聯(lián)拱隧道動態(tài)施工管理與投資

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摘要：隧道工程的特點決定了其工程造價難于控制，同時也決定了隧道施工過程中動態(tài)控制的必要性。本文通過對某高速公路麻栗聯(lián)拱隧道的動態(tài)施工控制的介紹，提出了麻栗隧道動態(tài)施工控制方案的幾點建議，從而進一步實現(xiàn)隧道工程造價的可預(yù)控性。

關(guān)鍵詞：聯(lián)拱隧道；動態(tài)施工；投資；典型類比分析法；變形速率比值判別法

0前言

隨著我國高速公路的快速發(fā)展及國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，公路隧道工程也迅速增多。隧道工程由于受多變的地質(zhì)條件影響，施工技術(shù)復(fù)雜，施工工序繁多，施工條件差，遇到不良地質(zhì)地帶容易發(fā)生塌方，給隧道設(shè)計、施工帶來很大的不確定性。據(jù)相關(guān)資料介紹，隧道工程實際投資要比預(yù)算投標(biāo)價一般高30%~60%，甚至超過100%。合理控制隧道工程總投資最佳途徑應(yīng)該是通過技術(shù)創(chuàng)新和先進的科學(xué)技術(shù)提高地質(zhì)預(yù)測的準(zhǔn)確性，準(zhǔn)確把握圍巖的特點和規(guī)律的定量性，增加風(fēng)險預(yù)測的科學(xué)性，完成初步設(shè)計的合理性和科學(xué)性，做到施工方案、施工工藝、施工順序的合理性和經(jīng)濟性，達到監(jiān)測手段的先進性、可操作性和及時性，從而實現(xiàn)隧道工程總投資的可預(yù)控性。

1麻栗隧道動態(tài)施工與管理及方案優(yōu)化和合理化建議

麻栗隧道區(qū)位于一級構(gòu)造單元揚子準(zhǔn)地臺與華南褶皺帶間的過度地帶，革東大斷裂通過隧道區(qū)。隧道基巖以硅質(zhì)絹云母板巖為主，受區(qū)域斷裂的影響，風(fēng)化節(jié)理、微節(jié)理、隱節(jié)理較發(fā)育，圍巖情況較差。在施工過程中，涉及的施工方案優(yōu)化、合理化建議及按新奧法施工原理進行動態(tài)施工與管理，對隧道進行了預(yù)測、預(yù)報、預(yù)處理，對一些問題及時進行了處理，防止了事態(tài)的進一步發(fā)展，從而降低了隧道總投資。具體如下：（1）麻栗隧道原設(shè)計施工順序為從設(shè)計進口處進洞，考慮進口段為深挖路槽，邊坡開挖后不確定影響因素較多，經(jīng)現(xiàn)場多次踏勘和核查地形地質(zhì)情況，將方案優(yōu)化為從設(shè)計出口處進洞。（2）麻栗隧道出口洞門原設(shè)計右側(cè)距320國道較近，位于國道下邊坡半腰部，同時左右側(cè)埋置深度相差較大，高差達到4m以上，存在偏壓。另經(jīng)現(xiàn)場地質(zhì)地形勘察左側(cè)邊仰坡為一古老的小型淺層滑坡體，如按原設(shè)計施工則因邊仰坡開挖導(dǎo)致滑坡體前緣坡腳切腳，易誘發(fā)或激活滑體，將給隧道進洞施工帶來難度，經(jīng)對現(xiàn)場地質(zhì)情況準(zhǔn)確把握后合理化建議并被批準(zhǔn)將隧道出口延長8m，并設(shè)置3m長明洞，保證了隧道中導(dǎo)洞的順利進洞。（3）隧道進、出口段路基受革東大斷裂破碎帶影響嚴(yán)重，出口K102+458~497段路基左側(cè)邊坡開挖后為強風(fēng)化板巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，左側(cè)山體約為45°順向坡，并存在弱夾層。原設(shè)計為二級邊坡，第一級A區(qū)為8m高上擋墻，坡比1：0.25，第二級B區(qū)坡比為1：0.75，仰坡為1：0.75。在準(zhǔn)備施工左側(cè)導(dǎo)洞時，按原設(shè)計開挖邊仰坡后，發(fā)現(xiàn)左邊坡坡口線外20m處開裂，并且裂縫在不斷加寬，說明原設(shè)計坡比已不能保證邊仰坡穩(wěn)定，并且影響隧道正常施工。經(jīng)設(shè)計人員現(xiàn)場勘察，確定將A區(qū)上擋墻高度降低為3m，擋墻以上邊坡坡比調(diào)整為1：1.5，仰坡坡比調(diào)整為1：1.5，對開裂范圍按規(guī)定坡比進行削坡減載。消坡后采取錨桿掛網(wǎng)噴漿防護，錨桿采用準(zhǔn)25，長度10m，梅花型布置，間距2m，鋼筋網(wǎng)采用準(zhǔn)6.5，間距為30×30cm，噴C20混凝土10cm厚，并設(shè)置泄水孔。按此方案實施后，邊仰坡穩(wěn)定，沒有再發(fā)現(xiàn)開裂和坍塌。（4）麻栗隧道右幅進出口洞門原設(shè)計設(shè)置了超前大管棚，而左側(cè)為古滑體，表層較松散，巖層風(fēng)化破碎嚴(yán)重，隧道埋置深度較淺，經(jīng)合理化建議并被批準(zhǔn)同右側(cè)一樣設(shè)置超前大管棚（長度30m），保證了隧道中導(dǎo)洞、左右側(cè)導(dǎo)洞及左右主洞的順利進洞。（5）從出口K102+458反向開挖至K102+450，洞口K102+458~K102+438段洞段埋深3~8m，為碎石土和強風(fēng)化板巖，洞段左側(cè)山體約為45o順向坡，巖層傾向洞內(nèi)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，存在順層軟弱夾層。因左側(cè)強風(fēng)化板巖順夾層滑動，山體開裂下沉擠壓初期支護左邊墻，據(jù)監(jiān)控量測向洞軸方向移動0.7~0.8mm，拱頂上升10mm。為確保施工安全和質(zhì)量，在隧道左幅左側(cè)邊墻原設(shè)計系統(tǒng)錨桿加密，環(huán)距60cm，排距同鋼拱架間距，從側(cè)墻角上1m開始加密。左邊墻每榀鋼拱架增加2根5m長準(zhǔn)32中空錨桿鎖腳，增設(shè)范圍K102+458（出口）~K102+438。兩根鎖腳錨桿分別設(shè)置在鋼拱架底部支座上方20cm處工字鋼的兩側(cè)并與拱腳焊接。麻栗隧道右幅K102+458~K102+420進口段位于革東斷層影響帶，巖體為強至中風(fēng)化絹云母板巖，松散易坍塌，地下水較豐富，圍巖自穩(wěn)性極差，為了增強進洞施工安全并及早使初期支護形成閉合結(jié)構(gòu)，確定增設(shè)仰拱底部閉合工字鋼，其中K102+458~K102+442段間距為50cm，K102+442~K102+420段間距為60cm，采用I18工字鋼，并澆筑厚度26cm的C25混凝土。

