联拱隧道动态施工管理与投资

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摘要：隧道工程的特点决定了其工程造价难于控制，同时也决定了隧道施工过程中动态控制的必要性。本文通过对某高速公路麻栗联拱隧道的动态施工控制的介绍，提出了麻栗隧道动态施工控制方案的几点建议，从而进一步实现隧道工程造价的可预控性。

关键词：联拱隧道；动态施工；投资；典型类比分析法；变形速率比值判别法

0前言

随着我国高速公路的快速发展及国家西部大开发战略的实施，公路隧道工程也迅速增多。隧道工程由于受多变的地质条件影响，施工技术复杂，施工工序繁多，施工条件差，遇到不良地质地带容易发生塌方，给隧道设计、施工带来很大的不确定性。据相关资料介绍，隧道工程实际投资要比预算投标价一般高30%~60%，甚至超过100%。合理控制隧道工程总投资最佳途径应该是通过技术创新和先进的科学技术提高地质预测的准确性，准确把握围岩的特点和规律的定量性，增加风险预测的科学性，完成初步设计的合理性和科学性，做到施工方案、施工工艺、施工顺序的合理性和经济性，达到监测手段的先进性、可操作性和及时性，从而实现隧道工程总投资的可预控性。

1麻栗隧道动态施工与管理及方案优化和合理化建议

麻栗隧道区位于一级构造单元扬子准地台与华南褶皱带间的过度地带，革东大断裂通过隧道区。隧道基岩以硅质绢云母板岩为主，受区域断裂的影响，风化节理、微节理、隐节理较发育，围岩情况较差。在施工过程中，涉及的施工方案优化、合理化建议及按新奥法施工原理进行动态施工与管理，对隧道进行了预测、预报、预处理，对一些问题及时进行了处理，防止了事态的进一步发展，从而降低了隧道总投资。具体如下：（1）麻栗隧道原设计施工顺序为从设计进口处进洞，考虑进口段为深挖路槽，边坡开挖后不确定影响因素较多，经现场多次踏勘和核查地形地质情况，将方案优化为从设计出口处进洞。（2）麻栗隧道出口洞门原设计右侧距320国道较近，位于国道下边坡半腰部，同时左右侧埋置深度相差较大，高差达到4m以上，存在偏压。另经现场地质地形勘察左侧边仰坡为一古老的小型浅层滑坡体，如按原设计施工则因边仰坡开挖导致滑坡体前缘坡脚切脚，易诱发或激活滑体，将给隧道进洞施工带来难度，经对现场地质情况准确把握后合理化建议并被批准将隧道出口延长8m，并设置3m长明洞，保证了隧道中导洞的顺利进洞。（3）隧道进、出口段路基受革东大断裂破碎带影响严重，出口K102+458~497段路基左侧边坡开挖后为强风化板岩，节理裂隙发育，岩石破碎，左侧山体约为45°顺向坡，并存在弱夹层。原设计为二级边坡，第一级A区为8m高上挡墙，坡比1：0.25，第二级B区坡比为1：0.75，仰坡为1：0.75。在准备施工左侧导洞时，按原设计开挖边仰坡后，发现左边坡坡口线外20m处开裂，并且裂缝在不断加宽，说明原设计坡比已不能保证边仰坡稳定，并且影响隧道正常施工。经设计人员现场勘察，确定将A区上挡墙高度降低为3m，挡墙以上边坡坡比调整为1：1.5，仰坡坡比调整为1：1.5，对开裂范围按规定坡比进行削坡减载。消坡后采取锚杆挂网喷浆防护，锚杆采用准25，长度10m，梅花型布置，间距2m，钢筋网采用准6.5，间距为30×30cm，喷C20混凝土10cm厚，并设置泄水孔。按此方案实施后，边仰坡稳定，没有再发现开裂和坍塌。（4）麻栗隧道右幅进出口洞门原设计设置了超前大管棚，而左侧为古滑体，表层较松散，岩层风化破碎严重，隧道埋置深度较浅，经合理化建议并被批准同右侧一样设置超前大管棚（长度30m），保证了隧道中导洞、左右侧导洞及左右主洞的顺利进洞。（5）从出口K102+458反向开挖至K102+450，洞口K102+458~K102+438段洞段埋深3~8m，为碎石土和强风化板岩，洞段左侧山体约为45o顺向坡，岩层倾向洞内，节理裂隙发育，岩体破碎，存在顺层软弱夹层。因左侧强风化板岩顺夹层滑动，山体开裂下沉挤压初期支护左边墙，据监控量测向洞轴方向移动0.7~0.8mm，拱顶上升10mm。为确保施工安全和质量，在隧道左幅左侧边墙原设计系统锚杆加密，环距60cm，排距同钢拱架间距，从侧墙角上1m开始加密。左边墙每榀钢拱架增加2根5m长准32中空锚杆锁脚，增设范围K102+458（出口）~K102+438。两根锁脚锚杆分别设置在钢拱架底部支座上方20cm处工字钢的两侧并与拱脚焊接。麻栗隧道右幅K102+458~K102+420进口段位于革东断层影响带，岩体为强至中风化绢云母板岩，松散易坍塌，地下水较丰富，围岩自稳性极差，为了增强进洞施工安全并及早使初期支护形成闭合结构，确定增设仰拱底部闭合工字钢，其中K102+458~K102+442段间距为50cm，K102+442~K102+420段间距为60cm，采用I18工字钢，并浇筑厚度26cm的C25混凝土。

