暗挖隧道快速施工管理探討

朱耀光 周德江

1.湖北交投建設(shè)集團(tuán)有限公司 湖北 武漢 430000 2.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司 湖北 武漢 430000

1 隧道概況

黃土梁隧道位于鄖西縣黃土梁村，為一座分離式隧道。左幅起訖樁號(hào)為ZK3+045～ZK3+860，長815m，最大埋深121m，最淺埋深4.2m；右幅起訖樁號(hào)為YK3+070～YK3+830，長760m，最大埋深113m，最淺埋深2.9m.，其中V級(jí)圍巖800m，Ⅳ級(jí)圍巖775，進(jìn)出口均采用削竹式洞門；照明方式采用電光照明，機(jī)械通風(fēng)。

隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山-丘陵地貌，隧道穿越黃土梁東北側(cè)山體，整個(gè)隧道以絹云母石英片巖為主，為中風(fēng)化巖層，巖體較破碎，坡角約30°，傾向約280°，且經(jīng)過兩處斷層，整個(gè)隧道的圍巖非常復(fù)雜，V級(jí)圍巖接近50%。

在本隧道Ⅴ級(jí)圍巖采用環(huán)形拱部開挖預(yù)留核心土法或三臺(tái)階法開挖，每次開挖1榀鋼架，循環(huán)進(jìn)尺0.6m；Ⅳ級(jí)圍巖采用上下臺(tái)階法開挖，每次開挖兩榀鋼架，循環(huán)進(jìn)尺2m，按照常規(guī)的施工經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)開挖循環(huán)接近24個(gè)小時(shí)，同類項(xiàng)目每個(gè)月的進(jìn)場(chǎng)再50～70m左右，因此在確保質(zhì)量和安全的條件下，如何實(shí)現(xiàn)隧道的快速施工，縮短每循環(huán)的施工時(shí)間，一直是本項(xiàng)目努力的方向。

2 合理資源配置是基礎(chǔ)

（1）根據(jù)隧道特點(diǎn)合理機(jī)械化配套和輔助生產(chǎn)設(shè)施配套合理

進(jìn)行機(jī)械設(shè)備選型配套，提高機(jī)械化和自動(dòng)化程度，是提高施工工效做有效的辦法之一。在隧道六條主要生產(chǎn)線上，全面推行設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配套作業(yè)。一是配置多功能作業(yè)臺(tái)架及氣腿式鑿巖機(jī)組成開挖作業(yè)線，假如是全斷面開挖的隧道也可以采用多功能鑿巖臺(tái)車替代，二是配置大噸位裝載機(jī)及自卸汽車組成裝運(yùn)作業(yè)線，三是配置噴射混凝土機(jī)械手、氣腿式鑿巖機(jī)及多功能作業(yè)臺(tái)架組成噴錨支護(hù)作業(yè)線，四是配置防水板鋪掛機(jī)或多功能作業(yè)臺(tái)架組成防水層作業(yè)線，五是配置全自動(dòng)計(jì)量混凝土拌合系統(tǒng)、混凝土運(yùn)輸車、泵送系統(tǒng)與液壓模板臺(tái)車相結(jié)合組成襯砌作業(yè)線，六是配置液壓自行式仰拱棧橋或簡(jiǎn)易式仰拱棧橋、挖掘機(jī)、自卸汽車相結(jié)合組成撿鋪底作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)了施工作業(yè)安全、有序、快速。特別是濕噴機(jī)械手的應(yīng)用大大縮短了噴射混凝土的時(shí)間，這個(gè)在本項(xiàng)目體現(xiàn)的較為明顯，基本上V級(jí)圍巖噴射一個(gè)循環(huán)在0.5個(gè)小時(shí)，IV級(jí)圍巖在1個(gè)小時(shí)；而液壓自行式仰拱棧橋的應(yīng)用不僅節(jié)約了仰拱撿鋪底的時(shí)間，而且減少了對(duì)掌子面運(yùn)輸?shù)母蓴_，用簡(jiǎn)易式仰拱棧橋會(huì)影響掌子面大約2個(gè)小時(shí)左右，液壓自行式仰拱棧橋基本不影響，大大提高了施工工效。

圖1 液壓自行式仰拱棧橋

圖2 噴射混凝土機(jī)械手

配足配強(qiáng)高壓風(fēng)、水、電，通風(fēng)降塵及反坡排水設(shè)施等輔助生產(chǎn)配套系統(tǒng)。高壓風(fēng)、水、電是隧道施工生產(chǎn)順利進(jìn)行的動(dòng)力之源，高壓風(fēng)必須保證風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)和噴漿機(jī)同時(shí)使用，并考慮一定的風(fēng)損和備用。高壓水主要考慮噴射混凝土水壓及施工用水量的需求，一般容量50方，高差35m能滿足要求。若無法滿足高差要求，必須采用增壓泵加強(qiáng)水壓。高壓電總功率以所有用電設(shè)備的功率之和，乘以同步系數(shù)進(jìn)行配置。

