Harald Wagner

(泰國Harald Wagner博士咨詢公司，泰國 10220)

0 引言

開發(fā)“地下工程”遠不只是將要開發(fā)成隧道的地下結(jié)構(gòu)繪成圖紙那么簡單。開發(fā)是對設(shè)計與施工進行管理，隧道開發(fā)商必須是包括施工管理在內(nèi)的隧道項目管理者。通過對最近包括傳統(tǒng)隧道施工法和機械隧道施工法在內(nèi)的隧道承包合同的總結(jié)，對隧道事故進行分析，顯示:財務(wù)狀況是影響隧道開發(fā)的主要因素。本文將針對開發(fā)階段、合同含義和項目組織進行詳細說明。

1 合同模式

開挖完成前合同內(nèi)容難以量化。因此，應(yīng)制定允許合理修正合同條款的靈活的合同框架。隧道施工的理論依據(jù)是將隧道周圍及上方的巖土視為載荷和承載體。結(jié)合隧道開挖引起的地層應(yīng)力變化，系統(tǒng)地調(diào)整所需支護的類型和數(shù)量。在編制對地下工程有影響的各種合同條款時，必須體現(xiàn)類似的靈活性。

地下工程開發(fā)的基本要求有:1)根據(jù)具體工程要求;2)根據(jù)工程和施工的進展，分階段進行詳細設(shè)計，為后續(xù)施工提供指導(dǎo);3)施工方法應(yīng)適合采用標(biāo)準(zhǔn)的機械、設(shè)備和材料;4)通過地質(zhì)監(jiān)測對照檢查前期的地質(zhì)預(yù)報，并根據(jù)遇到的具體地質(zhì)條件進行調(diào)整;5)制定采用靈活的合同模式，以便進行合理調(diào)整。

幾十年以來，合理開發(fā)地下工程的需求不斷增加。傳統(tǒng)隧道施工法較適合復(fù)雜、多變的不良地質(zhì)條件。主要是通過在設(shè)計和施工階段選擇最佳的開挖斷面、開挖方法和襯砌，最大程度地降低施工成本。在隧道開挖期間，合同雙方必須在預(yù)先規(guī)定的時限內(nèi)共同做出決定，以便靈活應(yīng)對變化的地質(zhì)條件。

2 合同的主要構(gòu)成

本文以下述各章節(jié)內(nèi)容為基礎(chǔ)，解決以下5個方面的問題:

1)針對伊朗山區(qū)機械化隧道施工法(TBM法)和傳統(tǒng)隧道施工法(CTM法)的特性和風(fēng)險，提供《巖土情況和技術(shù)依據(jù)的調(diào)查報告》;

2)根據(jù)《技術(shù)依據(jù)》，判斷采用機械化隧道施工法(TBM法)還是采用機械化隧道施工法(TBM法)結(jié)合傳統(tǒng)隧道施工法(CTM法);

3)提出《含有風(fēng)險規(guī)避措施的風(fēng)險管理計劃》，以提高伊朗山區(qū)機械化隧道施工法(TBM法)和/或傳統(tǒng)隧道施工法(CTM法)的應(yīng)用效率;

4)針對正在進行的TBM和/或DBM(鉆爆法)隧道施工，為完善其合同條款提出建議;

5)針對以后的TBM或CTM隧道施工，為完善其技術(shù)條款提出建議。

3 不良地質(zhì)條件的應(yīng)對措施

高山地區(qū)深埋隧道施工使TBM法隧道施工和傳統(tǒng)鉆爆法施工面臨巨大挑戰(zhàn)。如果未能在合同文件中充分考慮不良地質(zhì)的應(yīng)對措施，那么遇到不良地質(zhì)情況時，將會出現(xiàn)一系列問題，并嚴(yán)重延誤工期。

無論TBM法施工還是傳統(tǒng)方法施工，在埋深較淺地段，遇到的地質(zhì)問題均可順利解決;但在深埋地段，由于地應(yīng)力、圍巖強度、涌水等因素，遇到的地質(zhì)問題通常會帶來災(zāi)難性的后果。

近年來，關(guān)于TBM法在深埋復(fù)雜地質(zhì)條件下的適用性問題，業(yè)界一直在爭論由于TBM法缺乏靈活性，在掘進過程中，由于地應(yīng)力或斷層破碎帶的影響，容易造成TBM被困，或可能因巖爆、嚴(yán)重涌水等原因，造成TBM損壞，從而引發(fā)各種問題。因此，最近在歐洲穿越阿爾卑斯山的隧道工程中，已不再采用TBM法。

