張永鵬，吳建東

(1.甘肅省水務(wù)投資有限責(zé)任公司， 甘肅 蘭州 730000;2. 甘肅省水利科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730000)

1 工程簡介

甘肅省引洮供水工程是是水利部27項重點工程和全國172項節(jié)水供水重大水利工程項目之一，是甘肅省有史以來單項投資規(guī)模最大、引水渠線最長、覆蓋地區(qū)最廣、受益群眾最多的大型跨流域調(diào)水工程。該工程以城鄉(xiāng)生活、工業(yè)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉及生態(tài)用水，為當(dāng)?shù)厝罕娒撠氈赂患案纳粕鷳B(tài)環(huán)境創(chuàng)造條件。引洮工程分兩期實施，甘肅省引洮供水二期工程四干渠1#—2#隧洞工程主體工程施工第7標(biāo)段工程施工。該段總長3627m，其中1#隧洞長1935m，2#隧洞長1650m，隧洞總長3585m。該標(biāo)段于2015年10月8日開工，工期45個月，建設(shè)要求四干渠各標(biāo)段施工的隧洞在2017年9月底前貫通。

2 施工進度

2.1 前期隧洞開挖進度調(diào)查分析

2.1.1 1#隧洞出口段前期開挖日進度統(tǒng)計分析

(1)采用挖掘機開挖日進度統(tǒng)計分析

1#隧洞出口段全洞為磚紅色砂礫巖夾砂質(zhì)泥巖，屬軟巖，軟巖施工難度大，容易發(fā)生大變形。施工前期采用KX161-3SZ型挖掘機進行開挖。因巖石為中等風(fēng)化，有一定的硬度，只得采用挖掘機帶破碎錘開鑿，并經(jīng)風(fēng)鎬修邊。2015年11月1日—2015年12月27日，經(jīng)47d掘進機開挖進度統(tǒng)計，日平均進尺僅為1.31m。

(2)采用鉆爆法開挖日進度統(tǒng)計分析

由于隧洞圍巖較硬，采用挖掘機開挖風(fēng)鎬修邊費時費力，開挖進度緩慢，無法完成建設(shè)單位的施工進度指標(biāo)。為加快施工進度，提高企業(yè)信譽，項目部加大了火工品審批力度，爭取早日采用鉆爆法施工。于2015年12月下旬火工品審批手續(xù)完畢，12月28日進行鉆爆法施工，經(jīng)過13d爆破開挖，日平均進尺僅為1.52m，爆破效果不佳，開挖速度仍不理想，鉆爆法有其自身的缺點。

2.1.2 2#隧洞進口段前期開挖進度

根據(jù)設(shè)計圖紙，2#隧洞進口段工程洞口125m為土洞，圍巖為黃土狀土，實際進洞99m后見砂礫巖。土洞部分主要采用挖掘機、挖掘裝載機等方法開挖。見基巖砂礫巖后，前期主要采用挖掘裝載機開挖經(jīng)41d統(tǒng)計，日平均進尺為1.96m。

2.2 不同設(shè)備開挖進度

1#隧洞出口段中等風(fēng)化基巖不同開挖工藝掘進，圍巖為強風(fēng)化-中等風(fēng)化砂礫巖、砂質(zhì)泥巖。挖掘機日均掘進1.31m，鉆爆法日掘進1.52m，鉆爆法施工速度略比挖掘機開挖快，但不能滿足開挖任務(wù)指標(biāo)要求。2#隧洞進口段中等風(fēng)化基巖為強風(fēng)化砂礫巖、砂質(zhì)泥巖，施工挖掘裝載機日均掘進1.96m，但隨著隧洞加深，巖石風(fēng)化程度逐漸減弱，挖掘裝載機開挖難度加大，此進度無法完成開挖任務(wù)指標(biāo)。

1#隧洞出口段開挖總工程量1935m，于2016年1月17日，已完成115m，剩余工程量1820m，按目前鉆爆法開挖日進尺1.52m推算，剩余工程量需用天數(shù)為1197d，2019年4月22日完工；按挖掘機掘進日進尺1.31m推算，2019年10月31日完工。2#隧洞進口段開挖工程量1650m，截止2016年1月17日，已完成175m，剩余工程量1475m，按挖掘裝載機開挖日進尺1.96m推算，剩余工程量需用天數(shù)為753d，按此開挖進度不能按期完工。

2.3 隧洞開挖進度緩慢的主要癥結(jié)

