馬蘭誠(chéng)

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 陜西 西安 710043)

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關(guān)角高風(fēng)險(xiǎn)隧道富水環(huán)境下施工降效技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

馬蘭誠(chéng)

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 陜西 西安 710043)

在巖溶地區(qū)或地下水補(bǔ)給豐富地質(zhì)區(qū)域進(jìn)行隧道施工時(shí)，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)突泥和涌水等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢和資源投入增加。富水環(huán)境(涌水量在5 000 m3/d以上)下施工引起的人工、機(jī)械降效和部分支護(hù)材料、噴射混凝土等材料消耗增加，在現(xiàn)行定額標(biāo)準(zhǔn)中沒有涵蓋，概預(yù)算編制過程中由于依據(jù)不充分，經(jīng)常導(dǎo)致投資不準(zhǔn)和投資變更較為困難等現(xiàn)象的發(fā)生。以西格二線關(guān)角隧道1#—6#斜井及擔(dān)負(fù)的正洞為研究對(duì)象，分別在實(shí)際富水環(huán)境以及正常環(huán)境下施工，在完成相同工作內(nèi)容和工作量的前提下，跟蹤、調(diào)查、收集數(shù)據(jù)并建立數(shù)據(jù)對(duì)比模型，量化人工、部分初期支護(hù)材料和機(jī)械臺(tái)班消耗量，得出：1)富水環(huán)境較正常環(huán)境人工、機(jī)械以及初期支護(hù)綜合降效系數(shù)； 2)富水環(huán)境噴射C20素混凝土、C25纖維混凝土回彈量較現(xiàn)行定額增加幅度，并給出其適用范圍，為富水工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)及變更提供參考。

隧道； 富水環(huán)境； 人工; 機(jī)械; 支護(hù); 施工降效; 經(jīng)濟(jì)分析

0 引言

在富水環(huán)境隧道施工過程中，人工、機(jī)械、初期支護(hù)和噴射混凝土等施工降效已成為設(shè)計(jì)施工中需要關(guān)注的問題，對(duì)施工管理、施工工藝以及投資和工期控制等都有較大的影響?，F(xiàn)行鐵路工程隧道概預(yù)算定額是按照合理的施工組織和正常的施工條件編制，定額中所采用的施工方法和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，均是根據(jù)現(xiàn)行的鐵路設(shè)計(jì)、施工和技術(shù)安全規(guī)范以及質(zhì)量評(píng)定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等制定的[1-2]?，F(xiàn)行隧道洞身開挖定額規(guī)定中僅含施工用水抽排內(nèi)容，排水量按≤10 m3/h(240 m3/d)編制，當(dāng)洞內(nèi)涌水量超過10 m3/h時(shí)，根據(jù)所采取治水措施另行分析、計(jì)算排水費(fèi)用，并未明確在富水環(huán)境下人工、機(jī)械、初期支護(hù)的施工降效及噴射混凝土回彈量如何計(jì)算，未能反映富水環(huán)境隧道施工的社會(huì)平均水平。目前針對(duì)該問題的相關(guān)研究資料較少，其中文獻(xiàn)[3]僅對(duì)公路隧道在5 000～15 000 m3/d涌水量下的噴射混凝土與交工發(fā)[1992]65號(hào)《公路工程預(yù)算定額》做了測(cè)算對(duì)比，噴射混凝土回彈量比預(yù)算定額增加8%。目前對(duì)于涌水量大于5 000 m3/d以上富水環(huán)境隧道施工降效還未有系統(tǒng)研究，對(duì)于該部分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)角隧道(目前國(guó)內(nèi)第一長(zhǎng)隧)是改建青藏鐵路西格二線具有控制性、標(biāo)志性的重難點(diǎn)工程，全長(zhǎng)32.605 km，水文地質(zhì)條件及地下水類型極為復(fù)雜，其中隧道嶺脊地段(主要為3#—6#斜井及擔(dān)負(fù)正洞工區(qū))分布約10 km長(zhǎng)的三疊系、二疊系灰?guī)r地層，巖溶裂隙發(fā)育，3#—6#斜井及擔(dān)負(fù)正洞在施工期間每個(gè)斜井及正洞總涌水量為8 400～18 000 m3/d,灰?guī)r以外的其余斜井及正洞施工過程中出現(xiàn)的涌水對(duì)施工影響相對(duì)較小。施工過程中，由于突涌水頻發(fā)，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度及效率，Ⅱ—Ⅵ級(jí)圍巖富水環(huán)境較正常環(huán)境施工月進(jìn)度減慢25%～40%。由于關(guān)角隧道3#—6#斜井及擔(dān)負(fù)正洞工區(qū)日均涌水量極大，其施工環(huán)境(主要是富水環(huán)境)較一般隧道更為復(fù)雜和惡劣，具備研究富水環(huán)境隧道施工降效的相關(guān)條件。

