趙春杰

中鐵十局集團有限公司大臨鐵路項目經(jīng)理部 云南 臨滄 675800

鐵路是國家戰(zhàn)略性、先導性、關(guān)鍵性重大基礎(chǔ)設(shè)施，是國民經(jīng)濟大動脈、重大民生工程和綜合交通運輸體系骨干。隨著我國綜合國力的不斷提升，隧道建設(shè)技術(shù)取得了長足的進步和發(fā)展，但西南、西北艱險復雜山區(qū)鐵路建設(shè)受構(gòu)造影響，軟弱、破碎等軟巖圍巖比例高，變形、溜坍等災(zāi)害頻發(fā)，普遍是全線如期開通的瓶頸。軟巖隧道快速施工技術(shù)是降低安全風險、化解工期風險的迫切需要，也是提升管理水平的重要抓手。本文總結(jié)了大臨鐵路紅豆山隧道花崗巖蝕變地層軟巖的快速施工技術(shù)和管理，可為同類工程建設(shè)提供一定的借鑒。

1 隧道概況

大臨鐵路位于云南省西南部地區(qū)，線路全長202.095km，橋隧占比87.3%。全線控制性工程紅豆山隧道位于瀾滄江以南，全長10616m，I級高風險單線隧道。隧道地處印度板塊與歐亞板塊碰撞縫合帶，受巖漿強烈活動的影響，隧道穿越地層主要為有名的臨滄-勐?；◢弾r體，花崗巖蝕變劣化嚴重，呈呈塊狀，塊石直徑20cm左右，塊石之間填充軟弱蝕變體，爆破后極易松動、掉落、形成溜坍，同時掌子面圍巖均質(zhì)性差，多見“鏡面”擦痕。

紅豆山隧道開工建設(shè)前期兩年時間，掌子面溜坍發(fā)生139次、支護變形45次，施工組織嚴重受阻，IV、V級軟弱圍巖平均月進度25～40m，工期滯后嚴重。

2 軟巖快速施工技術(shù)和管理

針對紅豆山隧道軟弱圍巖溜塌變形頻發(fā)、施工進度緩慢的問題，采取快速施工技術(shù)和管理，其本質(zhì)是快挖、快支、快封閉，達到降低安全風險、提升進度的效果。快速施工技術(shù)和管理的核心是實現(xiàn)工序的多平行、零耽誤、負銜接、全保障，具體舉措為配足資源、固化工法、理順工序、強化考核。

2.1 配足資源

資源合理配置是控制單工序時間的基本前提，為滿足快速施工各臺階同步推進、每天多循環(huán)的施工要求，隧道開挖班、立架班、噴錨班作業(yè)人員單班的1.5倍配置作業(yè)人員。具體見表1。

表1 正洞作業(yè)人員配置

機械設(shè)備合理選配，保證設(shè)備性能良好，杜絕故障率高的設(shè)備進洞作業(yè)，并對挖掘機、裝載機、出碴車等主要設(shè)備增加備用。具體見表2。

表2 正洞機械設(shè)備配置

2.2 固化工法

2.2.1 工法選擇

單線隧道軟弱圍巖一般采用臺階法施工，臺階數(shù)量主要考慮巖石強度、圍巖穩(wěn)定性等因素。

兩臺階工法適用于圍巖自穩(wěn)性較好地段，自穩(wěn)性差時需調(diào)整為三臺階。2018年5月～8月，紅豆山隧道出口按揭示圍巖自穩(wěn)情況采用兩臺階、三臺階轉(zhuǎn)換施工，每月工法調(diào)整1～2次，每次用時5天左右；且兩臺階溜坍風險更高。鑒于花崗巖蝕變變化頻繁、均質(zhì)性差的特點，花崗巖蝕變軟巖地層施工工法統(tǒng)一固化為三臺階。

2.2.2 三臺階參數(shù)的優(yōu)化

三臺階工法的參數(shù)主要為各臺階的高度和長度，參數(shù)的確定受圍巖自穩(wěn)情況、機械設(shè)備配套情況、工序組織等諸多因素影響。上臺階高度太高，則臨空面大、易滑塌，扒碴時間長，輔助作業(yè)臺架笨重；臺階高度太低，則爆破效果差、補炮多，空間受限、不利于機械化作業(yè)。臺階長度太長，則扒碴困難，不利于及時封閉；臺階長度太短，則司鉆作業(yè)空間狹小，不利于平行作業(yè)。

結(jié)合圍巖的穩(wěn)定性、作業(yè)的協(xié)同性、工裝設(shè)備的配套等，單線軟巖三臺階工法參數(shù)確定為：上、中、下臺階高度分別為2.8m、3.3m、2.8m，上臺階長度為5m、中臺階長度3～5m。上臺階高度2.8m，可采取預(yù)留核心土或采用簡易臺架作為作業(yè)平臺，施工簡便；上臺階長度5m，便于司鉆及超前支護的施做。具體見圖1。

圖1 三臺階工法參數(shù)示意圖

2.2.3 固定循環(huán)進尺

循環(huán)進尺的選擇均衡考慮工效、安全、成本等因素。進尺小，工效較低；進尺大，超前支護易失效、溜坍風險高，工序時間長、不利于及時封閉，同時超挖嚴重增加成本、不經(jīng)濟。

在前方圍巖無異常情況下，IV、V級圍巖循環(huán)進尺控制在2榀鋼架間距，作業(yè)工序相對固定，循環(huán)時間相對穩(wěn)定，利于工人熟能生巧、提升技能和工序組織。

2.3 理順工序

2.3.1 合理施工組織

施工組織是激活組合資源最大的生產(chǎn)潛能、加快進度的核心。單線隧道斷面有限，為減少開挖支護與仰拱二襯施工之間的相互干擾，現(xiàn)場組織遵循“三錯開”原則。

