Harald Wagner

(泰國(guó)Harald Wagner博士咨詢公司，泰國(guó) 10220)

0 引言

開發(fā)“地下工程”遠(yuǎn)不只是將要開發(fā)成隧道的地下結(jié)構(gòu)繪成圖紙那么簡(jiǎn)單。開發(fā)是對(duì)設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行管理，隧道開發(fā)商必須是包括施工管理在內(nèi)的隧道項(xiàng)目管理者。通過對(duì)最近包括傳統(tǒng)隧道施工法和機(jī)械隧道施工法在內(nèi)的隧道承包合同的總結(jié)，對(duì)隧道事故進(jìn)行分析，顯示:財(cái)務(wù)狀況是影響隧道開發(fā)的主要因素。本文將針對(duì)開發(fā)階段、合同含義和項(xiàng)目組織進(jìn)行詳細(xì)說明。

1 合同模式

開挖完成前合同內(nèi)容難以量化。因此，應(yīng)制定允許合理修正合同條款的靈活的合同框架。隧道施工的理論依據(jù)是將隧道周圍及上方的巖土視為載荷和承載體。結(jié)合隧道開挖引起的地層應(yīng)力變化，系統(tǒng)地調(diào)整所需支護(hù)的類型和數(shù)量。在編制對(duì)地下工程有影響的各種合同條款時(shí)，必須體現(xiàn)類似的靈活性。

地下工程開發(fā)的基本要求有:1)根據(jù)具體工程要求;2)根據(jù)工程和施工的進(jìn)展，分階段進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，為后續(xù)施工提供指導(dǎo);3)施工方法應(yīng)適合采用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械、設(shè)備和材料;4)通過地質(zhì)監(jiān)測(cè)對(duì)照檢查前期的地質(zhì)預(yù)報(bào)，并根據(jù)遇到的具體地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)整;5)制定采用靈活的合同模式，以便進(jìn)行合理調(diào)整。

幾十年以來，合理開發(fā)地下工程的需求不斷增加。傳統(tǒng)隧道施工法較適合復(fù)雜、多變的不良地質(zhì)條件。主要是通過在設(shè)計(jì)和施工階段選擇最佳的開挖斷面、開挖方法和襯砌，最大程度地降低施工成本。在隧道開挖期間，合同雙方必須在預(yù)先規(guī)定的時(shí)限內(nèi)共同做出決定，以便靈活應(yīng)對(duì)變化的地質(zhì)條件。

2 合同的主要構(gòu)成

本文以下述各章節(jié)內(nèi)容為基礎(chǔ)，解決以下5個(gè)方面的問題:

1)針對(duì)伊朗山區(qū)機(jī)械化隧道施工法(TBM法)和傳統(tǒng)隧道施工法(CTM法)的特性和風(fēng)險(xiǎn)，提供《巖土情況和技術(shù)依據(jù)的調(diào)查報(bào)告》;

2)根據(jù)《技術(shù)依據(jù)》，判斷采用機(jī)械化隧道施工法(TBM法)還是采用機(jī)械化隧道施工法(TBM法)結(jié)合傳統(tǒng)隧道施工法(CTM法);

3)提出《含有風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施的風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃》，以提高伊朗山區(qū)機(jī)械化隧道施工法(TBM法)和/或傳統(tǒng)隧道施工法(CTM法)的應(yīng)用效率;

4)針對(duì)正在進(jìn)行的TBM和/或DBM(鉆爆法)隧道施工，為完善其合同條款提出建議;

5)針對(duì)以后的TBM或CTM隧道施工，為完善其技術(shù)條款提出建議。

3 不良地質(zhì)條件的應(yīng)對(duì)措施

高山地區(qū)深埋隧道施工使TBM法隧道施工和傳統(tǒng)鉆爆法施工面臨巨大挑戰(zhàn)。如果未能在合同文件中充分考慮不良地質(zhì)的應(yīng)對(duì)措施，那么遇到不良地質(zhì)情況時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一系列問題，并嚴(yán)重延誤工期。

無論TBM法施工還是傳統(tǒng)方法施工，在埋深較淺地段，遇到的地質(zhì)問題均可順利解決;但在深埋地段，由于地應(yīng)力、圍巖強(qiáng)度、涌水等因素，遇到的地質(zhì)問題通常會(huì)帶來災(zāi)難性的后果。

近年來，關(guān)于TBM法在深埋復(fù)雜地質(zhì)條件下的適用性問題，業(yè)界一直在爭(zhēng)論由于TBM法缺乏靈活性，在掘進(jìn)過程中，由于地應(yīng)力或斷層破碎帶的影響，容易造成TBM被困，或可能因巖爆、嚴(yán)重涌水等原因，造成TBM損壞，從而引發(fā)各種問題。因此，最近在歐洲穿越阿爾卑斯山的隧道工程中，已不再采用TBM法。

