地鐵隧道盾構(gòu)工程基于單環(huán)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)的施工進(jìn)度研究

摘要：簡(jiǎn)要介紹廣州市軌道交通十八號(hào)線和二十二號(hào)線工程概況，結(jié)合該工程某區(qū)間盾構(gòu)掘進(jìn)施工的實(shí)際情況，分析盾構(gòu)單環(huán)各工序時(shí)長(zhǎng)及其對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)數(shù)據(jù)采集和計(jì)算得出理論上一天掘進(jìn)環(huán)數(shù)，統(tǒng)計(jì)分析影響盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)度的可確定時(shí)長(zhǎng)因素和不可確定時(shí)長(zhǎng)的因素。通過(guò)預(yù)測(cè)月度掘進(jìn)環(huán)數(shù)和對(duì)影響因素的控制措施，達(dá)到了加快掘進(jìn)進(jìn)度、大幅度降低工程成本和縮短施工工期的目的。

關(guān)鍵詞：工序；盾構(gòu)；單環(huán)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)；施工進(jìn)度

1 工程概況

廣州市軌道交通十八號(hào)線和二十二號(hào)線工程全部為地下線路，隧道直徑為8.8m，采用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工[1-2]。該線路設(shè)置8輛編組市域快線列車，設(shè)計(jì)時(shí)速為160km/h，是全國(guó)唯一以地鐵制式運(yùn)營(yíng)的市域快線。地鐵十八號(hào)線從萬(wàn)頃沙站起至廣州東站止，全長(zhǎng)62.7km，包含9站8區(qū)間，其中換乘站8座，平均站間距離為7.6km；地鐵二十二號(hào)線從番禺廣場(chǎng)站起至白鵝潭站止，全長(zhǎng)30.8km，包含8站7區(qū)間，其中換乘站4座，平均站間距4.2km。該地鐵工程所有盾構(gòu)區(qū)間均采用信息化、智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和盾構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)[3]，通過(guò)這些系統(tǒng)可以快速直觀地掌握盾構(gòu)狀態(tài)、掘進(jìn)參數(shù)等各類數(shù)據(jù)，指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)操作人員決策，并將收集統(tǒng)計(jì)本工程各區(qū)間的盾構(gòu)掘進(jìn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出預(yù)期進(jìn)度指標(biāo)[4]，為后續(xù)盾構(gòu)掘進(jìn)施工提供指導(dǎo)。

2 盾構(gòu)掘進(jìn)施工進(jìn)度分析

2.1 盾構(gòu)單環(huán)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)分析

2.1.1 單環(huán)各工序時(shí)長(zhǎng)

盾構(gòu)單環(huán)掘進(jìn)周期是指從盾構(gòu)機(jī)開(kāi)始掘進(jìn)到完成一環(huán)管片拼裝的整個(gè)過(guò)程。由于地鐵隧道水平、垂直作業(yè)項(xiàng)目多、戰(zhàn)線長(zhǎng)，要使盾構(gòu)各個(gè)單環(huán)掘進(jìn)周期高效、有序的銜接，必須加強(qiáng)科學(xué)、高效的施工組織管理，因此需要對(duì)盾構(gòu)單環(huán)掘進(jìn)周期內(nèi)的各工序進(jìn)行分析[5]。

排除外界因素后，盾構(gòu)單環(huán)掘進(jìn)周期的施工項(xiàng)目主要有盾構(gòu)掘進(jìn)、管片拼裝、運(yùn)土車進(jìn)出洞、出土裝料等4個(gè)工序，其所用時(shí)長(zhǎng)可表示為盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)a、管片拼裝時(shí)長(zhǎng)b、運(yùn)土車進(jìn)出洞時(shí)長(zhǎng)c、出土裝料時(shí)長(zhǎng)d。管片拼裝時(shí)長(zhǎng)b包括其輔助作業(yè)時(shí)長(zhǎng)；管片下放和渣土吊出可以在管片拼裝過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行，不再單獨(dú)計(jì)算；出土裝料時(shí)長(zhǎng)d只參與分析不參與計(jì)算。

2.1.2 單環(huán)各工序時(shí)長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)a、管片拼裝時(shí)長(zhǎng)b可在盾構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)中獲取，運(yùn)土車進(jìn)出洞時(shí)長(zhǎng)c可通過(guò)分析計(jì)算后得出。這里所有各項(xiàng)時(shí)長(zhǎng)，均為完成單環(huán)掘進(jìn)周期（即一環(huán)）所占用的時(shí)長(zhǎng)。對(duì)單環(huán)掘進(jìn)周期內(nèi)各工序的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析，其各工序時(shí)長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

