铁路工程隧道施工超挖超填措施

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摘要：针对中老铁路铁路隧道施工超欠挖管控，为加强施工项目成本管控，通过对施工项目工序优化，确定了经营管理清单的方向、重点、难点及时间节点经营管理清单调整，系统梳理项目部二次经营、内控管理项目；研究分析承包合同后制定项目经营清单，过程中严格实施，根据生产进度结合执行的实际情况及时调整执行措施，取得较好成效。

关键词：铁路工程隧道；超挖；超填；超喷管控措施

1概述

中老铁路森村二号隧道项目部管段DK225+080-DK230+742，施工长度5662m其中III围岩长2301m，IV级围岩长2374m，V级围岩长987m，IV、V级围岩占比59.4%。隧道地质条件复杂，洞段段以石炭系（C）板岩夹砂岩、泥灰岩等为主，不良地质主要为顺层偏压、滑坡、软岩大变形。围岩裂隙水较发育，预测涌水段较多，预测隧道正洞内一般涌水量为31300m3/d，雨季最大涌水量为37600m3/d；围岩破碎，存在塌方可能，隧道位于琅勃拉邦构造缝合带南侧，构造较为复杂，次级构造发育，洞身发育有5条断层。那迷村一号隧道进口里程DK230+964，出口里程DK231+316，全长352m，最大埋深约为50m，全隧均为V级围岩，洞身围岩主要有石炭系（C）板岩、砂岩夹灰岩。岩体破碎，自稳性差，不良地质为岩溶。那迷村二号隧道进口里程DK231+659，出口里程DK236+115，全长4456m，III级围岩1360m，IV级围岩1820m，V级围岩1276m，IV、V级围岩占比69.5%。隧道洞身最大埋深约341m，最小埋深约22m。测区属构造侵蚀、溶蚀低山地貌，隧道通过浅变质岩地层，岩性主要为板岩、砂岩夹灰岩、岩质软硬不均，岩体受区域构造影响较大，岩体较完整～破碎均有。卡西隧道进口里程DK245+165，出口里程DK248+541，全长3376m，其中III级围岩550m，IV级围岩1035m，V级围岩1791m，IV、V级围岩占比83.7%。隧道最大埋深约265m，隧道为疑似瓦斯隧道（目前未检测到），洞身段围岩主要为三叠系（T）砂岩、泥岩夹页岩、煤线。洞身发育有万荣向斜、卡西背斜；受区域地质构造影响，洞身节理裂隙发育，全、强风化带厚且风化差异性围岩稳定性差，通过向斜背斜核部地段，地下水较丰富，可能会发生涌水、坍塌。隧道进、出口地形平缓、埋深小。出口仰坡顺层。拉孟山隧道进口里程DK253+703，出口里程D1K261+585，全长7882m，其中II级围岩50m，III级围岩1955m，IV级围岩4279m，V级围岩1598m，IV、V级围岩占比74.6%，此隧道为低瓦斯隧道（目前未检测到），隧区属构造剥蚀，溶蚀中山地貌，地形起伏大，最大埋深约424m。洞身段围岩主要为三叠系（T）砂岩、泥岩夹石英砂岩、煤层（线），二叠系（P）灰岩、白云质灰岩。本隧特殊岩土为松软土，根据附近河流高程，推测隧道处于岩溶垂直渗流带和季节变动带中，在可溶岩与非可溶岩接触带岩溶发育，隧道施工可能遇溶洞、暗河等岩溶形态。

2隧道工程超挖、超填、超喷原因分析

主要原因：思想认识、工人技能、机械设备、混凝土性能、地质原因、钻爆技术等。1）前期部分洞口不重视钻爆设计，随意性强，现场技术人员经验不足，实践能力欠缺；管理缺乏主观能动性，不能适时调整参数。2）隧道架子队前期成本意识较差，超欠挖控制积极主动性不足，重视开挖进尺，忽略超挖控制；现场管理人员管控措施不全面，现场管控存在思想误区，认识不到位，导致前期超喷、超填较大。3）受地材的影响，混凝土性能存在波动情况，塌落度、流动性、和易性等不稳定，现场喷射混凝土施工难度增加，导致回弹量加大。4）钻爆工人工艺水平参差不齐。钻爆和喷射工艺水平不高，操作人员能力有限，操作技能有待提高。5）隧道各工点施工条件差，主要以泥灰岩、泥岩、板岩、炭质板岩、石灰岩等为主，岩性较差，地下水发育等。隧道IV、V级围岩占总长度的72%，隧道进洞阶段，普遍存在洞口浅埋、偏压、富水等不利情况，目前的揭露的Ⅳ、Ⅴ围岩均存在富水状态，导致混凝土超耗大。