1 關(guān)角隧道涌水量的測(cè)定

1.1 地下水類型及分布特征

隧道通過區(qū)地下水分布受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、植被及降水量等多種因素控制和影響。根據(jù)地下水的分布特征將洞身通過段地下水分為碳酸鹽巖類巖溶裂隙水(為巖溶水的賦存、運(yùn)移創(chuàng)造了良好的條件)和基巖裂隙水，其中基巖裂隙水根據(jù)含水介質(zhì)的不同又分為侵入巖網(wǎng)狀裂隙水(水量往往較小)和構(gòu)造裂隙脈狀水(往往成為富水地段)。

隧道涌水按涌水型式分為滲水、線狀涌水、散狀涌水(雨?duì)?和股狀涌水。

隧道涌水按地質(zhì)礦產(chǎn)部《區(qū)域水文地質(zhì)普查規(guī)范補(bǔ)充規(guī)定》中涌水量大小劃分：1)水量極豐富(涌水量大于 5 000 m3/d)； 2)水量豐富(涌水量為 1 000～5 000 m3/d)； 3)水量中等(涌水量為 100～1 000 m3/d)； 4)水量貧乏(涌水量為 10～100 m3/d)； 5)水量極貧乏(涌水量小于 10 m3/d)。

1.2 關(guān)角隧道灰?guī)r段斜井及擔(dān)負(fù)正洞的涌水量測(cè)定

施工過程中，為掌握涌水量變化情況，在洞口均設(shè)立了梯形堰，對(duì)水量進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。為了保證施工的正常進(jìn)行，減輕斜井排水壓力，對(duì)隧道涌水采取了“以堵為主、排堵結(jié)合”的原則。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及預(yù)測(cè)涌水量[4]，3#—6#斜井及正洞正常涌水量、最大涌水量和施工期間各井口的排水量詳見表1，從表中可以看出3#—6#斜井及正洞涌水量均屬于極豐富的富水環(huán)境。

表1 3#—6#斜井及擔(dān)負(fù)正洞涌水量匯總表

Table 1 Water gushing volume of inclined shafts No. 3, No. 4, No. 5 and No. 6 and related main tunnels

斜井編號(hào)斜井長(zhǎng)度/m正常涌水量/(m3/d)最大涌水量/(m3/d)排水量/(m3/d)3#166712986(堵水后)30427409614#157118445(堵水后)131000118085#19358469(堵水后)15000128426#2808145693044715731合計(jì)5446920687481342

2 富水環(huán)境對(duì)施工降效影響分析

一般隧道涌水以滲水、線狀涌水或小股狀涌水類型為主，只需在單側(cè)開挖臨時(shí)排水溝即可解決洞內(nèi)涌水，采取排水措施后涌水量小于10 m3/h(240 m3/d)。一般隧道涌水在目前隧道概預(yù)算定額標(biāo)準(zhǔn)中已涵蓋。關(guān)角高風(fēng)險(xiǎn)隧道主要受巖溶裂隙水、構(gòu)造裂隙水以及其他地質(zhì)構(gòu)造影響，存在長(zhǎng)段落灰?guī)r地段突涌水、裂隙水豐富和軟巖大變形等風(fēng)險(xiǎn)。施工過程中，由于洞內(nèi)長(zhǎng)期涌水且水量大，受水環(huán)境下作業(yè)限制，鉆爆、立架、噴砼和襯砌等工序的人工操作效率不能正常發(fā)揮，各類作業(yè)機(jī)械受水盲點(diǎn)影響作業(yè)效果不佳、機(jī)械行動(dòng)遲緩，效率大大降低。