在這種情況下，傳統(tǒng)鉆爆法/新奧法(NATM)也面臨著與現(xiàn)代TBM法同樣的挑戰(zhàn)，但人們常常忽略這一問題。鉆爆法遇到不良地質(zhì)情況時(shí)，所需的時(shí)間可能與采用適當(dāng)?shù)腡BM法相當(dāng)，甚至更長(zhǎng)。最近，在全球范圍內(nèi)，除了一些特殊情況外，只有深埋隧道的風(fēng)險(xiǎn)較低時(shí)，才采用TBM法。

4 風(fēng)險(xiǎn)控制

由于TBM在高應(yīng)力條件下容易被卡、被損壞，因此需要規(guī)避這方面的風(fēng)險(xiǎn)。制定完善的風(fēng)險(xiǎn)管控方案，是應(yīng)對(duì)這種不利狀況的最佳合同手段。圖1和圖2列出了地下工程設(shè)計(jì)和施工階段的風(fēng)險(xiǎn)控制流程。

圖1 設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)控制流程Fig.1 Flowchart——Design risk

為了避免因處理深埋隧道施工中(尤其是TBM法隧道施工中)遇到的不良地質(zhì)而導(dǎo)致的工期延誤問題，需要有完備的預(yù)案。這個(gè)預(yù)案包括對(duì)隧道掌子面前方地質(zhì)情況的勘探、評(píng)價(jià)和評(píng)估。

圖2 施工階段風(fēng)險(xiǎn)控制流程Fig.2 Flowchart——Construction risk

對(duì)于深埋隧道可能遇到復(fù)雜的地質(zhì)情況，只有通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，才能提前準(zhǔn)備并采取有效的應(yīng)對(duì)措施。因此，在工程研究中，必須加強(qiáng)深部地質(zhì)和地質(zhì)力學(xué)的研究。

5 施工前采取的措施

表1為施工準(zhǔn)備階段遇到的問題及其解決措施。由表1可知，為了更好地了解隧道埋深范圍和沿線復(fù)雜的地質(zhì)與應(yīng)力條件之間的相互作用，此階段的工程費(fèi)用和工作重點(diǎn)應(yīng)集中在現(xiàn)場(chǎng)勘察上。提前掌握工程的地質(zhì)情況，是從本質(zhì)上規(guī)避工程風(fēng)險(xiǎn)的唯一有效方法。隧道施工不能僅憑運(yùn)氣。極端不利的地質(zhì)條件，是影響隧道施工的主要因素。因此，通常需要采用靈活的巖土工程解決方案。

表1 施工準(zhǔn)備階段遇到的問題及其解決措施Table 1 Project requirements related to preconstruction phase

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，若TBM及其隧道襯砌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太靈活，可能會(huì)影響隧道施工。因此，在開工前進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探顯得尤為重要。硬巖TBM的設(shè)計(jì)正朝著復(fù)合式和通用型方向發(fā)展，即具有超前管棚支護(hù)、工作面加固、預(yù)注漿及地層處理等功能。

盡管TBM的設(shè)計(jì)取得了巨大進(jìn)步，TBM的性能有了很大改進(jìn)，但是，隧道工程地質(zhì)勘探技術(shù)的進(jìn)步卻并不明顯。隧道設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘探技術(shù)以及隧道施工期間掌子面前方的地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，均未取得明顯進(jìn)步。

6 風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施

在瑞士阿爾卑斯山隧道工程中，通過調(diào)整隧道線路，避開Piora斷層帶，降低了工程風(fēng)險(xiǎn)。通過調(diào)整隧道線路來降低風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)方案進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研和評(píng)估。如果隧道采用深埋、直線方案，則需穿越大的斷層破碎帶，需要采取預(yù)處理措施，排除大量涌水;如果對(duì)隧道線路進(jìn)行調(diào)整，避開大的斷層破碎帶，可能會(huì)增加隧道長(zhǎng)度，但是與原方案相比，可能會(huì)更經(jīng)濟(jì)，且工期更短。

山區(qū)深埋TBM法隧道和鉆爆法(DBM)隧道施工經(jīng)驗(yàn)顯示，如果遇到未探明的不良地質(zhì)條件，可能會(huì)出現(xiàn)重大坍塌，有時(shí)甚至?xí)诱`工期數(shù)年。

因此，建議:在合同中增加有關(guān)地質(zhì)勘探的條款，以確保對(duì)深埋隧道進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探;在合同中增加有關(guān)地層處理的條款，以保證能夠?qū)Φ貙舆M(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼７駝t，各種工程事故，如嚴(yán)重的坍塌、工期延誤、TBM被困等仍會(huì)發(fā)生。

7 勘探質(zhì)量

很顯然，即使不考慮以前發(fā)生過的TBM被困、TBM被廢棄、鉆爆法隧道意外坍塌等問題，世界上其他地方新上項(xiàng)目的勘探水平仍舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，仍低于瑞士阿爾卑斯山隧道所采用的最新技術(shù)水平。

通過對(duì)大量TBM法隧道施工過程中發(fā)生的事故進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，表明:對(duì)于山區(qū)TBM法隧道，如果未提前探明TBM前方的地層狀況，往往會(huì)出現(xiàn)許多問題。

