蒙華鐵路隧道施工圖現(xiàn)場核對與設(shè)計(jì)優(yōu)化

楊秀權(quán)， 楊世武， 蘇 輝， 劉成華

(蒙西華中鐵路股份有限公司， 北京 100073)

蒙華鐵路隧道施工圖現(xiàn)場核對與設(shè)計(jì)優(yōu)化

楊秀權(quán)， 楊世武， 蘇 輝*， 劉成華

(蒙西華中鐵路股份有限公司， 北京 100073)

為論證隧道施工圖現(xiàn)場核對與設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的重要性，依托蒙華鐵路隧道工程建設(shè)，從隧道進(jìn)出口位置、棄碴場位置、隧道進(jìn)洞方式、輔助坑道設(shè)置等方面開展隧道施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化工作,并以張?jiān)?#隧道、趙吾4#隧道、中條山隧道、禹門口隧道、大中山隧道、黃柏嶺隧道等隧道為例，論述通過采用隧道改路基、暗挖改明挖、調(diào)整輔助坑道、增設(shè)橫洞、大管棚改為小導(dǎo)管、棄碴場位置調(diào)整等措施來確保隧道工程建設(shè)“安全、合理、經(jīng)濟(jì)”。該工作取得了較好的應(yīng)用效果，可為后續(xù)隧道工程建設(shè)提供參考。

蒙華鐵路； 隧道； 施工圖； 現(xiàn)場核對； 設(shè)計(jì)優(yōu)化

0 引言

大型鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目一般具有工程項(xiàng)目規(guī)模大、跨越區(qū)域廣、沿線地質(zhì)條件復(fù)雜和建設(shè)周期較長等特點(diǎn)，工程建設(shè)從勘察設(shè)計(jì)至開工建設(shè)之間有一定的時(shí)間間隔(一般都需要經(jīng)歷2～3年甚至更長的時(shí)間)。這段時(shí)間由于受經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人文活動和自然災(zāi)害等因素影響，沿線局部地形地貌、環(huán)境條件及附近建(構(gòu))筑物等可能發(fā)生變化，往往導(dǎo)致施工圖與現(xiàn)場實(shí)際情況存在一定的出入。特別是隧道工程，由于現(xiàn)場實(shí)際條件對隧道施工影響很大，需要進(jìn)一步開展施工圖現(xiàn)場核對與設(shè)計(jì)優(yōu)化工作[1]。

在工程開工前的準(zhǔn)備階段，組織開展隧道施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化工作，可以最大限度地避免施工圖設(shè)計(jì)與現(xiàn)場實(shí)際不符的問題，及時(shí)有效地優(yōu)化完善設(shè)計(jì)，確保施工順利，使用功能不斷完善，安全、質(zhì)量、環(huán)保目標(biāo)得到進(jìn)一步保障，從而使工程建設(shè)工期和投資控制合理，并能取得更加顯著的社會效益。

蒙華鐵路作為國內(nèi)一次建成的最長重載貨運(yùn)鐵路，在工程項(xiàng)目開工準(zhǔn)備階段，蒙華公司晉豫指揮部在公司統(tǒng)一部署下，在管段內(nèi)認(rèn)真開展了隧道施工圖現(xiàn)場核對及設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。

1 隧道工程概況

蒙華鐵路正線總長1 814.5 km，正線隧道228座，共計(jì)468 km，約占正線總長的25.8%。蒙華鐵路晉豫管段線路長471.3 km，有88座隧道共177.4 km。其中長度l>10 km的隧道4座，分別為中條山隧道(左線長18 405 m、右線長18 410 m，全線第一控制性工程)、崤山隧道(左線長22 751 m、右線長22 771 m，全線最長隧道)、西安嶺隧道(左線長18 063.26 m、右線長18 069.26 m)、大中山隧道(14 533 m)；4 km

隧道沿線穿越山脈主要為太行山脈、峨嵋臺地、中條山脈、秦嶺東麓等，沿線地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖性變化較大。主要不良地質(zhì)有濕陷性新黃土、粉細(xì)砂層、軟巖、第三系高承壓含水層、高地應(yīng)力、長大斷層破碎帶、巖溶、煤系地層等。晉豫管段內(nèi)Ⅰ級風(fēng)險(xiǎn)隧道4座，分別為中條山隧道、崤山隧道、西安嶺隧道、萬榮隧道； Ⅱ級風(fēng)險(xiǎn)隧道4座，分別為禹門口隧道、梨樹坡隧道、大中山隧道、西峽隧道。

