暗挖隧道快速施工管理探讨

朱耀光 周德江

1.湖北交投建设集团有限公司 湖北 武汉 430000 2.湖北省交通规划设计院股份有限公司 湖北 武汉 430000

1 隧道概况

黄土梁隧道位于郧西县黄土梁村，为一座分离式隧道。左幅起讫桩号为ZK3+045～ZK3+860，长815m，最大埋深121m，最浅埋深4.2m；右幅起讫桩号为YK3+070～YK3+830，长760m，最大埋深113m，最浅埋深2.9m.，其中V级围岩800m，Ⅳ级围岩775，进出口均采用削竹式洞门；照明方式采用电光照明，机械通风。

隧道区属构造剥蚀低山-丘陵地貌，隧道穿越黄土梁东北侧山体，整个隧道以绢云母石英片岩为主，为中风化岩层，岩体较破碎，坡角约30°，倾向约280°，且经过两处断层，整个隧道的围岩非常复杂，V级围岩接近50%。

在本隧道Ⅴ级围岩采用环形拱部开挖预留核心土法或三台阶法开挖，每次开挖1榀钢架，循环进尺0.6m；Ⅳ级围岩采用上下台阶法开挖，每次开挖两榀钢架，循环进尺2m，按照常规的施工经验，一个开挖循环接近24个小时，同类项目每个月的进场再50～70m左右，因此在确保质量和安全的条件下，如何实现隧道的快速施工，缩短每循环的施工时间，一直是本项目努力的方向。

2 合理资源配置是基础

（1）根据隧道特点合理机械化配套和辅助生产设施配套合理

进行机械设备选型配套，提高机械化和自动化程度，是提高施工工效做有效的办法之一。在隧道六条主要生产线上，全面推行设备标准配套作业。一是配置多功能作业台架及气腿式凿岩机组成开挖作业线，假如是全断面开挖的隧道也可以采用多功能凿岩台车替代，二是配置大吨位装载机及自卸汽车组成装运作业线，三是配置喷射混凝土机械手、气腿式凿岩机及多功能作业台架组成喷锚支护作业线，四是配置防水板铺挂机或多功能作业台架组成防水层作业线，五是配置全自动计量混凝土拌合系统、混凝土运输车、泵送系统与液压模板台车相结合组成衬砌作业线，六是配置液压自行式仰拱栈桥或简易式仰拱栈桥、挖掘机、自卸汽车相结合组成捡铺底作业线，实现了施工作业安全、有序、快速。特别是湿喷机械手的应用大大缩短了喷射混凝土的时间，这个在本项目体现的较为明显，基本上V级围岩喷射一个循环在0.5个小时，IV级围岩在1个小时；而液压自行式仰拱栈桥的应用不仅节约了仰拱捡铺底的时间，而且减少了对掌子面运输的干扰，用简易式仰拱栈桥会影响掌子面大约2个小时左右，液压自行式仰拱栈桥基本不影响，大大提高了施工工效。

图1 液压自行式仰拱栈桥

图2 喷射混凝土机械手

配足配强高压风、水、电，通风降尘及反坡排水设施等辅助生产配套系统。高压风、水、电是隧道施工生产顺利进行的动力之源，高压风必须保证风动凿岩机和喷浆机同时使用，并考虑一定的风损和备用。高压水主要考虑喷射混凝土水压及施工用水量的需求，一般容量50方，高差35m能满足要求。若无法满足高差要求，必须采用增压泵加强水压。高压电总功率以所有用电设备的功率之和，乘以同步系数进行配置。

隧道施工场地是一个狭长、封闭的空间，作业环境相对恶劣，加强通风能给作业人员提供相对较好的作业环境[1]。单口掘进通常采用压入式通风，洞身开挖在500m以内时，配置功率为55KW的通风机；大于500m，增至110KW；大于1500m，增至220KW。

加强设备的维护和保养，是机械化作业能够持续高效推进的保证。建立“管、用、养、算”的设备管理运行机制，对机械设备进行统一管理。一是建立设备管理资料库，对机械设备、配件统一编号并建帐立卡，定期清查盘点。二是实行主管司机制度，每台设备专人操作，确保设备的正确操作和施工效率。三是实行主管司机例行保养制度，严格落实设备检查和故障排查机制，确保了设备的完好率达到 85%以上。四是严格实行单机核算制度，将主要机械设备的维修保养、安全运行、消耗等据实录入数据库，逐步实现分析、核算自动化，据此进行总结及考核兑现。