開挖包括隧洞掘進和一次支護兩道工序[2- 3]。為找到引起開挖進度緩慢的主要癥結(jié)，小組影響開挖日進尺的主要因素進行深入分析隧洞掘進和一次支護，超出常規(guī)時間所占的比例見表1，表中頻數(shù)由以往施工的類似工程的工作效率分析統(tǒng)計得出。

表1 開挖進度緩慢的主要癥結(jié)調(diào)查表 單位:%

引起開挖進度緩慢的主要癥結(jié)是隧洞掘進時間長，如果超出常規(guī)時間所占的比例為80%。1#隧洞日進尺：1.52×(1+80%)=2.74m；2#隧洞日進尺：1.96×(1+80%)=3.53m。按照施工要求于2017年9月底前貫通，距離貫通時間僅有623d，1#隧洞出口段日平均進尺必須達到：1820÷628=2.90m，2#隧洞進口段日平均進尺必須達到：1475÷628=2.35m，兩隧洞巖性相同。因此，目標(biāo)值設(shè)定日進尺為2.90m，以往工程處其他項目一個工作面日進尺經(jīng)常超過8m，僅施工地質(zhì)條件與此項目有差異，一次性支護的工序比該項目簡單而已。

2.4 設(shè)定目標(biāo)值

隧洞開挖日進尺分別從1#隧洞1.52m、2#隧洞1.96m提高到2.90m。

3 影響因素確定

影響因素確認(rèn)表見表2。

1#隧洞出口段剩余工程量需用天數(shù)為1820÷1.52=1197d，需在2019年4月22日完工；按挖掘機掘進日進尺1.31m推算，需在2019年10月31日完工。2#隧洞進口段開剩余工程量1475m，按目前挖掘裝載機開挖日進尺1.96m推算，剩余工程量需用天數(shù)為1475÷1.96=753d，需在2018年2月2日完工。按目前開挖進度，1#隧洞出口段、2#隧洞進口段均不能按要求完成隧洞貫通，故必須改變施工工藝。對8個末端因素進行了認(rèn)真調(diào)查、仔細統(tǒng)計分析，認(rèn)為影響隧洞掘進速度的主要因素有2條：掘進工藝不合理；激勵機制不完善。

4 實施對策

經(jīng)過信息收集、分析認(rèn)為本標(biāo)段隧洞圍巖為軟巖，掘進機、銑挖機可能能解決該項目隧洞的掘進工藝。對施工現(xiàn)場進行考察，結(jié)合本標(biāo)段隧洞圍巖特性，了解掘進機、銑挖機的適用性。掘進機主要用于煤巷或半煤巖巷以及軟巖的巷道掘進，主要功能不是采煤，是給采煤機“開路”，本標(biāo)段隧洞圍巖屬軟巖類可以采用掘進機作隧洞掘進施工的嘗試；銑挖機主要應(yīng)用于露天煤礦，隧道掘進及輪廓修正、渠道溝槽銑掘、瀝青混凝土路面銑刨、巖石凍土銑挖、樹根銑削等多個領(lǐng)域；掘進機、銑挖機均設(shè)有自動出渣系統(tǒng)，可減少出渣設(shè)備。掘進機開挖對隧洞的圍巖擾動較小、其開挖主要以磨巖為主，因此容易控制超挖。相比鉆爆法開挖施工效率高、開挖經(jīng)濟效益顯著。

表2 影響因素確認(rèn)表

4.1 調(diào)整隧洞掘進工藝

(1)確定隧洞掘進工藝

經(jīng)實地考察、調(diào)研，認(rèn)為采用掘進機掘進作為項目部首選的隧洞開挖施工設(shè)備，以掘進機掘進取代挖掘機和常規(guī)的鉆爆法施工工藝。將考察情況及該項目今后隧洞開挖施工方案報公司領(lǐng)導(dǎo)決策，經(jīng)專家組分析研究，決定使用1臺掘進機用于本標(biāo)段隧洞開挖施工。

(2)掘進機應(yīng)用效果

2016年2月16日，新購掘進機達到施工現(xiàn)場，先在2#隧洞試運行，3月份月掘進進尺達到114.0m，最高月進尺為172m；于3月26日調(diào)入1#隧洞掘進，2016年5月4日，又購置第二臺掘進機用于2#隧洞施工，創(chuàng)造了引洮二期工程月進尺184m的最高紀(jì)錄，見表3。

