劉子國

【摘 要】本文以青云山隧道為例，給出仁新高速公路隧道工程設(shè)計動態(tài)調(diào)整，施工工程動態(tài)管理，有效控制工程的安全、質(zhì)量、進(jìn)度和投資的一些心得體會。

【關(guān)鍵詞】隧道工程；動態(tài)設(shè)計；動態(tài)管理；信息化施工

中圖分類號： U455.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0167-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.076

0 前言

隧道工程處于一個極為復(fù)雜的地質(zhì)系統(tǒng)中，其穩(wěn)定性與許多因素有關(guān)，如圍巖構(gòu)造，巖土體材料物理力學(xué)特性，初始地應(yīng)力，地下水作用等。傳統(tǒng)設(shè)計方法所提出的開挖方案往往與實際情況有一定差距。首先，地應(yīng)力的分布千差萬別；其次，由于巖土體的非均勻性，各向異性及非線性，使得反映巖土體特性的本構(gòu)關(guān)系模型難以與巖土體的實際性質(zhì)完全一致。在隧道工程施工開挖前及施工過程中，要想準(zhǔn)確地確定各項支護(hù)參數(shù)及最優(yōu)的開挖支護(hù)方案，確保施工萬無一失，并非易事。另外現(xiàn)階段我國的隧道存在由于勘察深度不足，設(shè)計考慮不全面的現(xiàn)象普遍存在，給施工過程中的質(zhì)量、進(jìn)度、變更、費用等管理工作帶來很大的影響。

因此，認(rèn)真研究公路隧道的設(shè)計、施工管理中存在的問題，實施設(shè)計動態(tài)調(diào)整、施工過程動態(tài)管理，對優(yōu)化設(shè)計、有效控制工程的安全、質(zhì)量、工期和投資將起到重要的作用。

1 工程概況

青云山隧道位于廣東省韶關(guān)市青云山山脈，進(jìn)口位于翁源縣李洞村，出口位于隆街鎮(zhèn)松嶺鄉(xiāng)象湖村，設(shè)計為分離式隧道，起訖樁號左線ZK344+710～ZK350+610，長5900m；右線YK344+645～YK350+655，長6010m，呈132°方向展布；隧道最大埋深約808m，屬特長深埋隧道。隧道區(qū)大地構(gòu)造部位處于贛閩隆起區(qū)和粵桂湘贛褶皺帶的接界處，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。雷公頂復(fù)式背斜為隧道區(qū)主體褶皺，也是區(qū)內(nèi)最大褶皺，總體構(gòu)造形跡展布方向為北東向。地表水主要為大氣降水形成的地表面流，地表徑流條件較好，隧道進(jìn)、出口位于斜坡中部，分布標(biāo)高較高，但匯水面積大，水量多。常發(fā)生以崩塌為主的不良地質(zhì)情況：隧道出口分布大量塊石，塊石成份為砂巖、石英砂巖和礫巖，粒徑大小混雜，多數(shù)在200-1000mm之間，個別大于2000mm，磨圓度差，棱角分明，為節(jié)理裂隙面與層里面切割形成的崩塌產(chǎn)物，推測厚度5～15m，該崩塌體對施工將產(chǎn)生不利影響。隧道施工中出現(xiàn)了大量涌水，隧道施工面臨的風(fēng)險和挑戰(zhàn)很大。要解決上述問題必須采取新的施工管理方法，即以動態(tài)設(shè)計，信息化施工為核心的隧道動態(tài)管理法。

2 隧道動態(tài)設(shè)計和信息化施工管理

本文所提出的隧道施工動態(tài)管理是以動態(tài)設(shè)計，動態(tài)管理，信息化施工方法為核心內(nèi)容的管理模式，而公路隧道動態(tài)設(shè)計，信息化施工法則是以新奧法為基礎(chǔ)，是地勘一一設(shè)計——超前預(yù)報施工——監(jiān)控量測——支護(hù)優(yōu)化——施工過程控制等過程的循環(huán)。

2.1 動態(tài)設(shè)計管理

對于地質(zhì)情況復(fù)雜而多變的青云山隧道工程而言，動態(tài)設(shè)計管理是隧道工程動態(tài)管理的一項重要內(nèi)容，貫穿于隧道建設(shè)的整個過程之中，動態(tài)設(shè)計與工程質(zhì)量，安全和造價等直接相關(guān)，必須嚴(yán)格把關(guān)和控制。