2對麻栗隧道造價管理的幾點建議

在隧道開挖過程中，由于對圍巖認識不足，致使對支護參數(shù)，支護形式的選擇不當(dāng)及支護時間的滯后，或施工質(zhì)量的不保證而導(dǎo)致塌方是經(jīng)常發(fā)生的，隧道設(shè)計只能是預(yù)設(shè)計，在施工過程中，隨著圍巖變化而不斷修改完善。因此如何提高地質(zhì)預(yù)測的客觀性就顯得尤為重要。針對麻栗連拱隧道的實際情況，借鑒其他隧道的施工經(jīng)驗，特提出如下幾種方法以準(zhǔn)確預(yù)測圍巖特點和規(guī)律，對實際施工產(chǎn)生導(dǎo)向作用，從而實現(xiàn)隧道工程造價的可預(yù)控性。

2.1典型類比分析法

典型類比分析法是將典型工程的地質(zhì)條件、相應(yīng)的施工條件及相應(yīng)的施工條件對圍巖周圍位移的影響，類比應(yīng)用于同一圍巖類別的隧道圍巖穩(wěn)定性分析的方法。典型工程指的是充分的現(xiàn)場原位測試資料，其成功經(jīng)驗同行公認，在同一圍巖類別有良好的代表性的隧道工程。類比應(yīng)用的途徑是：以典型工程原位測試資料（洞周位移除外，留作檢驗基準(zhǔn)）作輸入數(shù)據(jù)；巖石力學(xué)數(shù)值分析程序反饋修正后，其洞周位移分析結(jié)果應(yīng)與典型工程實測值盡可能地接近，修正后的程序可供同一圍巖類別隧道工程初步設(shè)計應(yīng)用。該方法從取得實測收斂值的第一天起，運用典型類比分析法BMP程序及時進行位移反分析，及早掌握初始地應(yīng)力側(cè)壓系數(shù)的近似值，修正設(shè)計；并在圍巖基本穩(wěn)定之日，立即得出圍巖的等效彈性模量，以進行更準(zhǔn)確的圍巖穩(wěn)定分析預(yù)測。

2.2變形速率比值判別法

該方法是典型類比分析法的一種應(yīng)用形式，在軟弱圍巖隧道施工中，斷面開挖后，特別是初期支護施作完成的24h內(nèi)，能立即對圍巖穩(wěn)定性與支護效果作出定量判別，查明支護保守或不足，如有險情及時發(fā)出預(yù)報，有效處理，確保施工安全。該方法主要控制指標(biāo)有允許變形量u0和比值v/v0（v0為實測圍巖變形速率最大值），允許變形量u0根據(jù)圍巖類別（并區(qū)分脆性巖體和塑性巖體）與隧道埋深查表得出；比值v/v0為5%~10%，圍巖趨于穩(wěn)定，當(dāng)比值v/v0達20%左右時，可以認為變形速率顯著減小，接近趨于穩(wěn)定；當(dāng)比值v/v0達33%左右時，可以認為變形速率減小，有可能趨于穩(wěn)定；當(dāng)比值v/v0達50%左右時，可以認為變形速率略有降低。變形速率比值判別法通過監(jiān)控量測，檢驗預(yù)設(shè)計的支護類型、參數(shù)和施作順序、時間是否合理，為及時判明圍巖穩(wěn)定性的趨勢提供了一個半定量性質(zhì)的新的方法。

3結(jié)束語

從麻栗隧道前階段的施工控制看，實際施工過程中適時采集了各種地質(zhì)信息，及早反饋于設(shè)計，形成工地會議紀(jì)要并及時指導(dǎo)施工，這在很大程度上得益于采取了動態(tài)施工觀念和良好的隧道監(jiān)控量測體系。本論文提出的幾種方法，以及先進的監(jiān)測手段，對隧道施工安全起到十分重要的作用，同時也將合理降低隧道工程造價。

參考文獻

[1]李世輝.隧道支護設(shè)計新論[M].北京：科學(xué)出版社，1999：149-153，268-276.

[2]黃成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2001：204-249.

作者:史志樓 單位:江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫交通分院