關(guān)角隧道以散狀、線狀(簾幕狀)涌水，裂隙水以及大股、特大股狀涌水為主，采取了注漿堵水、繞避溶腔方式減少積水。對(duì)于裂隙水，通過掛設(shè)橡膠排水板和彈簧盲管引排至隧道底腳排出； 對(duì)于拱部線狀水，采取擋排水措施從隧道兩側(cè)引至墻腳， 消除洞內(nèi)雨淋狀況； 對(duì)于股水，通過設(shè)管引排至墻腳； 對(duì)于洞內(nèi)積水，通過架設(shè)抽排水管線、設(shè)置大型抽排水設(shè)施或泄水洞排水； 在確保安全的前提下帶水施工[5]。從表1可以看出：3#—6#斜井正常涌水量為8 469～14 569 m3/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般隧道涌水量。關(guān)角隧道工作面始終處于富水環(huán)境，對(duì)隧道施工影響較大。

2.1 富水環(huán)境對(duì)開挖的影響

1)準(zhǔn)備工作。由于施工人員在平、立兩面有水的環(huán)境下施工，因此，進(jìn)入作業(yè)面后要先做防水、排水工作，并安排專人清理排水溝，保證涌水能順利排出洞外再進(jìn)行施工，增加了準(zhǔn)備工作量。由于排水設(shè)施的安裝，使得可利用空間被壓縮，測(cè)量布眼和臺(tái)架就位等作業(yè)受洞內(nèi)水環(huán)境影響，作業(yè)難度加大，作業(yè)時(shí)間延長(zhǎng)。

2)鉆孔作業(yè)。①富水施工環(huán)境下，施工機(jī)械不能發(fā)揮其正常性能，致使作業(yè)時(shí)間延長(zhǎng)； ②施工人員在平、立兩面有水環(huán)境中作業(yè)，掌子面及拱部涌水影響操作人員視線，穿戴雨衣帽在水中行動(dòng)受阻，鉆孔作業(yè)操作困難。受以上因素的影響，鉆孔作業(yè)時(shí)間較一般情況下延長(zhǎng)。

3)裝藥爆破。洞內(nèi)水環(huán)境下，炸藥受涌水影響極難裝進(jìn)鉆爆孔中，裝藥連線困難，增加裝藥爆破時(shí)間。

2.2 富水環(huán)境對(duì)出碴的影響

爆破排煙后，由于掌子面積水，必須在抽排水后才能進(jìn)行出碴作業(yè)。由于洞內(nèi)水環(huán)境下道路容易打滑、受損,機(jī)械運(yùn)行速度較正常施工環(huán)境慢，運(yùn)輸效率大大降低。

2.3 富水環(huán)境對(duì)初期支護(hù)的影響

初期支護(hù)前及初期支護(hù)過程中須不間斷排水。鋼架、網(wǎng)片和錨桿等工序在施工過程中受洞內(nèi)水環(huán)境影響，操作人員行動(dòng)受阻、操作不便，增加作業(yè)時(shí)間，其中焊接工序受影響尤為嚴(yán)重。

2.4 富水環(huán)境對(duì)噴射混凝土的影響

噴射混凝土受洞內(nèi)水環(huán)境影響，操作困難，同時(shí)圍巖附著力降低，混凝土回彈量增大，材料消耗量及噴射混凝土施作時(shí)間也成倍增加。

2.5 涌水對(duì)施工安全的影響

巖溶水是目前地下水類型中最為復(fù)雜的一種，須加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行連續(xù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及超前探水工作，確保施工安全。非可溶巖段褶皺帶、不同巖性接觸帶及節(jié)理密集帶等是地下水儲(chǔ)存和運(yùn)移的重要場(chǎng)所，易出現(xiàn)突、涌水現(xiàn)象，在這些地段施工時(shí)亦應(yīng)引起高度重視，確保監(jiān)測(cè)人員到位，增加監(jiān)測(cè)設(shè)備并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

2.6 富水環(huán)境對(duì)施工進(jìn)度的影響

1)隧道內(nèi)水環(huán)境施工情況下，人工和機(jī)械效率降低，延長(zhǎng)了開挖、出碴、支護(hù)和襯砌等工序時(shí)間；

2)帷幕注漿及水平超前探孔工作期間停窩工造成工期延長(zhǎng)；

3)突涌水淹井造成停窩工。

3 人工、機(jī)械降效及部分支護(hù)影響度研究

隧道通過區(qū)地下水分布受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、植被及降水量等多種因素控制和影響，設(shè)計(jì)階段可以采用地下水動(dòng)力學(xué)法和地下水徑流模數(shù)法對(duì)隧道涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，施工階段可以采用實(shí)際涌水量測(cè)量。

