劉 宏

(中鐵十六局集團(tuán)有限公司 北京 100018)

1 引言

近年來，隨著鐵路隧道安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，各級監(jiān)管愈加嚴(yán)苛，同時(shí)鐵路長大隧道的地質(zhì)狀況普遍越來越復(fù)雜，允許的超挖回填、噴射砼回彈率等構(gòu)成工程造價(jià)的重要因素“理論應(yīng)耗”與實(shí)際地質(zhì)損耗脫節(jié)，加之進(jìn)度管理與砼超耗控制的矛盾始終沒有得到化解，以上系列因素影響，隧道混凝土超耗問題已成為以隧道為主的鐵路項(xiàng)目效益下滑的主要頑疾之一。如何科學(xué)、合理、有效控制鐵路隧道混凝土超耗，成為當(dāng)前項(xiàng)目治理體系中一個(gè)需要迫切解決的重要課題。

任文光等通過對小馬廠隧道在施工過程中噴射混凝土的超耗分析，認(rèn)為隧道超挖是超耗的主要因素，采用光面爆破是隧道超欠挖控制的關(guān)鍵所在[1]。高福才認(rèn)為實(shí)施精細(xì)化管理，建立科學(xué)的考評體系，完善獎(jiǎng)罰制度是控制隧道超耗的不二法門[2]。張海波從現(xiàn)場存在的鉆孔質(zhì)量不高、爆破裝藥結(jié)構(gòu)不規(guī)范等方面分析，通過在周邊眼采取PVC管材間隔裝藥及封堵水炮泥等一系列優(yōu)化措施后，隧道超挖控制取得良好效果[3]。潘爭通過詳細(xì)分析地鐵隧道噴射混凝土材料對超耗的影響，強(qiáng)調(diào)要以最優(yōu)原材性能和最佳配比達(dá)到降低超耗的目的[4]。

上述文獻(xiàn)大都聚焦混凝土超耗技術(shù)或管理的某一層面進(jìn)行分析、研究。本文結(jié)合防東等10個(gè)在建鐵路隧道的專項(xiàng)調(diào)研，從主客觀因素入手，通過梳理現(xiàn)行造價(jià)體系的相關(guān)規(guī)定，從技術(shù)、合同、管理等根源上綜合剖析，系統(tǒng)地研究隧道砼超耗的成本控制對策。

2 隧道砼超耗的形成機(jī)理與理論應(yīng)耗分析

2.1 超耗形成的機(jī)理

按照當(dāng)前《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(極限狀態(tài)法)》(Q/CR 9129—2018)要求，不同級別圍巖預(yù)留10～170 mm的變形量[5]；同時(shí)，施工中，參考《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)規(guī)程》(Q/CR 9604—2015)，不同級別圍巖允許10～15 cm的超挖量[6]。因此，相對于設(shè)計(jì)凈斷面，勢必會產(chǎn)生噴射砼和襯砌砼超耗。其形成機(jī)理就是在避免欠挖的前提下，因預(yù)留變形(沉降)量和爆破本身造成的超挖，加之噴射砼自身的回彈損耗，形成了噴射砼的超耗；再者，在當(dāng)前及時(shí)支護(hù)、襯砌緊跟的要求下，由于預(yù)留沉降實(shí)際未能達(dá)到預(yù)計(jì)收斂效果，需要襯砌砼進(jìn)行回填，加之仰拱的底部超挖回填等因素，綜合形成了襯砌砼的超耗。

隧道的實(shí)際開挖斷面如圖1所示，實(shí)際開挖線是犬牙交錯(cuò)、非線性平滑的斷面[7]。

圖1 隧道實(shí)際開挖斷面示意

2.2 鐵路造價(jià)體系理論應(yīng)耗的規(guī)定與分析

(1)理論應(yīng)耗的規(guī)定。隧道砼超耗的形成機(jī)理，也是定額造價(jià)體系合理考慮一定損耗的原因。當(dāng)前，國內(nèi)在建及收尾項(xiàng)目，采用的鐵路定額包括4個(gè)版本，即2006 版[8]、2010 版[9]、2010 高鐵補(bǔ)充版[10]及2017版[11]。各個(gè)版本混凝土損耗主要考慮兩方面內(nèi)容:一是超挖回填，內(nèi)容包括鉆爆本身造成的超挖和預(yù)留(變形)沉降收斂不足產(chǎn)生的超挖；二是支護(hù)工序中噴射砼回彈形成的超耗。各版本噴射砼回彈系數(shù)基本一致，均為普通砼22.4%、鋼纖維砼17.3%，在超挖回填環(huán)節(jié)存在或多或少的差異。值得一提的是2017版鐵路定額規(guī)定，預(yù)留變形及超挖回填因素不在定額中考慮，根據(jù)鐵路預(yù)算編制辦法，由設(shè)計(jì)單位根據(jù)具體情況在施工圖中考慮，并計(jì)入合同清單噴砼項(xiàng)下，如表1所示。

