降低隧道開挖施工中噴射混凝土的超耗量★

康 政 　 房玉中 　 陳曉成 　 楊懷強 　 葉 勇

(中鐵隧道集團一處有限公司，重慶　401121)

0　引言

從目前情況來看，現場噴射混凝土量超標，導致噴射混凝土作業時間延長，小相嶺隧道作為成昆鐵路項目控制性工程，制約了整條線路通車時間，控制噴射混凝土作業時間，對整個工期影響巨大。小相嶺隧道業主要求采用鉆爆法+機械手濕噴工藝，目前施工中采用臺階施工法隧道圍巖破碎，線性超挖大，垮塌嚴重，急需要解決這一問題。從前面開挖支護情況來看，在平導和正洞噴射作業中，噴射混凝土總量是設計總量的2倍多，造成噴射混凝土量嚴重超標，經濟性較差。小相嶺隧道屬于公司承建高風險鐵路隧道，隧道“五毒俱全”，項目開工之時，集團公司已確定該項目創優目標為爭創國優“魯班獎”，并下發文件進行了明確，施工過程質量控制嚴格，要求高[1,2]。

1　工程概況

成都至昆明鐵路擴能改造工程峨眉至米易段小相嶺隧道站前工程EMZQ-9標位于四川省南部，行政區劃分屬涼山州自治區越西縣與喜德縣之間。

小相嶺隧道線路全長21.775 km，隧道進口里程DK345+400，出口里程D1K367+175，單洞雙線，進口接路基，出口接冕山雙線特大橋，線路縱坡為12‰/400 m，6‰/10 400 m，-5‰/800 m，-10.9‰/10 000 m，-10.5‰/175 m的人字坡。

主要設計技術標準：設計時速160 km/h，客貨共線，雙線電力牽引。雙線隧道軌面以上凈空面積不小于76.6 m2。

小相嶺隧道進口項目部主要結構物包括正洞長10 660 m，1號斜井2 425 m、平導施工10 466 m、路基248.3 m。主要工程數量見表1。

表1　成昆一分部主要工程數量表

2　混凝土超耗量大的原因以及目標

2.1　原因分析

小相嶺隧道通過開挖平導及正洞，采用鉆爆法開挖，開挖揭示圍巖為炭質頁巖，開挖后采用立工字鋼+鋼筋網初期支護，然后采用C25噴射混凝土復噴，但噴射混凝土超耗量太大。分析原因主要是前期現場巖層為水平緩傾巖層，沒有采用光爆法，超前支護施作不夠，一次開挖大，經常現場出現塌方，孔眼及周邊眼間距不符合設計要求，爆破方法和參數不合理。

次要原因由于每循環超挖方量較大，造成噴射混凝土工序時間長，從而影響噴射質量，同時導致成本增加。由于混凝土自身的配合比以及添加劑使用不當，造成噴射時容易堵管；混凝土和易性不好，造成混凝土流動性不均；混凝土回彈量太大，導致噴射成本增加。

2.2　控制目標

根據公司內部調查分析，可以看出，小相嶺隧道進口平導目前變更為Ⅳ級圍巖，現場爆破方法不當是影響噴射混凝土超耗量大的主要因素，項目成立QC小組，針對噴射混凝土超耗量大找出主要解決方法，控制線性超挖，從而降低噴射混凝土的超耗。

從單位前期在其他項目施工情況結合目前國內噴射混凝土超耗施工情況，QC小組將活動目標值定為：Ⅳ級圍巖噴射混凝土超耗控制在60%以內。

3　現場實施

項目QC小組認真分析噴射混凝土超耗量大的主要原因，針對每一條主要原因制定了對策實施。對于現場工人不按設計要求打眼和裝藥，采取制定考核辦法，并進行培訓，激勵工人按設計要求打眼和裝藥；孔眼及周邊眼間距不符合設計要求，采取對工人進行培訓教育，周邊眼更換熟練人員；爆破方法和參數不合理，采取根據圍巖變化，定期邀請專家進行爆破技術方案優化，確定合理的爆破參數，現場采用光爆技術；超前小導管數量不足及角度不符合規范，采取制定考核辦法，加強培訓，確保超前小導管施工規范。

