王鵬

中國國家鐵路集團(tuán)有限公司工程管理中心，北京100844

鐵路建設(shè)項(xiàng)目工期計劃是施工組織的重要內(nèi)容，是“六位一體”建設(shè)目標(biāo)之一，確立建設(shè)工期目標(biāo)是規(guī)劃建設(shè)復(fù)雜艱險山區(qū)鐵路的重要任務(wù)之一，而確定科學(xué)合理的工期指標(biāo)是計算總工期的前提。

現(xiàn)行Q/CR 9004—2018《鐵路工程施工組織設(shè)計規(guī)范》［1］給出了正常建設(shè)條件下的路基、橋梁、隧道、站房、四電等單項(xiàng)工程施工組織設(shè)計工期參考指標(biāo)，但未考慮營業(yè)線施工干擾、封鎖線路施工及風(fēng)沙、高原、海洋、原始森林等特殊氣候和施工條件等因素使人工、機(jī)械降效或停工的影響。在參考使用時，應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目所處地區(qū)實(shí)際情況和施工條件，另行分析。高風(fēng)險工程應(yīng)在制定風(fēng)險預(yù)案的前提下，根據(jù)工程實(shí)際情況和施工條件，在規(guī)范基礎(chǔ)上另行分析確定工期指標(biāo)［1-4］。

與一般鐵路工程相比，復(fù)雜艱險高原山區(qū)鐵路工程所處區(qū)域地貌起伏多變，建設(shè)規(guī)模巨大，建設(shè)過程中會遭遇極端氣候、惡劣環(huán)境、復(fù)雜地質(zhì)及嚴(yán)苛要求等一系列困難和挑戰(zhàn)，施工任務(wù)極其艱巨，施工組織十分困難。施工組織設(shè)計規(guī)范給定的工期指標(biāo)體系不適用于測算該特殊類型鐵路工程建設(shè)工期。

為科學(xué)確定復(fù)雜艱險高原山區(qū)鐵路工程建設(shè)工期目標(biāo)，本文基于類比分析方法，大量調(diào)研類似工程工期情況和實(shí)際進(jìn)度指標(biāo)，結(jié)合高原山區(qū)鐵路所處地域環(huán)境和地質(zhì)條件，綜合分析提出影響工期指標(biāo)的6個主要因素，提出切實(shí)可行、符合實(shí)際的工期指標(biāo)體系，為確定高原山區(qū)鐵路總工期奠定了基礎(chǔ)，為國家科學(xué)決策提供可靠依據(jù)。

1 工期指標(biāo)研究方法及影響因素分析

1.1 類比分析法

鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目屬于線性工程，涉及專業(yè)門類眾多，施工組織在建設(shè)過程中占主導(dǎo)地位。在確定鐵路項(xiàng)目施工組織工期目標(biāo)或控制性工程工期時，一般需要參考施工組織規(guī)范中給出的工期指標(biāo)進(jìn)行測算。

楊國慶［5］根據(jù)設(shè)計人員提供的資料和信息，對蘭張三四線烏鞘嶺特長隧道的施工工期進(jìn)行詳細(xì)分析；婁振光［6］根據(jù)隧道設(shè)計資料和確定的進(jìn)度指標(biāo)，對集通鐵路克什克騰隧道施工工期進(jìn)行了分析測算。郭晉恒［7］提出工期參考指標(biāo)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場收集資料分析、結(jié)合工序推導(dǎo)計算和工程實(shí)踐驗(yàn)證等方法確定。在規(guī)范中工期指標(biāo)不適用情況下，往往采取類似方法，如王興中［8］分析了營業(yè)線施工工期影響因素，測算不同條件下施工工期，給出了營業(yè)線封鎖施工和不封鎖施工工期指標(biāo)確定方法。

部分學(xué)者對于鐵路工程項(xiàng)目合理工期開展了計算研究和其他方面的探討。宇德明等［9］在廣泛現(xiàn)場調(diào)研、問卷調(diào)查等基礎(chǔ)上，提出鐵路工程項(xiàng)目合理工期確定的5條原則，并建立了鐵路工程項(xiàng)目合理工期確定過程模型。李世煇［10-11］針對隧道工程應(yīng)用典型類比分析法，論證了此類從定性到定量綜合集成方法的實(shí)用性和有效性。

