賈建峰*

（中國鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司，天津，300301）

濕陷性黃土隧道淺埋偏壓段隧變路方案探究

賈建峰*

（中國鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司，天津，300301）

通過施工投入、效率、安全、質(zhì)量、環(huán)水保五方面對濕陷性黃土隧道淺埋偏壓段隧道施工和隧道調(diào)整為明挖路基施工兩種施工方案進(jìn)行對比分析，從而了解各施工方案的利弊，作為后期類似相關(guān)施工問題的參考。

黃土隧道；濕陷性；淺埋；偏壓；隧變路；方案優(yōu)化

引言

中部地區(qū)，是指包括山西、安徽、江西、河南、湖北和湖南六省在內(nèi)的區(qū)域，是我國重要糧食生產(chǎn)基地、能源原材料基地、裝備制造業(yè)基地和綜合交通運(yùn)輸樞紐。在中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的宏偉藍(lán)圖中被認(rèn)為是"中原逐鹿"之地。近年來，隨著“十一五計(jì)劃”提出的中部崛起政策的不斷落地和推進(jìn)，黃河金三角區(qū)域的發(fā)展開始發(fā)力，中部地區(qū)交通樞紐的重要性也日益凸顯。山西省運(yùn)城市、臨汾市，河南省三門峽市和陜西省渭南市，共同構(gòu)成了晉陜豫三省邊緣"黃河金三角[1]"。2014年4月18日中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會辦公廳印發(fā)了《國家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)晉陜豫黃河金三角區(qū)域合作規(guī)劃的通知》，在附件中文件明確指出了晉陜豫黃金三角區(qū)域的重要性。

與此同時(shí)文件中還指出蒙華鐵路作為“兩橫兩縱”發(fā)展軸的重要意義。蒙華鐵路正線起于內(nèi)蒙浩勒報(bào)吉市，終點(diǎn)于江西吉安，全線1800多公里，正好通過黃河金三角區(qū)域，它的開工建成將進(jìn)一步推動(dòng)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為中部崛起戰(zhàn)略發(fā)揮更加重要的作用。運(yùn)城市平陸縣地處山西、河南交界處，毗鄰黃河，為典型的黃河高階地地帶，沖溝發(fā)育，溝壑縱橫，地形起伏大。鐵路隧道穿過該地帶時(shí)，會出現(xiàn)大量的淺埋偏壓，且因該地帶為黃土地質(zhì)，有濕陷性，極易因雨水沖刷形成陷穴。又由于陷穴走向、深度、范圍等因素的不可預(yù)測性[2]，這便對隧道施工安全、質(zhì)量、工期、投資成本及環(huán)水保等各方面造成較大影響。

本文以蒙華鐵路正線 DK637+421～DK638+022段張?jiān)?1號隧道為例就濕陷性黃土隧道淺埋偏壓段隧變路施工方案的可行性進(jìn)行分析探討，旨在為以后類似施工問題的處理提供參考意見。

1 工程概況

張?jiān)?1號隧道，位于蒙華正線 DK637+421-DK638+017處，設(shè)計(jì)全長596m，洞口進(jìn)洞條件差，交通不便，進(jìn)口小里程為10m短路基和陳家坡大橋，出口大里程與玉清觀大橋橋臺相接，位于垂直峭壁山腰，修筑便道困難。DK637+937～DK637+953段為嚴(yán)重淺埋偏壓，最小埋深約1.74m，需二次進(jìn)洞。隧道進(jìn)出口采用φ108mm大管棚超前支護(hù)，長度40m。二次進(jìn)洞進(jìn)出口采用φ108mm超前支護(hù)大管棚，長度分別為40m和19m。如圖1所示。