1)制定考核辦法，并進行培訓，激勵工人按設計要求打眼和裝藥。

a.制定班組長考核辦法和其他約束辦法。首先對班組長制定考核辦法，提高班組負責人的積極性。同時項目要想辦法為按設計施工創造條件。

b.對工人制定切實可行的考核辦法，并對工人進行培訓，讓其知道按設計施工，效果良好，其本人也能得到獎勵；不按設計要求施工，效果不好，其本人也將受到罰款。

c.開挖班在開始的打眼中，隨意性太大，打眼的角度、深度、間距沒有嚴格按照技術交底，在裝藥過程中，沒有采用不耦合裝藥，爆破效果不好，往往導致補爆。用藥量太大，而控制不好，導致噴漿料增加。

d.由總工牽頭，組織工程技術人員、爆破員、開挖班，嚴格記錄打眼質量，爆破用量以及爆破后的開挖成型。并對做的好的給予獎勵，做的差的給予罰款，以此激勵工人的積極性。

2)對工人進行培訓教育，周邊眼更換熟練人員。

a.根據爆破方案，平導Ⅳ級圍巖鉆孔深度控制在2.4 m，周邊眼間距在0.4 m，抵抗線取0.6 m，掏槽眼左右間距0.5 m，上下間距為0.6 m。掏槽眼孔深應為2.8 m，擴槽眼2.6 m，底板眼、周邊眼和輔助眼孔深均為2.4 m。

b.技術人員嚴格在現場進行把控，量取周邊眼和其他孔眼間距，不符合要求的不允許響炮，并向上級匯報。

c.響炮后記錄每循環的斷面成型情況，及時的調整孔眼間距。

圖1為現場測量周邊眼間距。

3)根據圍巖變化，定期邀請專家進行爆破技術方案優化，確定合理的爆破參數，現場采用光爆技術。

a.起初現場施工不采用光面爆破方法，導致超挖很大。分析原因是因為沒有購買導爆索，導爆索價格貴。

b.經項目領導成本分析后，才開始購買導爆索，但是用普通雷管，起爆后效果仍然不好，分析原因在于，光面爆破孔在響炮前，導爆索已經被炸壞了。最后項目購買價格較貴的高段延期雷管。圖2為現場采用的高延期雷管。

c.導爆索和高段延期雷管確定后，下一步想得到完美的光爆面，主要確定爆破參數。

d.對于Ⅳ級圍巖光爆層厚度經過反復試驗，認為0.5 m～0.6 m左右比較合適，周邊眼間距0.4 m～0.5 m比較合適，裝藥不耦合系數2.0～2.5比較合適，周邊眼裝藥集中度0.07 kg/m～0.12 kg/m比較合適。

光爆法施工見圖2。

4)制定考核辦法，加強培訓，確保超前小導管施工規范。

對于Ⅳ級水平軟弱圍巖層，必須遵循管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測的原則，做好超前支護措施。

現場施工經驗總結：如果不做超前，開挖中往往容易垮塌，進而造成噴射混凝土的浪費，得不償失。由于水平緩傾巖層極易垮塌，現場施工中如果盲目追求進度，在軟弱圍巖中一次開挖大也容易造成垮塌，最終不僅達不到進度效果，而且成本損失嚴重。圖3為現場開挖步距大，超前支護垮塌。

為了降低噴射混凝土的超耗，一定要打好超前支護措施，確保數量、角度符合技術要求，這樣才能夠保證軟巖不垮，進而節省成本。

4　效果檢查

對策經實施后，為了對比前后噴射混凝土的超耗量，統計了對策實施前后三周噴射混凝土的超耗量，見表2，表3。

表2　QC活動開展前三周噴射混凝土使用情況對比表

表3　QC活動開展后三周噴射混凝土使用情況對比表

由以上表2和表3表明：開展活動前，超耗百分比都在100%以上，噴射混凝土，超耗百分比都在60%以下，活動效果明顯。

經濟效益：現場實際噴射混凝土考慮拌合、運輸等成本，價格在600元/m3左右，按600元/m3計算，平導平均每月能節約混凝土150 m3，開展一直持續的話，平導每月節省9萬元，一年能節約108萬元，推廣至正洞，按三個正洞掌子面，每月共計能節省150萬元，一年能節省1 800萬元，效益更明顯。

技術效益：總結了一套行之有效的水平緩傾巖層隧道控制超欠挖的施工方法，為類似工程提供借鑒。

人才效益：通過QC小組活動的展開，通過每月嚴噴射混凝土超耗的考核及兌現，使噴射混凝土超耗降低意識深入到每個作業人員心中，鍛煉了隊伍素質。

社會效益：小相嶺隧道降低噴射混凝土超耗量得到了業主、設計、監理單位的一致好評，為項目爭得了榮譽[3-7]。

5　結語

1)總結：通過小組活動，使小組成員的質量改進意識、團隊合作意識得到了提高，使職工的技術水平、隊伍素質得到了提高。同時也認識到小組成員在QC小組活動中的不足，對QC小組活動程序和方法的運用有待進一步體會和提高。

2)下一步打算：繼續加大現場降低噴射混凝土超耗管控力度，加大員工培訓力度，使降低噴射混凝土超耗量控制成為管理常態，并圍繞項目目標成本繼續開展QC小組活動[8]。

參考文獻：

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[3]鄧明高.渝利鐵路都亭山隧道緩傾巖層施工控制技術[J].山西建筑,2010，36(32):328-329.

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