2 施工圖現(xiàn)場核對的目的、重點(diǎn)及程序

2.1 施工圖現(xiàn)場核對的目的

1)準(zhǔn)確掌握工程建設(shè)經(jīng)過區(qū)域的地形、地貌等自然環(huán)境、人文環(huán)境與建設(shè)項(xiàng)目的關(guān)系以及對工程建設(shè)的影響； 2)為施工圖設(shè)計(jì)優(yōu)化提供可靠的依據(jù)； 3)提前發(fā)現(xiàn)并完善施工圖中存在的差、錯(cuò)、碰、漏等設(shè)計(jì)缺陷； 4)為實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)“安全、合理、經(jīng)濟(jì)”的目的開好頭，起好步。

2.2 施工圖現(xiàn)場核對的重點(diǎn)

隧道工程現(xiàn)場核對的重點(diǎn)是隧道進(jìn)出口位置、棄碴場位置、隧道進(jìn)洞方式、輔助坑道設(shè)置等，具體包括以下13項(xiàng)內(nèi)容： 1)進(jìn)出口位置是否合理； 2)進(jìn)出洞條件(包括地質(zhì)、覆蓋厚度、設(shè)計(jì)措施是否滿足進(jìn)洞或出洞條件)； 3)輔助坑道設(shè)置是否合理； 4)邊仰坡開挖是否合理，措施是否到位； 5)洞門類型是否合理； 6)是否處于堆積、滑坡體等不良地質(zhì)上； 7)棄碴場的位置和擋護(hù)、綠化、排水措施是否合理； 8)洞口排水系統(tǒng)是否完善； 9)隧道起訖里程是否合理，是否需要接長或縮短明(暗)洞長度； 10)洞口上、下方既有道路的防護(hù)措施是否合理可行； 11)棄碴是否得到合理利用； 12)是否需要地質(zhì)補(bǔ)勘； 13)其他。

2.3 施工圖現(xiàn)場核對的程序

2.3.1 準(zhǔn)備工作

1)施工圖會審，熟悉施工圖紙； 2)人員安排，制定核對計(jì)劃； 3)平面、高程控制樁點(diǎn)測量復(fù)核； 4)現(xiàn)場成區(qū)段測量放樣。

2.3.2 現(xiàn)場核對

1)施工單位組織初次核對，認(rèn)真核對現(xiàn)場地形、地貌、地質(zhì)等與原設(shè)計(jì)的差異，形成初次核對意見； 2)建設(shè)指揮部組織二次核對，進(jìn)一步核對現(xiàn)場地形、地貌、地質(zhì)等與原設(shè)計(jì)的差異，形成四方核對紀(jì)要，必要時(shí)邀請專家參與。

2.3.3 設(shè)計(jì)優(yōu)化

1)根據(jù)現(xiàn)場核對紀(jì)要，施工單位提出優(yōu)化變更建議； 2)建設(shè)指揮部組織研究設(shè)計(jì)優(yōu)化方案； 3)按變更管理程序辦理變更設(shè)計(jì)。

3 施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化情況及效果

3.1 施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化情況

晉豫管段共核對隧道88座，工點(diǎn)224個(gè)，發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化的工點(diǎn)66個(gè)，共計(jì)5大類16小類91項(xiàng)，詳見表1。通過現(xiàn)場核對優(yōu)化設(shè)計(jì)后，費(fèi)用有增有減，增加費(fèi)用共計(jì)3 242萬元，減少費(fèi)用共計(jì)15 101萬元，共節(jié)省投資11 859萬元。

表1施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化統(tǒng)計(jì)表

Table 1 Statistics of field review and optimization of construction drawing

類別 項(xiàng)目優(yōu)化成果輔助坑道工作面洞口隧道結(jié)構(gòu)碴場取消輔助坑道2座,1680m增加輔助坑道5座,553m輔助坑道調(diào)整10座進(jìn)出洞工作面調(diào)整18個(gè)洞門型式調(diào)整3座洞口里程或明暗分界里程調(diào)整1處洞口接長明洞1處,20m洞口防護(hù)調(diào)整12處洞口長管棚改小導(dǎo)管或長度變更29個(gè)暗洞改明洞4處,635m明洞改暗洞2處,75m隧道縮短長度,改路基1處,15m地表陷穴、空腔處理2處復(fù)雜襯砌斷面合并優(yōu)化1處棄碴場調(diào)整11座增設(shè)棄碴場1座