圖1 隧道線路概況示意圖

2 問題分析及方案確定

根據(jù)現(xiàn)場地形條件和交通狀況來分析，張?jiān)?號隧道進(jìn)口為黃土直立面山體，修筑便道困難，且需穿過陳家坡橋址位置。出口位置為也為直立面山體，地質(zhì)為黃土細(xì)砂地質(zhì)，峭壁下方為一廢棄磚廠，由鄉(xiāng)村道路可到達(dá)磚廠。該場地?cái)M用于建造隧道所需的鋼架制作場地，減少運(yùn)距。為節(jié)約施工成本，項(xiàng)目部決定將隧道出口作為隧道的進(jìn)洞方向。

根據(jù)現(xiàn)場測量與施工圖比對，現(xiàn)場情況符合設(shè)計(jì)說明。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，二次進(jìn)洞段嚴(yán)重偏壓，線路右側(cè)淺埋段埋深僅有1.74m，右側(cè)邊坡防護(hù)形式為“2級錨桿格梁+2級漿砌片石拱形骨架”。明洞位置洞門兩側(cè)采用干砌片石回填，上層覆蓋土石，并夯實(shí)，最后采用50cm后黏土隔水層進(jìn)行防水處理。

考慮到二次進(jìn)洞至隧道出口段為淺埋，且明洞段嚴(yán)重偏壓，出口距離二次進(jìn)口段距離短，工序轉(zhuǎn)換多，施工工藝復(fù)雜，可能造成施工成本投入加大，施工效率低，安全、質(zhì)量管控難度大。經(jīng)過與專家、業(yè)主、設(shè)計(jì)單位多方溝通交流，最終確定將DK637+937～DK638+017段暗洞隧道變更為路基段落。原始狀況及方案優(yōu)化后效果見圖2、圖3所示。

圖2 張?jiān)?號隧道線原設(shè)計(jì)洞口

圖3 張?jiān)?號隧道方案優(yōu)化后效果

為分析優(yōu)化后方案的可行性，我們通過對比法對兩種方案進(jìn)行分析探討，以下原設(shè)計(jì)方案是指采用隧道暗洞施工方法+二次進(jìn)洞的施工方案，優(yōu)化方案是指將隧道變更為路基的施工方案。

3 研討內(nèi)容

3.1 施工成本

施工成本包括直接成本和間接成本。主要包括人工費(fèi)、材料費(fèi)、施工機(jī)械使用費(fèi)、施工措施費(fèi)以及施工管理過程中必須發(fā)生的費(fèi)用。詳見表1《隧變路方案施工成本對比表》。具體施工成本費(fèi)用計(jì)算參見附件1《原設(shè)計(jì)方案與優(yōu)化方案投資對比表》。

表1 隧變路方案施工成本對比表 單位：萬元

從上表可清晰看到，優(yōu)化后的方案明顯比原設(shè)計(jì)方案節(jié)省資源[3]。

3.2 施工效率

根據(jù)施工組織安排，因隧道設(shè)計(jì)偏壓淺埋，需提前對二次進(jìn)洞口的邊仰坡進(jìn)行安全防護(hù)處理，為盡量提高施工效率，現(xiàn)場需布置兩個(gè)工作面進(jìn)行施工。最終通過施工工藝及現(xiàn)場實(shí)際情況得出兩方案工期對比情況，詳見表2《隧變路方案施工工期對比表》，具體工期按照各施工方案的施工工序采用microsoft office project 2007辦公軟件輔助完成，具體參照附表2《原設(shè)計(jì)方案與優(yōu)化方案工期對比》。

表2 隧變路方案施工工期對比表

通過上表可得出，對于方案優(yōu)化后的施工效率是原設(shè)計(jì)方案的2.2倍。

3.3 施工安全

本隧道廣泛分布砂質(zhì)新黃土、黏質(zhì)新黃土，且具濕陷性。施工中受圍巖變化局限，不可冒進(jìn)，從而施工效率也遭受局限，同時(shí)施工中需要加強(qiáng)監(jiān)控量測工作，以保障隧道施工安全。按照優(yōu)化后的方案進(jìn)行實(shí)施后，可以避免諸多安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，通過對比分析可以看出隧改路方案優(yōu)化后，較原設(shè)計(jì)方案相比，施工安全控制要點(diǎn)明顯減少，且造成的傷害程度明顯降低。詳見表3《隧變路方案施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析對比表》。