在這種情況下，傳統(tǒng)鉆爆法/新奧法(NATM)也面臨著與現(xiàn)代TBM法同樣的挑戰(zhàn)，但人們常常忽略這一問題。鉆爆法遇到不良地質(zhì)情況時，所需的時間可能與采用適當(dāng)?shù)腡BM法相當(dāng)，甚至更長。最近，在全球范圍內(nèi)，除了一些特殊情況外，只有深埋隧道的風(fēng)險較低時，才采用TBM法。

4 風(fēng)險控制

由于TBM在高應(yīng)力條件下容易被卡、被損壞，因此需要規(guī)避這方面的風(fēng)險。制定完善的風(fēng)險管控方案，是應(yīng)對這種不利狀況的最佳合同手段。圖1和圖2列出了地下工程設(shè)計和施工階段的風(fēng)險控制流程。

圖1 設(shè)計階段風(fēng)險控制流程Fig.1 Flowchart——Design risk

為了避免因處理深埋隧道施工中(尤其是TBM法隧道施工中)遇到的不良地質(zhì)而導(dǎo)致的工期延誤問題，需要有完備的預(yù)案。這個預(yù)案包括對隧道掌子面前方地質(zhì)情況的勘探、評價和評估。

圖2 施工階段風(fēng)險控制流程Fig.2 Flowchart——Construction risk

對于深埋隧道可能遇到復(fù)雜的地質(zhì)情況，只有通過超前地質(zhì)預(yù)報，才能提前準(zhǔn)備并采取有效的應(yīng)對措施。因此，在工程研究中，必須加強深部地質(zhì)和地質(zhì)力學(xué)的研究。

5 施工前采取的措施

表1為施工準(zhǔn)備階段遇到的問題及其解決措施。由表1可知，為了更好地了解隧道埋深范圍和沿線復(fù)雜的地質(zhì)與應(yīng)力條件之間的相互作用，此階段的工程費用和工作重點應(yīng)集中在現(xiàn)場勘察上。提前掌握工程的地質(zhì)情況，是從本質(zhì)上規(guī)避工程風(fēng)險的唯一有效方法。隧道施工不能僅憑運氣。極端不利的地質(zhì)條件，是影響隧道施工的主要因素。因此，通常需要采用靈活的巖土工程解決方案。

表1 施工準(zhǔn)備階段遇到的問題及其解決措施Table 1 Project requirements related to preconstruction phase

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，若TBM及其隧道襯砌系統(tǒng)的設(shè)計不太靈活，可能會影響隧道施工。因此，在開工前進行詳細的地質(zhì)勘探顯得尤為重要。硬巖TBM的設(shè)計正朝著復(fù)合式和通用型方向發(fā)展，即具有超前管棚支護、工作面加固、預(yù)注漿及地層處理等功能。

盡管TBM的設(shè)計取得了巨大進步，TBM的性能有了很大改進，但是，隧道工程地質(zhì)勘探技術(shù)的進步卻并不明顯。隧道設(shè)計階段的地質(zhì)勘探技術(shù)以及隧道施工期間掌子面前方的地質(zhì)預(yù)報技術(shù)，均未取得明顯進步。

6 風(fēng)險規(guī)避措施

在瑞士阿爾卑斯山隧道工程中，通過調(diào)整隧道線路，避開Piora斷層帶，降低了工程風(fēng)險。通過調(diào)整隧道線路來降低風(fēng)險，需要對方案進行認(rèn)真調(diào)研和評估。如果隧道采用深埋、直線方案，則需穿越大的斷層破碎帶，需要采取預(yù)處理措施，排除大量涌水;如果對隧道線路進行調(diào)整，避開大的斷層破碎帶，可能會增加隧道長度，但是與原方案相比，可能會更經(jīng)濟，且工期更短。

山區(qū)深埋TBM法隧道和鉆爆法(DBM)隧道施工經(jīng)驗顯示，如果遇到未探明的不良地質(zhì)條件，可能會出現(xiàn)重大坍塌，有時甚至?xí)诱`工期數(shù)年。

因此，建議:在合同中增加有關(guān)地質(zhì)勘探的條款，以確保對深埋隧道進行詳細的地質(zhì)勘探;在合同中增加有關(guān)地層處理的條款，以保證能夠?qū)Φ貙舆M行適當(dāng)?shù)奶幚怼７駝t，各種工程事故，如嚴(yán)重的坍塌、工期延誤、TBM被困等仍會發(fā)生。