表1 各定額體系有關(guān)隧道砼損耗規(guī)定

(2)理論應(yīng)耗分析。由相關(guān)規(guī)定可知，理論上各級圍巖均存在一個(gè)合理損耗值，選取較有代表性的鄭萬鐵路(2010版高鐵補(bǔ)充定額)和防東鐵路(2017版定額)兩個(gè)項(xiàng)目，對涉及的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖的噴射砼及襯砌砼各種損耗進(jìn)行推算，其中鄭萬鐵路噴射砼定額損耗22.4%、襯砌損耗18.3%～19.3%，綜合損耗19.4%～20.1%；防東鐵路噴射砼定額損耗46%～63%、襯砌損耗12%～13%，綜合損耗25%～29%，如表2、表3所示。

表2 鄭萬鐵路有關(guān)隧道砼損耗規(guī)定

表3 防東鐵路有關(guān)隧道砼損耗規(guī)定

相較2010版補(bǔ)充定額，2017版定額不但隧道砼綜合損耗率有所提升，損耗內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組成變動較大，由以襯砌砼回填為主變?yōu)閲婍呕靥顬橹?，鑒于噴砼單價(jià)較高，因此，2017版對混凝土損耗量的造價(jià)水平上有較大提升。兩版均未考慮開挖初始斷面犬牙交錯(cuò)引起的噴平補(bǔ)齊數(shù)量。

3 隧道砼實(shí)際超耗的現(xiàn)狀與原因分析

3.1 實(shí)際超耗現(xiàn)狀

由表4調(diào)研的10個(gè)項(xiàng)目超耗結(jié)果顯示，噴射混凝土平均超耗達(dá)137.69%，最高的159.12%，最低的99.29%，滇西南片區(qū)普遍偏高，成昆鐵路隧道平均超耗達(dá)159%，成昆鐵路兄弟單位隧道噴射混凝土超耗率最高也達(dá)200%[12]；襯砌及仰拱平均超耗達(dá)31.5%，最高42.48%，最低18.96%。隧道砼實(shí)際損耗遠(yuǎn)高于“理論應(yīng)耗”已成為行業(yè)不爭的事實(shí)。

表4 調(diào)研項(xiàng)目襯砌及噴錨損耗率

3.2 主客觀原因分析

造成鐵路隧道砼超耗不是某個(gè)單項(xiàng)因素造成的，而是各種原因交織、綜合影響形成的，既有造價(jià)體系與施工實(shí)際存在偏差、特殊復(fù)雜地質(zhì)和鉆爆技術(shù)等客觀原因，也有項(xiàng)目運(yùn)行管理機(jī)制不到位等主觀原因。

(1)造價(jià)體系與實(shí)際損耗存在偏差。鐵路隧道定額造價(jià)水平體現(xiàn)的是正常施工條件下的社會平均先進(jìn)水平，因此既不能代表少數(shù)施工企業(yè)的特有生產(chǎn)水平，更不能反映特殊地質(zhì)情況。當(dāng)前在建鐵路，多居偏遠(yuǎn)的高山深谷，巖溶、富水、軟巖變形等復(fù)雜地質(zhì)頻發(fā)，都會對超挖及回彈控制產(chǎn)生很大影響。所調(diào)研的幾個(gè)項(xiàng)目，隧道地質(zhì)狀況普遍比較復(fù)雜，尤其是鄭萬、成昆和玉磨等西南片區(qū)鐵路，隧道斷層、富水、軟巖變形等各種復(fù)雜地質(zhì)較為集中，這也是我們當(dāng)前在建隧道項(xiàng)目的縮影，即使中原區(qū)域的普通水平巖層，遇水也極易產(chǎn)生坍塌造成超挖[13]。通過寫實(shí)、分析鄭萬鐵路奉節(jié)隧道特殊地段的損耗情況，超耗率明顯高于一般地質(zhì)段落。

(2)光爆效果不理想。因隧道地質(zhì)變化頻發(fā)，不能及時(shí)根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及圍巖變化調(diào)整開挖方案，光爆設(shè)計(jì)參數(shù)、炮眼布置等不合理，導(dǎo)致巖面不平整或超欠挖過大。

