探究高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)隧道建造成本的影響

趙越

本次研究主要目的是為了分析超前地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道建設(shè)成本所產(chǎn)生的影響，促使在進(jìn)行高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道建設(shè)的過(guò)程中其成本估算更加合理，本次研究將會(huì)針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)放入工序管理當(dāng)中所增長(zhǎng)的隧道建設(shè)成本進(jìn)行定量分析。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行建設(shè)高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道的時(shí)候進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)其成本有著較大的影響，研究結(jié)果表明可以將高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)費(fèi)從安全專(zhuān)項(xiàng)費(fèi)用當(dāng)中剝離出來(lái)，并且還需要將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)所增加的費(fèi)用引入到人工造價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化管理體系當(dāng)中。

長(zhǎng)久以來(lái)鐵路隧道建筑施工都屬于高危行業(yè)，在建設(shè)高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道的過(guò)程當(dāng)中因?yàn)槠渲兴幍胤降牟豢梢?jiàn)性和水文地質(zhì)的復(fù)雜性，由此可見(jiàn)進(jìn)行高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道施工的安全尤為重要。為了保證高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道的施工能夠安全的進(jìn)行，相關(guān)管理部門(mén)以及勘察設(shè)計(jì)部門(mén)和相應(yīng)的施工單位都對(duì)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方式及手段進(jìn)行了很多研究。本文根據(jù)重慶市綦江區(qū)境內(nèi)的XX鐵路的實(shí)際情況，就超前地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道施工成本的影響進(jìn)行深入的研究。

一、鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方式

（一）地質(zhì)調(diào)查法

在高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道施工之前都會(huì)對(duì)隧道地質(zhì)進(jìn)行勘察，這樣就已經(jīng)有了很多相關(guān)調(diào)查資料如隧道內(nèi)地質(zhì)素描、勘察資料以及地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查資料等，所謂的地質(zhì)調(diào)查法就是借助這些現(xiàn)有資料對(duì)施工路段的地層層序進(jìn)行對(duì)比，對(duì)隧道底層分界線以及構(gòu)造線的地下和地表進(jìn)行相關(guān)性分析，對(duì)隧道當(dāng)中所存在的不良地質(zhì)體進(jìn)行前兆分析，對(duì)其中的斷層要素和隧道當(dāng)中的幾何參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，并且將地質(zhì)理論和地質(zhì)作圖以及趨勢(shì)分析等利用起來(lái)，進(jìn)行預(yù)測(cè)施工時(shí)前方可能會(huì)出現(xiàn)的地質(zhì)情況。

（二）超前地質(zhì)鉆探

顧名思義超前地質(zhì)鉆探主要是利用鉆探工具，在隧道施工前方對(duì)沿線進(jìn)行鉆探從而取得施工前方地質(zhì)信息的一種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方式。這種方式能夠適用于各種地質(zhì)情況下的隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，并且在一些地質(zhì)情況比較復(fù)雜的地段必須要采用這種調(diào)查方式，如煤層瓦斯發(fā)育區(qū)或者富水軟弱斷層破碎帶等等。鉆探所采用的工具主要是沖擊鉆以及回轉(zhuǎn)取芯鉆，這兩種工具往往是需要進(jìn)行合理搭配使用的，這樣才能夠提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度以及鉆探速度，盡量的減少施工工作面的時(shí)間。

（三）加深炮孔探測(cè)

這種方式主要是在隧道施工的過(guò)程當(dāng)中利用風(fēng)鉆以及鑿巖臺(tái)車(chē)等相關(guān)鉆孔設(shè)備在鐵路隧道施工的工作面進(jìn)行鉆孔獲取地質(zhì)信息情況。同樣這種獲取方式也可以適用于各種地質(zhì)情況下的超前地質(zhì)預(yù)測(cè)，特別是在巖溶發(fā)育區(qū)，在進(jìn)行鉆孔的時(shí)候其深度一般保持在4米到8米之間，鉆孔的數(shù)量一般需要根據(jù)施工斷面的大小和地質(zhì)的復(fù)雜情況來(lái)確定。

（四） TSP地震波反射法

這種方式主要是采用TSP203儀器超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在鐵路隧道施工段有一定距離的兩側(cè)沿墻上面與設(shè)定震源讓其產(chǎn)生多道地震波，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅讲煌刭|(zhì)的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生不同的信號(hào)反射，由專(zhuān)業(yè)的軟件進(jìn)行處理，來(lái)對(duì)施工前方的地質(zhì)水文情況進(jìn)行綜合判斷。在一般情況下軟弱破碎區(qū)的底層以及巖溶發(fā)育區(qū)每一次進(jìn)行預(yù)報(bào)的距離可在100米左右。XX鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)就采用這一方法。

（五）地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)這種方式是一種利用電磁波反射獲取地質(zhì)情況的方式，在一般情況下都是采用變頻天線地質(zhì)雷達(dá)和相應(yīng)的配套軟件，通過(guò)無(wú)線電波對(duì)地下的地質(zhì)分布以及不可見(jiàn)的目標(biāo)體進(jìn)行地下界面掃描，確定施工前方的結(jié)構(gòu)形態(tài)或者地質(zhì)位置。這種方式主要用于隧道施工的前方和周邊的巖溶探測(cè)，當(dāng)然也可以使用在斷層破碎地帶。

（六）紅外探測(cè)

