羅加明，王明慧，王碧軍，張 橋，倪少權(quán)

高速鐵路隧道平行流水作業(yè)施工組織研究

羅加明1，王明慧2,3，王碧軍4，張 橋2，倪少權(quán)3

（1. 國(guó)家鐵路局，成都監(jiān)管局，成都 610051；2. 渝萬鐵路有限責(zé)任公司，重慶 400014；3. 西南交通大學(xué)，交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都 610031；4. 中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 400037）

在項(xiàng)目施工過程中，由于客觀條件限制以及一定人為因素的影響帶來的施工組織混亂常常會(huì)造成工程進(jìn)度的減慢以及成本的流失等嚴(yán)重問題。因此，科學(xué)合理的施工組織方案運(yùn)用對(duì)工程項(xiàng)目的高效進(jìn)行至關(guān)重要。本文以鄭萬高鐵重慶段雙線隧道的施工建設(shè)為例，展示了其基于平行流水作業(yè)施工組織方法下的最優(yōu)資源配置和掌子面作業(yè)區(qū)段、仰拱初支作業(yè)區(qū)段、仰拱作業(yè)區(qū)段、防排水作業(yè)區(qū)段、二襯作業(yè)區(qū)段五個(gè)平行流水作業(yè)面的劃分情況和具體作業(yè)流程。在鄭萬鐵路重慶段黃石隧道施工作業(yè)中，平行流水作業(yè)施工組織的運(yùn)用達(dá)到了加快作業(yè)進(jìn)度和降低成本的目的，起到了一定的借鑒作用。

高速鐵路；隧道；平行流水；作業(yè)區(qū)段

0 引 言

施工組織方案是在施工中指引工程項(xiàng)目從籌備到完成的一系列活動(dòng)的綜合性、專業(yè)性的綱領(lǐng)文件，對(duì)整個(gè)施工過程以及施工工藝的戰(zhàn)略起指揮作用。一個(gè)科學(xué)、合理、高效的施工組織設(shè)計(jì)對(duì)工程項(xiàng)目的進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用[1]。而高速鐵路施工建設(shè)作為我國(guó)“交通先行”戰(zhàn)略的重大支撐部分，其工程線性分布，施工流動(dòng)性大、周期長(zhǎng)，易受到自然環(huán)境影響等為施工帶來困難的特點(diǎn)對(duì)施工組織提出了更高的要求。

縱觀我國(guó)的鐵路施工建設(shè)，因施工組織不力帶來的施工混亂和窩工現(xiàn)象，已經(jīng)嚴(yán)重影響了工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，在降低拖慢施工進(jìn)度的同時(shí)，還造成了不小的成本浪費(fèi)和資金流失。因此，研究合理科學(xué)的施工組織方案已經(jīng)迫在眉睫。

我國(guó)的施工組織研究在實(shí)踐中發(fā)展，主要方法包括順序作業(yè)法、平行作業(yè)法、搭接作業(yè)法、流水作業(yè)法等。其中，平行作業(yè)法使多工種相互配合同時(shí)進(jìn)行各種作業(yè)，具有顯著縮短工期、資源投入高的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于綜合性強(qiáng)、影響因素復(fù)雜的工程項(xiàng)目中[2]；而流水作業(yè)法按工序組織施工隊(duì)，在相同環(huán)境中依次連續(xù)地工作，形成時(shí)間上的均勻搭接，具有工作強(qiáng)度均衡、施工工期縮短的特點(diǎn)[3]。為了兼顧工期與資源投入，針對(duì)高鐵隧道施工這種復(fù)雜性的問題，綜合上述兩種施工方案的優(yōu)勢(shì)，采用平行流水施工為較好的選擇。

以鄭萬鐵路高鐵隧道平行流水作業(yè)施工組織為例，展示平行流水作業(yè)在鐵路隧道施工中的具體資源配置方法和不同作業(yè)區(qū)段的具體作業(yè)流程，凸顯了平行流水作業(yè)施工組織方案在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)越性和合理性。

