鄭增波ZHENG Zeng-bo
(中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,北京 100088)
大量公路隧道工程建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施表明,我國(guó)公路隧道技術(shù)取得了卓越的發(fā)展成效,先進(jìn)工藝和技術(shù)的應(yīng)用,可克服傳統(tǒng)工藝、技術(shù)的諸多限制,提升整體的施工水平。雖然如此,因?yàn)楣匪淼拦こ态F(xiàn)場(chǎng)所面臨的環(huán)境條件十分復(fù)雜,在開展施工建設(shè)的過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)諸多的問(wèn)題,為提高工程建設(shè)水平和效益,工程企業(yè)需加大對(duì)公路隧道現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研,確定最佳的施工方案,解決工程現(xiàn)場(chǎng)的一切難題。
①襯砌支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題,因?yàn)楣匪淼澜Y(jié)構(gòu)的特殊性,在開展隧道施工時(shí),尤其要注意襯砌支護(hù)的設(shè)計(jì),襯砌支護(hù)關(guān)乎隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性,為最大程度上發(fā)揮其支護(hù)作用,設(shè)計(jì)人員需綜合現(xiàn)場(chǎng)的諸多因素,開展支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。但顯然,一些工程企業(yè)在襯砌支護(hù)方面,各個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)于隨意,支護(hù)體系的設(shè)計(jì)難以與實(shí)際要求相一致,增大了隧道結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。
②未及時(shí)采取先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念。我國(guó)關(guān)于公路隧道項(xiàng)目建設(shè)有著多年的實(shí)施經(jīng)驗(yàn),且行業(yè)始終處于不斷的變化過(guò)程中,這就要求各個(gè)工程企業(yè)在參與公路隧道建設(shè)時(shí),往往需注重隧道設(shè)計(jì)理念的更新,但因?yàn)楝F(xiàn)階段的公路市場(chǎng)上,各個(gè)施工企業(yè)的發(fā)展水平參差不齊,部分施工企業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后,在開展公路隧道涉及時(shí)依舊深受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的影響,并未積極將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念應(yīng)用在公路隧道中,沒(méi)有用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念來(lái)保障設(shè)計(jì)效果。
③支護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性方面沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)公路隧道設(shè)計(jì)工作而言,一個(gè)關(guān)鍵性的指標(biāo)就是支護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性,只有保障了這一指標(biāo)可以達(dá)到相應(yīng)的要求,才能夠發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)在隧道中的作用。但在當(dāng)下的公路工程領(lǐng)域,公路隧道項(xiàng)目建設(shè)方面,并未出臺(tái)關(guān)于支護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),各個(gè)工程企業(yè)在開展支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),難以開展規(guī)范化的設(shè)計(jì)工作,無(wú)法保障整體的設(shè)計(jì)效果。
公路隧道建設(shè)施工中,現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣且涉及到的工程要素非常多,為全面推進(jìn)整體的施工目標(biāo)實(shí)現(xiàn),在工程現(xiàn)場(chǎng)同樣需做好現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)工作,以使得一切的施工作業(yè)均可以按照設(shè)計(jì)要求來(lái)開展。一些工程企業(yè)在參與公路隧道建設(shè)的過(guò)程中,并未結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理人員的科學(xué)配置,現(xiàn)場(chǎng)管理人員的配備數(shù)量不足、素質(zhì)低下,不具備協(xié)調(diào)能力,工程建設(shè)進(jìn)度緩慢且質(zhì)量和安全問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。