鑒于艱險高原山區(qū)鐵路的特殊性，本文利用與擬建項(xiàng)目類型相同的現(xiàn)有項(xiàng)目的設(shè)計資料或?qū)崪y數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析［12］，再運(yùn)用高原降效影響因素綜合分析方法，合理確定其施工組織工期指標(biāo)體系。

1.2 影響因素綜合分析

根據(jù)高原山區(qū)鐵路所處地域環(huán)境和地質(zhì)條件，在工期指標(biāo)分析中重點(diǎn)考慮以下六個因素。

1）高原氣候。高原區(qū)的低氣壓、低含氧、高寒、大風(fēng)等因素降低人員、內(nèi)燃機(jī)械施工以及物料運(yùn)輸?shù)鹊墓ばА?/p>

2）區(qū)域特點(diǎn)。鐵路所在地區(qū)油品和爆破物品管控、民族政策以及高原生態(tài)環(huán)保要求嚴(yán)格。

3）施工資源匱乏。沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較落后，水泥、鋼材等主要物資匱乏，需要從內(nèi)地生產(chǎn)、制作、購置和運(yùn)輸。

4）地形地貌。地形變化多樣，地表構(gòu)造松散，巖堆及危巖落石等不良地質(zhì)發(fā)育，生態(tài)環(huán)境脆弱，地質(zhì)災(zāi)害較多，影響橋梁、隧道的施工。

5）難以準(zhǔn)確獲取地質(zhì)信息。大部分隧道埋深大，所處區(qū)域人煙稀少，環(huán)境惡劣，地質(zhì)勘察條件差，準(zhǔn)確獲取地質(zhì)信息很困難。

6）隧道施工難度大。受軟巖大變形、強(qiáng)烈?guī)r爆、反坡掘進(jìn)突泥涌水、高地溫與高溫水等不良地質(zhì)和惡劣施工條件等影響，隧道施工難度大。

以上因素中，第1項(xiàng)是影響工期指標(biāo)的決定因素，在工期指標(biāo)測算時要確定受高原氣候影響的效能降低幅度；第2～6項(xiàng)是影響工程建設(shè)的重要因素，在總工期以及工序安排上要考慮留有余地。

2 工期指標(biāo)關(guān)鍵參數(shù)研究

2.1 在建項(xiàng)目調(diào)研

高原山區(qū)鐵路除兼具西南山區(qū)鐵路的艱險、西北高原鐵路的缺氧、東北平原鐵路的高寒外，還具有沿線基礎(chǔ)設(shè)施落后、隧道工程較多、施工難度大等特點(diǎn)。考慮到隧道為控制性工程，因此重點(diǎn)調(diào)研類似工程項(xiàng)目。調(diào)研項(xiàng)目的工程概況見表1。

表1 調(diào)研項(xiàng)目的工程概況

2.2 鉆爆法施工隧道工期指標(biāo)調(diào)研類比分析

1）鉆爆法施工隧道調(diào)研分析

統(tǒng)計了鄭萬高鐵13座雙線隧道、成昆復(fù)線小相嶺雙線隧道、興泉鐵路27座單線隧道、川藏鐵路拉林段38座單線隧道、成蘭鐵路躍龍門雙洞單線隧道和平安雙洞單線隧道以及多條鐵路的輔助坑道實(shí)際施工進(jìn)度情況。不同機(jī)械化配套情況下隧道施工進(jìn)度統(tǒng)計見表2。

表2 不同機(jī)械化配套情況下隧道施工進(jìn)度統(tǒng)計

在調(diào)研基礎(chǔ)上，主要從以下三個方面進(jìn)行分析。

①高原隧道施工實(shí)際降效測算。主要分析高原區(qū)（拉林鐵路）和非高原區(qū)（興泉鐵路）的隧道施工實(shí)際進(jìn)度指標(biāo)，見表3。

表3 高原區(qū)與非高原區(qū)隧道施工月進(jìn)度對比

由表3可見，高原區(qū)隧道不同圍巖施工進(jìn)度相對于非高原區(qū)不同圍巖施工進(jìn)度降效幅度在11%～16%?？紤]高原山區(qū)鐵路特殊條件，在測算指標(biāo)時按15%降效幅度考慮。

