特長隧道軟弱圍巖地質(zhì)條件下的快速施工研究

劉 濤

（中鐵八局集團第二工程有限公司，四川 成都 610081）

1 工程概況

秀嶺隧道位于云南省大理州境內(nèi)，隧道全長17623m，于正洞左側(cè)30m設(shè)一平導(dǎo)，平導(dǎo)長17600m（含預(yù)留Ⅱ線），屬特長鐵路隧道。隧道地質(zhì)復(fù)雜，施工組織難度大、工期長，是在建大理至瑞麗鐵路的重點控制性工程。該隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕高中山地貌，高程從1540～2730m，相對高差約1200m；洞身大部分位于“滇西紅層”之軟質(zhì)巖中，次級斷層及褶皺構(gòu)造較發(fā)育，巖體較破碎，秀嶺隧道的巖性主要為砂巖、泥巖、砂巖夾灰?guī)r等。截止到2019年9月底秀嶺隧道正洞累計施工長度13183m，剩余4440m，根據(jù)地質(zhì)揭示圍巖類別以Ⅳ級和Ⅴ級以為主。本隧道受地形條件限制，開始自進出口兩個端頭均獨頭掘進，施工過程中增設(shè)必要的平導(dǎo)轉(zhuǎn)正洞工作面，以此加快施工進度。受隧道斷面較小限制，施工中采用普通鉆爆法開挖施工，采用有軌運輸設(shè)備進行各種材料和洞渣的運輸。

2 研究目的及目標(biāo)

2.1 研究目的

秀嶺隧道剩余地段以Ⅳ、Ⅴ級軟弱圍巖為主，要實現(xiàn)2020年11月份開挖貫通的進度目標(biāo)，工期壓力較大。目前，國內(nèi)外的長大隧道施工多采用新奧法原理組織施工，但針對特長隧道軟弱圍巖快速施工的研究很少，為加快施工進度，形成一套系統(tǒng)、完整、科學(xué)的軟弱圍巖快速施工方法，有必要進行快速施工研究。

2.2 研究目標(biāo)

根據(jù)目前剩余的施工工程數(shù)量以及施工天數(shù)，研究目標(biāo)確定為以Ⅳ級圍巖開挖循環(huán)進尺2m為例每天施工進度到達1.5個循環(huán)以上，即要確保每天進度不低于3m的進度指標(biāo)。

3 研究課題

通過開展分析，擬重點研究以下工作：（1）軟弱圍巖兩臺階快速施工工法、工藝順序研究；（2）保證快速施工時開挖進尺的循環(huán)時間及最佳資源配置參數(shù)；（3）快速施工的現(xiàn)場施工組織管理。

4 具體研究內(nèi)容

4.1 快速施工工法

（1）開挖進尺管理。為保證施工安全，經(jīng)研究確定開挖進尺按兩榀鋼架進行，即每循環(huán)進尺按照2.4m進行控制，另應(yīng)嚴(yán)格控制以下幾個方面的事宜：①嚴(yán)格遵循多打眼少裝藥的控制爆破施工原則，減少對開挖周邊圍巖的擾動，以確保安全；②開挖后應(yīng)及時采用人工找頂排險，必要時先進行初噴。③為確保光爆效果，現(xiàn)場爆破必須采用光面爆破技術(shù)，項目部成立專門的光面爆破管理領(lǐng)導(dǎo)小組，確保爆破質(zhì)量。

（2）短臺階法開挖。結(jié)合秀嶺隧道圍巖現(xiàn)場實際、隧道斷面大小情況及資源配置擬采用短臺階方法進行開挖。通過研究，確定秀嶺隧道正洞Ⅳ級圍巖開挖高度為11.4m,綜合考慮上臺階扒碴量以及上臺階開挖臺架移動難易程度，將上臺階高度定為6m；根據(jù)濕噴機性能、噴射手適應(yīng)距離和扒碴的難易程度，將臺階長度定為4m。

（3）研究的施工工序及步驟。①上臺階自制開挖臺階搭設(shè)簡易工作平臺，上下臺階同時鉆眼、裝藥、放炮，每循環(huán)開挖進尺統(tǒng)一為2榀鋼架間距，仰拱與下臺階同步開挖，先將下臺階與仰拱一同開挖，然后施作鋼架和噴漿，再利用洞碴將仰拱初支回填；②利用挖掘機將上臺階洞碴扒到下臺階；③下臺階利用裝載機配合有軌運輸設(shè)備（梭礦）出碴，在出碴的同時，上臺階立架、施作錨桿、鋼筋網(wǎng)、超前小導(dǎo)管。鋼架底部不密實或懸空時，在鋼架底部安裝砼墊塊；④將Ⅳ級圍巖拱墻格柵鋼架變更為全環(huán)格柵鋼架，下臺階出碴完畢后，接長下臺階鋼架和安裝仰拱鋼架，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，打設(shè)系統(tǒng)錨桿；⑤上下臺階分別噴射砼封閉，此后進入下一個循環(huán)。

4.2 開挖進尺的循環(huán)時間設(shè)計及最佳資源配置

（1）開挖進尺的工序循環(huán)時間設(shè)計。秀嶺隧道正洞工期緊任務(wù)重，需擬定工序循環(huán)時間，如下：IV級圍巖每循環(huán)進尺2.4m，考慮洞子深度較長和工序銜接誤差等因素，每循環(huán)時間確定為16h，每天1.5個循環(huán)（3.6m），每月按有效工作時間25d計，每月要求完成38個施工循環(huán)，可實現(xiàn)指導(dǎo)性施組85m/月的進度指標(biāo)，如表1所示。