不同的公路隧道工程都有各自的特點(diǎn)和施工要求,在開展隧道設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中,設(shè)計(jì)理念、方法和施工技術(shù)的應(yīng)用都必須與公路隧道的基本情況高度契合起來(lái),以保障最終的施工效果。但在一些公路隧道項(xiàng)目的實(shí)施中,設(shè)計(jì)、施工技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)條件的契合度不高,引起了嚴(yán)重的工程技術(shù)、質(zhì)量和安全問(wèn)題。就現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外公路隧道的建設(shè)施工情況來(lái)看,新奧法的應(yīng)用相對(duì)較多,這一方法的科學(xué)應(yīng)用,可使得巖體震動(dòng)情況得到一定的控制,保持巖體的穩(wěn)定性,但為使得新奧法施工可取得預(yù)期效果,在開展施工建設(shè)時(shí),尤其要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、圍巖沉降、變形等的全面觀測(cè),根據(jù)觀測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工工序的調(diào)整、工藝參數(shù)的優(yōu)化[2]。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的一切施工作業(yè)都是在勘察基礎(chǔ)上進(jìn)行的,前期勘察中很難保障不出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差,勘察數(shù)據(jù)完整度、準(zhǔn)確度不夠使得實(shí)際的設(shè)計(jì)與施工很難與現(xiàn)場(chǎng)情況相一致,施工效果不理想。
任何的公路隧道工程建設(shè)施工中,都要將質(zhì)量管理放在重點(diǎn)性的地位,以通過(guò)全過(guò)程、全方位的質(zhì)量控制,來(lái)保障質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。但市場(chǎng)上的一些工程企業(yè),其在長(zhǎng)期的項(xiàng)目實(shí)施中,依舊過(guò)于追求自身的經(jīng)濟(jì)效益,在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中,并未嚴(yán)格開展工程的質(zhì)量管理和控制,使得公路隧道施工中常常存在著各種的質(zhì)量問(wèn)題,如因?yàn)槭┕と藛T專業(yè)素質(zhì)低下、機(jī)械設(shè)備配備不足、材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、技術(shù)管理不到位等導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題。事實(shí)上,對(duì)于公路隧道工程的質(zhì)量管理而言,本身就是一項(xiàng)專業(yè)性和復(fù)雜性的工作,為使得質(zhì)量控制可達(dá)到預(yù)期效果,除了要加強(qiáng)不同部門和人員的配合,更需要在工程企業(yè)內(nèi)部形成一套完善的質(zhì)量管理體系,嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)人員的崗位責(zé)任,遵守規(guī)范化施工的要求,但顯然,當(dāng)下的很多工程企業(yè),在參與公路隧道建設(shè)施工的過(guò)程中并不能遵守這些要求,很難保障質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
伴隨著施工工藝的日漸進(jìn)步,在開展公路隧道項(xiàng)目的建設(shè)中,部分工程企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化施工,在現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)進(jìn)行中,配備了各種的機(jī)械設(shè)備,用機(jī)械化取代了人工作業(yè),整體的施工效率較高也有著更高的施工安全性。但市場(chǎng)上的工程企業(yè)發(fā)展水平不一致,部分施工企業(yè)的發(fā)展水平偏低,施工企業(yè)沒(méi)有足夠的資金用于機(jī)械設(shè)備的配備,無(wú)法在施工建設(shè)的過(guò)程中發(fā)揮各種機(jī)械設(shè)備的作用。比如,以公路隧道中的鉆爆法來(lái)分析,當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)中面臨的是全斷面隧道或者對(duì)于掘進(jìn)速度有嚴(yán)格要求的施工作業(yè)時(shí),一般可采用掘進(jìn)機(jī)來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè),鉆爆法與掘進(jìn)機(jī)作業(yè)相比較,整體的成本投入偏低,這種經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì),使得這一技術(shù)在越來(lái)越多的公路隧道中得到了有效的應(yīng)用。