1 平行流水作業(yè)定義

合理組織平行流水施工可以保證各工作隊(duì)（小組或個(gè)人）能連續(xù)均衡地展開施工，使各種資源的供應(yīng)滿足需要，同時(shí)有利于縮短工期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工程費(fèi)用，保證工程質(zhì)量。

2 平行流水作業(yè)的適用條件

實(shí)行隧道平行流水作業(yè)的基礎(chǔ)主要是開挖工法和步距，本文的平行流水作業(yè)適用于圍巖較好的大斷面或全斷面開挖工法，需同時(shí)滿足兩臺(tái)裝載機(jī)側(cè)翻上渣，加快了出渣進(jìn)度，同時(shí)下臺(tái)階高度降低，渣量明顯減少，單挖機(jī)出渣時(shí)間減少。同時(shí)仰拱初支和二襯安全步距加大，給流水作業(yè)釋放了施工空間，二襯鋼筋連接作業(yè)空間加大，大部分連接工作可以在臺(tái)架以下施做，加快了工效。另外增加了渣車和罐車調(diào)頭空間，避免了渣車和罐車長(zhǎng)距離獨(dú)頭倒車，也大大減少了車輛干擾和裝載機(jī)等待碴車的可能性[7, 8]。開挖工法和步距的優(yōu)化為流水作業(yè)提供了有利的基礎(chǔ)條件。

3 資源配置

以鄭萬鐵路重慶段黃石隧道出口工作面Ⅳ級(jí)圍巖大斷面開挖工法為例介紹其人員、設(shè)備在平行作業(yè)與常規(guī)施工中的配置情況。

3.1 人員配置（見表1）

表1 人員配置表

3.2 機(jī)械設(shè)備配置（見表2）

根據(jù)表1、表2可知，在平行作業(yè)與傳統(tǒng)作業(yè)施工中，由于傳統(tǒng)作業(yè)是以工序順序作業(yè)，管理人員、作業(yè)人員及相應(yīng)的設(shè)備投入較平行作業(yè)施工均有增加。

表2 機(jī)械設(shè)備配置表

4 作業(yè)區(qū)段施工組織

隧道施工按不同工位分為5個(gè)作業(yè)區(qū)段，即5個(gè)流水作業(yè)面，分別為掌子面作業(yè)區(qū)段、仰拱初支作業(yè)區(qū)段、仰拱作業(yè)區(qū)段、防排水作業(yè)區(qū)段和二襯作業(yè)區(qū)段（含二襯養(yǎng)護(hù)），施工過程中互不干擾。每個(gè)作業(yè)區(qū)段施工長(zhǎng)度12 m為一大循環(huán)，每一循環(huán)作業(yè)時(shí)間控制在72 h可保證施工進(jìn)度目標(biāo)。每一循環(huán)盡量減少各工序銜接時(shí)間，做到負(fù)銜接或零銜接，同時(shí)固化工序時(shí)間，從而達(dá)到固化每循環(huán)時(shí)間的目的。按照此目標(biāo)控制組織施工Ⅳ級(jí)圍巖每月保證120成洞米（不含洞內(nèi)附屬工程），力爭(zhēng)達(dá)到140 m/月進(jìn)度目標(biāo)。

4.1 掌子面作業(yè)區(qū)段組織

此作業(yè)面細(xì)化作業(yè)工序?yàn)椋荷吓_(tái)階排險(xiǎn)、掌子面測(cè)量及炮眼放樣、鉆孔、裝藥、安全警戒及爆破、通風(fēng)、出渣、排危、超欠挖測(cè)量、立架、掛鋼筋網(wǎng)、超前小導(dǎo)管和錨桿（含鎖腳）、錨桿注漿、報(bào)驗(yàn)、噴錨施工工序。