8 施工前及施工中進(jìn)行的地質(zhì)勘探

表2為施工階段可能出現(xiàn)的問題及其解決方案。由于深埋隧道地質(zhì)勘探困難，因此大多數(shù)深埋隧道沿線沒有進(jìn)行鉆勘。建議合同中應(yīng)強(qiáng)制規(guī)定，在隧道施工中，應(yīng)從隧道內(nèi)實(shí)施長(zhǎng)距離鉆孔取芯，以探明掌子面前方的地質(zhì)情況;建議將施工前和施工中的地質(zhì)勘探，列為合同的有關(guān)強(qiáng)制性條款。這些強(qiáng)制性條款有利于改進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探方案和地質(zhì)勘探方案的實(shí)施。

表2 施工階段出現(xiàn)的問題及其解決措施Table 2 Project requirements related to construction phase

9 項(xiàng)目管理的作用

實(shí)施高效的項(xiàng)目管理、工程款支付和獎(jiǎng)罰，其目的在于及時(shí)、有效地獲取工程的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，以便在施工過程中能及時(shí)掌握TBM的工作狀況，并能夠及早制定預(yù)案，以解決TBM前方可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)情況。

隧道施工由各個(gè)作業(yè)團(tuán)隊(duì)完成，因此，每時(shí)每刻都要相互合作、協(xié)調(diào)一致，并且在隧道的全壽命期內(nèi)都要保證其正常運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目經(jīng)理要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工期和預(yù)算目標(biāo)，需要有整合各種資源，并保證項(xiàng)目成功實(shí)施的能力。

要不斷提高管理效率，降低重點(diǎn)工程施工風(fēng)險(xiǎn)。需要實(shí)行良好的風(fēng)險(xiǎn)管理制度，降低與項(xiàng)目有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，如工期、物資供應(yīng)、進(jìn)度的延誤，資金和現(xiàn)金流的不到位、工程造價(jià)偏差的影響及突發(fā)事件對(duì)成本和進(jìn)度的影響等。

必須提高項(xiàng)目規(guī)劃水平，嚴(yán)格遵守進(jìn)度計(jì)劃，提高項(xiàng)目管理的準(zhǔn)確性，以更低的造價(jià)、更優(yōu)的質(zhì)量、更快的速度交付工程。每個(gè)項(xiàng)目都需要改善工作流程和施工工藝，提高與項(xiàng)目相關(guān)的交流溝通能力，提高項(xiàng)目的透明度。

這樣便可以避免一些不必要的分析表，提高信息的準(zhǔn)確性，提高項(xiàng)目的透明度和生產(chǎn)效率，使項(xiàng)目及時(shí)交工程，進(jìn)而形成更好的項(xiàng)目規(guī)劃，提高項(xiàng)目的運(yùn)行效率，并獲得額外的資金支持。跟蹤項(xiàng)目的現(xiàn)金流，并依據(jù)計(jì)劃對(duì)實(shí)施情況進(jìn)行監(jiān)督，是十分重要的。

利用相關(guān)輔助工具，可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)項(xiàng)目完工日期和費(fèi)用，進(jìn)而在整個(gè)項(xiàng)目周期內(nèi)及時(shí)做出戰(zhàn)略性的調(diào)整，有把握地向業(yè)主做出承諾，并實(shí)現(xiàn)承諾。利用實(shí)時(shí)工程進(jìn)展關(guān)鍵指標(biāo)、工程量指標(biāo)和財(cái)務(wù)指標(biāo)，進(jìn)行深層次的分析，可提前做出預(yù)警，進(jìn)而降低工程費(fèi)用超標(biāo)和工期拖延及各種違約罰款的風(fēng)險(xiǎn)。

為了執(zhí)行設(shè)計(jì)審查、文件控制、費(fèi)用預(yù)算，使項(xiàng)目在規(guī)定工期和預(yù)算內(nèi)按計(jì)劃完成，在相關(guān)軟件的幫助下，項(xiàng)目管理必須做到以下幾點(diǎn):

1)跟蹤費(fèi)用情況，深入分析變更指令和預(yù)測(cè)費(fèi)用變更額度;

2)及時(shí)發(fā)現(xiàn)工期延誤情況，并及時(shí)糾正;

3)遵守詳細(xì)的施工進(jìn)度計(jì)劃;

4)及時(shí)解決變更問題，及時(shí)支付工程款，盡早采取措施，避免索賠。

另外，在分階段管理過程中(可行性研究、投標(biāo)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù))，結(jié)合項(xiàng)目管理、質(zhì)量保證和項(xiàng)目組織等多方面應(yīng)用涉及的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，以及基于互聯(lián)網(wǎng)的處理軟件，可輔助進(jìn)行智能規(guī)劃、進(jìn)度報(bào)告、地質(zhì)報(bào)告解讀、風(fēng)險(xiǎn)和索賠管理、預(yù)算和成本核算、文件管理以及工程控制系統(tǒng)的建立和維護(hù)。