长大软岩客专隧道快速施工组织

长大软岩客专隧道快速施工组织

张成勇

中铁隧道集团二处有限公司河北三河065201

摘要：修建长大软岩隧道在我国已越来越常见，在确保安全的前提下如何做到快速施工以缩短建设周期是施工建设需要解决的难题，本文以宝兰客专某特长隧道施工经验体会，总结和阐述了隧道快速施工应从：1）多开工作面以长隧短打，2）优化方案以充分利用大型机械并合理配套，3）分解作业工序、狠抓工序衔接以缩短循环时间等现场组织方面着手解决。

关键词：长大软岩隧道；快速施工

引言

近十年来，随着我国经济实力的增强和基建加速，高铁建设突飞猛进，隧道工程越来越多的向长大方向发展，尤其是穿越地质条件差的软弱围岩长大隧道工程更是施工建设不可绕开的课题。修建长大软岩隧道，最大的难度是在确保安全的前提下如何做到快速施工。

通常情况下，客专隧道不采用盾构法施工，而广泛采用传统的钻爆法和机械配合人工施工。由于受地质条件和施工装备的限制，千方百计确保安全是施工的重点，施工进度往往不理想，工程建设期许多软岩长大隧道在工期上滞后，甚至影响了整个项目通车运营的节点目标。

本文以宝兰客专某特长隧道施工为例，阐述了多开工作面、优化施工方案和针对性的配置施工资源是快速修建软岩长大隧道施工组织和技术的要点。

1.工程概况

宝兰客专某隧道长度为10000余米，为单洞双线隧道。工程地处陇西黄土高原西北部，沿线地形起伏较大，位于黄土高原梁峁、沟壑纵横区。不良地质主要为黄土陷穴，特殊岩土主要为湿陷性黄土、松软土及膨胀土，湿陷土层20～30m，砂（黏）质黄土属松软土，层厚5～15m。洞身主要为冲积砂质黄土及第三系泥岩夹砂岩及砾岩，局部为碎石类土。均为Ⅳ、Ⅴ级围岩。除局部地段外，未见地下水发育。

该隧道为I级风险隧道，是宝兰客专重点控制性工程之一。采用长隧短打方案，设4座斜井增加工作面。

而因选线方案优化，本隧道标段推迟招标，实际施工进场较先期标段晚8个月，而项目关门工期不调整，实际留给本隧道开挖施工周期仅为32个月，这就使本隧道工期压力陡增。

2.增开工作面、缓解工期压力

采用传统方法施工的隧道工程单个工作面施工进度有限，增加工作面以实现“长隧短打”，是加快关键线路施工进度极有效的措施。根据具体情况，一般可直接利用原设计隧道中部明挖施工段增设工作面；在原设计为浅埋暗挖段可考虑变更为明挖方式来开设工作面，或增加短辅助坑道进入正洞以增开工作面。

本隧道制约工期的关键线路为2#和3#斜井间正洞，该段正洞共长1900米，在距3#斜井交叉口600余米位置隧道下穿张家河河床和阶地，原设计该位置河床正下方30余米范围正洞采用明挖方式施工。施工初期，施工单位经过科学论证评估，并采取措施排除了防洪风险，直接利用该处明挖口增设了两个工作面，使得该段正洞施工高峰期工作面最多达到4个，每个工作面单独配置资源做到独立施工，实现了4个工作面同步施工，最终该段正洞提前5个月实现贯通，极大的缓解了全隧工期压力。

图1三台阶七步开挖法施工立体效果图

3.优化方案、机械配套提高工效

3.1工法选择

软岩隧道施工常用的工法有双侧壁导坑法、中隔壁法以及交叉中隔壁（CRD）法，该三种工法的缺点是不利于大型机械作业，工效低，施工进度缓慢；工序转换和拆除临时支护繁琐，易产生不安全因素。另一种工法则是经过郑西客专运用成熟后推广的三台阶七步开挖法，该工艺能及时调整初支闭合时间，工序转换极快，方便机械化作业，极大提高了施工效率[1]～[3]。