3.2 施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化效果

3.2.1 結(jié)合施工組織，以鋪架為主線，合理優(yōu)化輔助坑道設(shè)計(jì)方案

以鋪架為主線，從關(guān)鍵線路入手，深入分析輔助坑道設(shè)計(jì)方案。通過方案比選、經(jīng)濟(jì)分析等，減少了2座輔助坑道，增加了5座輔助坑道，優(yōu)化了10座輔助坑道位置，調(diào)整了18個(gè)進(jìn)出洞工作面，方便了工程施工和管理，有利于實(shí)現(xiàn)工期目標(biāo)。

3.2.2 優(yōu)化進(jìn)洞措施，簡化施工工法

目前，隧道進(jìn)出洞通常情況下均采用長管棚超前支護(hù)，采用三臺階七步流水法、CD法、CRD法及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等復(fù)雜工法施工[2-5]。由于施工工藝工法復(fù)雜、施工空間狹小，不利于機(jī)械化施工。

事實(shí)上，工法工藝越簡單，工人越容易掌握；同時(shí)施工空間較大，利于機(jī)械化作業(yè)，工程質(zhì)量安全就越容易得到保證。通過現(xiàn)場核對，根據(jù)現(xiàn)場地形地貌，工程地質(zhì)情況，對隧道進(jìn)出洞方案及施工工法等進(jìn)行了優(yōu)化，開挖方法優(yōu)先采用全斷面法、臺階法，基本不采用CD法、CRD法及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等復(fù)雜工法。通過現(xiàn)場核對及設(shè)計(jì)優(yōu)化，全線隧道均實(shí)現(xiàn)了大型機(jī)械化配套施工，開工近2年來，管段內(nèi)隧道開挖已完成75%，施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度得到極大保障。

3.2.3 工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合

晉豫管段線路共跨越2省5市12縣，經(jīng)過國家級、省級自然保護(hù)區(qū)和水源保護(hù)區(qū)共10個(gè)，同時(shí)有很長一段位于自然條件敏感區(qū)。在隧道施工圖現(xiàn)場核對工作中，堅(jiān)持“保護(hù)優(yōu)先，預(yù)防為主”的原則，對棄碴場位置和防護(hù)型式、正洞(輔助坑道)洞口位置及防護(hù)型式、洞內(nèi)污水排放條件等做了大量的踏勘、對比、論證，通過采取調(diào)整棄碴場位置、優(yōu)化防護(hù)型式、增加(調(diào)整)輔助坑道和坡度等措施，基本避免了對保護(hù)區(qū)范圍環(huán)境的破壞或污染，營造了和諧的建設(shè)氛圍。

4 典型案例介紹

4.1 隧路方案比選，優(yōu)化施工組織——張?jiān)?#隧道出口段隧道改路基

4.1.1 原設(shè)計(jì)情況

張?jiān)?#隧道全長596 m，為單洞雙線隧道。隧道下穿黃土山梁，出口位于半山腰，與玉清觀大橋相連，洞身DK637+937～+953段共計(jì)16 m設(shè)計(jì)采用路塹偏壓式明洞。

4.1.2 現(xiàn)場核對發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化原因

經(jīng)現(xiàn)場核對，隧道出口邊坡高陡且位于半山腰處，DK638+012～+022段共計(jì)10 m為明洞，DK637+953～DK638+012段共計(jì)59 m為淺埋偏壓段，埋深為1.74～18.45 m，DK637+937～+953段共計(jì)16 m為路塹偏壓式明洞，開挖寬度達(dá)16 m，左側(cè)邊坡開挖高度達(dá)30.9 m；隧道進(jìn)出洞頻繁，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。根據(jù)對現(xiàn)場地形地貌的踏勘可知，出口段具備隧道改路基的條件。

4.1.3 優(yōu)化方案

為確保施工安全，降低工程施工風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化施工組織，經(jīng)多次現(xiàn)場踏勘和專家會論證，將隧道出口段DK637+937～DK638+022段共計(jì)85 m變更為路基，路基最大邊坡高度為21.5 m。路基段設(shè)二級邊坡，邊坡坡率為1∶1，一級邊坡采用窗孔式護(hù)墻，二級邊坡采用拱型骨架護(hù)坡。優(yōu)化后張?jiān)?#隧道出口段側(cè)面如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后張?jiān)?#隧道出口段側(cè)面圖

Fig. 1 Side view of exit section of Zhangyu #1 Tunnel after

optimization

4.1.4 優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

從安全、工期、效益方面對優(yōu)化前后張?jiān)?#隧道出口段的技術(shù)經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行分析，見表2。

表2張?jiān)?#隧道優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

Table 2 Comparison of techno-economic analyses of Zhangyu #1 Tunnel before and after optimization