由表1可知，在完成管片拼裝的同時(shí)，已完成出洞卸渣土、進(jìn)洞卸管片等水平和垂直運(yùn)輸工作，即水平垂直運(yùn)輸不影響下一環(huán)最早開(kāi)始掘進(jìn)時(shí)間。此時(shí)一個(gè)掘進(jìn)周期為a+b（min）。每天24h，即1440min，計(jì)算每天理論上的掘進(jìn)環(huán)數(shù)為1440min/（a+b）。

在完成管片拼裝的同時(shí)，運(yùn)土車不能完成出洞卸渣土、進(jìn)洞卸管片等水平、垂直運(yùn)輸工作，即水平、垂直運(yùn)輸已經(jīng)影響下一環(huán)最早開(kāi)始掘進(jìn)時(shí)間。此時(shí)一個(gè)掘進(jìn)周期為2c+a，即理論上計(jì)算每天掘進(jìn)環(huán)數(shù)為1440min/（2c+a）。

2.1.3 保證各環(huán)連續(xù)作業(yè)的措施

在實(shí)際盾構(gòu)施工過(guò)程中，為了提高盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)效率，防止單環(huán)掘進(jìn)周期內(nèi)現(xiàn)2c+a大于a+b的情況，可采取在隧道內(nèi)安裝岔道的方法，使運(yùn)土車進(jìn)出洞水平和垂直運(yùn)輸不影響下一環(huán)開(kāi)始掘進(jìn)時(shí)間，保障盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中的所有各環(huán)連續(xù)作業(yè)。

2.2 計(jì)算單環(huán)掘進(jìn)周期

2.2.1 數(shù)據(jù)采集

將上述單環(huán)掘進(jìn)周期的時(shí)長(zhǎng)分析結(jié)果運(yùn)，用于廣州市軌道交通十八號(hào)線和二十二號(hào)線工程某盾構(gòu)區(qū)間地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工之中。其運(yùn)土車的行走速度為83.33m/min，每環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)a與管片拼裝時(shí)長(zhǎng)b，均可通過(guò)盾構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)導(dǎo)出。去除試推階段與拆負(fù)環(huán)階段等無(wú)統(tǒng)計(jì)意義的數(shù)據(jù)，共統(tǒng)計(jì)各環(huán)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)a和各環(huán)拼裝時(shí)長(zhǎng)b的各347組數(shù)據(jù)。

2.2.2 數(shù)據(jù)計(jì)算

采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件通過(guò)正態(tài)分布T樣本檢驗(yàn)，計(jì)算出置信水平為95%的每環(huán)掘進(jìn)與拼裝信賴時(shí)長(zhǎng)區(qū)間。經(jīng)過(guò)軟件分析后，計(jì)算出置信水平為95%的每環(huán)掘進(jìn)信賴時(shí)長(zhǎng)a的區(qū)間為30.64～31.04min；置信水平為95%的每環(huán)拼裝信賴時(shí)長(zhǎng)b的區(qū)間47.43～53.89min，即掘進(jìn)一環(huán)的時(shí)間在30.64～31.04min之間，拼裝一環(huán)的時(shí)間在47.43～53.89min之間。該工程正態(tài)分布的掘進(jìn)時(shí)間與拼裝時(shí)間如圖1所示。

2.2.3 計(jì)算結(jié)果

由以上分析可以計(jì)算出：該地鐵隧道工程在置信水平為95%時(shí)，每環(huán)掘進(jìn)周期信賴時(shí)長(zhǎng)的區(qū)間為78.07～

84.93min，一天理論上計(jì)算應(yīng)掘進(jìn)環(huán)數(shù)為16.96～18.44環(huán)。再根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況統(tǒng)計(jì)由于影響因素產(chǎn)生的總影響時(shí)長(zhǎng)，用當(dāng)月的天數(shù)扣除總的影響時(shí)長(zhǎng)，既可得出當(dāng)月不停機(jī)天數(shù)，從而得出可預(yù)期的月度掘進(jìn)環(huán)數(shù)。

3 盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)的影響因素統(tǒng)計(jì)

