暗挖隧道快速施工管理探討

朱耀光 周德江

1.湖北交投建設集團有限公司 湖北 武漢 430000 2.湖北省交通規劃設計院股份有限公司 湖北 武漢 430000

1 隧道概況

黃土梁隧道位于鄖西縣黃土梁村，為一座分離式隧道。左幅起訖樁號為ZK3+045～ZK3+860，長815m，最大埋深121m，最淺埋深4.2m；右幅起訖樁號為YK3+070～YK3+830，長760m，最大埋深113m，最淺埋深2.9m.，其中V級圍巖800m，Ⅳ級圍巖775，進出口均采用削竹式洞門；照明方式采用電光照明，機械通風。

隧道區屬構造剝蝕低山-丘陵地貌，隧道穿越黃土梁東北側山體，整個隧道以絹云母石英片巖為主，為中風化巖層，巖體較破碎，坡角約30°，傾向約280°，且經過兩處斷層，整個隧道的圍巖非常復雜，V級圍巖接近50%。

在本隧道Ⅴ級圍巖采用環形拱部開挖預留核心土法或三臺階法開挖，每次開挖1榀鋼架，循環進尺0.6m；Ⅳ級圍巖采用上下臺階法開挖，每次開挖兩榀鋼架，循環進尺2m，按照常規的施工經驗，一個開挖循環接近24個小時，同類項目每個月的進場再50～70m左右，因此在確保質量和安全的條件下，如何實現隧道的快速施工，縮短每循環的施工時間，一直是本項目努力的方向。

2 合理資源配置是基礎

（1）根據隧道特點合理機械化配套和輔助生產設施配套合理

進行機械設備選型配套，提高機械化和自動化程度，是提高施工工效做有效的辦法之一。在隧道六條主要生產線上，全面推行設備標準配套作業。一是配置多功能作業臺架及氣腿式鑿巖機組成開挖作業線，假如是全斷面開挖的隧道也可以采用多功能鑿巖臺車替代，二是配置大噸位裝載機及自卸汽車組成裝運作業線，三是配置噴射混凝土機械手、氣腿式鑿巖機及多功能作業臺架組成噴錨支護作業線，四是配置防水板鋪掛機或多功能作業臺架組成防水層作業線，五是配置全自動計量混凝土拌合系統、混凝土運輸車、泵送系統與液壓模板臺車相結合組成襯砌作業線，六是配置液壓自行式仰拱棧橋或簡易式仰拱棧橋、挖掘機、自卸汽車相結合組成撿鋪底作業線，實現了施工作業安全、有序、快速。特別是濕噴機械手的應用大大縮短了噴射混凝土的時間，這個在本項目體現的較為明顯，基本上V級圍巖噴射一個循環在0.5個小時，IV級圍巖在1個小時；而液壓自行式仰拱棧橋的應用不僅節約了仰拱撿鋪底的時間，而且減少了對掌子面運輸的干擾，用簡易式仰拱棧橋會影響掌子面大約2個小時左右，液壓自行式仰拱棧橋基本不影響，大大提高了施工工效。

圖1 液壓自行式仰拱棧橋

圖2 噴射混凝土機械手

配足配強高壓風、水、電，通風降塵及反坡排水設施等輔助生產配套系統。高壓風、水、電是隧道施工生產順利進行的動力之源，高壓風必須保證風動鑿巖機和噴漿機同時使用，并考慮一定的風損和備用。高壓水主要考慮噴射混凝土水壓及施工用水量的需求，一般容量50方，高差35m能滿足要求。若無法滿足高差要求，必須采用增壓泵加強水壓。高壓電總功率以所有用電設備的功率之和，乘以同步系數進行配置。

隧道施工場地是一個狹長、封閉的空間，作業環境相對惡劣，加強通風能給作業人員提供相對較好的作業環境[1]。單口掘進通常采用壓入式通風，洞身開挖在500m以內時，配置功率為55KW的通風機；大于500m，增至110KW；大于1500m，增至220KW。

加強設備的維護和保養，是機械化作業能夠持續高效推進的保證。建立“管、用、養、算”的設備管理運行機制，對機械設備進行統一管理。一是建立設備管理資料庫，對機械設備、配件統一編號并建帳立卡，定期清查盤點。二是實行主管司機制度，每臺設備專人操作，確保設備的正確操作和施工效率。三是實行主管司機例行保養制度，嚴格落實設備檢查和故障排查機制，確保了設備的完好率達到 85%以上。四是嚴格實行單機核算制度，將主要機械設備的維修保養、安全運行、消耗等據實錄入數據庫，逐步實現分析、核算自動化，據此進行總結及考核兌現。