項(xiàng)目優(yōu)化前優(yōu)化后安全 隧道出口山坡高陡,重力崩塌作用明顯,該段黃土沖溝嚴(yán)重。DK637+937～DK638+017段洞頂埋深為1.74～18.45m,埋深較淺,隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)高 DK637+937～DK638+022段共計(jì)85m改為路基,消除了偏壓、淺埋地形對隧道結(jié)構(gòu)的影響,降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)工期 根據(jù)隧道工程進(jìn)度指標(biāo)計(jì)算工期為529d(17.6月),計(jì)劃于2017年9月12日完成 先對隧道出口段路基施工,再對隧道施工,根據(jù)路基、隧道工程進(jìn)度指標(biāo)計(jì)算需要441d(14.3月),計(jì)劃于2017年6月17日完成,比優(yōu)化前工期縮短88d效益 隧道暗洞費(fèi)用為350.8萬元,防護(hù)及輔助工程措施費(fèi)用為567.6萬元,合計(jì)費(fèi)用918.4萬元 路基增加費(fèi)用為185.1萬元,隧道減少費(fèi)用為772.5萬元,征地增加費(fèi)用為54.2萬元,合計(jì)節(jié)約費(fèi)用533.2萬元

4.2 改變洞口管棚“模塊化”思路，設(shè)計(jì)措施進(jìn)行針對性優(yōu)化

4.2.1 原設(shè)計(jì)情況

蒙華鐵路單、雙線隧道洞口超前支護(hù)分別采用φ89、φ108長管棚，長度一般為30～40 m。雙線隧道洞口設(shè)計(jì)為出洞且地質(zhì)條件較好時(shí)，采用φ89長管棚從洞內(nèi)反向施工出洞。

4.2.2 現(xiàn)場核對發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化原因

經(jīng)現(xiàn)場核對，洞口地形、地貌、地質(zhì)條件等差異較大，隧道進(jìn)、出洞施工風(fēng)險(xiǎn)也不相同，均采用長管棚支護(hù)易造成資源浪費(fèi)，加大投資成本，且長管棚施工時(shí)間長，對圍巖擾動大。

4.2.3 優(yōu)化方案及效果

以確保安全和方便施工為原則，強(qiáng)調(diào)隧道進(jìn)洞“少擾動”，在直立性較好的老黃土地段、圍巖整體性相對較好的石質(zhì)地段，隧道進(jìn)洞施工優(yōu)先采用小導(dǎo)管，出洞施工一般采用小導(dǎo)管。經(jīng)現(xiàn)場核對后，組織參建各方進(jìn)行全面梳理排查，合計(jì)優(yōu)化105處，約占設(shè)計(jì)164處的64%。

洞口段采用優(yōu)化方案實(shí)施后，工程投資得到較大的節(jié)省，隧道進(jìn)洞及施工組織時(shí)間也有一定的減少，洞口施工安全也得到了保障。管段88座隧道全部安全進(jìn)洞，45座隧道已安全出洞。圖2示出趙吾4#隧道采用小導(dǎo)管安全進(jìn)洞后的現(xiàn)場情況，現(xiàn)場基本維持了原有地貌，實(shí)現(xiàn)了“零開挖”進(jìn)洞[6-7]。

圖2 趙吾4#隧道洞口段小導(dǎo)管進(jìn)洞

4.3 輔助坑道優(yōu)化

4.3.1 根據(jù)鋪架工期，優(yōu)化輔助坑道——中條山隧道輔助導(dǎo)坑優(yōu)化

4.3.1.1 原設(shè)計(jì)情況

中條山隧道設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道，左線長18 405 m，右線長18 410 m，共設(shè)斜井6座，泄水平導(dǎo)1座，按進(jìn)口、出口、6座斜井、平導(dǎo)共計(jì)9個(gè)工區(qū)組織施工。其中4#斜井位于線路右側(cè)，長665 m，綜合坡度為11.19%，與正線相交于DK629+100處，交角為40°；5#斜井位于線路右側(cè)，長500 m，綜合坡度為9.93%，與線路相交于DK629+900處，交角為40°；平導(dǎo)洞口位于線路右側(cè)，全長4 319 m，在DK632+959處下穿右線后，沿左、右線隧道中間平行布設(shè)，長3 671 m，主要作為隧道泄水通道。

4.3.1.2 現(xiàn)場核對發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化原因

經(jīng)現(xiàn)場核對，4#斜井洞口位于長樂鎮(zhèn)一級水源地油坊溝水庫上游匯水溝內(nèi)，施工會對水源地產(chǎn)生較大影響；斜井洞口標(biāo)高低于水庫最高水位8 m，存在水庫水倒灌淹井的風(fēng)險(xiǎn)；斜井洞身地質(zhì)條件較差，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大；出口位于黃土陡壁上，施工場地條件較差。