根據(jù)人員和機(jī)械配置、現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況，Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖采用大斷面開挖方法施工，上臺(tái)階9.05 m，下臺(tái)階1.92 m。上臺(tái)階開挖臺(tái)架設(shè)置四級(jí)平臺(tái)，其中拱腰以下為三級(jí)，拱部一級(jí)，拱墻側(cè)每級(jí)、臺(tái)階底各側(cè)配置2人/1臺(tái)風(fēng)槍，拱頂配置4人/2臺(tái)風(fēng)槍，掏心配置2人/1臺(tái)風(fēng)槍。每循環(huán)鉆孔時(shí)間約為2.5 h，裝藥放炮時(shí)間約為1 h。

爆破后立即進(jìn)行通風(fēng)，出渣設(shè)備進(jìn)洞，15 min后開始出渣施工。根據(jù)出渣運(yùn)距情況進(jìn)行機(jī)械配置，配置原則是“自卸車等裝載機(jī)”，一般配備1臺(tái)卡特320挖掘機(jī)、2臺(tái)柳工50型側(cè)翻裝載機(jī)和4至6臺(tái)15 m3雙橋式自卸車，每次裝渣虛方460 m3約35車，時(shí)間僅為2.5個(gè)小時(shí)，提前進(jìn)入初期支護(hù)施工階段。

開始排危時(shí)鋼架、錨桿等原材料進(jìn)場(chǎng)，立架工班便進(jìn)洞等待，做到工序負(fù)銜接。臺(tái)車就位后測(cè)量放線與立架同時(shí)施工，測(cè)量放線約20 min，此時(shí)鋼架卸車也基本就位。鋼架安裝基本定位后，鉆孔工進(jìn)行錨桿鉆孔，與立架同時(shí)作業(yè)，以減少立架與錨桿施工的銜接時(shí)間。待鋼架定位好后便開始鎖腳錨管鉆孔，鋼架固定好后邀請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理到現(xiàn)場(chǎng)見證錨桿安裝和注漿施工，以減少后續(xù)施工報(bào)檢時(shí)間。濕噴機(jī)械手提前就位，錨桿施工30 min后噴射混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)影像資料采集完成，開始噴射混凝土施工。作業(yè)區(qū)段布置詳見圖1，各工序使用時(shí)間詳見表3。

Fig. 1 Layout of the operation section on the palm surface

表3 掌子面作業(yè)區(qū)段工序組織耗時(shí)控制表

4.2 仰拱初支作業(yè)區(qū)段

此作業(yè)面細(xì)化作業(yè)工序?yàn)椋貉龉伴_挖測(cè)量及炮眼放樣（下臺(tái)階開挖及支護(hù)工序含在上臺(tái)階的作業(yè)時(shí)間內(nèi)平行推進(jìn)，不再贅述）、鉆孔、裝藥、安全警戒及爆破、通風(fēng)、出渣、人工清底、超欠挖測(cè)量、報(bào)驗(yàn)、噴錨混凝土、等初支混凝土強(qiáng)度、測(cè)量定位（仰拱鋼筋及邊墻防排水高度定位）、邊墻防排水施工、仰拱鋼筋安裝工序。

仰拱初支作業(yè)區(qū)段與仰拱區(qū)段緊鄰，仰拱開挖配置5人/4臺(tái)風(fēng)槍，每循環(huán)進(jìn)尺3 m，每一大循環(huán)仰拱12 m，開挖、初支分為4次施作。嚴(yán)格控制超欠挖，當(dāng)局部欠挖時(shí)，采用破碎錘開挖，減少開挖和噴錨時(shí)間。仰拱初支完成后，由仰拱端開始邊墻防排水施工，減少噴射混凝土的待強(qiáng)時(shí)間。仰拱鋼筋提前運(yùn)輸至仰拱端，待防排水施工完成后進(jìn)行鋼筋施工。每個(gè)仰拱初支循環(huán)持續(xù)時(shí)間為5.75 h，由于與上臺(tái)階開挖有部分沖突，在上臺(tái)階2個(gè)循環(huán)工序內(nèi)穿插完成，開挖初支總計(jì)持續(xù)用時(shí)46 h，鋼筋安裝持續(xù)用時(shí)18.5 h，總共用時(shí)64.5 h，在大循環(huán)72 h以內(nèi)，可以滿足進(jìn)度目標(biāo)要求[10]。各工序使用時(shí)間詳見表4。