2.1.1 動態(tài)設(shè)計

隧道工程的動態(tài)設(shè)計，是指在隧道施工過程中，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測的圍巖變形數(shù)據(jù)，對開挖方法，初期支護(hù)和二次襯砌的形式及其支護(hù)參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的修改與調(diào)整，以指導(dǎo)隧道施工作業(yè)，其目的是使隧道的支護(hù)措施和襯砌結(jié)構(gòu)與實際地質(zhì)情況相適應(yīng)，保證隧道的結(jié)構(gòu)及營運安全。基本原則是隨地質(zhì)變化及時改變設(shè)計，在保證隧道安全的前提下，做到支護(hù)合理，結(jié)構(gòu)安全，投資節(jié)省和質(zhì)量優(yōu)良。動態(tài)設(shè)計主要內(nèi)容包括：開挖方法調(diào)整，施工工序更改，預(yù)留變形量修正，設(shè)計參數(shù)修改，輔助施工措施的建議。即當(dāng)某種方法不能滿足圍巖穩(wěn)定性要求時，應(yīng)及時變更有利于圍巖穩(wěn)定的施工方法或輔助施工措施；當(dāng)施工信息顯示出不穩(wěn)定征兆時，應(yīng)檢查是否由于工序不當(dāng)造成，考慮改變施工工序，如暫停開挖，及時錨噴，二次襯砌緊跟，提前施作仰拱等；當(dāng)設(shè)計預(yù)留變形量與現(xiàn)場量測結(jié)果不符時，應(yīng)及時修正未開挖段的預(yù)留變形量；當(dāng)設(shè)計支護(hù)參數(shù)或結(jié)構(gòu)形式與圍巖不匹配時，應(yīng)對設(shè)計進(jìn)行修改。

2.1.2 動態(tài)設(shè)計實施與管理

（1）組織機構(gòu)

以設(shè)計為主，監(jiān)理，施工單位，監(jiān)控量測及地質(zhì)預(yù)報單位（事先提供超前地質(zhì)預(yù)報）和業(yè)主共同參與的方式開展動態(tài)設(shè)計。由業(yè)主牽頭組織成立動態(tài)設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)小組，組長由業(yè)主代表（隧道專業(yè)工程師）擔(dān)任，負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)。

（2）實施程序及管理

提出申請。每循環(huán)開挖后，施工單位要及時對掌子面圍巖進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)圍巖的實際情況與設(shè)計有較大出入時，應(yīng)及時提出變更申請；業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理單位代表在日常巡查中發(fā)現(xiàn)圍巖的實際情況與設(shè)計有較大出入時，也應(yīng)及時提出變更建議。

工地會議。監(jiān)理（駐地辦負(fù)責(zé)人，一般是隧道專業(yè)監(jiān)理工程師）現(xiàn)場初步查看后，及時向業(yè)主（隧道專業(yè)工程師）匯報，然后由業(yè)主召集設(shè)計單位（設(shè)計代表），監(jiān)控單位人員等相關(guān)人員查看現(xiàn)場，必要時邀請有關(guān)專家參與，召開工地會議進(jìn)行會審。會議一般由組長主持，首先由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人（項目總工程師）陳述情況并提出變更意見，然后由監(jiān)理，監(jiān)控和設(shè)計等相關(guān)人員發(fā)表意見，進(jìn)行商討，最終形成共識。

回簽審批。各方統(tǒng)一變更意見現(xiàn)場會簽工程變更現(xiàn)場辦公會議紀(jì)要。變更審核實行分級審批管理制度（根據(jù)變更金額共分5級）。工地會議之后，承包人根據(jù)變更估算金額及時報業(yè)主審查，批準(zhǔn)后進(jìn)人變更辦理階段。

2.1.3 支護(hù)參數(shù)調(diào)整

動態(tài)設(shè)計強調(diào)支護(hù)措施和襯砌結(jié)構(gòu)與實際地質(zhì)情況相適應(yīng)，隨著圍巖情況的變化對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，這種調(diào)整應(yīng)根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)效果進(jìn)行增強或降低。

（1）增強初期支護(hù)

隧道開挖后，當(dāng)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，圍巖級別比預(yù)設(shè)計差，或穩(wěn)定性特征出現(xiàn)異常狀態(tài)，或監(jiān)控數(shù)據(jù)反映出某些問題時，須及時增強初期支護(hù)。可考慮降低圍巖級別，或調(diào)整設(shè)計參數(shù)，或選用如下加強措施：即采用或加密鋼架或改變鋼架形式，或調(diào)整其它參數(shù)（如噴射混凝土厚度，系統(tǒng)錨桿數(shù)量和錨桿布置等）；加密或加長錨桿；增設(shè)鋼筋網(wǎng)；增設(shè)或加密超前錨桿或小導(dǎo)管；增設(shè)臨時仰拱或及時形成初期支護(hù)封閉環(huán)。

（2）降低初期支護(hù)

施工中，當(dāng)圍巖級別，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件比預(yù)設(shè)計的明顯要好，或初期支護(hù)未全部完成前位移已收斂，達(dá)到二次襯砌施作的指標(biāo)，或初期支護(hù)已施作完畢，位移量遠(yuǎn)小于設(shè)計值時，應(yīng)降低初期支護(hù)。降低初期支護(hù)可用提高圍巖級別的方法：即改用相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，或局部調(diào)整，如減少錨桿數(shù)量，縮短錨桿長度；減薄噴混凝土層厚度；取消或更換鋼架，或加大鋼架間距；改用或取消輔助施工措施，改變輔助施工措施的設(shè)計參數(shù)等。