表3 隧變路方案施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析對比表

3.4 施工質(zhì)量

本隧道設(shè)計(jì)到超欠挖、初支安裝、防排水施工、二襯混凝土等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，相對而言，優(yōu)化后的方案較原設(shè)計(jì)方案在施工質(zhì)量控制要點(diǎn)數(shù)量上顯著減少，且現(xiàn)場更加容易掌控，詳見表4《隧變路方案施工質(zhì)量管控風(fēng)險(xiǎn)分析對比表》。

表4 隧變路方案施工質(zhì)量管控風(fēng)險(xiǎn)分析對比表

3.5 環(huán)水保

本隧道為黃土隧道，具濕陷性，因黃土的濕陷性，隧道內(nèi)無法進(jìn)行灑水降塵處理，在開挖過程中，可能發(fā)生粉塵污染，，采用濕噴機(jī)械手施工時(shí)較以往干噴工藝相比較空氣及噪音污染相對較低且盡管有通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行通風(fēng)處理，但是與露天路塹開挖施工相比，依然存在較大環(huán)水保風(fēng)險(xiǎn)，對施工人員的健康影響較大。優(yōu)化方案后施工人員完全裸露在自然環(huán)境中，開挖造成的粉塵污染可采取灑水降塵的方式進(jìn)行處理，且空氣流通好，視線清晰，對施工人員的健康具有一定保障。詳見表5《隧變路方案施工環(huán)水保管控風(fēng)險(xiǎn)分析對比表》。

表5 隧變路方案施工環(huán)水保管控風(fēng)險(xiǎn)分析對比表

4 結(jié)束語

通過就原設(shè)計(jì)方案與優(yōu)化后方案在施工成本、效率、安全、質(zhì)量及環(huán)水保方面的對比分析，可以得出：若淺埋黃土隧道，特別是超短偏壓嚴(yán)重的黃土隧道，可以考慮優(yōu)化施工方案，將該段隧道變更為路基施工。

[1]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會辦公廳·國家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)晉陜豫黃河金三角區(qū)域合作規(guī)劃的通知:發(fā)改地區(qū)[2014]742號.http://bgt.ndrc.gov.cn/zcfb/201404/t 20140423_608589.html.

[2]任玟運(yùn).《試談濕陷性黃土公路路基陷穴的處理及質(zhì)量控制方法》 (《城市建筑》2013年20期).

[3]張寧,曹劍鋒.《鐵路工程預(yù)算定額 第一、三冊》(2010年)中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[4]武長貴.濕陷性黃土隧道淺埋段圍巖變形治理[J].青海交通科技,2008,(04):61-63.

[5]鄭伯松,左奇.濕陷性黃土隧道洞口淺埋段施工防塌方安全控制[J].四川建筑,2012,32(03):239-241.