鉆爆法施工中的人力資源配置較多,在開展施工作業(yè)時(shí),由專業(yè)人員通過(guò)手持鑿巖機(jī)來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)鉆孔,人工架設(shè)鋼架,現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員面臨著環(huán)境條件惡劣的限制,整體的勞動(dòng)強(qiáng)度偏大且施工過(guò)程中面臨著諸多的風(fēng)險(xiǎn),易出現(xiàn)塌方等事故,這種人工作業(yè)方式顯然存在著效率、效益的諸多不足。
公路隧道工程為大規(guī)模項(xiàng)目,在開展此類項(xiàng)目的施工建設(shè)過(guò)程中,不僅需要有較大的資金投入,整個(gè)項(xiàng)目規(guī)劃到完工階段,還會(huì)消耗非常長(zhǎng)的時(shí)間。一些工程企業(yè)在參與公路隧道的建設(shè)時(shí),會(huì)進(jìn)行建設(shè)周期、成本的壓縮,這種過(guò)度壓縮的行為從根本上違反了國(guó)家的相關(guān)規(guī)定,增大了工程的質(zhì)量安全威脅。比如,在前期調(diào)研和論證不充分、可行性研究不足、勘察設(shè)計(jì)不全面的前提下就貿(mào)然開展了施工建設(shè),給后續(xù)施工帶來(lái)了極大的安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。隧道工程的建設(shè)周期較長(zhǎng),工序復(fù)雜且工程量巨大,在施工建設(shè)的過(guò)程中存在著較大的安全風(fēng)險(xiǎn),一些不確定因素的出現(xiàn)可能會(huì)使得公路隧道面臨周期和資金的限制,對(duì)施工作業(yè)的高效、有序?qū)嵤O為不利。
為有效解決關(guān)于公路隧道設(shè)計(jì)和施工中的諸多問(wèn)題,在開展工程建設(shè)的過(guò)程中,工程企業(yè)需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),構(gòu)建完善的管理體系,以使得現(xiàn)場(chǎng)的一切施工活動(dòng)均可以高效開展。完善的工程管理體系中應(yīng)包含質(zhì)量、安全、成本、進(jìn)度、技術(shù)等方面的管理內(nèi)容,以使得在公路隧道施工建設(shè)的全過(guò)程中,不同部門、崗位人員可嚴(yán)格按照該管理體系中的有關(guān)規(guī)定,履行各自的職責(zé)和義務(wù)。
對(duì)公路隧道建設(shè)的全過(guò)程來(lái)看,施工作業(yè)是在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上開展的,設(shè)計(jì)工作是否科學(xué),將直接影響到整體的施工建設(shè)效果。因此,公路隧道的設(shè)計(jì)管理是尤為重要的,必須要通過(guò)一系列的管理工作實(shí)施,來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。首先,公路主管部門要密切關(guān)注行業(yè)內(nèi)關(guān)于公路隧道的設(shè)計(jì)要求,使得在一切的隧道設(shè)計(jì)中,都可以按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,來(lái)進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)各個(gè)細(xì)節(jié)的調(diào)整,做好襯砌支護(hù)參數(shù)的科學(xué)設(shè)計(jì),給予隧道設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和借鑒。其次,設(shè)計(jì)單位和專業(yè)設(shè)計(jì)人員在開展隧道設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要加強(qiáng)對(duì)全部因素的考慮,充分融入精細(xì)化、創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)理念,經(jīng)由經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性等的科學(xué)對(duì)比,選定最佳的設(shè)計(jì)方案[3]。最后,在開展隧道設(shè)計(jì)時(shí),同樣需加強(qiáng)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)耐久性的考慮,做好對(duì)圍巖穩(wěn)定性、巖體強(qiáng)度、完整性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀等基本因素的考慮和分析,以確保設(shè)計(jì)效果。