指揮部多次組織參建單位對中條山隧道附近地形地貌進(jìn)行踏勘，對施工組織設(shè)計(jì)研究分析，得出隧道工期關(guān)鍵線路為6#斜井至出口段。經(jīng)召開專家會研究論證，對部分輔助坑道位置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)滿足總工期的要求。

4.3.1.3 優(yōu)化方案

取消4#斜井，將5#斜井由線路右側(cè)調(diào)整至線路左側(cè)，與主洞交點(diǎn)里程由DK629+900調(diào)整至DK629+600，向進(jìn)口方向移動300 m，調(diào)整后5#斜井全長由500 m增至681 m。利用線路右側(cè)的平導(dǎo)直接進(jìn)入主洞增開工作面，同時(shí)向進(jìn)口、出口方向施工，與主洞交點(diǎn)里程為DK632+530，利用的平導(dǎo)長613 m。優(yōu)化前后3#、4#、5#斜井及平導(dǎo)位置情況如圖3所示。

圖3 優(yōu)化前后3#, 4#,5#斜井及平導(dǎo)位置情況(單位： m)

Fig. 3 Locations of inclined shafts #3、#4 and #5 and parallel adit before and after optimization(unit: m)

4.3.1.4 優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

從安全、工期、環(huán)保、效益方面對優(yōu)化前后中條山隧道技術(shù)經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行對比分析，見表3。

表3中條山隧道優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

Table 3 Comparison of techno-economic analyses of Zhongtiaoshan Tunnel before and after optimization

項(xiàng)目優(yōu)化前優(yōu)化后安全 4#斜井施工存在淹井、坍塌、突涌等風(fēng)險(xiǎn) 避免了淹井、坍塌、突涌等施工風(fēng)險(xiǎn)工期 3#斜井到出口最遲貫通日期為2018年9月1日 3#斜井到出口最遲貫通日期為2018年8月20日,提前工期12d環(huán)保 4#斜井洞口位于水源保護(hù)區(qū),施工期間會對水源造成污染 避開了一級水源保護(hù)區(qū),有利于環(huán)保效益 4#斜井費(fèi)用為2153萬元,5#斜井費(fèi)用為1767萬元,泄水平導(dǎo)費(fèi)用為8955萬元 取消4#斜井,5#斜井費(fèi)用為2149萬元,平導(dǎo)費(fèi)用為2827萬元,節(jié)約土地征用補(bǔ)償費(fèi)用15萬,凈節(jié)約費(fèi)用為7914萬元

4.3.2 優(yōu)化輔助坑道，縮短關(guān)鍵線路工期——大中山隧道3#斜井優(yōu)化

4.3.2.1 原設(shè)計(jì)情況

大中山隧道全長14 533 m，為單洞雙線隧道。隧道地處秦嶺造山帶腹部，需穿越12條斷層及6處節(jié)理發(fā)育帶。全隧設(shè)3座斜井，按進(jìn)口及3個(gè)斜井組織施工，出口無施工條件。其中3#斜井長741 m，綜合坡度為5.87%，工點(diǎn)承擔(dān)正線大里程方向2 439 m、小里程方向1 508 m的施工任務(wù)，大里程方向開挖貫通工期為40.5個(gè)月，為全隧控制工期作業(yè)面。

4.3.2.2 現(xiàn)場核對發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化原因

原3#斜井洞口附件分布有民房，施工便道需經(jīng)過鄉(xiāng)道，對周邊村民生活干擾較大。經(jīng)過現(xiàn)場多次踏勘，并與地方溝通協(xié)調(diào)，經(jīng)論證分析可將3#斜井位置調(diào)整至線路左側(cè)的淇河邊溝谷內(nèi)，調(diào)整與主洞交點(diǎn)里程，可縮短斜井長度，均衡大小里程方向主洞施工長度，縮短隧道施工總工期。

4.3.2.3 優(yōu)化方案

將原3#斜井與正洞交點(diǎn)向大里程方向移動710 m，交點(diǎn)位于Ⅲ級圍巖地段，斜井洞口調(diào)整至淇河邊溝谷內(nèi)，由斜井調(diào)整為橫洞，長度由741 m縮短至334 m。優(yōu)化前后斜井位置情況如圖4所示。

圖4 優(yōu)化前后斜井位置情況(單位： m)

Fig. 4 Locations of inclined shafts before and after optimization(unit: m)

4.3.2.4 優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

從安全、工期、環(huán)保、效益方面對優(yōu)化前后大中山隧道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行對比分析，見表4。