經(jīng)過(guò)對(duì)該地鐵隧道工程施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查統(tǒng)計(jì)，可將盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)的影響因素分為2種，即可確定時(shí)長(zhǎng)的影響因素和不可確定時(shí)長(zhǎng)的影響因素?？纱_定時(shí)長(zhǎng)的影響因素主要包括測(cè)量、設(shè)備強(qiáng)制維保、開(kāi)倉(cāng)換刀、日常換班、倒班等；無(wú)法確定時(shí)長(zhǎng)的影響因素主要包括突發(fā)設(shè)備故障、土方外運(yùn)、材料、方案手續(xù)等。以上2種影響因素均會(huì)造成盾構(gòu)機(jī)停機(jī)，所產(chǎn)生的停機(jī)時(shí)間均會(huì)延長(zhǎng)各環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)間。影響因素延長(zhǎng)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

由表2可知：上述13種影響因素中，序號(hào)1～9為可確定時(shí)長(zhǎng)的影響因素，序號(hào)10～13為無(wú)法確定時(shí)長(zhǎng)的影響因素。

4 加快掘進(jìn)進(jìn)度的方法

4.1 預(yù)測(cè)月度掘進(jìn)環(huán)數(shù)

通過(guò)分析盾構(gòu)掘進(jìn)周期和統(tǒng)計(jì)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)影響因素，得出每一環(huán)掘進(jìn)周期（時(shí)長(zhǎng)），從而計(jì)算出一天理論掘進(jìn)環(huán)數(shù)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)不可預(yù)見(jiàn)影響因素及其延誤的時(shí)長(zhǎng)，計(jì)算出每月延誤的天數(shù)，從而預(yù)測(cè)出每月盾構(gòu)掘進(jìn)施工的天數(shù)和掘進(jìn)的環(huán)數(shù)。

4.2 對(duì)影響因素的控制措施

在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各種不可預(yù)見(jiàn)的影響因素，會(huì)產(chǎn)生一些不可避免的盾構(gòu)機(jī)停機(jī)時(shí)長(zhǎng)。據(jù)此，項(xiàng)目部應(yīng)制定盾構(gòu)施工月度考核和超環(huán)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，通過(guò)提高盾構(gòu)施工班組的技術(shù)、管理水平，縮短不可預(yù)見(jiàn)影響因素造成盾構(gòu)機(jī)停機(jī)的時(shí)長(zhǎng)，例如將月度不可預(yù)見(jiàn)因素造成盾構(gòu)機(jī)停機(jī)時(shí)長(zhǎng)控制在月度不停機(jī)天數(shù)的iDkywOydFXWh3JAAg9Ed0A==40%以內(nèi)，即完成月度考核指標(biāo)。

通過(guò)實(shí)行盾構(gòu)掘進(jìn)施工月度考核與超環(huán)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，調(diào)動(dòng)施工人員的積極性，做好各工序的銜接工作，盡可能縮短可確定時(shí)長(zhǎng)影響因素和無(wú)法確定時(shí)長(zhǎng)影響因素的停機(jī)時(shí)長(zhǎng)。利用間隙時(shí)間進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)維修保養(yǎng)，減少盾構(gòu)機(jī)故障停機(jī)次數(shù)和停機(jī)時(shí)長(zhǎng)，提高盾構(gòu)施工效率。

4.3 實(shí)施效果

采取盾構(gòu)月進(jìn)度考核和超環(huán)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等對(duì)影響因素的控制措施以來(lái)，該地鐵隧道某盾構(gòu)區(qū)間左、右線的掘進(jìn)進(jìn)度均顯著加快，創(chuàng)造了本條線路日掘進(jìn)24環(huán)、月掘進(jìn)497環(huán)的最高紀(jì)錄，得到總承包部與業(yè)主等各方的高度表?yè)P(yáng)與一致認(rèn)可，大幅度降低了工程成本、縮短了施工工期，有望提前1個(gè)月完成該盾構(gòu)區(qū)間的掘進(jìn)施工任務(wù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以廣州市軌道交通十八和二十二號(hào)線工程某盾構(gòu)區(qū)間為實(shí)例，搜集整理了所在區(qū)間的盾構(gòu)掘進(jìn)影響因素，基于施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和盾構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過(guò)SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析，得出理論上的每環(huán)掘進(jìn)周期即為盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)與管片拼裝時(shí)長(zhǎng)之和。通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行影響因素的統(tǒng)計(jì)和分析，得出理想掘進(jìn)環(huán)數(shù)，為制定月度掘進(jìn)指標(biāo)提供了依據(jù)。通過(guò)制定和實(shí)施盾構(gòu)掘進(jìn)施工月度考核與超環(huán)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，調(diào)動(dòng)了施工人員的積極性，促進(jìn)了盾構(gòu)掘進(jìn)施工各項(xiàng)工序向工時(shí)省、進(jìn)度快、質(zhì)量好的方向發(fā)展。

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