依托黑山南北高速公路項目淺談歐標(biāo)體系下隧道施工技術(shù)特點(diǎn)

中交二公局第六工程有限公司 / 周洋 梁慶 李良策

根據(jù)黑山政府規(guī)劃，黑山南北高速公路項目先行段（Smokovac-Matesevo）將優(yōu)先建設(shè)，該高速公路項目為黑山境內(nèi)首條高速公路項目，業(yè)主為黑山交通海事部，監(jiān)理單位為法國-意大利聯(lián)合體（Ingerop -Geodata）公司，監(jiān)理工程師來自歐洲多個不同國家，在施工階段嚴(yán)格按照歐標(biāo)對項目的實(shí)施進(jìn)行管控。

本項目為我局進(jìn)入中東歐基建市場的第一個項目，且全線最長隧道位于我們分部，前期在與業(yè)主和監(jiān)理工程師團(tuán)隊溝通隧道施工方案時，國內(nèi)隧道施工技術(shù)經(jīng)驗在歐洲本土出現(xiàn)“水土不服”的癥狀，主要有以下特點(diǎn)：

（1）隧道施工機(jī)械化程度高；

（2）隧道施工采用專業(yè)工程師負(fù)責(zé)制；

（3）質(zhì)量管理體系健全，且嚴(yán)格執(zhí)行。

本文將結(jié)合項目隧道施工成功實(shí)施的經(jīng)驗，從隧道管棚與套拱施工、SN錨桿施工、專業(yè)工程師的引進(jìn)、隧道二襯施工先決條件等方面，對歐標(biāo)體系下隧道施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，并與國內(nèi)公路隧道施工技術(shù)進(jìn)行簡單的對比分析，為我局海外公路隧道施工技術(shù)增磚添瓦。

1.隧道施工機(jī)械化程度高

1.1 以噴射混凝土代替模筑混凝土，提高隧道管棚與套拱施工效率

在隧道正式進(jìn)洞施工前，通常先進(jìn)行套拱和管棚的施做，以給隧道的暗洞開挖提供足夠的安全保證，國內(nèi)普遍的做法是先做套拱，再安裝管棚，套拱采用模筑混凝土，管棚鉆孔采用普通鉆孔臺車，而本項目采用逆向思維，先安裝管棚，再施做套拱，套拱采用噴射混凝土，管棚采用自鉆鋼管，使用Boomer錨桿臺車鉆孔，對比情況見表1。

表1 套拱和管棚施工傳統(tǒng)工藝和改進(jìn)工藝對比表

1.2 以流塑性水泥漿代替普通水泥漿液，改善隧道錨桿施工質(zhì)量

圖1 SN錨桿鉆孔（Boomer錨桿臺車）

圖2 SN錨桿注漿及安裝

新奧法建議的支護(hù)結(jié)構(gòu)所采用的基本形式是“噴射混凝土+金屬網(wǎng)+錨桿+鋼拱肋”的支護(hù)形式，通常被稱為噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。在這種形式的支護(hù)結(jié)構(gòu)中，錨桿的施工質(zhì)量對初期支護(hù)質(zhì)量成敗起著決定性作用。如圖1，本項目隧道初支采用采用SN錨桿，根據(jù)圍巖情況，其長度為3～4.5m不等，沿隧道環(huán)向梅花形布置，但如何實(shí)現(xiàn)隧道洞頂錨桿的鉆孔、注漿及試驗檢測，是項目前期準(zhǔn)備工作中遇到的困難之一，如圖2。

表2 SN錨桿施工各工序匯總表

經(jīng)項目科研攻關(guān)，摸索出一套關(guān)于SN錨桿的施工及檢測方法，見表2。

如圖3，驗證拉拔試驗是在隧道工程施工之前就要進(jìn)行，在拉拔的過程中要達(dá)到錨桿的極限抗拉力，用于判定某種類型的錨桿在某種圍巖類型中到底能夠承受多大的拉拔力，錨桿類型和地質(zhì)情況的選擇要根據(jù)設(shè)計圖紙的要求而定。

控制拉拔試驗主要用于檢測施工過程中安裝的錨桿質(zhì)量是否合格，控制拉拔力為設(shè)計拉拔力的80%，本項目控制拉拔試驗檢測的拉拔力為160kN。

2.隧道施工采用專業(yè)工程師負(fù)責(zé)制

2.1 引進(jìn)專業(yè)地質(zhì)工程師，輔助隧道支護(hù)動態(tài)設(shè)計

在隧道爆破、出渣后，專業(yè)地質(zhì)工程師要對隧道掌子面進(jìn)行地質(zhì)素描，主要記錄圍巖地質(zhì)狀況及其分布、性質(zhì)和掌子面自穩(wěn)性，圍巖裂隙間距及方向等圍巖狀態(tài)；涌水地點(diǎn)、涌水量及其狀態(tài)等情況，并繪制地質(zhì)素描報告。通過地質(zhì)素描對掌子面圍巖進(jìn)行定級，并與設(shè)計圍巖等級進(jìn)行比較，進(jìn)而參照主設(shè)計要求確定現(xiàn)場支護(hù)情況，必要時要提出對主設(shè)計支護(hù)方式的變更建議，同時對圍巖的發(fā)展做出預(yù)判，這是動態(tài)設(shè)計一個不可缺少的輔助環(huán)節(jié)，且為隧道初支動態(tài)設(shè)計提供最詳實(shí)的工程地質(zhì)信息。