该隧道针对性的采用了三台阶七步法，开挖过程中分上、中、下台阶和仰拱4部分，以前后左右7个不同的开挖面相互错开同时开挖，然后分部同时支护，最后形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进。围岩相对差的地段则采用临时横撑或临时仰拱及时使初支封闭成环，有效控制变形，既确保了施工安全又利于快速施工。

3.2机械选型配套

对于客专大断面非爆破施工的软岩隧道，各工序作业均应尽可能减少效率低下的人工作业，而选择和充分利用大型机械作业，以提高工效快速施工。

（1）、针对不同的围岩特性选择适宜的开挖机械。本隧道开挖施工则灵活多样的采用了挖机、液压破碎锤、铣挖头、松土器等机具。其中在黄土地段采用了挖机配合人工开挖；风化胶结砾岩和砾石类土地层采用液压破碎锤进行破碎松动再配合挖机开挖，人工修边；弱胶结砾岩采用铣挖头铣削开挖和修边，挖机扒砟；风化泥岩地层采用松土器开挖中部、铣挖头修整轮廓，挖机扒砟。通过以上机具选型和灵活配套，在开挖成型、施工进度和成本上均取得了良好效果。

图2铣挖头工挖作业图图3松土器开挖作业图

（2）、充分利用大断面隧道作业空间，尽可能实现双机或多机联合作业，减少工序循环时间。如开挖时掌子面和仰拱部位各配备一台挖机同时作业，出砟时挖机和装载机联合作业同时装砟，喷砼时采用两台或多台喷射机同步作业。

4.细化工序分解、强化组织，抢抓循环时间

4.1细化工序分解优化班组分工

软岩隧道施工遵循的原则是短进尺快循环，各单工序作业时间短，工序转换频繁，衔接紧凑。开挖、立拱、挂网、打设超前及喷砼等工序更要在细节上进行分解，合理均衡分配各班组施工任务，各班组内部实行定人、定位、定量，分工相对独立但工序统一，形成流水作业，快速滚动循环。

掌子面施工开挖以挖机等机械为主，可不单独设作业班组，仅设立拱班和喷砼班。立拱班负责处理欠挖、立拱、挂网、打设锚杆和超前钢管，并按上、中、下台阶及台阶左右侧分人定位负责各自的作业范围和工作量，互不交差。喷砼班也按上、中、下台阶及台阶左右侧分人定位作业。为满足工序快速转换作业要求，立拱班和喷砼班各设两个班组，按循环制作业以保证轮换休息。其中立拱班每班16人共32人，施工时上台阶10人、中台阶4人、下台阶2人，均含处理欠挖、立拱挂网、打设超前导管和系统锚杆；喷浆班每班8人共16人，不负责仰拱部位施工。

4.2强化仰拱单元，全工序联动推进

隧道快速施工，仰拱、二衬施工步距是制约条件，而保证步距合规的关键工序是仰拱施工。仰拱施工如不正常，掌子面施工就会因步距限制放缓或停止，二衬施工就会受阻不前。为此在施工资源配置和工序安排上必须将仰拱部分做为一个相对独立的施工单元。这就要求我们要改变传统的工序安排，优先考虑仰拱部位，以仰拱施工推动掌子面施工、带动二衬施工，做到全工序在规定步距范围内联动快速推进。