（2）配足人员数量，加强人员培训

根据隧道施工每条生产线、每道工序及每个岗位配置足够数量的作业工人。合理设置每个班组的岗位，确定每个岗位的人员数量，结合每道工序单班工作时长、循环时间及劳动强度，以确定班组个数。每个班设置一名班长，负责班内工作安排。2个并排行进的掌子面具体人员配置及分工如下表所示：

表1 施工人员的配置情况

因建设环境的原因，投身隧道施工的作业人员普遍专业水平低，流动性大。加上隧道施工工序复杂，工种数量较多，对作业人员的技术水平和实践经验要求较高。必须通过大量的的技术技能培训和安全教育来提高作业人员素质，方能满足隧道质量要求及相对恶劣环境下的安全保障。特别要针对新进场人员、新开工序以及工法转换后进行强化培训，使其尽快适应，尽快上路。

（3）保证原材料质量和及时供应

加强原材料进场检验，严把进场材料质量关，杜绝不合格的材料进入工程实体。同时加强节日期间及雨季、冬季物资储备，防止因为假期或雨雪冰冻等恶劣天气影响材料供应，造成停工。

同时，钢结构场的后台加工质量和速度也是制约施工进展的关键，引进先进工装是最好的办法，本标段持续引进了数控型钢冷弯机、小导管冲孔机、尖头机、钢筋网片数控排焊机、钢筋快速锯床等先进设备，在确保机械化换人、智能化减人，工装换工艺的同时，对施工进度有了有力的保障。

3 以开挖为龙头，全工序平行快速推进

“七定原则”确保开挖质量和进度。隧道开挖必须有详细的爆破设计，根据爆破设计中的眼位布置，设计出操作方便的作业台架。我标段采取“定人、定位、定机、定量、定时、定耗，定奖罚标准”七定原则实施开挖管理。定人、定位是把每个开挖工安排在台架的固定位置，让他们长时间适应这个位置的炮眼方向、炮眼深度等参数。让每个人长时间的研究各自位置的打法，达到熟能生巧，以提高开挖工的施钻精度和炮孔成型。定机是每个开挖工固定使用一台风钻，同时负责对自己使用的风钻的保养、维修。定量是指每个开挖工根据所在位置按照预先的安排完成指定数量的炮孔，每个开挖工完成钻孔的时间基本相同[2]。定时是规定每茬炮的开挖时间。定耗是必须严格按照爆破设计进行装药，以提高爆破效果，爆破设计根据围岩情况进行每班调整。定考核标准主要是针对开挖成型进行考核。测量组炮孔放样时，对上茬炮的每个炮孔眼底超欠挖进行测量。根据测量结果对开挖工考核，超欠挖≤5cm，奖励5元；超欠挖＞5cm，罚款5元；超欠挖＞10cm，罚款10元；超欠挖＞20cm，罚款20元，以此类推。开挖质量长期上不去的，进行停工学习，待技术提高后才能继续上岗。

以数据化管理为手段，通过现场调研和理论分析，制定每道工序的标准时耗。工序结束后，及时分析实际时耗与标准时耗间的差距。实际时耗若大于标准时耗，从“人、机、料、法、环”五个方面查找时耗增大的原因，并制定措施限时解决；若经常出现实际时耗小于标准时耗的情况，则应重新优化施工方案修订标准时耗。另外，依据工序标准时耗，严格对实际时耗节超情况进行考核。通过不断的分析、优化和考核，我们的上下台阶法钻爆标准时耗已从刚开始的5.5小时缩减到现在的3.5小时，出碴时间也从5小时缩减到2.5小时。这样，开挖质量上去了，时耗下降了，开挖进度也就上去了，还为后续施工打下了基础。我们制定了隧道贯通后45天内完成所有附属工程施工的工期目标，以此来鞭策隧道后续工序的快速推进。首先是采用跟洞身一次爆破的方式进行隧底开挖，不但可以减少一道工序，而且还可以更好的控制开挖成型。其次是通过采用液压自行式仰拱栈桥来加快仰拱施工速度，减少运输干扰，大大提高了施工工效。第三是合理控制工序间的步距，确保所有工序平行流水作业。我标段已形成仰拱、初支基面处理、防排水、钢筋绑扎和二衬砼浇筑全工序平行流水作业，每道工序都有工作面，形成良性循环。水沟电缆槽施工也迎头赶上。