表4大中山隧道優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

Table 4 Comparison of techno-economic analyses of Dazhongshan Tunnel before and after optimization

項(xiàng)目優(yōu)化前優(yōu)化后安全 洞口鄰近村莊,爆破影響大;出碴需穿過村莊,行車安全風(fēng)險(xiǎn)大 洞口位于溝谷中,周圍無干擾;與正洞交于Ⅲ級圍巖,轉(zhuǎn)正洞施工風(fēng)險(xiǎn)較小工期 全隧關(guān)鍵線路為3#斜井大里程工作面,總工期40.5個(gè)月 全隧關(guān)鍵線路為1#斜井與2#斜井之間,總工期37個(gè)月環(huán)保 洞口鄰近村莊,施工便道、出碴需穿過村莊,對居民環(huán)境有影響 洞口位于溝谷中,遠(yuǎn)離居民區(qū)效益3#斜井費(fèi)用為1357萬元 調(diào)整后3#斜井費(fèi)用為641萬元,節(jié)省費(fèi)用716萬元

4.4 利用現(xiàn)場環(huán)境調(diào)整施工組織——禹門口隧道出口段暗挖改明挖增開工作面

4.4.1 原設(shè)計(jì)情況

禹門口隧道全長5 089.4 m，設(shè)計(jì)為單洞雙線隧道。隧道出口里程為DK511+314，明暗交界里程為DK511+262，明洞長53 m；DK511+010～+262段圍巖級別為Ⅴ土，地質(zhì)條件為第四系上更新坡洪積新黃土、細(xì)角礫土、細(xì)圓礫土。

4.4.2 現(xiàn)場核對發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化原因

隧道出口段DK511+010～+262段為淺埋地段，地質(zhì)條件較差，設(shè)計(jì)采用CD法開挖施工，按照指導(dǎo)性施工組織35 m/月的進(jìn)度指標(biāo)計(jì)算[8]，該段需7個(gè)月工期，采用暗挖法施工工期較長，總工期較難保證。隧道出口線路左側(cè)20 m處有1座私人洗煤廠，DK511+262處有鄉(xiāng)村道路，施工前需改移道路，施工拆遷難度較大，洞口場地狹窄，周邊條件較差，出口段地形如圖5所示。

圖5 禹門口隧道出口段地形圖

經(jīng)現(xiàn)場踏勘，隧道DK511+067～+100段位于山前溝谷，匯水面積較少，隧道埋深較淺，具備明挖施工條件。周邊無其他建(構(gòu))筑物，施工干擾小，可立即組織施工，向大小里程方向同時(shí)施工，有利于縮短總工期，緩解工期壓力。

4.4.3 優(yōu)化方案

將隧道DK511+067～+100段共計(jì)33 m由暗挖變更為明挖，在此處增設(shè)工作面，向大小里程方向同時(shí)施工。優(yōu)化后明挖段地形如圖6所示。

圖6 優(yōu)化后明挖段地形圖

4.4.4 優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

從安全、工期、效益、施工條件方面對優(yōu)化前后禹門口隧道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行對比分析，見表5。

表5禹門口隧道優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

Table 5 Comparison of techno-economic analyses of Yumenkou Tunnel before and after optimization

項(xiàng)目優(yōu)化前優(yōu)化后安全 DK511+067～+100段共計(jì)33m為淺埋段,最小埋深為1.1m,且掌子面圍巖自穩(wěn)能力差,開挖過程極易形成垮塌,安全風(fēng)險(xiǎn)較高 采用明挖后,施工安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低工期 DK511+010～+262段共計(jì)252m圍巖為Ⅴ土,按照35m/月施工進(jìn)度計(jì)算,需7個(gè)月才能完成;拆遷難度大,進(jìn)洞時(shí)間難以確定 改變隧道進(jìn)洞位置,將DK511+067～+100段由暗挖改為明挖,施工進(jìn)度指標(biāo)提高,同時(shí)增開了1個(gè)工作面,總工期縮短了3.7個(gè)月效益 原設(shè)計(jì)淺埋暗挖,直接費(fèi)用為636.08萬元 部分改明挖后,直接費(fèi)用為535.51萬元,減少直接費(fèi)用100.57萬元施工條件 原進(jìn)洞位置存在拆遷難、場地狹窄、施工條件差等不利因素 優(yōu)化后的進(jìn)洞位置場地較大,施工干擾較小,滿足快速進(jìn)洞的施工需求