附件

方案 原設(shè)計(jì)方案優(yōu)化方案序號 造價(jià)項(xiàng)目 單位 單價(jià) 工程數(shù)量 合價(jià)（元） 造價(jià)項(xiàng)目 單位 單價(jià) 工程數(shù)量 合價(jià)（元）1 開挖及運(yùn)輸人工 元/10m3 185.38 832 154236 人工 元/100m3 8.75 952 8330機(jī)械 元/10m3 224.7 832 186950 機(jī)械 元/100m3 307.23 952 292483開挖開挖及運(yùn)輸材料 元/10m3 5.59 832 46512 噴射混凝土（臨時(shí)） 材料 元/10m3 2755.25 20 55105材料 元/100m3 0 95170 0人工 元/10m3 829.6 20 16592 人工 元/10m3 188.64 188 35464機(jī)械 元/10m3 604.76 20 12095 機(jī)械 元/10m3 23.14 188 4350漿砌石3 鋼支撐（臨時(shí)） 材料 元/t 3803.25 19 72262材料 元/10m3 485.03 188 91186人工 元/t 483.61 19 9189 人工 元/10m3 686 17.3 11868機(jī)械 元/t 136.9 19 2601 機(jī)械 元/10m3 19.24 17.3 333混凝土4 錨桿材料 元/10m3 555.35 17.3 9608人工 元/100m 388.85 52.9 20579 人工 元/100㎡ 129.83 9.61 1248機(jī)械 元/100m 502.36 52.9 23179 機(jī)械 元/100㎡ 9.61 0材料 元/100m 1412.71 52.9 790395 超前小導(dǎo)管 材料 元/100m 1398.09 369.5 523829初支草籽及栽植灌木 材料 元/100㎡ 235.11 9.61 2259人工 元/100m 644.98 369.5 238335 人工 元/100株 20.35 92.45 1881機(jī)械 元/100m 322.23 369.5 208691 機(jī)械 元/100株 92.45 0栽植灌木材料 元/100株 21.36 92.45 1975人工 元/10m3 829.6 85 70516 人工 元/100㎡ 351.67 15.4 5416機(jī)械 元/10m3 604.76 85 51405 機(jī)械 元/100㎡ 2455.1 15.4 37809附屬6 噴射混凝土 材料 元/10m3 2755.25 85 234196重型碾壓7 鋼筋網(wǎng)材料 元/100㎡ 15.4 0人工 元/t 489.55 10.875 5324 人工 元/10m3 262.1 28.9 7575機(jī)械 元/t 79.94 10.875 869 機(jī)械 元/10m3 6.44 28.9 186側(cè)溝8格柵鋼架材料 元/t 3458.21 10.875 37608材料 元/10m3 491.5 28.9 14204人工 元/t 735.61 153.267 112745 人工 元/10m3 686 17 11662機(jī)械 元/t 146.17 153.267 22403 機(jī)械 元/10m3 19.24 17 327電纜槽材料 元/t 3472.37153.267 5322009 模板材料 元/10m3 555.35 17 9441人工 元/m 86 69 5934 人工 元/100㎡ 57.18 13.07 747機(jī)械 元/m 43 69 2967 機(jī)械 元/100㎡ 13.07 0材料 元/m 467 69 3222310 防水板兩布一膜不透水土工布 材料 元/100㎡ 924.14 13.07 12079人工 元/10㎡ 13.94 206.724 2882 人工 元/10m 122.13 86 10503機(jī)械 元/10㎡ 26.27 206.724 5431 機(jī)械 元/10m 393.59 86 33849 Ф108注漿管 材料 元/10m 867.8 86 74631人工 元/10m3 64.55 209 13491 人工 元/10m3 474.57 9.24 4385機(jī)械 元/10m3 664.49 209 138878 機(jī)械 元/10m3 168.44 9.24 1556隧道工程材料 元/10㎡ 276.67 206.724 5719411 模筑混凝土 材料 元/10m3 1852.63 209 387200二襯管棚注漿12襯砌鋼筋材料 元/10m3 2441.1 9.24 22556人工 元/t 277.31 64.73 17950 人工 元/10m3 421.9 1.549 654機(jī)械 元/t 89.11 64.73 5768 機(jī)械 元/10m3 148.6 1.549 230導(dǎo)向墻材料 元/t 3366.76 64.73 21793013 Ф108注漿管 材料 元/10m 867.8 425.7 369422管棚材料 元/10m3 1061.4 1.549 1644人工 元/10m 122.13 425.7 51991 人工 元/10m3 373.1 10 3731機(jī)械 元/10m 393.59 425.7 167551 機(jī)械 元/10m3 151.59 10 1516拱頂壓漿14管棚注漿材料 元/10m3 1910.3 10 19103人工 元/10m3 474.57 4.574 2171 人工 元/10m3 185.381442.88 267481洞門開挖機(jī)械 元/10m3 168.44 4.574 770機(jī)械 元/10m3 224.7 1442.88 324215