專業(yè)地質(zhì)工程師必須具有巴爾干地區(qū)認(rèn)可的執(zhí)業(yè)資格證，且需要在黑山工程師協(xié)會進(jìn)行注冊后，方可成為地質(zhì)責(zé)任工程師，主要負(fù)責(zé)本項目隧道地質(zhì)素描工作，具有在地質(zhì)素描報告上的簽字權(quán)。

2.2 引進(jìn)專業(yè)爆破工程師，確保隧道爆破安全可靠

爆破施工是開挖過程中的一個重要環(huán)節(jié)，且是一項非常專業(yè)的工作，項目為確保爆破工作安全可靠及爆破質(zhì)量，同時結(jié)合黑山法律要求，工程爆破工作由專業(yè)的爆破工程師負(fù)責(zé)，爆破器材（火工用品）管理由黑山籍人員擔(dān)任，爆破工程師負(fù)責(zé)爆破設(shè)計，每次爆破前會根據(jù)圍巖、斷面、周邊環(huán)境等作出爆破設(shè)計，爆破設(shè)計中包含炮孔平面布置圖、孔深、裝藥量、起爆等內(nèi)容，在整個爆破過程中全程參與指揮各個環(huán)節(jié)。項目結(jié)合實(shí)際情況，多舉措并施，確保了隧道爆破安全可靠，如圖 4。

招聘黑山籍爆破工程師；自建炸藥庫，獲政府審批；當(dāng)?shù)毓?yīng)商供應(yīng)爆破火工用品；與當(dāng)?shù)匕脖９竞献?，解決炸藥庫安保問題；自購炸藥運(yùn)輸車（黑山司機(jī)），負(fù)責(zé)在現(xiàn)場運(yùn)輸炸藥工作；由專業(yè)公司對從事爆破相關(guān)工作的所有人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可上崗。

圖4 隧道掌子面地質(zhì)素描

3.質(zhì)量管理體系健全，且嚴(yán)格執(zhí)行

3.1 程序化管理，依規(guī)作業(yè)

重視過程的程序化管理，在工程開始前制定好相關(guān)工作程序，管理過程中各方嚴(yán)格遵守，無論多么顯而易見的事情，如果沒有按照程序來做，就不會等到允許。隧道施工在每道新工序開始前，要就現(xiàn)場準(zhǔn)備情況和施工方案同監(jiān)理工程師進(jìn)行多輪溝通、細(xì)化，待完全確認(rèn)現(xiàn)場準(zhǔn)備充分及施工方案批復(fù)后，方可開始新工序施工。

3.2 嚴(yán)控二襯施工先決條件，不設(shè)置安全步距要求

《隧道施工安全九條規(guī)定》第三條“必須強(qiáng)化施工工序和現(xiàn)場管理，確保支(防)護(hù)到位，嚴(yán)禁支護(hù)滯后和安全步距超標(biāo)”，關(guān)于安全步距的要求，二次襯砌距掌子面的距離：IV級圍巖不得大于90m，V級、VI級圍巖不得大于70m。本項目在進(jìn)行隧道施工時，按照當(dāng)?shù)匾?guī)范要求，不設(shè)置安全步距的相關(guān)要求，而是根據(jù)“新奧法”隧道施工理念，堅持圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用的機(jī)理，設(shè)置隧道收斂變形速率的規(guī)定，即“隧道在徑向和環(huán)向的變形速率小于4mm/月，方可進(jìn)行二襯施工”。這種理念與國內(nèi)隧道施工安全步距的要求截然相反，但充分發(fā)揮了隧道圍巖和初期支護(hù)共同承載能力。

4.與國內(nèi)高速公路隧道施工的對比分析

根據(jù)上述本項目隧道施工的相關(guān)特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)高速公路隧道施工的相關(guān)經(jīng)驗，現(xiàn)做以下分析總結(jié)：

4.1 踐行“機(jī)械化減人”理念，提高隧道施工安全性

項目無論是進(jìn)行隧道初支開挖，還是在后期進(jìn)行的排水邊溝施工，均采用成套的機(jī)械化施工，踐行“機(jī)械化減人”理念，降低作業(yè)人員密集程度，改善施工環(huán)境，提高隧道施工安全性。

4.2 專業(yè)工程師屬地化，提升隧道施工質(zhì)量及安全性

項目要滿足當(dāng)?shù)胤梢蠛蜌W標(biāo)體系下的質(zhì)量管控要求，需要當(dāng)?shù)貙I(yè)工程師的協(xié)作，即要實(shí)現(xiàn)專業(yè)工程師屬地化，這在滿足相關(guān)要求和補(bǔ)足項目隧道施工技術(shù)短板的同時，也極大地提升了隧道施工質(zhì)量及安全性。

5.結(jié)束語

歐標(biāo)體系下隧道施工工藝上傾向于機(jī)械化施工，本地區(qū)機(jī)械化施工體系完善，與特種設(shè)備配套組合使用，節(jié)約了大量人力，提高了隧道施工的安全性；項目聘用當(dāng)?shù)貙I(yè)工程師，實(shí)現(xiàn)專業(yè)工程師/公司屬地化，在補(bǔ)足項目隧道施工技術(shù)短板的同時，也極大地提升了工程質(zhì)量；項目管理比較重視程序，這也就導(dǎo)致了對于新工藝、新理念的接受較慢，對突發(fā)事件的處理程序繁瑣，很難快速的對解決方案達(dá)成一致，這與國內(nèi)基建領(lǐng)域“四新技術(shù)”的層出不窮形成很大反差。

總體來講，歐洲的隧道施工是有著完整的項目管控體系及工藝流程，在這個體系下能夠有效控制施工質(zhì)量，很多是值得我們借鑒和學(xué)習(xí)的。