3采取的材料核销方案及施工成本控制措施

施工前，技术部编制作业指导书并对作业人员进行岗前培训及技术交底，各级管理人员紧盯掌子面围岩，结合超前地质预报分析，对现场围岩进行判定。进而确定开挖工法（全断面、台阶法）和开挖进尺，针对性的编制钻爆方案并进行交底。工程施工过程中，技术部应对网络进度作经常性的检查、调整。确保关键线路资源配置，做到关键节点不滞后；对非关键线路要充分利用调节工期，使资源得到合理充分利用。要利用技术经济论证调整、优化、完善施工技术方案，使工程施工所需成本始终保持在最低投入水平。已在实施过程中的施工方案，也应进行经常性的检查，如发现在落实过程中出现偏差，应及时采取措施纠偏。项目部的测量和试验是保证项目质量、成本的关键，总工程师和工程管理部要加强对测量队和试验室的管理工作。规范测量放线，把住测量关，对测量放线加大检查力度，测量队做好详细的工作记录，明确其责任；试验室进行的混凝土试验配比在交付拌合楼拌制前必须报经工程技术部及总工程师审查。实际配比要与报价配比作比较，如出现超耗情况，须将超耗原因分析清楚，并努力优化配比。确属客观原因造成，难以降耗的，要充分收集资料，分析论证，提交报告以备补偿。试验室还需把好主材材质试验关，对不合格的材料必须及时报请安全质量部要求停止使用。开挖是隧道工程施工进度、安全、质量和成本管控的源头，做好开挖的控制是最重要的工作之一。项目部自开工以来，非常重视隧道的开挖管理，项目部成立隧道超欠挖管理领导小组，2017年7月即颁布了第一版《隧道超挖超填考核管理办法》，重点对隧道开挖过程中钻爆设计、钻爆作业及工艺提出要求，由总工牵头、生产副经理、工程部负责人、技术部负责人、现场技术员、架子队负责人、开挖班长等各级管理人员紧盯掌子面围岩，深入对接班组，针对不同围岩类别进行爆破设计，指导现场施工，采用合适的工艺工法及参数，控制超欠挖，提高施工效率，确保过程可控；办法中根据不同围岩级别（设计是否用钢拱架）规定相应了考核控制标准。过程中根据围岩情况、支护形式，结合现场实施情况，先后进行了5次修订调整，有效地控制了项目部隧道的超挖超填。现场采用全站仪快速放样，放样时将隧道断面、隧道中线用红铅油精确地标在掌子面上，并做出明显的高程标识点，精确定位炮眼位置（根据钻爆设计方案）。由隧道开挖班组长根据钻爆设计将每台钻机钻孔范围及顺序分配明确，在钻工均准确获知炮眼的深度、角度、间距等参数后开始钻孔施工。钻孔完成后开始装药，药量、分段及联网按钻爆设计方案执行，其中周边眼采用小直径药卷、导爆索间隔装药（绑扎在竹片上）［1］。每次爆破后与现场爆破班组一起检查爆破效果，观察超欠情况、周边残孔、块度大小、开挖面凹凸等情况，结合测量断面（喷射混凝土工程量），共同分析原因及时修正爆破参数，并根据下一循环岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，循序渐进，整体提高开挖控制质量。根据当循环的爆破效果，结合每排炮的残孔情况，对钻工进行考核，重点是钻孔的外方角控制，钻孔间距，钻孔的“一钎到底”连续性等，有效激励一线班组人员［2］。结合围岩监控量测数据和初支断面的情况，由总工组织，工程技术部会同现场技术主管、洞口负责人等共同商议，及时调整预留变形量，减少预留变形量引起的超填量增加，也避免预留变形量不足造成的侵线［3］。3.1喷射混凝土。开挖完成后，及时进入下一道支护工序，要求现场做好工序衔接，做到工序“负搭接，零衔接”。项目部重点从混凝土原材料控制、配合比优化、机械设备配置及操作手等方面进行管控。原材料及配合比方面，项目部选用自产机制砂参拌部分当地河沙，提高混凝土的可喷性，降低回弹量；每个拌合站均安排2名试验员，过程中出现混凝土异常时，试验人员及时到现场解决，事后进行总结提高；项目部督促各队伍配置性能良好的设备（机械手或车载一拖二湿喷机），聘请有经验的混凝土喷射手，过程中加强操作人的培训，使其熟练掌握喷射混凝土操作工艺，确保混凝土初支表面平整、内部密实，同时减少混凝土回弹量。喷射工序完成后，现场技术员统计回弹量，会同计合部、工程技术部、安质部（或驻现场三检人员）、试验室、现场工程部、架子队现场及洞口负责人共同检查喷射混凝土的质量（表面平整度、密实度等），同时分析回弹量是否合理，研究改进措施。3.2仰拱及二衬。根据质量验收相关规定，结合第三方检测的要求，项目部对仰拱开挖规格进行精准控制，有效地控制了仰拱及填充混凝土的超填量。测量检测部每周公布仰拱填充面的实测标高，指导现场有效控制填充面的高程。仰拱模板和二衬台车均由项目部统一找专业厂家定制，仰拱模板采用定型钢模，刚度满足现场多次循环使用的要求，有效控制“矮边墙”的规格尺寸，使得二衬台车与之紧密结合，减少了纵向施工缝的错台，二衬台车采用“三逐两孔两振”设计，保障了混凝土的浇筑质量。采取上述措施后，每周对二衬和仰拱浇筑量进行统计，对比设计量，分析超浇原因，从钻爆设计（开挖轮廓控制）、预留变形量等方面进行优化调整，即满足质量规范要求，又减少超填量［4］。