錯開一：仰拱開挖與掌子面出碴、噴砼工序錯開。仰拱開挖時需要移動仰拱棧橋，掌子面無法通行，錯開掌子面出碴及噴射混凝土作業(yè)，可保證掌子面工序不間斷。

錯開二：仰拱混凝土澆筑與掌子面出碴錯開。仰拱澆筑混凝土時罐車在棧橋停留較久，影響出碴效率。

錯開三：襯砌澆筑與下臺階開挖錯開。襯砌澆筑用時12小時左右，無法完全避開掌子面出碴或噴漿作業(yè)。襯砌澆筑時安排下臺階不開挖，上中臺階洞碴均扒至下臺階，不進行出碴作業(yè)，待噴漿結(jié)束后一并出碴。

2.3.2 多工序平行作業(yè)

盡可能多的組織平行作業(yè)是縮短工序循環(huán)時間、實現(xiàn)快挖快支的需要。經(jīng)過不斷實踐，按“四同步”組織各工序平行推進。

同步一：各臺階施鉆平行作業(yè)，同步裝藥、同步爆破。

同步二：上臺階立架與下臺階出碴同步。

同步三：掌子面鉆孔與超前支護施做同步，減少風水管連接次數(shù)。

同步四：三頭噴漿設(shè)備，各臺階噴射混凝土同步。

2.3.3 嚴密工序銜接

設(shè)置工序循環(huán)管理專員，提前通知、督促班組作業(yè)人員、機械設(shè)備、材料及時到位，在掌子面交接，做到各工序間“零耽擱、負銜接、全保障”。

2.4 強化考核

2.4.1 管理人員考核

考核是激發(fā)員工的動力，迸發(fā)出積極性、主動性和創(chuàng)造性的有效手段。對管理人員制定周進度指標，按實際完成情況予以考核，并隨著工效的提升適時調(diào)整。

2.4.2 作業(yè)班組考核

對作業(yè)班組的考核遵循“誰誤事、誰負責”的原則，考核對象為開挖班、立架班、噴錨班、出碴班的全員考核。

劃定工序起止時間：為激勵班組提前做好準備工作，積極與前道工序進行平行作業(yè)，需首先劃定各工區(qū)的考核起止時間，具體為：鉆爆工序為上一循環(huán)噴漿機調(diào)出通過仰拱棧橋至響炮；扒出碴工序為上道工序響炮至最后一車碴通過仰拱棧橋；立架工序為上道工序最后一車碴通過仰拱棧橋至立架作業(yè)人員出洞通過仰拱棧橋；噴砼工序為上道工序立架作業(yè)人員出洞通過仰拱棧橋至噴漿機調(diào)出通過仰拱棧橋。

確定工序用時標準：經(jīng)過現(xiàn)場分析確定不同圍巖、不同進尺、不同支護措施下的各工序合理用時指標，作為工序用時的考核標準。在工效顯著提升并保持持續(xù)穩(wěn)定、工況發(fā)生顯著變化時方可調(diào)整。

工序用時考核：對班組作業(yè)人員的考核以獎勵為主，工序用時節(jié)約按10元/分鐘對作業(yè)班組獎勵。作業(yè)班組實現(xiàn)日考核、日兌現(xiàn)，充分調(diào)動作業(yè)人員的積極性。為提高各工序間作業(yè)的協(xié)同性，若工序循環(huán)總時間控制在用時標準內(nèi)，獎勵按標準的100%執(zhí)行，超出循環(huán)用時標準的，獎勵按50%發(fā)放。

3 快速施工技術(shù)和管理取得效果

3.1 施工進度顯著提升

管段內(nèi)隧道施工進度全面提升。開工前期管段內(nèi)隧道月平均進尺，2016年9月至2017年8月份為375m；2017年9月至2018年4月為460m。2018年5月份推行快速施工技術(shù)和管理以來，月平均進度提升到1100m，進度提升159%。 具體見圖2。

圖2 施工進度統(tǒng)計分析柱狀圖

單作業(yè)面施工進度IV級圍巖由原來的45～55m/月提高到75～90m/月，V級圍巖由原來的25～35m/月提高到50～65m/月。關(guān)鍵線路紅豆山隧道出口月平均進度達70m，最高月進度95.8m。

3.2 安全管控能力大幅提升

2018年5月份實施快速施工技術(shù)和管理后，掌子面開挖后及時封閉，溜坍頻次、溜坍方量顯著降低，安全管控能力大幅提升。

3.3 安全風險顯著降低

實施快速施工技術(shù)和管理后，施工進度顯著提升，開挖后至仰拱、襯砌施作的周期大大縮短，初期支護變形減小，減少了初支大變形、開裂等發(fā)生，安全風險顯著降低。

4 結(jié)束語

快速施工技術(shù)的核心是快速封閉，減少掌子面的溜坍，控制初期支護的長期蠕變。軟弱圍巖推行快速施工技術(shù)和管理，既是進度管理的需要，更是安全管理的需要。快速施工管理的關(guān)鍵是施工組織，推行快速施工管理對員工的組織能力、服務(wù)意識、責任心均得到鍛煉。

軟弱圍巖快速施工技術(shù)和管理是隧道工程提升進度、管控安全的有效措施，也是提高團隊執(zhí)行力、戰(zhàn)斗力的重要方法。推行快速施工技術(shù)和管理的過程歸根結(jié)底是深入現(xiàn)場抓管理，逐步提升管理人員和作業(yè)人員工作積極性、主動性、責任心，不斷總結(jié)應(yīng)對復雜多變地質(zhì)能力的過程。