關(guān)角隧道根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，3#—6#斜井及擔(dān)負(fù)正洞無(wú)論反坡還是順坡施工，經(jīng)采取注漿堵水后正常涌水量仍達(dá)到8 400～18 000 m3/d，均屬富水環(huán)境，其人工、機(jī)械效率、部分支護(hù)及噴混凝土都將受到較大影響，但并不是隨著涌水量加大，人工、機(jī)械等降效系數(shù)線性增加。無(wú)論涌水量多大，由于在采取抽排水、堵水措施下，工作面要能夠滿足施工狀態(tài)(抽排水措施費(fèi)另計(jì))，否則必須停工。在此狀態(tài)下，人工、機(jī)械等降效系數(shù)基本是恒定的，但是對(duì)于不同的圍巖類別，其人工、機(jī)械及部分支護(hù)降效系數(shù)有所不同。

3.1 測(cè)點(diǎn)斷面的選取及分析方法

關(guān)角隧道除3#—6#斜井處于富水環(huán)境，其他地段仍為正常施工環(huán)境。在富水及正常環(huán)境下施工，首先要在符合現(xiàn)行鐵路有關(guān)規(guī)范、技術(shù)指南、技術(shù)規(guī)程和指導(dǎo)意見等前提下，制定帶水作業(yè)施工方案。根據(jù)圍巖級(jí)別分類選取測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)宜取3個(gè)以上，條件有限的也不應(yīng)少于2個(gè),斜井、正洞分別取樣。本項(xiàng)目按斜井、正洞共選取36個(gè)測(cè)點(diǎn)，不同工序測(cè)定數(shù)據(jù)達(dá)一百多組。在取點(diǎn)過程中必須按照同級(jí)圍巖、相同施工工序、同樣斷面、相同長(zhǎng)度、班組人員數(shù)量相等、工種不變、相同機(jī)械數(shù)量及型號(hào)的前提下進(jìn)行，避免施工組織中工序內(nèi)容增加、人員及設(shè)備變化對(duì)降效系數(shù)測(cè)定值的影響。各測(cè)點(diǎn)按開挖、出碴不同圍巖級(jí)別，采用計(jì)時(shí)觀察法，按每作業(yè)循環(huán)為一測(cè)算單元，以觀察測(cè)時(shí)為手段，通過各個(gè)測(cè)點(diǎn)取樣，分別測(cè)定富水環(huán)境與正常環(huán)境下人工、機(jī)械工時(shí)及初期支護(hù)材料消耗量的數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)對(duì)比模型，按概預(yù)算編制辦法綜合測(cè)算和分析人工、機(jī)械使用費(fèi)(工、料、機(jī)單價(jià)均相同)，量化工效差異，確定降效系數(shù)。

(1)

式中：βg水為水環(huán)境下施工的人工費(fèi)降效系數(shù)； G水為實(shí)測(cè)水環(huán)境下施工的單位人工費(fèi)； G正為實(shí)測(cè)正常環(huán)境下施工的單位人工費(fèi)。

(2)

式中：βj水為水環(huán)境下施工機(jī)械降效系數(shù)； J水為實(shí)測(cè)水環(huán)境下施工的單位定額機(jī)械臺(tái)班費(fèi)； J正為實(shí)測(cè)正常環(huán)境下施工的單位定額機(jī)械臺(tái)班費(fèi)。

3.2 關(guān)角隧道水環(huán)境下施工人工、機(jī)械等綜合降效系數(shù)測(cè)定

由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)龐大，本文僅用3#斜井Ⅳ級(jí)圍巖開挖舉例說明，其余方法相同。