因?yàn)楣匪淼烙兄鴺O高的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)不可忽略抗震設(shè)計(jì),以使得隧道本身可抵御地震災(zāi)害。當(dāng)在公路隧道建設(shè)施工時(shí),隧道洞口所處的地質(zhì)環(huán)境十分惡劣,在出現(xiàn)了地震災(zāi)害時(shí),山體失穩(wěn)難以避免,勢(shì)必會(huì)加劇滑動(dòng)或者坍塌事故的出現(xiàn)。根據(jù)相關(guān)人員對(duì)地震災(zāi)害的研究,發(fā)現(xiàn)地震作用力對(duì)淺埋、偏壓、明洞等的危害巨大,因此,這就要求在開展隧道設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中,需加強(qiáng)對(duì)地震烈度、地質(zhì)條件和地形等因素的分析,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取恰當(dāng)?shù)目拐鸺庸淘O(shè)計(jì)方式[4]。減震對(duì)于隧道抗震設(shè)計(jì)非常有效,一般可采取以下處理方式:對(duì)隧道性能加以適當(dāng)調(diào)整,控制襯砌內(nèi)力,比如,可利用輕骨料混凝土或者鋼纖維混凝土;在襯砌與地層之間進(jìn)行減震層的布設(shè),利用減震層來(lái)減緩地震對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的危害。
公路隧道的設(shè)計(jì)中,防排水設(shè)計(jì)也是重點(diǎn)需關(guān)注的方面,因?yàn)楫?dāng)隧道面臨排水不暢的問(wèn)題時(shí),積水可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)損壞,因此,就需要在隧道設(shè)計(jì)中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的水文條件、氣候因素,開展有針對(duì)性的防排水設(shè)計(jì)。我國(guó)的公路隧道工程中,滲水問(wèn)題是非常普遍的,滲漏水加劇了隧道結(jié)構(gòu)的損壞,為有效減少這一方面的問(wèn)題,在開展隧道設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員要綜合考慮多方面的因素,來(lái)進(jìn)行防排水設(shè)計(jì)優(yōu)化。
施工方案是現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)的參考,在前期的工作進(jìn)行中,相關(guān)人員必須要通過(guò)對(duì)各種因素的綜合考慮,來(lái)進(jìn)行施工方案的確定,確保該施工方案中包含全部的施工要求和規(guī)定,使得工程企業(yè)能夠開展規(guī)范化的施工任務(wù)。完整的施工方案中,不僅要包含現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況分析、資源分配情況,還需要包含對(duì)隧道大小、機(jī)械配置、技術(shù)流程和規(guī)定、進(jìn)度質(zhì)量安全管理的相應(yīng)安排,以使得工程企業(yè)可嚴(yán)格在施工建設(shè)中執(zhí)行該施工方案[5]。
2.6.1 變更施工的方法
整個(gè)公路隧道的建設(shè)施工中,應(yīng)遵循動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則,一旦在工程現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)了施工問(wèn)題,立即進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和變更。比如,當(dāng)所使用的施工方法無(wú)法與圍巖穩(wěn)定性要求相一致時(shí),就需要進(jìn)行斷面形式、施工方法的調(diào)整,以確保圍巖的支護(hù)體系應(yīng)力狀態(tài)可滿足結(jié)構(gòu)施工要求,經(jīng)由施工方法的變更來(lái)使得施工更為規(guī)范和安全。
2.6.2 變更施工工序
公路隧道的施工流程復(fù)雜,包含了多個(gè)的施工工序,在一些特殊的施工情況下,為最大程度上實(shí)現(xiàn)工程資源的科學(xué)配置,提高施工效果,工程企業(yè)也需適當(dāng)進(jìn)行施工工序的變更,以通過(guò)工序變更來(lái)給施工創(chuàng)造良好的條件。
2.6.3 修正預(yù)留的變形量
公路隧道的施工方案確定時(shí),往往有關(guān)于變形量預(yù)留的有關(guān)規(guī)定,但如果在工程現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)進(jìn)行中,發(fā)現(xiàn)預(yù)留變形量難以滿足相應(yīng)的施工規(guī)定,就應(yīng)該對(duì)原有預(yù)留變形量加以適當(dāng)修正,只有當(dāng)修正后的變形量與現(xiàn)場(chǎng)情況相一致時(shí),才能夠正常開展后續(xù)的施工作業(yè)。
2.6.4 修正設(shè)計(jì)參數(shù)
在隧道設(shè)計(jì)中往往也存在有多個(gè)的設(shè)計(jì)參數(shù),為提高公路隧道的設(shè)計(jì)和施工水平,同樣需在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中,對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)加以科學(xué)修正,以使得各個(gè)參數(shù)均可以符合結(jié)構(gòu)受力的標(biāo)準(zhǔn),提高結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。