4.3见缝插针，平行作业全面开花

客专大断面隧道应尽量采用工序间平行作业，同工序不同部位平行作业，以提高施工效率[4]。一、掌子面和仰拱开挖平行作业，即一台挖机开挖上台阶和扒砟，同时安排另一台挖机开挖仰拱并装砟出砟。二、开挖和立拱平行作业，即当上台阶开挖完成扒砟至中台阶时，上台阶进行立拱，施工测量采用全站仪自由设站以不干扰开挖和出砟。三、开挖和出砟平行作业，即中台阶开挖完成扒砟至下台阶时同步一边开挖一边出砟，并实现挖机装载机双机作业。四、打锚杆和喷砼平行作业，即完成上台阶立拱、挂网、打超前和锚杆转至中下台阶开始上台阶喷作业。五、左右侧平行作业，如上台阶打超前钢管、中下台阶接腿打锁脚锚管、喷砼等工序均做到左右侧同时先进。六、仰拱部位与掌子面施工平行作业，即仰拱部位的砼浇筑外，开挖、安设拱架、喷砼、钢筋绑扎及安装模板等工序均利用栈桥过渡和掌子面所有工序平行作业。

通过以上工序间、不同部位间时间和空间上能满足的条件，做到掌子面、仰拱及二衬所有工序最大限度的平行作业，使施工流水线连续快速推进。

4.4实行考核奖罚机制、充分调动工人生产积极性

施工方案合理、机械配套精良、工序安排紧凑固然重要，但是作业工人的生产积极性才是快速施工的决定性因素。根据细化分解的作业工序，制定开挖、出砟、立拱、喷砼工序基准作业循环时间，按此对班组实行节奖超罚的经济考核。基准循环时间应适当给予宽裕度，以奖励刺激为主来调动作业工人的积极性。设专人每循环进行考核，每7天或10天兑现一次，考核范围为参与开挖、出砟、立拱、喷砼及测量作业的所有人员。通过该考核机制，班组人均每月在基本工资以外得到3000元以上的现金奖励。在此奖励刺激措施下，作业人员均能做到提前到作业面做好准备，工序交接无间歇，最大程度保证了工序的紧凑衔接。

通过以上四方面的组织管理，该隧道施工取得了V级围岩单日4~5个循环、进尺2.4~3.0m，月进度80~90m；IV级围岩单日2~3个循环、进尺3.2~4.8m，月进度100~130m的稳定较快进度，全隧提前施组6个月贯通。

5结论与体会

长大软岩隧道施工应主张创造条件多开工作面，施工方案和机械选型配套更有利于提高工效，同时强化施工资源配置和工序组织管理，合理分解作业工序、狠抓工序衔接、严控循环时间，充分调动作业工人的生产积极性，做到高效快速施工。

参考文献：

[1]崔小鹏.孙韶峰.王广宏等.CRD工法及三台阶七步开挖工法的对比和改进[J].隧道建设，2010，30（2）：131～133.（CUIXiaopeng.SUNShaofeng.WANGGuanghong.etal.ComparisonandContrastbetweenCRDExcavationMethodand3-bench7-stepExcavationMethodandTheirOptimization[J].TunnelConstruction.2010，30（2）：131～133（inChinese））

[2]闻庆权.三台阶七步开挖法在离石隧道施工中的应用[J].现代隧道技术，2009，46（6）：106～112.（WENQingquan.Three-benchSeven-stepExcavationofLishiTunnel[J]，ModernTunnelTechnology2009，46（6）：106～112（inChinese））

[3]田佳.刘军.王改鹏.三台阶七步法在大断面浅埋偏压软弱围岩隧道中的应用[J].隧道建设，2012，32（S1）.（TIANJia.LIUjun.WANGGaipeng.ApplicationofThreebenchSevenstepExcavationMethodinTunnelswithLargeCrosssection，ShallowCoverandAsymmetricallyloadedSoftandWeakSurroundingRocks[J].TunnelConstruction，2012，32（S1）：85～89.（inChinese））

[4]帅建国.隧道工程“三台阶七步开挖法”快速施工[J].建筑施工，2011，33（11）：1019-1021.（SHUAIJianguo.RapidConstructionMethodof"3Lecelswith7StepsExcavation”forTunnelingWorks[J].BuildingConstruction，2011，33（11）：1019-1021.（inChinese））