7 勘探質(zhì)量

很顯然，即使不考慮以前發(fā)生過的TBM被困、TBM被廢棄、鉆爆法隧道意外坍塌等問題，世界上其他地方新上項目的勘探水平仍舊遠遠不夠，仍低于瑞士阿爾卑斯山隧道所采用的最新技術(shù)水平。

通過對大量TBM法隧道施工過程中發(fā)生的事故進行經(jīng)驗總結(jié)，表明:對于山區(qū)TBM法隧道，如果未提前探明TBM前方的地層狀況，往往會出現(xiàn)許多問題。

8 施工前及施工中進行的地質(zhì)勘探

表2為施工階段可能出現(xiàn)的問題及其解決方案。由于深埋隧道地質(zhì)勘探困難，因此大多數(shù)深埋隧道沿線沒有進行鉆勘。建議合同中應(yīng)強制規(guī)定，在隧道施工中，應(yīng)從隧道內(nèi)實施長距離鉆孔取芯，以探明掌子面前方的地質(zhì)情況;建議將施工前和施工中的地質(zhì)勘探，列為合同的有關(guān)強制性條款。這些強制性條款有利于改進現(xiàn)場地質(zhì)勘探方案和地質(zhì)勘探方案的實施。

表2 施工階段出現(xiàn)的問題及其解決措施Table 2 Project requirements related to construction phase

9 項目管理的作用

實施高效的項目管理、工程款支付和獎罰，其目的在于及時、有效地獲取工程的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行有效分析，以便在施工過程中能及時掌握TBM的工作狀況，并能夠及早制定預(yù)案，以解決TBM前方可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)情況。

隧道施工由各個作業(yè)團隊完成，因此，每時每刻都要相互合作、協(xié)調(diào)一致，并且在隧道的全壽命期內(nèi)都要保證其正常運營。項目經(jīng)理要實現(xiàn)項目工期和預(yù)算目標(biāo)，需要有整合各種資源，并保證項目成功實施的能力。

要不斷提高管理效率，降低重點工程施工風(fēng)險。需要實行良好的風(fēng)險管理制度，降低與項目有關(guān)的風(fēng)險，如工期、物資供應(yīng)、進度的延誤，資金和現(xiàn)金流的不到位、工程造價偏差的影響及突發(fā)事件對成本和進度的影響等。

必須提高項目規(guī)劃水平，嚴(yán)格遵守進度計劃，提高項目管理的準(zhǔn)確性，以更低的造價、更優(yōu)的質(zhì)量、更快的速度交付工程。每個項目都需要改善工作流程和施工工藝，提高與項目相關(guān)的交流溝通能力，提高項目的透明度。

這樣便可以避免一些不必要的分析表，提高信息的準(zhǔn)確性，提高項目的透明度和生產(chǎn)效率，使項目及時交工程，進而形成更好的項目規(guī)劃，提高項目的運行效率，并獲得額外的資金支持。跟蹤項目的現(xiàn)金流，并依據(jù)計劃對實施情況進行監(jiān)督，是十分重要的。

利用相關(guān)輔助工具，可準(zhǔn)確預(yù)測項目完工日期和費用，進而在整個項目周期內(nèi)及時做出戰(zhàn)略性的調(diào)整，有把握地向業(yè)主做出承諾，并實現(xiàn)承諾。利用實時工程進展關(guān)鍵指標(biāo)、工程量指標(biāo)和財務(wù)指標(biāo)，進行深層次的分析，可提前做出預(yù)警，進而降低工程費用超標(biāo)和工期拖延及各種違約罰款的風(fēng)險。

為了執(zhí)行設(shè)計審查、文件控制、費用預(yù)算，使項目在規(guī)定工期和預(yù)算內(nèi)按計劃完成，在相關(guān)軟件的幫助下，項目管理必須做到以下幾點:

1)跟蹤費用情況，深入分析變更指令和預(yù)測費用變更額度;

2)及時發(fā)現(xiàn)工期延誤情況，并及時糾正;

3)遵守詳細的施工進度計劃;

4)及時解決變更問題，及時支付工程款，盡早采取措施，避免索賠。

另外，在分階段管理過程中(可行性研究、投標(biāo)設(shè)計、詳細設(shè)計、運行和維護)，結(jié)合項目管理、質(zhì)量保證和項目組織等多方面應(yīng)用涉及的綜合數(shù)據(jù)庫，以及基于互聯(lián)網(wǎng)的處理軟件，可輔助進行智能規(guī)劃、進度報告、地質(zhì)報告解讀、風(fēng)險和索賠管理、預(yù)算和成本核算、文件管理以及工程控制系統(tǒng)的建立和維護。