4.5 龍泉坪棄碴場優(yōu)化

4.5.1 原設(shè)計(jì)情況

龍泉坪棄碴場位于龍泉坪隧道DK806+000左側(cè)1.3 km處淇河邊，當(dāng)?shù)卣褜υ摱魏拥啦扇⌒顾捶绞浇貜澣≈?，現(xiàn)已成旱地，當(dāng)?shù)卮迕襁M(jìn)行了開墾種植。龍泉坪棄碴場位于廢棄的河道內(nèi)，碴場占地面積56 933.33 m2，設(shè)計(jì)容量(松方)96.9萬m3，用于龍泉坪隧道、胡家坪1#隧道、胡家坪2#隧道和葡萄溝隧道4座共6 273 m隧道棄碴。為滿足泄水洞百年洪水流量的要求，碴場設(shè)計(jì)時(shí)對既有2座泄水洞進(jìn)行擴(kuò)挖改建，并新增1座泄水洞，加大泄水洞泄洪能力，滿足百年泄洪要求，保護(hù)河灘地棄碴場不受洪水沖廢。棄碴場設(shè)計(jì)示意如圖7所示。

圖7 龍泉坪棄碴場設(shè)計(jì)示意圖

4.5.2 核對發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化原因

經(jīng)多次與地方水利局接洽，當(dāng)?shù)卣詮U棄河道做為淇河泄洪預(yù)留通道為由，不允許作為棄碴場使用，征地手續(xù)遲遲不能辦理，嚴(yán)重影響工程開工時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

4.5.3 優(yōu)化方案

建設(shè)指揮部多次組織現(xiàn)場踏勘，與地方政府共同尋找棄碴場地，經(jīng)與當(dāng)?shù)卣疁贤▍f(xié)商，將棄碴場改移至線路DK803+800左側(cè)2.5 km處薛家溝末端沖溝內(nèi)，占地61 533.33 m2，棄碴容量為89萬m3，棄碴容量可滿足隧道棄碴需要。

4.5.4 優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較

從安全、工期、效益、方面對優(yōu)化前后龍泉坪棄碴場的技術(shù)經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行分析對比，見表6。

表6龍泉坪棄碴場優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

Table 6 Comparison of techno-economic analyses of Longquanping spoilt disposal area before and after optimization

項(xiàng)目優(yōu)化前優(yōu)化后安全 有可能堵塞泄洪通道,影響泄洪 位于山谷沖溝末端,無安全隱患工期 需先行完成2座泄水洞擴(kuò)建和1座新建泄水洞施工后,方可棄碴,約推遲主體工程工期6個(gè)月 可提前開工,有利于主體工程工期效益 建設(shè)棄碴場及其配套附屬工程需要2800萬元 建設(shè)棄碴場約需要800萬元。節(jié)省投資約2000萬元

4.6 以保護(hù)環(huán)境為核心，優(yōu)化方案產(chǎn)生綜合效益——黃柏嶺隧道增設(shè)3#橫洞

4.6.1 原設(shè)計(jì)情況

黃柏嶺隧道全長7 439.36 m，設(shè)計(jì)為單洞雙線隧道，起訖里程為DK722+787.44～DK730+226.8。隧道出口位于西子湖景區(qū)故縣水庫邊，洞口下方水面寬160～180 m，洞口距最大蓄水位垂直高度8.12 m。設(shè)1座橫洞，長70.5 m；1座斜井，長453.5 m。

4.6.2 現(xiàn)場核對發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化原因

經(jīng)現(xiàn)場踏勘，地方政府反映2015年已將故縣水庫升級為一級水源地，計(jì)劃于2016年7月向洛寧縣供應(yīng)飲用水。原設(shè)計(jì)正洞內(nèi)排水直接排入故縣水庫，洞內(nèi)排水難以達(dá)到一級水源要求；現(xiàn)場洞口地勢陡峭，不具備建設(shè)排水處理設(shè)施的條件。

4.6.3 優(yōu)化方案

為解決隧道建設(shè)期和運(yùn)營期的排水問題，在線路左側(cè)距離隧道出口約1.2 km處增設(shè)3#橫洞，橫洞與線路正交，長150 m，綜合坡度為-2.24%，與線路相交于DK729+020；調(diào)整隧道出口端縱坡，由單面下坡調(diào)整為“V”字坡，以3#橫洞為最低點(diǎn)，建設(shè)期和運(yùn)營期隧道排水從3#橫洞排出；調(diào)整2#斜井位置，將斜井往小里程方向移動530 m，夾角為60.2°，長443.5 m，綜合坡度為10.49%，與線路相交于DK727+670。優(yōu)化后隧道平縱示意如圖8所示。