(3)盲目追求進(jìn)度。隧道超挖的程度與單循環(huán)進(jìn)尺有極高的正相關(guān)性，在既定鉆爆方案完全得到落實(shí)的假定下，單循環(huán)進(jìn)尺越大超挖越大。究其根源如圖2所示，周邊孔外展程度會隨著進(jìn)尺的增加而增加，周邊孔末端會超出開挖輪廓線很多。

圖2 隧道周邊眼鉆孔斷面圖

(4)混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定?；炷恋馁|(zhì)量直接影響其施工效果，而造成混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定的因素很多，如骨料料源不穩(wěn)定、水泥與速凝劑參量[14]不科學(xué)、拌和時(shí)間控制不好等。

(5)機(jī)械配置及操作技術(shù)不高。噴錨設(shè)備越先進(jìn)、操作手越熟練，噴射砼回彈控制效果越好。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況看，濕噴機(jī)械手普遍比一般濕噴機(jī)回彈效果要好[15]，進(jìn)口濕噴機(jī)械手普遍比國產(chǎn)濕噴機(jī)械手回彈效果好。

(6)受承包模式影響，勞務(wù)隊(duì)缺乏控制損耗的內(nèi)生動力。當(dāng)前，工序勞務(wù)單價(jià)承包是施工企業(yè)傳統(tǒng)的勞務(wù)承包模式，噴射混凝土材料由施工單位提供，消耗多少與勞務(wù)隊(duì)關(guān)系不大，一些操作人員技術(shù)欠佳，隨意性強(qiáng)，損耗量大。勞務(wù)隊(duì)為降低人工分包成本，沒有很好地落實(shí)光爆要求“多打眼少放藥爆得淺”，多采取“少打眼多放藥爆得深”策略，勞務(wù)承包模式及相關(guān)合同條款有待改進(jìn)。

(7)部分項(xiàng)目管理制度缺失或不適用，執(zhí)行落實(shí)不到位。爆破方案成擺設(shè)，作業(yè)指導(dǎo)書與現(xiàn)場作業(yè)脫節(jié)，旁站監(jiān)控沒有起到應(yīng)有作用，缺少效果測量、記錄、分析和反饋，超耗結(jié)構(gòu)中多少是超挖引起，多少又是回彈引起，混淆不清。

4 對策研究

4.1 持續(xù)改進(jìn)造價(jià)體系，探索動態(tài)設(shè)計(jì)機(jī)制

2017年版鐵路定額，噴射混凝土回彈系數(shù)與2010版定額持平，但新版定額將超挖、預(yù)留變形量在噴射混凝土中解決，考慮了單價(jià)的差異和現(xiàn)場施工的實(shí)際，進(jìn)一步縮小了現(xiàn)場實(shí)際損耗水平與理論應(yīng)耗的差距，但僅設(shè)計(jì)階段一次性核定設(shè)計(jì)超挖量，而忽略隧道圍巖的千變?nèi)f化的特性，依然是值得商榷的課題。應(yīng)探索基于圍巖變化的區(qū)間范圍調(diào)整機(jī)制，進(jìn)一步提升造價(jià)體系的實(shí)用水平。

4.2 加強(qiáng)技術(shù)研究，確保措施落地

各施工單位應(yīng)把專家優(yōu)勢、理論優(yōu)勢和勞務(wù)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢進(jìn)行有機(jī)整合，共同制定適合各類地質(zhì)、圍巖的最優(yōu)鉆爆方案，并實(shí)施全工序跟蹤監(jiān)控，確保鉆爆方案的落實(shí)，并不斷積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和成果，建立隧道地質(zhì)參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)與砼超耗的相關(guān)關(guān)系模型及對應(yīng)數(shù)據(jù)庫，將成果逐步推廣。同時(shí)，要充分發(fā)揮噴錨機(jī)械手的優(yōu)勢作用，嚴(yán)格水泥、地材、外加劑等原材料質(zhì)量控制，通過反復(fù)試驗(yàn)，科學(xué)制定砼配合比。

4.3 創(chuàng)新勞務(wù)分包模式，完善合同條款

(1)實(shí)施階梯單價(jià)。同一圍巖，按不同的完成進(jìn)度、不同超耗比例設(shè)置階梯單價(jià)，進(jìn)度快、超耗控制得好單價(jià)高，進(jìn)度慢、超耗控制得不好單價(jià)低，明確寫進(jìn)合同，讓勞務(wù)隊(duì)看得見摸得著。

