武廣鐵路客運專線隧道工程施工管理新理念

汪綱領

(中鐵隧道集團有限公司,河南洛陽 471009)

1 概述

在隧道施工管理中,技術方法、系統方法理論固然重要,而施工理念更是超然其上的活的靈魂。技術方法層是相對獨立的技術和方法,也就是專業知識;系統方法層是技術和方法的綜合集成和有機集合,也就是系統管理知識;哲理理念層則強調的是一種管理思想,一種管理理念,解決的是方向和出路問題。

筆者試圖通過對以下幾個管理理念的理解,談一談其在隧道施工管理中的重要性。

2 客運專線隧道施工管理新理念

2.1 理念更新之一:隧道防坍防突“預防為主,避免現狀處理”的理念

大家都知道,不良地質對隧道施工影響很大。坍方嚴重影響施工進度,是隧道施工的硬傷。突泥突水破壞性極大,往往形成災難性事故。隨著隧道施工技術和地質預測預報技術的進步,在不良地質段做到隧道施工不坍不突已不是難事。關鍵是要施工理念更新,杜絕突出與坍方,避免現狀處理,隧道施工才會安全,才會有較好的進度。

實踐證明,絕大部分坍方往往是工藝質量不到位造成的,所以,沒有質量就危及安全,沒有安全就沒有進度。而突出往往與冒撞冒進相聯系,短時間內巨大能量被釋放,現場施工人員避之不及,先脫衣后脫皮,慘劇就這樣形成了。防突必須杜絕冒撞冒進,超前地質預報是基本手段。

思想觀念上,應摒棄“坍方出英雄,坍方出勞模”的老觀念,在預防工作上下功夫,探明前方地質,按設計把工藝做到位,避免在坍方形成后再進行現狀處理,影響工期,進而造成重大經濟損失。

2.2 理念更新之二:將“超前地質預報工作納入工序進行管理”的理念

樹立新理念,確保不良地質不坍不突十分重要。在強富水、巖溶發育的不良地質段,采用“留下石門,鎖住出口,控制處理”的防突原則。而突出必須在“大體積,高勢能,短時間”同時發生時才能形成。“大體積,高勢能”是地質狀態,但時間是可以控制的。依靠科技,探明地質是“留下石門,鎖住出口,控制處理”的前提條件。

將超前地質預報工作納入工序進行管理,按照“物探先行,鉆探驗證,有掘必探,先探后掘”的原則組織施工,是隧道施工安全的制度保證。方法上,物探與鉆探相結合,是準確無誤地探明前方地質狀態的技術保證。“留下石門,鎖住出口,控制處理”是隧道施工防止突出的重要手段。

2.3 理念更新之三:隧道防水樹立“先期主動防水,全工序、全過程防水”的理念

“十隧九漏”是一個傳統觀念。隨著現代隧道防水施工技術的進步,這種傳統觀念應該改變,關鍵是需要理念更新。

隧道防水,“先期主動防水,全工序、全過程防水”的理念是中鐵隧道集團首次提出的,并在武廣鐵路客運專線 SDⅡ標大瑤山 1號隧道進行了工藝探索與實踐。

全工序、全過程防水包括:(1)圍巖注漿堵水(全斷面帷幕注漿、周邊帷幕注漿、徑向注漿、局部堵水注漿等);(2)初期支護噴射混凝土防滲;(3)施工縫、變形縫防水;(4)防水層及排水系統施工;(5)混凝土自防水;(6)二次襯砌背后回填注漿堵水。

先期主動防水是指:在隧道開挖將要通過富水區之前施加的堵水措施,如全斷面超前帷幕注漿、周邊超前帷幕注漿等,目的是鎖住出口,避免形成水流通道。

在武廣鐵路客運專線 SDⅡ標大瑤山 1號隧道,在全工序、全過程防水的工藝方面做了如下研究和探索:(1)圍巖裂隙發育初支淋水嚴重的區段,制訂了“分區、隔斷、集中、封堵,一長一短、先淺后深”的徑向圍巖注漿堵水工藝,堵水效果顯著。(2)施工縫止水帶在安裝上往往出現定位不準、不牢固,導致施工縫漏水。結合止水帶的特點及其安裝工藝,進行了安裝工藝創新,在模板臺車擋頭板位置加設止水帶安裝支撐緊固裝置,較好地解決了上述問題,有效地克服了止水帶位置不準、受壓變形、施工縫漏水等問題。(3)在防水板鋪設中,從現場實際和施工效果上進行了深入研究和探討,發現常出現防水板與墊圈粘貼不牢固而脫落,為此必須加密熱溶焊點,但由于墊圈熔點比防水板高,造成防水板熱熔破損現象增多,修補工作量大,質量無保證。為此,用防水板“吊耳”掛設取代熱熔工藝,克服了熱熔焊接工藝無標準、操作無規程的缺點,確保隧道襯砌“不滲、不滴、不漏”,達到一級防水的標準。