②不同機(jī)械化配套施工實(shí)際進(jìn)度指標(biāo)分析。以鄭萬高鐵為例進(jìn)行統(tǒng)計分析，見表4。

表4 鄭萬高鐵隧道施工高度機(jī)械化和中度機(jī)械化月進(jìn)度統(tǒng)計

由表4可見，機(jī)械化配套模式的隧道開挖月進(jìn)度較無機(jī)械化配套指標(biāo)有所增加，其中中度機(jī)械化配套月進(jìn)度Ⅲ、Ⅳ、V級圍巖分別增加了6%、12%、16%；高度機(jī)械化配套月進(jìn)度Ⅲ、Ⅳ、V級圍巖分別增加了20%、21%、44%。高度機(jī)械化配套較中度機(jī)械化配套施工月進(jìn)度分別增加了13%、8%、25%?？梢?，機(jī)械化配套能明顯提高不同圍巖級別下的隧道施工進(jìn)度指標(biāo)。因此，對于艱險高原山區(qū)鐵路隧道施工，在條件允許情況下，應(yīng)盡可能采取機(jī)械化配套施工。

③隧道斷面大小對施工進(jìn)度影響分析。在高度機(jī)械化配套情況下，對比分析成蘭躍龍門雙洞單線隧道和鄭萬及成昆復(fù)線小相嶺隧道的平均進(jìn)度，見表5。

表5 單雙線隧道施工月進(jìn)度對比

由表5可見，在不同圍巖級別下，雙線隧道比單線隧道施工進(jìn)度略快。

2）艱險高原山區(qū)鐵路鉆爆法施工隧道工序和指標(biāo)測算

在前述統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上，對高原山區(qū)鐵路鉆爆法施工隧道進(jìn)行專題測算。綜合考慮各類別配套模式，按現(xiàn)場施作順序?qū)⒚總€單循環(huán)分解成一定施工工序，測定各工序施工時間，得出單個循環(huán)施工總時間，從而得出不同圍巖、不同施工方法的施工進(jìn)度指標(biāo)。對單線、雙線、輔助坑道不同機(jī)械化配套（高度、中度、基本）、不同圍巖級別和施工方法下的施工工序進(jìn)行分解，對進(jìn)度指標(biāo)進(jìn)行理論計算。以雙線高度機(jī)械化配套Ⅱ級圍巖進(jìn)度指標(biāo)分析為例進(jìn)行計算，施工工序時間見圖1，月度進(jìn)度指標(biāo)見表6。

圖1 Ⅱ級圍巖全斷面鉆爆法單個循環(huán)各施工工序時間

表6 雙線高度機(jī)械化配套Ⅱ級圍巖月進(jìn)度指標(biāo)

由表6可見，當(dāng)連續(xù)作業(yè)時，Ⅱ級圍巖采用全斷面開挖，按單循環(huán)3.5 m開挖進(jìn)尺、9.1 h作業(yè)時間，月工作日按28 d、每日24 h，計算可得月進(jìn)度為258 m。實(shí)際施工中，必須考慮工序轉(zhuǎn)換、機(jī)械維修、自然災(zāi)害等可能發(fā)生的不利因素以及高原降效。因此，不連續(xù)作業(yè)按每月正常施工23 d、高原降效按85%考慮，計算可得艱險高原山區(qū)鐵路鉆爆法隧道在雙線高度機(jī)械化配套Ⅱ級圍巖月進(jìn)度指標(biāo)推薦值為180 m。其他情況類似計算，可得出艱險高原山區(qū)鐵路鉆爆法施工隧道進(jìn)度指標(biāo)基準(zhǔn)值，見表7。

表7 鉆爆法施工月進(jìn)度指標(biāo)計算基準(zhǔn)值 m

2.3 TBM施工隧道工期指標(biāo)調(diào)研類比分析

從20世紀(jì)50年代以來，經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，TBM掘進(jìn)技術(shù)已相當(dāng)成熟，被廣泛應(yīng)用于世界各國能源、交通、水利、國防等部門的地下工程建設(shè)。目前，使用TBM已建成的隧道有秦嶺隧道、桃花鋪1號隧道、磨溝嶺隧道、中天山隧道、西秦嶺隧道、重慶地鐵、青島地鐵等，正在使用TBM施工的有高黎貢山隧道等。對國內(nèi)外鐵路、水利水電、公路、地鐵等領(lǐng)域等25個項(xiàng)目的TBM應(yīng)用情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研并統(tǒng)計分析，列出了其中8個項(xiàng)目應(yīng)用情況，見表8。