隧道施工場(chǎng)地是一個(gè)狹長、封閉的空間，作業(yè)環(huán)境相對(duì)惡劣，加強(qiáng)通風(fēng)能給作業(yè)人員提供相對(duì)較好的作業(yè)環(huán)境[1]。單口掘進(jìn)通常采用壓入式通風(fēng)，洞身開挖在500m以內(nèi)時(shí)，配置功率為55KW的通風(fēng)機(jī)；大于500m，增至110KW；大于1500m，增至220KW。

加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，是機(jī)械化作業(yè)能夠持續(xù)高效推進(jìn)的保證。建立“管、用、養(yǎng)、算”的設(shè)備管理運(yùn)行機(jī)制，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。一是建立設(shè)備管理資料庫，對(duì)機(jī)械設(shè)備、配件統(tǒng)一編號(hào)并建帳立卡，定期清查盤點(diǎn)。二是實(shí)行主管司機(jī)制度，每臺(tái)設(shè)備專人操作，確保設(shè)備的正確操作和施工效率。三是實(shí)行主管司機(jī)例行保養(yǎng)制度，嚴(yán)格落實(shí)設(shè)備檢查和故障排查機(jī)制，確保了設(shè)備的完好率達(dá)到 85%以上。四是嚴(yán)格實(shí)行單機(jī)核算制度，將主要機(jī)械設(shè)備的維修保養(yǎng)、安全運(yùn)行、消耗等據(jù)實(shí)錄入數(shù)據(jù)庫，逐步實(shí)現(xiàn)分析、核算自動(dòng)化，據(jù)此進(jìn)行總結(jié)及考核兌現(xiàn)。

（2）配足人員數(shù)量，加強(qiáng)人員培訓(xùn)

根據(jù)隧道施工每條生產(chǎn)線、每道工序及每個(gè)崗位配置足夠數(shù)量的作業(yè)工人。合理設(shè)置每個(gè)班組的崗位，確定每個(gè)崗位的人員數(shù)量，結(jié)合每道工序單班工作時(shí)長、循環(huán)時(shí)間及勞動(dòng)強(qiáng)度，以確定班組個(gè)數(shù)。每個(gè)班設(shè)置一名班長，負(fù)責(zé)班內(nèi)工作安排。2個(gè)并排行進(jìn)的掌子面具體人員配置及分工如下表所示：

表1 施工人員的配置情況

因建設(shè)環(huán)境的原因，投身隧道施工的作業(yè)人員普遍專業(yè)水平低，流動(dòng)性大。加上隧道施工工序復(fù)雜，工種數(shù)量較多，對(duì)作業(yè)人員的技術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求較高。必須通過大量的的技術(shù)技能培訓(xùn)和安全教育來提高作業(yè)人員素質(zhì)，方能滿足隧道質(zhì)量要求及相對(duì)惡劣環(huán)境下的安全保障。特別要針對(duì)新進(jìn)場(chǎng)人員、新開工序以及工法轉(zhuǎn)換后進(jìn)行強(qiáng)化培訓(xùn)，使其盡快適應(yīng)，盡快上路。

（3）保證原材料質(zhì)量和及時(shí)供應(yīng)

加強(qiáng)原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)，嚴(yán)把進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量關(guān)，杜絕不合格的材料進(jìn)入工程實(shí)體。同時(shí)加強(qiáng)節(jié)日期間及雨季、冬季物資儲(chǔ)備，防止因?yàn)榧倨诨蛴暄┍鶅龅葠毫犹鞖庥绊懖牧瞎?yīng)，造成停工。

同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)場(chǎng)的后臺(tái)加工質(zhì)量和速度也是制約施工進(jìn)展的關(guān)鍵，引進(jìn)先進(jìn)工裝是最好的辦法，本標(biāo)段持續(xù)引進(jìn)了數(shù)控型鋼冷彎機(jī)、小導(dǎo)管沖孔機(jī)、尖頭機(jī)、鋼筋網(wǎng)片數(shù)控排焊機(jī)、鋼筋快速鋸床等先進(jìn)設(shè)備，在確保機(jī)械化換人、智能化減人，工裝換工藝的同時(shí)，對(duì)施工進(jìn)度有了有力的保障。

3 以開挖為龍頭，全工序平行快速推進(jìn)