（2）配足人員數量，加強人員培訓

根據隧道施工每條生產線、每道工序及每個崗位配置足夠數量的作業工人。合理設置每個班組的崗位，確定每個崗位的人員數量，結合每道工序單班工作時長、循環時間及勞動強度，以確定班組個數。每個班設置一名班長，負責班內工作安排。2個并排行進的掌子面具體人員配置及分工如下表所示：

表1 施工人員的配置情況

因建設環境的原因，投身隧道施工的作業人員普遍專業水平低，流動性大。加上隧道施工工序復雜，工種數量較多，對作業人員的技術水平和實踐經驗要求較高。必須通過大量的的技術技能培訓和安全教育來提高作業人員素質，方能滿足隧道質量要求及相對惡劣環境下的安全保障。特別要針對新進場人員、新開工序以及工法轉換后進行強化培訓，使其盡快適應，盡快上路。

（3）保證原材料質量和及時供應

加強原材料進場檢驗，嚴把進場材料質量關，杜絕不合格的材料進入工程實體。同時加強節日期間及雨季、冬季物資儲備，防止因為假期或雨雪冰凍等惡劣天氣影響材料供應，造成停工。

同時，鋼結構場的后臺加工質量和速度也是制約施工進展的關鍵，引進先進工裝是最好的辦法，本標段持續引進了數控型鋼冷彎機、小導管沖孔機、尖頭機、鋼筋網片數控排焊機、鋼筋快速鋸床等先進設備，在確保機械化換人、智能化減人，工裝換工藝的同時，對施工進度有了有力的保障。

3 以開挖為龍頭，全工序平行快速推進

“七定原則”確保開挖質量和進度。隧道開挖必須有詳細的爆破設計，根據爆破設計中的眼位布置，設計出操作方便的作業臺架。我標段采取“定人、定位、定機、定量、定時、定耗，定獎罰標準”七定原則實施開挖管理。定人、定位是把每個開挖工安排在臺架的固定位置，讓他們長時間適應這個位置的炮眼方向、炮眼深度等參數。讓每個人長時間的研究各自位置的打法，達到熟能生巧，以提高開挖工的施鉆精度和炮孔成型。定機是每個開挖工固定使用一臺風鉆，同時負責對自己使用的風鉆的保養、維修。定量是指每個開挖工根據所在位置按照預先的安排完成指定數量的炮孔，每個開挖工完成鉆孔的時間基本相同[2]。定時是規定每茬炮的開挖時間。定耗是必須嚴格按照爆破設計進行裝藥，以提高爆破效果，爆破設計根據圍巖情況進行每班調整。定考核標準主要是針對開挖成型進行考核。測量組炮孔放樣時，對上茬炮的每個炮孔眼底超欠挖進行測量。根據測量結果對開挖工考核，超欠挖≤5cm，獎勵5元；超欠挖＞5cm，罰款5元；超欠挖＞10cm，罰款10元；超欠挖＞20cm，罰款20元，以此類推。開挖質量長期上不去的，進行停工學習，待技術提高后才能繼續上崗。

以數據化管理為手段，通過現場調研和理論分析，制定每道工序的標準時耗。工序結束后，及時分析實際時耗與標準時耗間的差距。實際時耗若大于標準時耗，從“人、機、料、法、環”五個方面查找時耗增大的原因，并制定措施限時解決；若經常出現實際時耗小于標準時耗的情況，則應重新優化施工方案修訂標準時耗。另外，依據工序標準時耗，嚴格對實際時耗節超情況進行考核。通過不斷的分析、優化和考核，我們的上下臺階法鉆爆標準時耗已從剛開始的5.5小時縮減到現在的3.5小時，出碴時間也從5小時縮減到2.5小時。這樣，開挖質量上去了，時耗下降了，開挖進度也就上去了，還為后續施工打下了基礎。我們制定了隧道貫通后45天內完成所有附屬工程施工的工期目標，以此來鞭策隧道后續工序的快速推進。首先是采用跟洞身一次爆破的方式進行隧底開挖，不但可以減少一道工序，而且還可以更好的控制開挖成型。其次是通過采用液壓自行式仰拱棧橋來加快仰拱施工速度，減少運輸干擾，大大提高了施工工效。第三是合理控制工序間的步距，確保所有工序平行流水作業。我標段已形成仰拱、初支基面處理、防排水、鋼筋綁扎和二襯砼澆筑全工序平行流水作業，每道工序都有工作面，形成良性循環。水溝電纜槽施工也迎頭趕上。

