紋契合，起到抗滑移的錨固作用;?包裹錨桿起到保護(hù)層的作用，防止銹蝕，增強錨桿的耐久性。由于受限于施作質(zhì)量，注漿錨桿的飽和度往往不佳，基本起不到保護(hù)層的作用，所以砂漿的主要作用還是抗滑移和固定，在這一點上，其與藥卷錨桿是一致的?；蛟S有人會有質(zhì)疑，藥卷內(nèi)部材質(zhì)發(fā)生變化，并非合同載明的砂漿，使用藥卷錨桿卻采用砂漿錨桿單價，是改變了標(biāo)的物。其實藥卷的構(gòu)成成分，是以早強水泥為主的復(fù)合材料，本質(zhì)上沒有改變砂漿錨桿的屬性;其與砂漿錨桿的區(qū)別，就在于砂漿的早強，這對于一些需要錨桿盡快發(fā)揮作用的不良地質(zhì)段來講，是有著積極意義的。另外需要指出的是，藥卷錨桿的造價，要高于普通的注漿錨桿，使用藥卷錨桿，并不代表承包商在偷梁換柱、偷工減料。承包商更愿意采用藥卷錨桿，是因為其施作效率遠(yuǎn)高于注漿錨桿。

4 超挖部位的回填材料

圖2 斷面尺寸外加允許線性超挖值以外的區(qū)域

對于隧洞施工來講，按照規(guī)范規(guī)定，線性超挖值一般不超過15cm，最大超挖值不得超過25cm。但面對地質(zhì)復(fù)雜、淺埋破碎的隧洞時，往往會發(fā)生大幅超挖或者塌方，部位也很隨機，有時候是頂拱，有時候是兩側(cè)腰線以下;超挖部位要及時進(jìn)行回填，保證密實。如何確定回填材料，在具體的實施中容易存在誤區(qū)，一般在合同技術(shù)條款里，都會要求超挖部分用混凝土回填密實;所以很多業(yè)主和監(jiān)理的現(xiàn)場人員，就會不分情況地要求承包商對超挖部位使用混凝土來回填，實際上這是不切實際的。正確的處理方法是:斷面尺寸外加允許線性超挖值范圍內(nèi)，應(yīng)采用混凝土回填;以外的區(qū)域，如兩側(cè)腰線以下部位(見圖2B區(qū)域)，可采用漿砌石或者拋石混凝土回填密實，腰線以上部位(見圖2A區(qū)域)，有條件的應(yīng)先采用噴射混凝土封閉塌腔，再配合鋼拱架支立模板，向塌腔內(nèi)分次灌注混凝土。可配合使用錨桿或自鉆式錨桿，將終凝后的混凝土與塌方處圍巖固定在一起，以減小初襯的應(yīng)力。當(dāng)然，這部分處理費用要明確責(zé)任，承包商責(zé)任引起的，應(yīng)由承包商負(fù)擔(dān)。

5 超前錨桿(超前小導(dǎo)管)的施作

按照新奧法原理，超前錨桿(超前小導(dǎo)管)應(yīng)在每環(huán)與鋼格柵或者鋼拱架有效連接，形成共同整體，但這種情況下，超前錨桿(超前小導(dǎo)管)的施作會遇到問題。如果從鋼拱架下方施作，存在兩個問題:?無法保證外插角在規(guī)范允許的5°以內(nèi);?錨桿尾端墊板很有可能會侵占設(shè)計斷面(見圖3錨桿施作方案A);而為了保證外插角，有部分承包商會將鋼拱架腹板部位預(yù)先開孔，從孔中施作，這樣又勢必會降低鋼拱架本身的結(jié)構(gòu)強度(見圖3錨桿施作方案B)。較為可行的辦法是:從鋼拱架或者鋼格柵的上沿施作，尾端可以將錨桿墊板稍作改進(jìn)，使其形狀適合于鋼拱架焊接在一起從而形成整體。這樣施作雖然難度較前兩者都大，但能夠保證施作質(zhì)量，也能基本符合設(shè)計和規(guī)范要求(見圖3錨桿施作方案C)。

圖3 錨桿施作方案

6 鋼格柵與鋼拱架的混合使用以及間距

很多水利工作者不熟悉鋼格柵和鋼拱架的技術(shù)特性，在具體的使用中常常發(fā)生混淆，影響了現(xiàn)場支護(hù)的正確決策。實際上，鋼格柵是由螺紋鋼焊接組合而成，一般由4道主筋和多道副筋及加肋構(gòu)成;而鋼拱架一般都是由固定型號的工字鋼經(jīng)過分段彎制，再由螺栓等附件組裝在一起承受荷載。從造價來講，同尺寸條件下，鋼拱架每延米造價在鋼格柵的2～2.5倍之間;從施工便利性來講，由于鋼拱架每榀重量較大，在安裝時必須配合一定的機械和人工才能完成，而鋼格柵由于內(nèi)部中空，重量相對較輕，可以完全由人工完成安裝;從承受荷載的特性來講，鋼拱架剛度較大，支立后立即就能發(fā)揮承載作用，適合應(yīng)力釋放較快、承載能力較差的地質(zhì)段使用，而鋼格柵屬于柔性支護(hù)，可與噴混凝土等其他支護(hù)形式有效形成整體，所以適合相對好一些的地質(zhì)段。

在具體管理中，往往認(rèn)為鋼格柵或者鋼拱架造價較高，為了節(jié)省工程造價，人為拉大鋼格柵或者鋼拱架的環(huán)向間距(比如超過1.2m);抑或認(rèn)為地質(zhì)條件較差，將環(huán)向間距縮小(低于0.5m)，實際上這些都是錯誤的。鋼格柵和鋼拱架只有連續(xù)成環(huán)使用，之間附之縱向連接和封閉仰拱(實際工作中，很多人往往忽視封閉仰拱的作用)，才能最大化地發(fā)揮承載效能。最佳的環(huán)向間距為0.8～1.2m。

7 結(jié)語

總之，鉆爆法隧洞施工看似簡單，但在具體的施工管理中，一線工作者往往由于實踐經(jīng)驗不足，理論知識不豐富等原因，曲解甚至誤解了規(guī)范、合同以及新奧法的精神和理念，導(dǎo)致了施工管理的損耗和施工費用的浪費。從事施工管理10年以來，上述的一些誤區(qū)，也曾經(jīng)困擾著筆者。這篇論文的形成，主要來源于一些施工中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，希望能夠給其他工程和水利工作者一點有益的參考，也希望廣大水利工作者們共同探討，給予批評和斧正?！?/p>

梁晉平.鉆爆法與TBM法施工經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較［J］.建筑機械，2003，(2).

陳寧青，楊文獻(xiàn).徑向錨桿在隧道工程圍巖體內(nèi)作用機理研究［J］.科技信息，2006，(11).

曲海峰，朱合華，黃成造，等.隧道初期支護(hù)的鋼拱架與鋼格柵選擇研究［J］.地下空間與工程學(xué)報，2007，(2).