劉俊奇 張建臣 闞宏娜

本文結(jié)合內(nèi)蒙古張呼客運(yùn)專線東土村隧道和重慶九永高速公路縉云山隧道施工經(jīng)驗(yàn)，簡單介紹了軟弱圍巖隧道臺階法施工的微臺階控制目的、意義、定義、施工方法、工藝流程、取得的效果等，為類似的軟弱圍巖隧道臺階法施工提供參考。

隧道施工安全隱患大，尤其是掌子面施工，群死群傷事故頻發(fā)。常規(guī)的施工組織如果完全按照規(guī)定控制的話，肯定會嚴(yán)重制約生產(chǎn)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)微臺階施工控制就能解決這一矛盾，既能確保安全又能保證進(jìn)度。

一、工程簡介

東土村隧道全長4560m，是全線最長的隧道，地質(zhì)條件最復(fù)雜，下穿京藏高速公路，是全線的控制性工程。該隧道進(jìn)口作業(yè)面1600m全部為IV、V級圍巖，設(shè)計(jì)開挖方法為三臺階預(yù)留核心土；縉云山隧道全長2745m，是重慶九永高速公路的控制性工程，地質(zhì)情況較為復(fù)雜。該隧道IV、V級圍巖長占全長的百分之八十，設(shè)計(jì)開挖方法為三臺階預(yù)留核心土。

二、常規(guī)臺階法施工現(xiàn)場常見問題

常規(guī)臺階法施工基本上都是臺階過長導(dǎo)致現(xiàn)場存在如下問題：中間拉槽施工，掌子面、邊墻、仰供的一次性開挖步距超標(biāo)，仰供安全步距超標(biāo)，二襯安全步距超標(biāo)，棧橋坡度過大，逃生管道不安裝，預(yù)留臺階不清晰、核心土不規(guī)范，邊墻掏槽施工，現(xiàn)場管理……這些問題輕則給管理帶來被動，比如說停工待檢的迎檢被動、安全隱患停工整改的生產(chǎn)被動……但一旦隱患轉(zhuǎn)為事故，后果不堪設(shè)想。

三、微臺階施工控制的目的和意義

規(guī)范軟弱圍堰隧道臺階法施工管理，避免施工過程中帶來不必要的生產(chǎn)被動；從根源上解決安全生產(chǎn)問題，杜絕安全隱患，確保安全生產(chǎn)；真正實(shí)現(xiàn)隧道施工的“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、緊襯砌”管理，有效縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；實(shí)現(xiàn)隧道標(biāo)準(zhǔn)化施工管理，進(jìn)一步提升項(xiàng)目經(jīng)理部的管理水平。

四、臺階長度確定

在臺階法施工中，一般規(guī)定臺階長度不大于1.5R（R為洞徑），但沒有規(guī)定最小長度是不小于多少。顧名思義，微臺階就是短臺階。本文的觀點(diǎn)是在地質(zhì)條件允許的情況下，臺階越短越好，越有利于施工組織，越有利于施工安全。

通過對東土村隧道和縉云山隧道的研究總結(jié)：無論是兩臺階還是三臺階工藝，臺階長度3～5m比較適宜；臺階長度短于3m時(shí)，對掌子面穩(wěn)定不利（尤其是圍巖較差的情況下，因?yàn)楹诵耐撂×耍?，同時(shí)不便于開挖臺車的安全平穩(wěn)擺放對；臺階長度5m～1.5R時(shí)，最不利于掌子面的施工組織。確定依據(jù)是能放下開挖臺車或能留住2m預(yù)留核心土的最短距離要求。

綜上所述，單臺階長度3～5m、雙臺階長度6～10m時(shí)最理想。這樣，如果仰供步距按照35m控制的話，下臺階根部到仰供初支閉環(huán)間的距離就是25～29m，也就是說仰供開挖處至臺階間能夠保證至少25m的平坦作業(yè)面（仰供填充頂面高度）。

五、微臺階施工組織

1.作業(yè)區(qū)區(qū)域劃分

如上圖所示，將微臺階施工的一個(gè)隧道掌子面劃分為A、B、C三個(gè)作業(yè)區(qū)。即掌子面上導(dǎo)為A作業(yè)區(qū)，左中導(dǎo)和右下B導(dǎo)為B作業(yè)區(qū)，右中導(dǎo)和左下導(dǎo)為C作業(yè)區(qū)。

2.平行作業(yè)

A、B、C三個(gè)作業(yè)區(qū)施工工序都是開挖、出渣、支護(hù)，三個(gè)作業(yè)區(qū)共九道工序，只要三個(gè)作業(yè)區(qū)不同時(shí)出現(xiàn)同一道工序，就可以把這九道工序施工隨便組合進(jìn)行。所以，理想的微臺階管理，在掌子面的三個(gè)斷面處永遠(yuǎn)都是在平行作業(yè)且都在進(jìn)行不同的工序施工，這是隧道施工組織的最佳狀態(tài)。

只要把臺階上的石渣清理干凈就可以進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，所以說出渣不是支護(hù)的緊前工序，這兩道工序完全可以平行作業(yè)。這樣，出渣在循環(huán)作業(yè)過程中就不消耗時(shí)間了。

3.流水作業(yè)