方案 原設(shè)計(jì)方案優(yōu)化方案序號 造價(jià)項(xiàng)目 單位 單價(jià) 工程數(shù)量 合價(jià)（元） 造價(jià)項(xiàng)目 單位 單價(jià) 工程數(shù)量 合價(jià)（元）15 導(dǎo)向墻16 拱頂壓漿材料 元/10m3 2441.08 4.574 11165 材料 元/10m3 5.59 1442.88 8066人工 元/10m3 421.9 3.098 1307 人工 元/10m3 482.83 20 9657機(jī)械 元/10m3 148.6 3.098 460 機(jī)械 元/10m3 110.82 20 2216邊仰坡防護(hù) 材料 元/10m3 672.31 20 13446人工 元/10m3 373.1 3.45 1287 人工 元/10m3 499.97 97.2 48597機(jī)械 元/10m3 151.59 3.45 523 機(jī)械 元/10m3 544.66 97.2 52941材料 元/10m3 1061.42 3.098 3288混凝土材料 元/10m3 1910.25 3.45 659017 洞門混凝土 材料 元/10m3 2052.21 58.293 119629材料 元/10m3 2052.2 97.2 199475人工 元/10m3 499.97 58.293 29145 人工 元/100m 10.2 0機(jī)械 元/10m3 544.66 58.293 31750 機(jī)械 元/100m 660 10.2 673218洞口工程 邊仰坡防護(hù) 材料 元/10m3 672.31 95.04 63896人工 元/100m 84.114 0機(jī)械 元/100m 660 84.114 55515水泥土擠密樁 材料 元/100m 1513.8 10.2 15441人工 元/10m3 482.83 95.04 45888機(jī)械 元/10m3 110.82 95.04 1053219 地基加固水泥土擠密樁 材料 元/100m 1513.81 84.114 127333人工 元/100m 744.39 0.86 640機(jī)械 元/100m 0.86 020 管線路架設(shè) 材料 元/100m 0.86 0人工 元/個(gè) 795 69 54855機(jī)械 元/個(gè) 13.18 69 909其他21監(jiān)控量測材料 元/個(gè) 93.28 69 6436合計(jì) 萬元 472.5 萬元 168.3

附件2 原設(shè)計(jì)方案與優(yōu)化方案工期對比

This Program of The Collapsibility Loess Tunnel Shallow Buried and Bias Voltage’s Paragraph Tunnel Change Roadbed to Explore

JIA Jianfeng*
(CHINA RAILWAY CONSTRUCTION BRIDGE ENGINEERING BUREAU GROUP CO.,LTD,Tianjin,300301,China)

Through the construction of the input,the efficiency,the safety,the quality and the water conservation,the tunnel construction and the tunnel adjustment of the collapsible loess tunnel are divided into two kinds of construction schemes,so as to understand the construction scheme Pros and cons,as a reference for later similar construction problems.

The loess tunnel；Collapsibility ；Shallow buried；Bias；Tunnel change roadbed；Program optimization

U455

A

1672-9129(2017)04-0188-05

賈建峰.濕陷性黃土隧道淺埋偏壓段隧變路方案探究[J].數(shù)碼設(shè)計(jì),2017,6(4):188-192.

Cite：JIA Jianfeng.This Program of The Collapsibility Loess Tunnel Shallow Buried and Bias Voltage’s Paragraph Tunnel Change Roadbed to Explore [J].Peak Data Science,2017,6(4):188-192.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.048

2016-12-05；

2017-01-13。

馬玉清（1990- ），女，2012年6月畢業(yè)于青海大學(xué)，化學(xué)工程與工藝，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，助理工程師，現(xiàn)任青海鹽湖鎂業(yè)有限公司純堿廠工藝技術(shù)員。E-mail:1127997373@qq.com