3#斜井開挖Ⅳ級(jí)圍巖按富水環(huán)境及正常環(huán)境分別選取了3個(gè)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)資料研究確定安全進(jìn)尺為1.5m[6]。每個(gè)測(cè)點(diǎn)按成熟施工方法及關(guān)鍵工序控制[7]實(shí)測(cè)各工序的人員、機(jī)械數(shù)量，記錄完成1.5m進(jìn)尺各分項(xiàng)工序工作時(shí)間和統(tǒng)計(jì)總時(shí)間，按每天工作8h折算單位工程量工日，并分別記錄各機(jī)械作業(yè)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)總時(shí)間，按每天工作8h折算單位工程量臺(tái)班?，F(xiàn)以3#斜井開挖Ⅳ級(jí)圍巖富水環(huán)境測(cè)點(diǎn)1為例，工時(shí)測(cè)定調(diào)查表見表2和表3。

表2 人工工時(shí)測(cè)定調(diào)查表

Table 2 Construction labors and time needed

工序名稱 人數(shù)工作時(shí)間/min總時(shí)間/min接風(fēng)、水、電管線,清除危石,施工準(zhǔn)備等26611586鉆孔臺(tái)架就位26571482超前鉆孔及安設(shè)鋼管261393614注漿670420放線布眼479316鉆孔吹孔2641010660領(lǐng)火工品257114裝藥與堵塞26541404連接起爆網(wǎng)絡(luò)26451170臺(tái)架及人員撤離26581508起爆網(wǎng)絡(luò)檢查起爆24692除塵345135找頂454216合計(jì)22717

注：完成工程總量為84.465 m3，折算單位工程量工日為5.60工日/10 m3。

經(jīng)3#斜井開挖Ⅳ級(jí)圍巖富水環(huán)境、正常環(huán)境6個(gè)測(cè)點(diǎn)按上述方法測(cè)定數(shù)據(jù)后，分別加權(quán)取平均值，再按編制辦法及有關(guān)規(guī)定相同工、料、機(jī)單價(jià)前提下，計(jì)算單位工程量費(fèi)用[8-10]，利用式(1)和式(2)計(jì)算3#斜井開挖Ⅳ級(jí)圍巖人工、機(jī)械降效系數(shù)，詳見表4施工降效測(cè)定統(tǒng)計(jì)分析表。

表3 機(jī)械工時(shí)測(cè)定調(diào)查表

Table 3 Construction machinery and time needed

機(jī)械設(shè)備及規(guī)格型號(hào) 數(shù)量作業(yè)時(shí)間/min總時(shí)間/min折算單位工程量臺(tái)班/10m3氣腿式鑿巖機(jī)20595119002.94氣動(dòng)鍛釬機(jī)(d≤90mm)22394780.118鉆頭磨床22414820.119電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(排量≤9m3/min)0000電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(排量≤20m3/min)764445081.112輪胎式裝載機(jī)(斗容量≤3.0m3)11251250.031履帶式液壓?jiǎn)味吠诰驒C(jī)(斗容量≤1.0m3)11271270.031電動(dòng)灌漿機(jī)(出漿量≤3m3/h)176760.019灰漿攪拌機(jī)(容量≤400L)168680.017管子切割機(jī)(d≤150mm)163630.016

注：完成工程總量為84.465 m3。

表4 施工降效測(cè)定統(tǒng)計(jì)分析表

Table 4 Construction efficiency reduction

項(xiàng)目單位單價(jià)3#斜井井身Ⅳ級(jí)圍巖開挖(正常環(huán)境)/10m3測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)平均值合價(jià)/元3#斜井井身Ⅳ級(jí)圍巖開挖(富水環(huán)境)/10m3測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)平均值合價(jià)/元降效系數(shù)人工工日24.914.7514.6844.8884.774118.936.4046.0036.4046.270156.19氣腿式鑿巖機(jī)臺(tái)班9.762.1382.0562.1882.12720.762.9402.8503.0402.94128.70氣動(dòng)鍛釬機(jī)(d≤90mm)臺(tái)班217.070.1100.1080.1160.11124.170.1180.1110.1200.11625.24鉆頭磨床臺(tái)班48.960.1100.1020.1080.1075.230.1190.1110.1200.1165.70電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(排量≤9m3/min)臺(tái)班302.710000000000電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(排量≤20m3/min)臺(tái)班490.140.8190.7900.8430.817400.571.1121.0601.1211.098537.95輪胎式裝載機(jī)(斗容量≤3m3)臺(tái)班761.060.0230.0230.0240.02317.780.0310.0290.0310.03023.03履帶式液壓?jiǎn)味吠诰驒C(jī)(斗容量≤1.0m3)臺(tái)班776.360.0250.0240.0260.02519.330.0310.0290.0310.03123.75電動(dòng)灌漿機(jī)(出漿量≤3m3/h)臺(tái)班60.400.0220.0220.0230.0221.340.0190.0180.0190.0181.11灰漿攪拌機(jī)(容量≤400L)臺(tái)班55.460.0130.0130.0140.0140.750.0170.0160.0170.0170.92管子切割機(jī)(d≤150mm)臺(tái)班33.310.0120.0120.0120.0120.400.0160.0150.0160.0150.51人工費(fèi)合計(jì)118.93156.191.31機(jī)械費(fèi)合計(jì)490.34646.911.32