(a) 平面圖

(b) 縱坡剖面圖

Fig. 8 Horizontal and longitudinal sketches of tunnel after optimization(unit: m)

4.6.4 優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

從工期、環(huán)保、效益方面對優(yōu)化前后黃柏嶺隧道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行分析對比，見表7。

表7黃柏嶺隧道優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比

Table 7 Comparison of techno-economic analyses of Huangboling Tunnel before and after optimization

項(xiàng)目優(yōu)化前優(yōu)化后工期 總工期為(不含無砟軌道施工)34個(gè)月,2018年5月24日完工 總工期為(不含無砟軌道施工)31.4個(gè)月,2018年3月6日完成,提前2.6個(gè)月環(huán)保直接排入故縣水庫,污染水源 從3#橫洞排水,避免洞內(nèi)水排入故縣水庫效益2#斜井費(fèi)用為740.6萬元 2#斜井費(fèi)用為704.9萬元,減少35.7萬元,3#橫洞增加費(fèi)用175.7萬元,凈增加費(fèi)用140萬元

5 結(jié)論與建議

開展隧道工程施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化工作，通過采用隧道改路基、暗挖改明挖、輔助導(dǎo)坑調(diào)整、增設(shè)橫洞、大管棚改為小導(dǎo)管、優(yōu)化棄碴場位置等符合現(xiàn)場實(shí)際的措施，有效地提高了勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量，對完善工點(diǎn)使用功能、合理降低工程成本、避免浪費(fèi)建設(shè)資金、實(shí)現(xiàn)“安全、合理、經(jīng)濟(jì)”的目標(biāo)具有重要的意義。同時(shí)在隧道施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化工作方面，把握好以下幾個(gè)方面非常關(guān)鍵：

1)施工圖現(xiàn)場核對工作任務(wù)重、時(shí)間緊，核對工作涉及人員較多，為保證施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化工作的效果，參建各方準(zhǔn)備工作要充分、組織安排要得力、過程控制要嚴(yán)格。

2)施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化需充分發(fā)揮參建各方和業(yè)內(nèi)專家的作用，建立施工圖現(xiàn)場核對人才庫，根據(jù)工程特點(diǎn)和難點(diǎn)確定各類技術(shù)人員和專家，確保現(xiàn)場核對質(zhì)量及方案的科學(xué)合理。

3)建立施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化考核激勵(lì)機(jī)制，充分調(diào)動各參建單位及個(gè)人的積極性，將施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化與履約考核、評先獎(jiǎng)勵(lì)等掛鉤。

4)施工圖現(xiàn)場核對優(yōu)化是一項(xiàng)持續(xù)開展的工作，應(yīng)貫穿項(xiàng)目建設(shè)全過程，在隧道后期的工程建設(shè)中，應(yīng)將隧道工程圍巖核對、技術(shù)參數(shù)優(yōu)化工作保持常態(tài)化。

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FieldReviewandDesignOptimizationofConstructionDrawingofMenghuaRailwayTunnel

YANG Xiuquan, YANG Shiwu, SU Hui*, LIU Chenghua

(Mengxi-HuazhongRailwayCo.,Ltd.,Beijing100073,China)

The field review and design optimization of construction drawing of tunnel is very important. The field review and design optimization of construction drawing of Menghua Railway Tunnel are carried out in terms of locations of tunnel entrance and exit, locations of spoilt disposal areas, tunnel entrance construction method and auxiliary tunnel setting. And then the safe, rational and economical tunnel construction, by adopting tunnel replaced by subgrade, mining method replaced by open cut method, auxiliary tunnel adjustment, adit adding, large pipe roof replaced by small duct and spoilt disposal area adjustment to ensure safety, is discussed by taking 6 tunnels, i.e. Zhangyu #1 Tunnel, Zhaowu #4 Tunnel, Zhongtiaoshan Tunnel, Yumenkou Tunnel, Dazhongshan Tunnel and Huangbailing Tunnel, as examples. Good application effect has been achieved; therefore the study results can provide reference for followed tunnel construction work.

Menghua Railway; tunnel; construction drawing; field review; design optimization

2017-07-17;

2017-09-07

楊秀權(quán)(1964—)，男，河南南陽人，1987年畢業(yè)于西南交通大學(xué)，隧道及地下鐵道專業(yè)，本科，教授級高級工程師，現(xiàn)從事鐵路工程建設(shè)技術(shù)管理工作。E-mail： yangxq029051@126.com。*通信作者： 蘇輝， E-mail： 694299331qq.com。

10.3973/j.issn.2096-4498.2017.12.008

U 455

A

2096-4498(2017)12-1557-07