表4 仰拱初支作業(yè)區(qū)段工序組織耗時(shí)控制表

4.3 仰拱作業(yè)區(qū)段

此作業(yè)面細(xì)化作業(yè)工序?yàn)椋簵蚓臀?、邊模及端模安裝、止水帶安裝、仰拱混凝土澆筑、填充模板安裝、填充混凝土澆筑。

仰拱鋼筋完成后，棧橋前移，便于下一循環(huán)仰拱初支和鋼筋施工。模板放線測(cè)量于棧橋就位前完成，弧模與仰拱端頭模板同時(shí)安裝，模板定位好后進(jìn)行報(bào)驗(yàn)。報(bào)驗(yàn)過程中同時(shí)加固，加固完成后報(bào)送混凝土，監(jiān)理報(bào)檢采集影像資料完成后混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，開始仰拱下部混凝土澆筑，完成后進(jìn)行混凝土澆筑[9, 10]。作業(yè)區(qū)段現(xiàn)場(chǎng)圖見圖2所示，各工序施工時(shí)間詳見表5，初支作業(yè)區(qū)段布置見圖3所示。

表5 仰拱作業(yè)區(qū)段工序組織耗時(shí)控制表

圖3 仰拱作業(yè)區(qū)段與仰拱初支作業(yè)區(qū)段布置圖

4.4 防排水作業(yè)區(qū)段

此作業(yè)面細(xì)化作業(yè)工序?yàn)椋撼踔艨諗嗝娲_認(rèn)、初支面修整、環(huán)向盲管安裝、土工布鋪設(shè)、防水板鋪設(shè)、拱頂注漿管、排氣管安裝、液位繼電器端子線路布設(shè)、鋼筋安裝。

防排水施工前再次進(jìn)行初支斷面測(cè)量，欠挖提前處理，對(duì)防排水施工不能造成干擾。防水板臺(tái)架就位后對(duì)初支面進(jìn)行處理，盲管安裝與初支面清理可以同步進(jìn)行，以上工序完成后進(jìn)行土工布和防水板掛設(shè)，兩道工序利用同一臺(tái)車不能交叉作業(yè)，同時(shí)進(jìn)行防水板報(bào)驗(yàn)工作[11, 12]。至防水板施工完，總計(jì)持續(xù)用時(shí)50.5 h，完成后前移臺(tái)車進(jìn)行下一循環(huán)防排水施工，防水板施工超前二襯施工2個(gè)循環(huán)。防水板臺(tái)車前移后，鋼筋臺(tái)架前移進(jìn)行二襯鋼筋施工。先進(jìn)行縱向注漿管安裝、報(bào)警器接觸端子安裝和線路布設(shè)、調(diào)試，完成后邀請(qǐng)監(jiān)理進(jìn)行注漿管和報(bào)警器設(shè)備報(bào)驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行鋼筋安裝。按照鋼筋數(shù)量提前備料，置放于臺(tái)車邊連接為整環(huán)長(zhǎng)度，直接提升成環(huán)。

二襯鋼筋施工持續(xù)耗時(shí)50 h。各工序使用時(shí)間詳見防排水作業(yè)區(qū)段工序組織耗時(shí)控制表（表6），防排水作業(yè)區(qū)段現(xiàn)場(chǎng)及布置見圖4所示。

表6 防排水作業(yè)面工序組織耗時(shí)控制表

4.5 二襯作業(yè)區(qū)段

此作業(yè)面細(xì)化作業(yè)工序?yàn)椋号_(tái)車脫模、預(yù)埋槽道定位、臺(tái)車定位、預(yù)埋槽道安裝、自檢及報(bào)驗(yàn)、RPC注漿管安裝、鋼木組合端模安裝、混凝土澆筑、帶模注漿。