這種探測(cè)方式主要是為了探測(cè)在隧道施工前方有沒(méi)有水體或者探測(cè)水體的方位，但是無(wú)法對(duì)水量的大小進(jìn)行確定，一般情況下其有效的探測(cè)范圍是在掌子面的前方或者巖壁外圍的30米之內(nèi)，在進(jìn)行探測(cè)的時(shí)候需要用到紅外探測(cè)儀和相應(yīng)的分析軟件，還需要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一定數(shù)量的探測(cè)點(diǎn)和探測(cè)線，由此來(lái)判斷在鐵路隧道施工的前方有無(wú)隱蔽性的災(zāi)害。

二、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)費(fèi)用分析

高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)費(fèi)用計(jì)算應(yīng)當(dāng)按照實(shí)物工作量進(jìn)行定額計(jì)費(fèi)，對(duì)于費(fèi)用的具體確定可以參考《工程勘察設(shè)計(jì)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)》，還需要充分的考慮到對(duì)于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的設(shè)計(jì)以及工作量的大小，并結(jié)合當(dāng)前隧道項(xiàng)目的實(shí)際情況采用招投標(biāo)的方式來(lái)進(jìn)行確定。

表1-1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)項(xiàng)目?jī)r(jià)格表

根據(jù)上表所描述的價(jià)格來(lái)看，假設(shè)在10KM的高風(fēng)險(xiǎn)單線鐵路隧道施工為例，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)費(fèi)用預(yù)估，采用地質(zhì)調(diào)查法中的地質(zhì)素描次數(shù)為4000次，需要做TSP地質(zhì)預(yù)報(bào)要90次、做地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)120次、紅外探測(cè)120次、加深炮孔探測(cè)2800次，每次鉆孔6個(gè)長(zhǎng)度為7m，加深炮孔探測(cè)80次每次鉆孔3眼，深度為30m，綜合以上數(shù)據(jù)所得預(yù)估本次超前地質(zhì)預(yù)報(bào)費(fèi)用為740萬(wàn)元。建設(shè)10KM的單線鐵路隧道預(yù)估建安費(fèi)用為38000萬(wàn)元，那么本次超前地質(zhì)預(yù)報(bào)費(fèi)用就會(huì)占據(jù)鐵路隧道施工安裝費(fèi)用的1.95%。因?yàn)槊恳环N勘探方式所針對(duì)的都是不同地質(zhì)情況，而在施工之前有必要采用多種方式對(duì)施工路線上的地質(zhì)情況進(jìn)行全面勘察，以保證施工安全。

三、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)影響施工進(jìn)度和建造成本分析

（一）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)每月占用循環(huán)時(shí)間分析

按照IV級(jí)別的圍巖標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，此條單線鐵路隧道的每月正常施工進(jìn)度為78m，總共有65個(gè)施工循環(huán)。遵照上述參數(shù)來(lái)計(jì)算，每月對(duì)隧道進(jìn)行地質(zhì)素描占用的循環(huán)時(shí)間為0小時(shí)，進(jìn)行加深炮孔鉆探所使用的循環(huán)時(shí)間為13個(gè)小時(shí)，進(jìn)行TSP預(yù)報(bào)所使用循環(huán)時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)勘探所使用的循環(huán)時(shí)間為3.1小時(shí)，進(jìn)行紅外探測(cè)所使用的循環(huán)時(shí)間為0.9小時(shí)，進(jìn)行深空鉆探所使用的時(shí)間為74.9個(gè)小時(shí);綜合上面幾項(xiàng)所使用的循環(huán)時(shí)間總共為93.9小時(shí)，因?yàn)檫€有一些外部因素的影響將采用交叉作業(yè)折減系數(shù)，在修正之后每個(gè)月所占用的循環(huán)時(shí)間為89.2個(gè)小時(shí)。

（二）影響建造費(fèi)用分析

根據(jù)所設(shè)定的條件每11個(gè)小時(shí)便可掘進(jìn)一個(gè)循環(huán)，那么每個(gè)月將減少8.1個(gè)掘進(jìn)循環(huán)，相應(yīng)的進(jìn)度也會(huì)縮短9.7米。所以因?yàn)槌暗刭|(zhì)預(yù)報(bào)的影響高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道的施工效率降低了12.5%。因?yàn)樾式档途蜁?huì)產(chǎn)生人工費(fèi)用、設(shè)別折舊費(fèi)用的增長(zhǎng)，分別各增長(zhǎng)875萬(wàn)元、750萬(wàn)元，再加上原本的建安費(fèi)用38000萬(wàn)元，初始預(yù)估人工費(fèi)用7000萬(wàn)元、機(jī)械設(shè)備初始預(yù)估這就費(fèi)用6000萬(wàn)元。那么因?yàn)槌暗刭|(zhì)預(yù)報(bào)所引起的施工效率降低所增加的成本就占據(jù)到了此條隧道建安費(fèi)用的4.28%。

四、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)探究發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的進(jìn)行導(dǎo)致了隧道建安費(fèi)用成本增加，主要原因是因?yàn)橄嚓P(guān)的建設(shè)主管單位所設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性施工組織與當(dāng)前超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作的要求出現(xiàn)了脫節(jié)從而導(dǎo)致的，所以這就要求相關(guān)部門(mén)制定出超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中的單項(xiàng)費(fèi)用，對(duì)其進(jìn)行定額并納入到預(yù)算定額管理當(dāng)中。還可以由相關(guān)的管理部門(mén)進(jìn)行研究搭建起索賠的規(guī)則，或者在定額當(dāng)中對(duì)超前地質(zhì)預(yù)算報(bào)告所引起的降低效率系數(shù)進(jìn)行明確，通過(guò)所得出的系數(shù)來(lái)對(duì)定額進(jìn)行調(diào)整，讓高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道的施工費(fèi)用更加的符合實(shí)際。（作者單位：中鐵十八局集團(tuán)公司經(jīng)濟(jì)管理部）