采用掘進機掘進后1#隧洞月進尺為月施工進尺為112.5～184m，自4月1日—12月31日計275d共掘進1392.5m，平均日進尺為5.06m；2#隧洞月進尺為107.5～172m，自3月1日—12月31日計245d共掘進1210m，平均日進尺為4.94m。實現(xiàn)了對策目標(biāo)。

4.2 核定定額，超額獎勵

為激發(fā)施工人員積極性，小組成員建議項目部建立激勵機制。而后，項目部于2016年3月下旬制訂了《引洮二期供水工程7標(biāo)項目部激勵機制實施辦法》，于2016年4月份起實施。辦法規(guī)定：每月工資由基礎(chǔ)工資+績效工資組成，其中績效工資與施工進度掛鉤，核定基數(shù)，超額獎勵。該辦法出臺后，施工人員積極性大大提高，大部分月份超額完成掘進基數(shù)，月收入大幅提升。

5 效果檢查

5.1 目標(biāo)檢查

5.1.1目標(biāo)值檢查

在進行調(diào)整隧洞掘進工藝和施工人員的獎勵后，隧洞掘進施工進度明顯加快，1#隧洞在3月末進行掘進機掘進取代挖掘機和常規(guī)鉆爆法施工工藝，2#隧洞在5月使用初掘進機掘進取代挖掘機施工工藝后日均掘進進度加快。

表3 采用掘進機掘進開挖日進尺統(tǒng)計表

對采取改變掘進工藝和人員獎勵后的開挖日進尺進行了統(tǒng)計，通過實施兩種措施，1#隧洞出口段開挖日進尺從原來的1.52m提高到4.29m，2#隧洞進口段開挖日進尺從原來的1.96m提高到4.17m，實現(xiàn)了開挖日進尺2.90m的目標(biāo)。

5.1.2隧洞提前貫通

1#隧洞出口段長1935m，隧洞開挖計劃工期908d，于2015年10月31進洞施工，已于2017年4月17日貫通，實際開挖用時535d，比投標(biāo)計劃提前373d完工；比業(yè)主確定的2017年9月提前貫通時間提早了166d。2#隧洞進口段長1650m，隧洞開挖計劃工期974d，于2015年10月28進洞施工，已于2017年1月4日貫通，實際開挖用時435d，提前539d，比業(yè)主確定的2017年9月提前貫通時間提早了269d。

5.2 取得的效果

5.2.1積累了施工經(jīng)驗

該標(biāo)段為引洮供水二期施工標(biāo)段中首次選用掘進機開挖隧洞的項目；掘進機用于隧洞開挖，在我公司及黃土高原地區(qū)的隧洞項目施工中尚屬首次嘗試，它的成功應(yīng)用為今后類似隧洞工程開挖起了拋磚引玉的作用。采用掘進機掘進隧洞，施工進度快，大大縮短了工期；掘進機為掘進、出渣一體化施工，減少了出渣設(shè)備的資金投入；能有效控制超欠挖現(xiàn)象，確保開挖施工質(zhì)量；開挖掌子面無需施工人員，能大大降低安全風(fēng)險。

5.2.2取得較好的經(jīng)濟效益

(1)直接經(jīng)濟效益

降低掘進成本272萬元。每立方米降低掘進成本72.5元，兩隧洞工程量37480m3，節(jié)約成本271.73萬元，經(jīng)濟效益明顯。

(2)潛在經(jīng)濟效益

掘進機的成功應(yīng)用，公司品牌得到較大的提升，并為后繼30、35標(biāo)段項目的承接起到一定的助推作用。

6 結(jié)語

在甘肅省引洮供水二期工程四干渠1#-2#隧洞圍巖為中等風(fēng)化軟巖，實際掘進中發(fā)現(xiàn)使用傳統(tǒng)以挖掘機和鉆爆法為主的施工工藝掘進隧洞速度慢。因此調(diào)整隧洞掘進工藝，使用掘進機掘進開挖隧洞，同時還實施了施工人員超額獎勵機制。實施兩種措施后，隧洞掘進成本降低且隧洞掘進提前完成，形成了較好的經(jīng)濟效益，同時該掘進方法對軟巖掘進積累了寶貴的施工經(jīng)驗，對類似工程具有借鑒作用。隧洞掘進需立足于工程地質(zhì)情況，結(jié)合已有工程經(jīng)驗，努力完善和發(fā)展新的施工工藝，對降低工程成本意義重大。