4 安全优质是保障

树立以质量保进度的理念。实行技术人员现场 24 小时值班制度，现场只要有施工就有技术人员在，以便出现问题及时纠正，保证每道工序质量，避免返工；超前支护、仰拱清底及混凝土浇筑等关键工序实行技术人员旁站制度。

树立不坍就是进度的理念。要高度重视超前地质预报工作，将其纳入工序管理，严格按照设计图纸要求的预报方式对掌子面前方围岩状况进行预报，必要时增加预报方式[3]。根据预报结果及时调整支护结构。开挖过程中严禁冒进。掌子面开挖前，由技术主管会同地质工程师、作业队长、领工员和开挖班长对掌子面围岩情况进行会勘，结合超前物探、超前地质钻、加深炮孔和掌子面地质素描对掌子面前方围岩情况进行分析，合理确定开挖进尺，若经分析只能开挖0.8m，则严禁开挖1.0m。

5 加强试验管理

反复优化砼配合比以确定最佳配合比和最佳脱模时间。项目进场之初就由试验室根据不同厂家、不同料源的原材料反复试验确定最佳配合比，一方面保证各项强度指标满足规范要求，另一方面保证泵送砼和机械手湿喷砼的和易性和可泵性，以满足混凝土施工方面的要求。同时尽量缩短混凝土设计脱模时间，以加快混凝土的施工进度。

现场试验人员每天必须进行砂石料含水率测试，以确定合理的施工配合比。机械手喷射砼施工和二衬砼施工时，试验人员必须现场值班，加强现场指导，一是检查湿喷料的和易性，喷射回弹率，发现问题及时查找原因，第一时间解决；二是检查泵送混凝土的拌合质量，是否满足和易性要求，若不满足，严禁泵送，以免堵管影响混凝土浇筑。

6 加强工序组织和工序衔接

隧道工作面狭窄，作业空间有限，施工工序干扰大，施工过程作业的循环性强，因此工序的组织和工序间的衔接显得尤为重要。一方面要加强工序组织，使每道工序作业时间最短。任何一道工序的组织，都可分解为空间和时间两个层面，空间上要尽可能多地开辟工作面，以保证能够平行作业；时间上要尽可能形成流水作业，从而缩短工序时间。另一方面要加强工序衔接，使工序间衔接时间最短。其核心就是“只能人等工序，不能工序等人”，即上一道工序结束前必须全面做好下道工序施工准备，上道工序结束后可马上进入下一道工序，基本做到“零衔接”。

7 加强计划管理与考核

每月定期召开月计划会，每周定期召开周生产会。计划会召开前，由工程部门制定生产计划及材料计划，提交项目领导班子讨论修改，确保计划的可行性。修改完成后，在计划会上进行安排布署，同时制定奖罚措施，以奖励为主，完成计划任务的给予适当的奖励，未完成计划任务的给予一定的处罚。

为确保计划的严肃性，对月、周生产计划成立相应的考核小组。对节点性、突发性的施工计划，成立专门的考核小组，确保考核结果的公平、公正。考核完成后，立即将对应的奖罚张贴在公示栏，同时兑现奖罚，严格执行。奖励以作业人员为主，以提高作业人员的生产积极性；罚款以管 理人员为主，以加强管理人员的责任心。

8 结语

该隧道自2022年7月1日开始施工以来，通过多次的专家论证会以及劳务作业队伍多次的现场交流，最后达成了一个既能保证安全质量又极具存在操作性的施工管理方案，并在本标段隧道施工中得到成功应用，未发生一起安全事故和塌方事故，同时项目进度也由开始的每月不到70m的进度，最终到120m每月的进度，同时，现场的施工质量和隧道喷射混凝土的超耗也得到了很好的控制。为以后类似工程施工提供较好的参照和借鉴。