“七定原則”確保開挖質(zhì)量和進(jìn)度。隧道開挖必須有詳細(xì)的爆破設(shè)計(jì)，根據(jù)爆破設(shè)計(jì)中的眼位布置，設(shè)計(jì)出操作方便的作業(yè)臺(tái)架。我標(biāo)段采取“定人、定位、定機(jī)、定量、定時(shí)、定耗，定獎(jiǎng)罰標(biāo)準(zhǔn)”七定原則實(shí)施開挖管理。定人、定位是把每個(gè)開挖工安排在臺(tái)架的固定位置，讓他們長時(shí)間適應(yīng)這個(gè)位置的炮眼方向、炮眼深度等參數(shù)。讓每個(gè)人長時(shí)間的研究各自位置的打法，達(dá)到熟能生巧，以提高開挖工的施鉆精度和炮孔成型。定機(jī)是每個(gè)開挖工固定使用一臺(tái)風(fēng)鉆，同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)自己使用的風(fēng)鉆的保養(yǎng)、維修。定量是指每個(gè)開挖工根據(jù)所在位置按照預(yù)先的安排完成指定數(shù)量的炮孔，每個(gè)開挖工完成鉆孔的時(shí)間基本相同[2]。定時(shí)是規(guī)定每茬炮的開挖時(shí)間。定耗是必須嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行裝藥，以提高爆破效果，爆破設(shè)計(jì)根據(jù)圍巖情況進(jìn)行每班調(diào)整。定考核標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)開挖成型進(jìn)行考核。測(cè)量組炮孔放樣時(shí)，對(duì)上茬炮的每個(gè)炮孔眼底超欠挖進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)開挖工考核，超欠挖≤5cm，獎(jiǎng)勵(lì)5元；超欠挖＞5cm，罰款5元；超欠挖＞10cm，罰款10元；超欠挖＞20cm，罰款20元，以此類推。開挖質(zhì)量長期上不去的，進(jìn)行停工學(xué)習(xí)，待技術(shù)提高后才能繼續(xù)上崗。

以數(shù)據(jù)化管理為手段，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和理論分析，制定每道工序的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)耗。工序結(jié)束后，及時(shí)分析實(shí)際時(shí)耗與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)耗間的差距。實(shí)際時(shí)耗若大于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)耗，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五個(gè)方面查找時(shí)耗增大的原因，并制定措施限時(shí)解決；若經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)際時(shí)耗小于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)耗的情況，則應(yīng)重新優(yōu)化施工方案修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)耗。另外，依據(jù)工序標(biāo)準(zhǔn)時(shí)耗，嚴(yán)格對(duì)實(shí)際時(shí)耗節(jié)超情況進(jìn)行考核。通過不斷的分析、優(yōu)化和考核，我們的上下臺(tái)階法鉆爆標(biāo)準(zhǔn)時(shí)耗已從剛開始的5.5小時(shí)縮減到現(xiàn)在的3.5小時(shí)，出碴時(shí)間也從5小時(shí)縮減到2.5小時(shí)。這樣，開挖質(zhì)量上去了，時(shí)耗下降了，開挖進(jìn)度也就上去了，還為后續(xù)施工打下了基礎(chǔ)。我們制定了隧道貫通后45天內(nèi)完成所有附屬工程施工的工期目標(biāo)，以此來鞭策隧道后續(xù)工序的快速推進(jìn)。首先是采用跟洞身一次爆破的方式進(jìn)行隧底開挖，不但可以減少一道工序，而且還可以更好的控制開挖成型。其次是通過采用液壓自行式仰拱棧橋來加快仰拱施工速度，減少運(yùn)輸干擾，大大提高了施工工效。第三是合理控制工序間的步距，確保所有工序平行流水作業(yè)。我標(biāo)段已形成仰拱、初支基面處理、防排水、鋼筋綁扎和二襯砼澆筑全工序平行流水作業(yè)，每道工序都有工作面，形成良性循環(huán)。水溝電纜槽施工也迎頭趕上。

4 安全優(yōu)質(zhì)是保障

樹立以質(zhì)量保進(jìn)度的理念。實(shí)行技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng) 24 小時(shí)值班制度，現(xiàn)場(chǎng)只要有施工就有技術(shù)人員在，以便出現(xiàn)問題及時(shí)糾正，保證每道工序質(zhì)量，避免返工；超前支護(hù)、仰拱清底及混凝土澆筑等關(guān)鍵工序?qū)嵭屑夹g(shù)人員旁站制度。