將各測(cè)點(diǎn)工序人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)或降效系數(shù)加權(quán)平均得出最終結(jié)果，詳見表5。

3.3 水環(huán)境下施工噴射混凝土損耗量變化分析

關(guān)角隧道處于地下水極豐富區(qū)域，隧道在通過巖溶發(fā)育地段時(shí)，巖溶水沿著裂隙縫、節(jié)理縫、巖溶管道或破碎帶呈線狀、股狀、片狀涌入隧道內(nèi)，影響噴射混凝土作業(yè)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，3#—6#斜井及正洞混凝土很難附著于巖面，必須采用相應(yīng)的措施才能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于集中涌水，需在涌水點(diǎn)旁鉆孔安裝PVC管將水集中排出； 對(duì)于散狀流水可以采用由四周向中間逐漸包圍式的噴射方法；但不論哪種措施，工作面洞內(nèi)水環(huán)境下噴射混凝土損失量都大大增加。

表5 富水環(huán)境較正常環(huán)境人工、機(jī)械、初期支護(hù)綜合降效系數(shù)(斜井、正洞綜合系數(shù))

Table 5 Construction efficiency reduction coefficient of labor, machinery and primary support in water-rich environment to that in normal environment(inclined shaft and main tunnel)

工序項(xiàng)目正常環(huán)境施工人工費(fèi)用/元機(jī)械費(fèi)用/元富水環(huán)境施工人工費(fèi)用/元機(jī)械費(fèi)用/元綜合降效系數(shù)人工費(fèi)(βg水)機(jī)械費(fèi)(βj水)開挖Ⅱ級(jí)圍巖/10m381.68549.63106.80728.691.3081.326Ⅲ級(jí)圍巖/10m368.29518.3088.90680.921.3021.314Ⅳ級(jí)圍巖/10m3119.19501.32156.83677.891.3161.352Ⅴ級(jí)圍巖/10m3173.86634.08230.85851.931.3281.344Ⅵ級(jí)圍巖/10m3195.56710.61259.67934.221.3281.315出碴Ⅱ級(jí)圍巖/10m315.93131.8920.90173.741.3121.317Ⅲ級(jí)圍巖/10m317.18143.7023.23195.631.3521.361Ⅳ級(jí)圍巖/10m317.03134.6822.36182.391.3131.354Ⅴ級(jí)圍巖/10m317.64141.6324.06193.381.3641.365Ⅵ級(jí)圍巖/10m323.82185.8331.35243.281.3161.309初期支護(hù)噴射混凝土/10m3790.131725.131042.162288.461.3191.327砂漿錨桿/100m322.94630.45422.69838.871.3091.331中空錨桿/100m332.42770.42446.001108.881.3421.439鋼筋網(wǎng)/t586.77313.58775.60405.591.3221.293型鋼鋼架/t635.46558.10830.08726.421.3061.302

造成混凝土損失量加大的主要原因如下：1)工作面滲水使噴出的混凝土和巖面無(wú)法緊密相連； 2)涌水量較大時(shí)，勉強(qiáng)噴上去的混凝土經(jīng)常被沖掉； 3)散狀、股狀涌水需要包圍式噴射混凝土，在封口時(shí)混凝土回彈量增大； 4)回彈掉下的混凝土無(wú)法回收利用。