4 安全優質是保障

樹立以質量保進度的理念。實行技術人員現場 24 小時值班制度，現場只要有施工就有技術人員在，以便出現問題及時糾正，保證每道工序質量，避免返工；超前支護、仰拱清底及混凝土澆筑等關鍵工序實行技術人員旁站制度。

樹立不坍就是進度的理念。要高度重視超前地質預報工作，將其納入工序管理，嚴格按照設計圖紙要求的預報方式對掌子面前方圍巖狀況進行預報，必要時增加預報方式[3]。根據預報結果及時調整支護結構。開挖過程中嚴禁冒進。掌子面開挖前，由技術主管會同地質工程師、作業隊長、領工員和開挖班長對掌子面圍巖情況進行會勘，結合超前物探、超前地質鉆、加深炮孔和掌子面地質素描對掌子面前方圍巖情況進行分析，合理確定開挖進尺，若經分析只能開挖0.8m，則嚴禁開挖1.0m。

5 加強試驗管理

反復優化砼配合比以確定最佳配合比和最佳脫模時間。項目進場之初就由試驗室根據不同廠家、不同料源的原材料反復試驗確定最佳配合比，一方面保證各項強度指標滿足規范要求，另一方面保證泵送砼和機械手濕噴砼的和易性和可泵性，以滿足混凝土施工方面的要求。同時盡量縮短混凝土設計脫模時間，以加快混凝土的施工進度。

現場試驗人員每天必須進行砂石料含水率測試，以確定合理的施工配合比。機械手噴射砼施工和二襯砼施工時，試驗人員必須現場值班，加強現場指導，一是檢查濕噴料的和易性，噴射回彈率，發現問題及時查找原因，第一時間解決；二是檢查泵送混凝土的拌合質量，是否滿足和易性要求，若不滿足，嚴禁泵送，以免堵管影響混凝土澆筑。

6 加強工序組織和工序銜接

隧道工作面狹窄，作業空間有限，施工工序干擾大，施工過程作業的循環性強，因此工序的組織和工序間的銜接顯得尤為重要。一方面要加強工序組織，使每道工序作業時間最短。任何一道工序的組織，都可分解為空間和時間兩個層面，空間上要盡可能多地開辟工作面，以保證能夠平行作業；時間上要盡可能形成流水作業，從而縮短工序時間。另一方面要加強工序銜接，使工序間銜接時間最短。其核心就是“只能人等工序，不能工序等人”，即上一道工序結束前必須全面做好下道工序施工準備，上道工序結束后可馬上進入下一道工序，基本做到“零銜接”。

7 加強計劃管理與考核

每月定期召開月計劃會，每周定期召開周生產會。計劃會召開前，由工程部門制定生產計劃及材料計劃，提交項目領導班子討論修改，確保計劃的可行性。修改完成后，在計劃會上進行安排布署，同時制定獎罰措施，以獎勵為主，完成計劃任務的給予適當的獎勵，未完成計劃任務的給予一定的處罰。

為確保計劃的嚴肅性，對月、周生產計劃成立相應的考核小組。對節點性、突發性的施工計劃，成立專門的考核小組，確保考核結果的公平、公正。考核完成后，立即將對應的獎罰張貼在公示欄，同時兌現獎罰，嚴格執行。獎勵以作業人員為主，以提高作業人員的生產積極性；罰款以管 理人員為主，以加強管理人員的責任心。

8 結語

該隧道自2022年7月1日開始施工以來，通過多次的專家論證會以及勞務作業隊伍多次的現場交流，最后達成了一個既能保證安全質量又極具存在操作性的施工管理方案，并在本標段隧道施工中得到成功應用，未發生一起安全事故和塌方事故，同時項目進度也由開始的每月不到70m的進度，最終到120m每月的進度，同時，現場的施工質量和隧道噴射混凝土的超耗也得到了很好的控制。為以后類似工程施工提供較好的參照和借鑒。