（3）二次襯砌設(shè)計參數(shù)修正

在塌方或變形較大的地段，二次襯砌應(yīng)根據(jù)其實際受力情況予以加強，一般宜采用鋼筋二次襯砌，同時應(yīng)考慮設(shè)置仰拱；二次襯砌加強可采用加厚，采用鋼筋襯砌，提高標(biāo)號等措施。

2.1.4 其它調(diào)整

對于承載力低的較軟基底圍巖，可考慮增設(shè)基底回填（相當(dāng)于仰拱填充層）。

2.2 信息化施工管理要點

根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報，超前探孔和施工監(jiān)測及其它技術(shù)手段獲取的圍巖信息來檢驗勘測，設(shè)計的準(zhǔn)確性以及如何對后續(xù)施工（特別是安全施工）進(jìn)行指導(dǎo)是信息化施工的精髓所在。

2.2.1 信息化施工組織與管理

隧道施工單位應(yīng)在開工前建立起信息化施工領(lǐng)導(dǎo)小組，組長由項目總工擔(dān)任，安排數(shù)名專職人員，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，資料搜集，協(xié)調(diào)等具體工作。業(yè)主，監(jiān)理，設(shè)計各方應(yīng)積極配合，監(jiān)督，指導(dǎo)施工單位切實有效地開展信息化施工。信息化施工的動態(tài)設(shè)計特征決定了施工管理的重要性，因此必須加強施工質(zhì)量控制。通常，業(yè)主通過工地巡查，監(jiān)督監(jiān)理和承包人質(zhì)量保證體系的運轉(zhuǎn)情況，質(zhì)量控制程序的落實情況及施工質(zhì)量情況。應(yīng)對監(jiān)理進(jìn)行監(jiān)督，要特別檢查監(jiān)理對重點工序的旁站監(jiān)理情況和對施作質(zhì)量的現(xiàn)場檢查情況，以及監(jiān)理人員的出勤率及履職情況。施工現(xiàn)場巡查應(yīng)隨時檢查工程施工是否符合設(shè)計要求，重點檢查初期支護(hù)施工質(zhì)量，尤其要加強對變更工程的施工數(shù)量、質(zhì)量的巡查。根據(jù)需要，業(yè)主可聘請第三方進(jìn)行進(jìn)行隧道專項檢測。仁新高速公路項目采取施工單位自檢、監(jiān)理旁站，試驗檢測中心抽檢的方式定期對各隧道的初期支護(hù)，二次襯砌進(jìn)行無損檢測，有力地保障了工程質(zhì)量。

2.3 信息化施工與動態(tài)設(shè)計的關(guān)系

信息化施工是依據(jù)設(shè)計，在設(shè)計范圍內(nèi)進(jìn)行的工作，是設(shè)計意圖的實現(xiàn)過程；同時，及時為動態(tài)設(shè)計提供相關(guān)信息，為動態(tài)設(shè)計服務(wù)。就內(nèi)容而言，信息化施工是以施工為主，本身與設(shè)計的調(diào)整無關(guān)。

動態(tài)設(shè)計是區(qū)別于原設(shè)計的，隨著施工的進(jìn)行而進(jìn)行的設(shè)計調(diào)整和修正。信息化施工與動態(tài)設(shè)計是互為前提，互相包容，相輔相成的，但前者側(cè)重于方案的實施，后者則側(cè)重于結(jié)構(gòu)安全和方案的可行性。

3 管理成果

通過動態(tài)的施工管理與控制，采取動態(tài)設(shè)計，信息化施工方法，仁新高速公路隧道建設(shè)取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。建設(shè)中，為便于根據(jù)不同的圍巖情況，靈活合理地選取支護(hù)形式，在原設(shè)計典型襯砌類型基礎(chǔ)之上，增加了13種不同程度、不同形式的襯砌亞級支護(hù)設(shè)計；并采取了優(yōu)化施工工法，優(yōu)化鋼支撐材料等措施有效提高了隧道施工進(jìn)度，保障了隧道施工安全。

4 結(jié)論及建議

實踐證明，動態(tài)設(shè)計，信息化施工的動態(tài)管理理念是適用于隧道工程項目建設(shè)的先進(jìn)理念，應(yīng)貫穿于隧道工程建設(shè)的整個過程之中。動態(tài)設(shè)計、動態(tài)管理與工程質(zhì)量，安全和造價等直接相關(guān)，必須嚴(yán)格把關(guān)和控制。

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[4]《廣東省仁新高速公路隧道施工標(biāo)準(zhǔn)化手冊》.