2对麻栗隧道造价管理的几点建议

在隧道开挖过程中，由于对围岩认识不足，致使对支护参数，支护形式的选择不当及支护时间的滞后，或施工质量的不保证而导致塌方是经常发生的，隧道设计只能是预设计，在施工过程中，随着围岩变化而不断修改完善。因此如何提高地质预测的客观性就显得尤为重要。针对麻栗连拱隧道的实际情况，借鉴其他隧道的施工经验，特提出如下几种方法以准确预测围岩特点和规律，对实际施工产生导向作用，从而实现隧道工程造价的可预控性。

2.1典型类比分析法

典型类比分析法是将典型工程的地质条件、相应的施工条件及相应的施工条件对围岩周围位移的影响，类比应用于同一围岩类别的隧道围岩稳定性分析的方法。典型工程指的是充分的现场原位测试资料，其成功经验同行公认，在同一围岩类别有良好的代表性的隧道工程。类比应用的途径是：以典型工程原位测试资料（洞周位移除外，留作检验基准）作输入数据；岩石力学数值分析程序反馈修正后，其洞周位移分析结果应与典型工程实测值尽可能地接近，修正后的程序可供同一围岩类别隧道工程初步设计应用。该方法从取得实测收敛值的第一天起，运用典型类比分析法BMP程序及时进行位移反分析，及早掌握初始地应力侧压系数的近似值，修正设计；并在围岩基本稳定之日，立即得出围岩的等效弹性模量，以进行更准确的围岩稳定分析预测。

2.2变形速率比值判别法

该方法是典型类比分析法的一种应用形式，在软弱围岩隧道施工中，断面开挖后，特别是初期支护施作完成的24h内，能立即对围岩稳定性与支护效果作出定量判别，查明支护保守或不足，如有险情及时发出预报，有效处理，确保施工安全。该方法主要控制指标有允许变形量u0和比值v/v0（v0为实测围岩变形速率最大值），允许变形量u0根据围岩类别（并区分脆性岩体和塑性岩体）与隧道埋深查表得出；比值v/v0为5%~10%，围岩趋于稳定，当比值v/v0达20%左右时，可以认为变形速率显著减小，接近趋于稳定；当比值v/v0达33%左右时，可以认为变形速率减小，有可能趋于稳定；当比值v/v0达50%左右时，可以认为变形速率略有降低。变形速率比值判别法通过监控量测，检验预设计的支护类型、参数和施作顺序、时间是否合理，为及时判明围岩稳定性的趋势提供了一个半定量性质的新的方法。

3结束语

从麻栗隧道前阶段的施工控制看，实际施工过程中适时采集了各种地质信息，及早反馈于设计，形成工地会议纪要并及时指导施工，这在很大程度上得益于采取了动态施工观念和良好的隧道监控量测体系。本论文提出的几种方法，以及先进的监测手段，对隧道施工安全起到十分重要的作用，同时也将合理降低隧道工程造价。

参考文献

[1]李世辉.隧道支护设计新论[M].北京：科学出版社，1999：149-153，268-276.

[2]黄成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2001：204-249.

作者:史志楼 单位:江苏联合职业技术学院无锡交通分院