防排水設(shè)計(jì)作為隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性方面,在開展任何公路隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,都需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來(lái)進(jìn)行防排水設(shè)計(jì)優(yōu)化,確保所采用的防排水理念、方式的先進(jìn)性,選擇高性能防水材料,開展防排水施工除了要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來(lái)開展外,更需要按照防排水的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)施,提高施工規(guī)范性,開展嚴(yán)格的質(zhì)量檢查和驗(yàn)收。
現(xiàn)場(chǎng)管理人員的管理水平也會(huì)影響到公路隧道的施工效果,因此,施工企業(yè)的管理人員必須要具備極高的管理能力,可在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中開展各種協(xié)調(diào)工作。為提高管理人員的總體水平,工程企業(yè)要定期組織對(duì)管理人員的培訓(xùn),并加強(qiáng)專業(yè)化管理人才的引進(jìn),逐步在工程企業(yè)內(nèi)部構(gòu)建一支高素質(zhì)的管理團(tuán)隊(duì)。
伴隨著我國(guó)各種工程項(xiàng)目的增多,市場(chǎng)上出現(xiàn)了越來(lái)越多的機(jī)械設(shè)備,這些機(jī)械設(shè)備的配置,使得在開展公路隧道的建設(shè)中,施工企業(yè)可通過(guò)這些機(jī)械設(shè)備的選擇,來(lái)替代人工作業(yè)。在公路隧道的施工中,液壓式巖鑿機(jī)、立拱臺(tái)車等的出現(xiàn),可使得整體的施工效率顯著提高,在開挖機(jī)械上,可選用銑挖機(jī)(如圖1)、鑿巖臺(tái)車(如圖2)、TBM機(jī)械等設(shè)備,這些開挖設(shè)備的配置和使用,使得整體的開挖水平顯著提高,且施工水平明顯提高。各個(gè)工程企業(yè)在開展公路隧道的施工建設(shè)時(shí),都要不斷提高其施工機(jī)械化程度,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工要求,配備先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備。
圖1 銑挖機(jī)
圖2 鑿巖臺(tái)車
為有效結(jié)合公路隧道設(shè)計(jì)和施工中所出現(xiàn)的各種問(wèn)題,工程企業(yè)就要在開展施工建設(shè)的過(guò)程中,積極進(jìn)行施工管理體系的完善和優(yōu)化,通過(guò)制度的制定和執(zhí)行,來(lái)提高整體的管理水平。完善的施工管理體系中應(yīng)該包含管理監(jiān)督要求,使得現(xiàn)場(chǎng)的一切施工作業(yè)和行為均可以在嚴(yán)格監(jiān)督下開展,用監(jiān)督工作的開展來(lái)約束現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)。此外,在施工管理體系中也應(yīng)該明確規(guī)定相應(yīng)的管理責(zé)任,通過(guò)責(zé)任的細(xì)分和落實(shí),來(lái)提高技術(shù)人員、管理人員和施工人員的責(zé)任意識(shí)、質(zhì)量和安全意識(shí),使得各個(gè)崗位人員可在相互的配合與協(xié)調(diào)性,確保整體的施工管理工作開展。
現(xiàn)階段的公路隧道施工工藝日漸成熟,在技術(shù)不斷發(fā)展的今天,人們加大了在公路橋梁隧道方面的技術(shù)研究,針對(duì)公路隧道各種質(zhì)量和安全問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決對(duì)策,提升了公路隧道的建設(shè)質(zhì)量和效益。在信息化快速發(fā)展的今天,隧道動(dòng)態(tài)反饋設(shè)計(jì)與施工、信息化等都是未來(lái)主要的發(fā)展方向,經(jīng)由信息化技術(shù)與先進(jìn)施工工藝和技術(shù)的結(jié)合,可在工程現(xiàn)場(chǎng)開展信息化監(jiān)控和管理,也就可使得現(xiàn)場(chǎng)的一切施工過(guò)程均可以得到及時(shí)的監(jiān)督,確保項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
任何的公路隧道項(xiàng)目實(shí)施都應(yīng)該從設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)出發(fā),開展全方位、全過(guò)程的技術(shù)管理、質(zhì)量控制,使得公路隧道的整體建設(shè)水平可得以提升,確保公路隧道在投入使用以后可發(fā)揮其功能效益。