表8 部分國內(nèi)外項(xiàng)目TBM應(yīng)用情況

續(xù)表8

通過對各項(xiàng)目TBM施工的設(shè)備直徑、設(shè)備類型（敞開式、單護(hù)盾、雙護(hù)盾）、隧道規(guī)模、施工組織、不良地質(zhì)應(yīng)對措施、施工經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)等進(jìn)行了分析和總結(jié)，得出各項(xiàng)目TBM隧道實(shí)際施工進(jìn)度與Q/CR 9004—2018基本符合，因此艱險高原山區(qū)鐵路TBM隧道一般地段的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ圍巖掘進(jìn)進(jìn)度推薦值應(yīng)考慮高原實(shí)際情況，并參考規(guī)范下限值選取。特殊地質(zhì)條件下結(jié)合類比分析確定，見表9。

表9 艱險高原山區(qū)鐵路隧道TBM施工月進(jìn)度指標(biāo)推薦值m

2.4 其他專業(yè)工程工期指標(biāo)類比分析

國內(nèi)外有關(guān)專業(yè)組織對高原的海拔高度有不同的定義［13-14］：國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO定義為1 km以上，我國工程機(jī)械高原適應(yīng)性定義為2 km以上。

在高原地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，必然會對人工和施工機(jī)具產(chǎn)生影響，引起相關(guān)費(fèi)用增加。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)及現(xiàn)場實(shí)測［15］，對于在高原地區(qū)使用的自然吸氣柴油機(jī)，海拔高度每增加1 km，功率下降10%。

在Q/CR 9004—2018施工工期基礎(chǔ)上，綜合考慮文獻(xiàn)［16］中“根據(jù)海拔高度的不同，對高原地區(qū)施工措施增加費(fèi)增加幅度”的規(guī)定，同時類比分析調(diào)研項(xiàng)目相關(guān)專業(yè)的指標(biāo)情況，提出路基、橋梁等專業(yè)工程工期指標(biāo)計算按照24%幅度進(jìn)行降效的原則。

高原山區(qū)便道工程比照公路工程，因此在計算高原山區(qū)便道工程施工進(jìn)度指標(biāo)時參照文獻(xiàn)［17］中關(guān)于高原地區(qū)施工增加費(fèi)費(fèi)率情況的規(guī)定。

結(jié)合相關(guān)規(guī)范規(guī)定并參照類似工程，考慮降效原則，分別測算艱險高原山區(qū)鐵路路基工程中路基填筑、路塹開挖、過渡段、地基處理和防護(hù)與支擋結(jié)構(gòu)，橋梁工程中橋梁基礎(chǔ)、墩臺身、水中基礎(chǔ)、懸澆連續(xù)梁、移動模架現(xiàn)澆梁、支架現(xiàn)澆梁、涵洞、軌道工程及便道工程的工期指標(biāo)，得出各專業(yè)工程工期指標(biāo)推薦值。艱險高原山區(qū)鐵路制架梁的工期指標(biāo)推薦值見表10。

表10 艱險高原山區(qū)鐵路制架梁工程施工進(jìn)度指標(biāo)推薦值

3 結(jié)論

1）復(fù)雜艱險高原山區(qū)鐵路建設(shè)面臨極大困難，沿線“高原氣候、區(qū)域特點(diǎn)、施工資源匱乏、地形地貌”等因素對施工工期的影響較大。隧道工程地質(zhì)復(fù)雜，面臨各種難以預(yù)見的地質(zhì)災(zāi)害。

2）提出了艱險高原山區(qū)鐵路隧道等工程高原降效原則，并在此基礎(chǔ)上測算給出了各專業(yè)工程工期指標(biāo)推薦值。鑒于高原山區(qū)鐵路沿線高差起伏較大，不同工點(diǎn)選取工期指標(biāo)時應(yīng)考慮一定浮動范圍。

3）復(fù)雜艱險高原山區(qū)鐵路階段性工期和總工期的確定應(yīng)充分考慮各種不利因素，適當(dāng)留有余地，考慮一定的調(diào)整系數(shù)，從而保證全線工期更符合實(shí)際。