4现场实际隧道超挖情况统计

隧道开挖出渣完成后，特别是自稳性较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩，需要立即进行初期支护施工，受单线隧道现场施工条件影响，无法保证开挖断面测量的时间和作业空间，因此现场超挖情况一般采用技术员现场尺量（报检时利用拱架做参照物），结合喷射混凝土工程量的数据来统计超挖情况。

5结语

针对铁路工程隧道施工超挖超填及超喷，围岩极碎、岩层极薄、岩性不一、地质复杂多变等特点，中老铁路历时近3a，隧道软岩开挖支护过程中，以“技术方案超前选择、施工资源配备到位、及时支护、安全监测指导开挖、灵活运用工法施工”，项目部组织专业爆破技术人员编制了爆破施工专项方案及隧道作业指导书，并报上级单位审核通过后，由项目部技术部组织技术交底及岗前培训，指导现场施工。针对设计图纸给出预留变形量对现场施工人员技术交底到位，现场管理人员及架子队操作人员对预留变形量技术指标熟悉并掌握，过程中根据围岩监控量测情况，适时调整。测量放线管控：测量人员采用全站仪快速放样将隧道断面、隧道中线用红铅油精确标在掌子面，并做出明显高程标识点以精准定位炮眼位置［5］。钻孔管控：在施钻过程中，跟班人员要做好督促检查，确保每个孔的钻眼质量。钻眼完毕，按炮眼布置图检查炮眼的位置、数量和深度，并做好记录［5］。主要验收标准如下：掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm；辅助眼深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差不得大于10cm；周边眼位置在设计断面轮廓线上，允许沿轮廓线误差不大于5cm，眼底不超出开挖断面轮廓线15cm；内圈炮眼至周边眼排距误差不大于5cm［6］。当开挖面凸凹较大时，应按实际情况，适当调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼和底板眼外）眼底在同一垂直面上。装药起爆管控：炮眼经验收合格，用高压风将炮眼吹洗干净后方可装药。装药分片分组负责，严格按爆破参数表及炮孔布置图的规定进行，装药量和雷管段号要“对号入座”。周边眼采用小直径药卷间隔装药，待起爆网路连接完成经检查无误并确保安全的前提下方可进行起爆［7］。当班对该循环的爆破效果进行检查，结合每排炮的残孔情况、超挖情况进行分析，重点检查钻孔的外方角控制、钻孔间距、钻孔的“一钎到底”连续性等，并对钻工进行考核，有效激励一线班组人员［8］。每周在生产周例会之后，安排召开隧道超挖超填专题会，由各工程部汇报本周各洞口开挖情况、超挖情况、超喷（填）情况，架子队负责人（洞口负责人或开挖班班长）汇报产生的原因，采取的措施，供与会人员讨论，取长补短，共同学习进步，分享好的经验，整体提高隧道开挖控制水平。经加强管控，喷混凝土控制卓见成效，根据统计半年数据分析（2020年1月1日至2020年7月3日）喷混凝土设计量9829.13m3，实际消耗量17865m3，绝对超喷量8035.87m3，绝对超耗率81.85%，较前期施工时累计绝对超喷率的96.49%降低14.74%。

参考文献：

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［5］王艺锟.隧道洞身开挖施工中超欠挖原因及解决方法——以赤竹坪隧道为例［J］.工程技术研究，2019,4（13）:163-164.

［6］杨仲伟.浅析隧道钻爆超欠挖控制措施［J］.交通建设与管理，2015,（10）:48-49+52.

［7］梁东彪.周边孔爆破参数对隧道围岩损伤及超欠挖的影响研究［D］.成都：西南交通大学，2019.

［8］李涛.基于数据驱动的隧道多目标精细化管理模式研究与平台开发［D］.成都：西南交通大学，2019.

作者:权力 冉君 单位:中国水利水电第十四工程局有限公司