樹立不坍就是進(jìn)度的理念。要高度重視超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，將其納入工序管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求的預(yù)報(bào)方式對(duì)掌子面前方圍巖狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)，必要時(shí)增加預(yù)報(bào)方式[3]。根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)。開挖過程中嚴(yán)禁冒進(jìn)。掌子面開挖前，由技術(shù)主管會(huì)同地質(zhì)工程師、作業(yè)隊(duì)長、領(lǐng)工員和開挖班長對(duì)掌子面圍巖情況進(jìn)行會(huì)勘，結(jié)合超前物探、超前地質(zhì)鉆、加深炮孔和掌子面地質(zhì)素描對(duì)掌子面前方圍巖情況進(jìn)行分析，合理確定開挖進(jìn)尺，若經(jīng)分析只能開挖0.8m，則嚴(yán)禁開挖1.0m。

5 加強(qiáng)試驗(yàn)管理

反復(fù)優(yōu)化砼配合比以確定最佳配合比和最佳脫模時(shí)間。項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)之初就由試驗(yàn)室根據(jù)不同廠家、不同料源的原材料反復(fù)試驗(yàn)確定最佳配合比，一方面保證各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)滿足規(guī)范要求，另一方面保證泵送砼和機(jī)械手濕噴砼的和易性和可泵性，以滿足混凝土施工方面的要求。同時(shí)盡量縮短混凝土設(shè)計(jì)脫模時(shí)間，以加快混凝土的施工進(jìn)度。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員每天必須進(jìn)行砂石料含水率測(cè)試，以確定合理的施工配合比。機(jī)械手噴射砼施工和二襯砼施工時(shí)，試驗(yàn)人員必須現(xiàn)場(chǎng)值班，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，一是檢查濕噴料的和易性，噴射回彈率，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)查找原因，第一時(shí)間解決；二是檢查泵送混凝土的拌合質(zhì)量，是否滿足和易性要求，若不滿足，嚴(yán)禁泵送，以免堵管影響混凝土澆筑。

6 加強(qiáng)工序組織和工序銜接

隧道工作面狹窄，作業(yè)空間有限，施工工序干擾大，施工過程作業(yè)的循環(huán)性強(qiáng)，因此工序的組織和工序間的銜接顯得尤為重要。一方面要加強(qiáng)工序組織，使每道工序作業(yè)時(shí)間最短。任何一道工序的組織，都可分解為空間和時(shí)間兩個(gè)層面，空間上要盡可能多地開辟工作面，以保證能夠平行作業(yè)；時(shí)間上要盡可能形成流水作業(yè)，從而縮短工序時(shí)間。另一方面要加強(qiáng)工序銜接，使工序間銜接時(shí)間最短。其核心就是“只能人等工序，不能工序等人”，即上一道工序結(jié)束前必須全面做好下道工序施工準(zhǔn)備，上道工序結(jié)束后可馬上進(jìn)入下一道工序，基本做到“零銜接”。

7 加強(qiáng)計(jì)劃管理與考核

每月定期召開月計(jì)劃會(huì)，每周定期召開周生產(chǎn)會(huì)。計(jì)劃會(huì)召開前，由工程部門制定生產(chǎn)計(jì)劃及材料計(jì)劃，提交項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班子討論修改，確保計(jì)劃的可行性。修改完成后，在計(jì)劃會(huì)上進(jìn)行安排布署，同時(shí)制定獎(jiǎng)罰措施，以獎(jiǎng)勵(lì)為主，完成計(jì)劃任務(wù)的給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)，未完成計(jì)劃任務(wù)的給予一定的處罰。

為確保計(jì)劃的嚴(yán)肅性，對(duì)月、周生產(chǎn)計(jì)劃成立相應(yīng)的考核小組。對(duì)節(jié)點(diǎn)性、突發(fā)性的施工計(jì)劃，成立專門的考核小組，確?？己私Y(jié)果的公平、公正?？己送瓿珊?，立即將對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)罰張貼在公示欄，同時(shí)兌現(xiàn)獎(jiǎng)罰，嚴(yán)格執(zhí)行。獎(jiǎng)勵(lì)以作業(yè)人員為主，以提高作業(yè)人員的生產(chǎn)積極性；罰款以管 理人員為主，以加強(qiáng)管理人員的責(zé)任心。

8 結(jié)語

該隧道自2022年7月1日開始施工以來，通過多次的專家論證會(huì)以及勞務(wù)作業(yè)隊(duì)伍多次的現(xiàn)場(chǎng)交流，最后達(dá)成了一個(gè)既能保證安全質(zhì)量又極具存在操作性的施工管理方案，并在本標(biāo)段隧道施工中得到成功應(yīng)用，未發(fā)生一起安全事故和塌方事故，同時(shí)項(xiàng)目進(jìn)度也由開始的每月不到70m的進(jìn)度，最終到120m每月的進(jìn)度，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量和隧道噴射混凝土的超耗也得到了很好的控制。為以后類似工程施工提供較好的參照和借鑒。