微臺階管理掌子面施工工藝流程：鉆眼→裝藥→起爆→通風(fēng)→機(jī)械清渣→排險(xiǎn)→支護(hù)→鉆眼。

出渣和支護(hù)之間是平行作業(yè)而不是流水作業(yè)，這是微臺階管理的一大優(yōu)勢。

專業(yè)化班組以三個(gè)作業(yè)面為單元進(jìn)行循環(huán)流水作業(yè)，大大減少了班組的組織上間歇時(shí)間。

4.出渣作業(yè)

實(shí)現(xiàn)微臺階管理之后，因?yàn)榕_階較短，所以上中導(dǎo)爆破之后臺階上的存渣量會很少，大部分碎渣都會在爆能作用下滾落到下臺階的底部平面。這樣爆破完通風(fēng)降塵后，用挖掘機(jī)將臺階上的余渣全部扒至下臺階的底部平面，在這個(gè)至少25m的作業(yè)面上裝車出渣不影響三個(gè)作業(yè)區(qū)域的任何作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)出渣和支護(hù)平行作業(yè)。

六、微臺階管理效果

1.壓縮循環(huán)時(shí)間，縮短工期

隧道施工進(jìn)度主要取決于掌子面的施工作業(yè)循環(huán)時(shí)間，循環(huán)時(shí)間是由工作量大小、工序銜接、班組效率等因素決定的。所以本文的觀點(diǎn)是掌子面臺階數(shù)越多，劃分單元的工程量就越小，循環(huán)時(shí)間就會越短。微臺階管理將掌子面施工劃分為多個(gè)作業(yè)區(qū)實(shí)現(xiàn)了平行、流水循環(huán)施工組織，相比常規(guī)的順序作業(yè)循環(huán)要大大壓縮工序的循環(huán)時(shí)間，提高了工作效率、縮短了工期。

2.便于仰供施工，確保安全步距

一般要求Ⅳ、Ⅴ級圍巖仰供初支閉環(huán)至掌子面距離不大于35m。實(shí)現(xiàn)微臺階管理的話，下臺階緊跟掌子面距，距離仰供開挖面至少25m，仰供開挖是從填充頂面高度開始，開挖工程量僅僅是仰供和仰供填充的工程量，所以施作起來比較簡單，循環(huán)時(shí)間較短，容易保證仰供安全步距，確保施工安全。

3.棧橋安裝規(guī)范，確保安全

傳統(tǒng)長臺階施工過程中，大多數(shù)棧橋都是一端放在上一板的仰供填充面上，另一端放在下臺階頂面高度，造成棧橋擺放縱坡過大，留下了巨大的安全隱患，導(dǎo)致車輛在棧橋上側(cè)翻到仰拱里面的案例屢見不鮮。

實(shí)現(xiàn)微臺階開挖管理之后，棧橋一端落在上一板的仰供填充面上，另一端放在了下臺階底面，這兩個(gè)高度是同一高度，所以棧橋幾乎沒有縱坡，安放比較穩(wěn)定，確保安全。

4.逃生管道安裝規(guī)范，不再形同虛設(shè)

一般規(guī)定逃生管道安裝是從二襯開始至距離掌子面20m范圍內(nèi)。長臺階施工逃生管道需要跨臺階才能達(dá)到要求，安裝起來比較麻煩，所以大多數(shù)逃生管道都是應(yīng)付了事、起不到現(xiàn)實(shí)作用。

實(shí)現(xiàn)微臺階管理，逃生管道只需要直線連接起來用機(jī)械牽著往前走就行了，不需要跨臺階就能確保到達(dá)距離掌子面20m范圍之內(nèi)，以確保安全。

5.開挖方法變更靈活，易于控制

因?yàn)樵O(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致開挖方法由全斷面、兩臺階和三臺階之間的轉(zhuǎn)換，在長臺階施工中就需要把某一作業(yè)面長時(shí)間停下來縮小或拉大斷面間距才能實(shí)現(xiàn)，但在微臺階管理施工中只需要一兩個(gè)循環(huán)就能實(shí)現(xiàn)開挖方法的改變。

6.遠(yuǎn)離安全紅線，避免被動

通過微臺階管理，可以規(guī)規(guī)矩矩按照設(shè)計(jì)開挖方式開挖了，逃生管道安裝容易、規(guī)范，開挖布局容易控制，安全步距有了保障……遠(yuǎn)離安全紅線，確保了施工安全，避免了管理上的被動。

7.降低了成本，增加了效益

實(shí)現(xiàn)微臺階管理，現(xiàn)場規(guī)范了、施工規(guī)矩了、效率提高了……不再需要停工迎檢、停工待檢、停工整改了，作業(yè)班組也不再找理由追要索賠了……跟常規(guī)的施工管理相比，東土村隧道和縉云山隧道通過微臺階管理帶來的經(jīng)濟(jì)效益都是以千萬為計(jì)的。

七、微臺階管理適用條件及要求

微臺階管理適用于軟弱圍堰的臺階法施工，對施工班組的專業(yè)化水平要求較高，同時(shí)對現(xiàn)場管理人員組織能力、協(xié)調(diào)能力、業(yè)務(wù)水平等綜合素質(zhì)要求比較高。

八、結(jié)論

微臺階施工管理是標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化施工管理的內(nèi)在體現(xiàn)，雖說施工組織比較麻煩，但是確實(shí)能夠帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，進(jìn)一步提升了項(xiàng)目經(jīng)理部的整體管理水平。