通過表1工序設(shè)計，除了加強資源配置工作外重點要加強工序?qū)憣嵱涗浖胺治龉ぷ鳎刻扉_早會進行工序分析，查找影響工序時間的因素，解決實際問題，合理調(diào)整施工組織，強化工序管理，不斷優(yōu)化工序時間，減少循環(huán)時間，提高現(xiàn)場施工進度。

（2）開挖進尺最佳主要設(shè)備及人員配置。資源配資按照人工開挖和機械化配套施工的方案配置，通過開展研究和分析總結(jié)，在開挖過程中根據(jù)圍巖變化進行動態(tài)優(yōu)化調(diào)整。最佳主要設(shè)備配置如表2所示，最佳人員配備配置如表3所示。

表1 秀嶺隧道正洞IV級圍巖臺階法開挖（每月38個循環(huán)）工序循環(huán)時間分解表

表2 秀嶺隧道正洞臺階法開挖主要施工設(shè)備配置表

表3 主要勞動力配置表

4.3 快速施工的現(xiàn)場施工組織管理

（1）組織機構(gòu)保障。為保證秀嶺隧道軟弱圍巖快速施工研究的順利開展，項目部成立以項目經(jīng)理為組長、項目副經(jīng)理及項目總工為副組長的領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負(fù)責(zé)研究段施工期間的進度管理、研究課題的研究分析、優(yōu)化改進、成果總結(jié)工作；同時實行項目經(jīng)理和書記的領(lǐng)導(dǎo)包保責(zé)任制，每天安排1名項目領(lǐng)導(dǎo)班子成員和1名部門負(fù)責(zé)人在現(xiàn)場24h值班。每天晚上在隊部召開交班會，分析和解決當(dāng)天存在的問題。

（2）考核激勵措施。①考核人員。開挖班、噴漿班、立架班、出碴班，以及負(fù)責(zé)現(xiàn)場施工管理的施工員、測量員。②考核標(biāo)準(zhǔn)及方法。每循環(huán)時間以16h為基準(zhǔn)，循環(huán)時間12～16h以，每節(jié)約1min獎勵10元；循環(huán)時間12h以內(nèi)，節(jié)約1min獎勵15元，具體以響炮時間為準(zhǔn)?？己瞬捎谩爱?dāng)天考核，當(dāng)天兌現(xiàn)”的辦法，每天12點前，對前一天獎勵情況進行公布，18點前將獎金直接發(fā)給班組長，再由班組長進行內(nèi)部分配，并將分配表交隊長審核，由班組成員簽字后上報給辦公室存檔。

（3）物流組織。①根據(jù)項目物資管理辦法，工程部和隊部技術(shù)室按月、周根據(jù)施工進度計劃，提前上報計劃給物資部做好材料儲備；針對軟巖大變形等情況，提前做好各項突發(fā)情況的施工預(yù)案及物資、機械設(shè)備儲備。②拌合站根據(jù)隊部施工生產(chǎn)情況，做好大堆料、水泥等物資儲備，并做好砼生產(chǎn)及運輸設(shè)備保養(yǎng)，保證隨時能滿足現(xiàn)場砼施工需要；③施工現(xiàn)場做好與拌合站溝通，提前1d將砼需求計劃上報拌合站，在需要噴漿、澆筑襯砌砼時，根據(jù)砼供應(yīng)所需時間，提前通知拌合站將砼運輸?shù)浆F(xiàn)場。

（4）設(shè)備管理。加強機械設(shè)備的配套和管、用、養(yǎng)、修是實現(xiàn)快速施工的關(guān)鍵。物機部對各種機械設(shè)備的管理制定管理辦法，建立相應(yīng)的管理體系和保障機制，各種機械設(shè)備指定專人管理，明確表明性能指標(biāo)及操作要點，堅決杜絕違章操作，在機械設(shè)備使用的空隙，立即進行檢修和保養(yǎng)，時刻保證其完好狀態(tài)。

（5）調(diào)度管理。①隧道內(nèi)和洞口值班室安裝有線電話和配置無線對講機，保持洞內(nèi)外信息暢通，在洞口值班室安排人員24h值班，詳細(xì)記錄進出洞人員情況，并負(fù)責(zé)洞內(nèi)外施工人員聯(lián)系、調(diào)度，保證施工人員、機械、材料及時到場；②當(dāng)班施工員做好工序?qū)憣?，隊部安排專職調(diào)度員負(fù)責(zé)調(diào)度工作，每天將施工進度和存在問題及時反饋到項目部調(diào)度，由項目部調(diào)度人員匯總后上報分管領(lǐng)導(dǎo)解決。

（6）洞內(nèi)運輸大循環(huán)的運用。隧道施工除渣進料尤為關(guān)鍵，針對秀嶺隧道為特長隧道的特點，采用了有軌運輸設(shè)備進行各種材料的運輸，為保證運輸?shù)捻樌M行，我們研究出了“平導(dǎo)進空車正洞出重車”的洞內(nèi)運輸設(shè)備循環(huán)運輸理念，提高了運輸工效，減少了洞內(nèi)的會車干擾，同時也減少了軌道的整治和維修費用。

5 結(jié)束語

秀嶺隧道正洞在軟弱地層條件下，開展臺階法快速施工工法施工研究，并認(rèn)真進行了統(tǒng)計分析和研究總結(jié)，在秀嶺隧道正洞同類地質(zhì)條件工作面進行了推廣應(yīng)用。在確保質(zhì)量安全的前提下，通過合理推廣應(yīng)用上述開挖工法及工作理念，實現(xiàn)了指導(dǎo)性施組進度指標(biāo)，自2019年開始連續(xù)數(shù)月突破月進度達85m的指標(biāo)，提高了施工生產(chǎn)進度，為確保2020年年底全隧貫通的目標(biāo)奠定了良好的基礎(chǔ)。