(2)合同中要明確界定權(quán)責(zé)。應(yīng)本著“誰履行職能就由誰承擔(dān)結(jié)果”的原則，明確界定相關(guān)權(quán)責(zé)。比如鉆爆方案要根據(jù)制定者與執(zhí)行者的關(guān)系區(qū)分甲乙方超耗責(zé)任。至于噴射砼環(huán)節(jié)，造成噴射砼回彈過大的主因是地材、外加劑質(zhì)量和配合比，而材料由施工企業(yè)供應(yīng)，所以必須約定合理回彈比例，并由施工企業(yè)承擔(dān)；對于由于機(jī)械設(shè)備不正常、操作手不熟練造成的超合理回彈部分，由勞務(wù)隊(duì)負(fù)責(zé)。

(3)改進(jìn)驗(yàn)工計(jì)價(jià)模式。當(dāng)前鉆爆開挖工序的計(jì)量模式，是按設(shè)計(jì)凈斷面方計(jì)量，體現(xiàn)的是一種“最后結(jié)果”的計(jì)量方式，在管理上缺乏過程監(jiān)督控制。可以改進(jìn)計(jì)量模式，把單價(jià)合理分?jǐn)偟介_挖方量和鉆孔個(gè)數(shù)上來，在加強(qiáng)旁站監(jiān)控的基礎(chǔ)上，讓勞務(wù)隊(duì)嚴(yán)格按鉆爆方案的鉆眼數(shù)量來開鉆，杜絕偷工減料，確保最終爆破效果。也可以提取開挖巖面平整度考核基金，按打眼數(shù)量和巖面平整度計(jì)價(jià)，倒逼勞務(wù)隊(duì)伍嚴(yán)格落實(shí)光爆方案。

(4)用好激勵(lì)約束機(jī)制。在合同條款中，明確各類圍巖混凝土損耗率，以此為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算混凝土應(yīng)耗量，與勞務(wù)隊(duì)的實(shí)際消耗量對比后，對勞務(wù)隊(duì)伍進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)或罰款，調(diào)動施工隊(duì)節(jié)約材料的積極性，也可將砼超耗控制目標(biāo)與架子隊(duì)長、旁站技術(shù)干部等相關(guān)人員的績效掛鉤，激發(fā)相關(guān)人員的工作積極性和創(chuàng)造性。

4.4 要切實(shí)健全相關(guān)管理制度

建立針對鐵路隧道鉆爆開挖和噴射砼環(huán)節(jié)的專項(xiàng)管理制度，明確組織分工和對應(yīng)權(quán)責(zé)，切實(shí)完善和落實(shí)24 h全工序旁站制度，改變當(dāng)前流于形式和權(quán)責(zé)不明晰現(xiàn)狀，確保全工序全天候監(jiān)控、記錄、分析、反饋無死角，建立和落實(shí)有效的激勵(lì)約束機(jī)制。

5 結(jié)束語

通過對隧道砼超耗的產(chǎn)生機(jī)理、現(xiàn)狀及理論與實(shí)際損耗分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:

(1)如何制定出較為細(xì)致、合理的理論應(yīng)耗計(jì)算規(guī)則，進(jìn)一步分析研究現(xiàn)行造價(jià)體系，依然是值得探討的課題。明確了這一問題，才能準(zhǔn)確知道施工企業(yè)“非合理損耗”是多少，進(jìn)而分析其根源所在，從而對癥下藥，尋找解決之路。

(2)必須采取切實(shí)可行的綜合措施，對非合理超耗部分進(jìn)行控制，在做好地質(zhì)探測預(yù)報(bào)、提高光面爆破技術(shù)和混凝土的噴射作業(yè)水平、保證混凝土質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，改變傳統(tǒng)的勞務(wù)承包模式，使施工現(xiàn)場的每一道工序成本都與作業(yè)隊(duì)伍的經(jīng)濟(jì)效益掛鉤，協(xié)調(diào)好施工企業(yè)、供應(yīng)商、勞務(wù)隊(duì)伍多方的經(jīng)濟(jì)效益，降低企業(yè)在這一施工環(huán)節(jié)上的成本浪費(fèi)。

因鐵路行業(yè)造價(jià)體系短時(shí)間難以全面覆蓋各種地質(zhì)條件，企業(yè)管理模式、分包模式、生產(chǎn)方式等改革亦不會一蹴而就，鐵路隧道砼超耗問題勢將長期存在，但只要認(rèn)真分析，抓住問題根源，制定有效措施，混凝土超耗這一隧道施工中的最大痛點(diǎn)一定會得到控制或緩解。