2.4 理念更新之四:隧道施工要強調動態管理,動態設計應“四方聯動”

在隧道施工中,很多坍方事故原因多出在管理環節。具體情況往往是,當遇到地質變化時,由于管理程序原因動態設計不能及時跟進,現場應急措施不力,在手續完善過程中錯過了最佳處理時機。

隧道工程為線性結構,目前,受地質勘察技術方法、手段及設計深度的限制,很難完全準確地判定隧道工程地質條件和圍巖特性,事實上,實踐中也沒有必要這么做,否則,將大幅度地增加設計周期和投資。因此,隧道施工的一個顯著特點就是加強動態管理,其中,動態設計是動態管理的一個重要方面。

在隧道施工中,時間與空間是一對矛盾。一般說來,當空間效應解決后隧道施工的安全就一勞永逸地解決了,但做任何工作都需要時間,往往是在鎖定空間之前時間效應就發生了作用,坍方也就形成了。施工單位的責任是,在施工過程中加強地質預測及支護變形量測的動態管理,及時做出風險判定,作為主體提出設計變更申請。業主、設計、監理等其他管理單位應及時響應,“四方聯動”才能快速、準確、高效地完成動態設計。在這里,時效很關鍵,一個操作性強、分工明確、協調有力、有辦事時間限制的變更設計程序文件是確保隧道施工安全的重要保證。

2.5 理念更新之五:應強調工序管理不能脫離設計原則,達標不可一刀切

隧道設計都有明確的荷載分配原則。有的隧道二次襯砌是主要的承載結構,初期支護僅作為施工過程的安全措施,相反,有的隧道初期支護是主要的承載結構,而二次襯砌僅作為安全儲備;有的隧道二次襯砌設計承受水壓力,有的隧道二次襯砌設計不承受水壓力。如武廣鐵路客運專線大瑤山1號隧道,設計參數擬定的原則是:初期支護承擔施工階段全部荷載,二次襯砌承擔由于初期支護可能劣化而作用于二次襯砌上的荷載或由于軟巖蠕變、環境條件變化等引起的附加荷載以及作為安全儲備。以上這些設計原則對指導施工很重要,工序管理不能與此有沖突,否則,很可能留下安全隱患。

對于二次襯砌為主要承載結構的隧道,工序緊湊、仰拱、二次襯砌緊跟對施工安全很重要。但每一個工序都有一個最小的活動空間,仍然有一個時間效應問題。最根本的措施還是加強隧道施工的動態管理,有應急預案,有快速反應機制。實踐中有這樣的實例,在半個月前就已經發現初期支護變形加快,由于沒有采取應急措施,在半個月后造成坍方,實際上該工點工序管理很緊湊,二次襯砌也跟的很緊,坍方也沒有避免。

對于初期支護為主要承載結構的隧道,就不能簡單地規定一個二次襯砌達標間距。因為如果初期支護不安全或變形沒有收斂,這時候急忙施作二次襯砌會給以后的運營留下安全隱患。正確的做法是,當確認初期支護變形收斂后再進行二次襯砌,并留下量測記錄歸檔在案。如果初期支護不安全或變形沒有收斂,應當首先加強初期支護使之達到要求,其次再考慮加強二次襯砌并進行檢算(如果有條件的話)。實際情況往往是二次襯砌并不具備補強條件,再次擴挖又會帶來新的安全問題。

在工序管理中,無論設計原則如何,初期支護緊跟、臨時支護盡早封閉都是正確的。中鐵隧道集團 10年前就提出了“仰拱”超前的施工理念,它有廣泛的適用性,對隧道施工安全十分有效。

3 結語

理論與實踐相結合,通過超前地質預報,強調優化設計動態管理,說明在隧道施工中遇到高壓富水巖溶隧道坍方突水等地質災害是可控的。通過調查、研究、分析和論證,提出隧道工程管理需要更新的理念。

[1] 趙 勇,唐國榮.關于客運專線隧道設計與施工的幾點意見[J].鐵道標準設計,2005(6):1-8.

[2] 安國棟.貫徹新理念適應大發展構建新時期鐵路工程建設標準體系[J].鐵道標準設計,2006(1):1-4.