前一循環(huán)二襯混凝土強(qiáng)度滿足要求后，進(jìn)行脫模，二襯端及臺(tái)車走行線于脫模前完成，臺(tái)車行走到位后進(jìn)行模板打磨和脫模劑涂刷，同時(shí)進(jìn)行槽道定位。測(cè)量與臺(tái)車就位同時(shí)進(jìn)行，以加快定位速度，臺(tái)車定位完成后進(jìn)行預(yù)埋槽道的安裝，同時(shí)邀請(qǐng)監(jiān)理對(duì)二襯厚度進(jìn)行報(bào)驗(yàn)和影像資料采集，可以減少后期報(bào)驗(yàn)時(shí)間。并同時(shí)進(jìn)行止水帶和模板安裝，安裝完成后進(jìn)行槽道和模板驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后報(bào)送混凝土。影像資料采集完成后混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，混凝土輸送泵管路連接與調(diào)試在報(bào)影像資料采集前完成。各工序使用時(shí)間詳見二襯作業(yè)區(qū)段工序組織耗時(shí)控制表（表7）。

表7 二襯作業(yè)區(qū)段工序組織耗時(shí)控制表

5 結(jié)束語

平行流水作業(yè)施工組織方法，兼具工期短、資源投入均衡、適應(yīng)復(fù)雜施工環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，詳見表8所示。

表8 平行作業(yè)與傳統(tǒng)作業(yè)功效對(duì)比表

將其應(yīng)用于高鐵隧道施工作業(yè)，將隧道作業(yè)區(qū)段進(jìn)行劃分，有效地組織了施工，提高了施工效率和工程建設(shè)效果，大大減少了各工序協(xié)調(diào)工作難的問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了加快施工工程進(jìn)度，減少施工成本的目標(biāo)[13-15]。作為平行流水作業(yè)法的應(yīng)用和高鐵隧道施工建設(shè)的成功案例，具有一定的借鑒與參考價(jià)值。

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Parallel Flow Operations in Construction Organizations for Railway Tunnels through Mountains

LUO Jia-ming1, WANG Ming-hui2, 3, WANG Bi-jun4, ZHANG Qiao2, NI Shao-quan3

（1. Chengdu Supervision and Administration bureau, National Railway Administration of the People’s Republic of China, Chengdu 610051, China; 2. Chongqing-Guizhou Railway Co., Ltd, Chongqing 400014, China; 3. School of transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 4. The 5th Engineering Co., Ltd of China Railway 11th Bureau Group, Chongqing 400037, China）

During construction, owing to the limited objective conditions and influence of certain human factors, the disorganization surrounding construction projects often slows down progress and results in increased costs and other serious problems. Therefore, the application of a scientific and reasonable construction plan is vital to enhance the efficiency of the project. For example, the hig-speed railway double-line tunnel construction in the southwest mountainous region of China employed a construction organization method based on a parallel flow process. It was also constrained by the optimal allocation of resources and assignment sections, namely, the tunnel face section, Primary support structure of invert arch section, the inverted arch section, and the waterproof and drainage operation section. the secondary lining. Furthermore, for the construction of the Huangshi tunnel in the Chongqing section of the Zhengzhou- Wanzhou railway, the application of the construction organization of parallel pipeline operations improved the operation schedule, consequently reduced the cost of the project, and will give a reference for similar projects.

high-speed railway; tunnel; parallel flow; job section

U455.2

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.03.009

1672-4747（2020）03-0074-09

2019-08-07

中國(guó)鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（K2018G057）；重慶市科技計(jì)劃項(xiàng)目（cstc2015shmszx30005；cstc2018jszx-cyzdX 0156）

羅加明（1963—），男，鐵路工程監(jiān)督管理負(fù)責(zé)人，研究方向?yàn)楦咚勹F路工程監(jiān)督管理，E-mail：jiamingluoaaa@163. com

王明慧（1964—），男，正高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楦咚勹F路工程建設(shè)管理E-mail：wmhff@163. com

羅加明，王明慧，王碧軍，等. 高速鐵路隧道平行流水作業(yè)施工組織研究[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2020，18（3）：74-82

（責(zé)任編輯：劉娉婷）