現(xiàn)場(chǎng)分別噴射C20素混凝土和C25纖維混凝土，并各取15個(gè)富水環(huán)境測(cè)點(diǎn)，在保證與正常環(huán)境相同施工人員、機(jī)械數(shù)量、施工方法、施工工序和相同面積等前提下，且不考慮堵排水因素，實(shí)測(cè)噴射混凝土回彈量并與定額回彈量進(jìn)行對(duì)比分析。鐵建設(shè)[2004]47號(hào)《鐵路路基隧道工程預(yù)算定額》中噴射素混凝土定額回彈量為22.4%，噴射纖維混凝土定額回彈量為17.3%，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)水環(huán)境下噴射C20素混凝土回彈量為80.16%，較定額增加57.76%；噴射C25纖維混凝土回彈量為63.34%，較定額增加47.04%，詳見表6和表7。

表6 富水環(huán)境噴射C20素混凝土回彈量較現(xiàn)行定額對(duì)比

Table 6 Rebound amplification of concrete C20 in water-rich environment to that in normal environment

%

表7 富水環(huán)境噴射C25纖維混凝土回彈量較現(xiàn)行定額對(duì)比

Table 7 Rebound amplification of fiber concrete C25 in water-rich environment to that in normal environment %

統(tǒng)計(jì)量 1#斜井2#斜井3#斜井4#斜井5#斜井6#斜井進(jìn)口定額回彈量17.3017.3017.3017.3017.3017.3017.30實(shí)測(cè)回彈量61.2562.7563.6366.0964.3365.6966.67回彈量增加43.9545.4546.3348.7947.0348.3949.37平均實(shí)測(cè)回彈量64.34平均回彈量增加47.04

4 結(jié)論與建議

通過關(guān)角隧道涌水量的測(cè)定，3#—6#斜井及擔(dān)負(fù)正洞涌水量均超過5 000 m3/d以上(堵排后)，屬于極豐富水量(定義為富水環(huán)境)。本文僅對(duì)5 000 m3/d以上且能夠保障施工的涌水量前提下，通過關(guān)角隧道1#—6#斜井及擔(dān)負(fù)正洞富水環(huán)境與正常環(huán)境Ⅱ—Ⅵ級(jí)圍巖施工對(duì)比，詳細(xì)分析了富水環(huán)境對(duì)隧道的開挖、出碴、臨時(shí)支護(hù)的主要影響因素，按實(shí)際施工資源消耗進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析總結(jié)了在富水環(huán)境施工中人工、機(jī)械、初期支護(hù)消耗量較正常施工情況下幅度增加系數(shù)，以及噴射混凝土較正常情況下消耗數(shù)量增加幅度，為類似工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析、投資控制提供參考，但未對(duì)10～5 000 m3/d涌水量情況下施工降效進(jìn)行研究。因此，本文得出的施工降效系數(shù)不一定適用涌水量10～5 000 m3/d以下隧道。

由于僅以關(guān)角隧道為測(cè)定樣本，且選取測(cè)點(diǎn)存在一定局限性，建議造價(jià)管理部門對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)隧道富水環(huán)境有關(guān)施工降效和施工進(jìn)度指標(biāo)等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行全面測(cè)定，為今后類似隧道投資控制、工程管理提供依據(jù)。

[1] 中國(guó)鐵路總公司.鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范：Q/CR 9004—2015[S].北京：中國(guó)鐵道出版社,2015.(China Railway. Code for design of railway engineering construction organization: Q/CR 9004—2015[S].Beijing: China Railway Publishing House,2015.(in Chinese))

[2] 鐵路隧道工程施工技術(shù)指南：TZ 204—2008[S]. 北京:中國(guó)鐵道出版社,2008.(Technical guide for construction of railway tunnel: TZ 204—2008[S]. Beijing: China Railway Publishing House,2008.(in Chinese))

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[9] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路隧道工程預(yù)算定額: 鐵建設(shè)[2004]47號(hào)[S]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2004. (Ministry of Railway of the People’s Republic of China. Budget estimation norm of railway tunnel: Railway Construction[2004]No. 47 [S].Beijing：China Railway Publishing House,2004.(in Chinese))

[10] 中華人民共和國(guó)鐵道部. 鐵路工程施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額(2005年度): 鐵建設(shè)[2006]129號(hào)[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006. (Ministry of Railway of the People’s Republic of China. Norm of machine shift cost of railway engineering(2005): Railway Construction[2006]No. 129[S].Beijing：Standards Press of China,2006.(in Chinese))

海口首條地下綜合管廊主體完工 燃?xì)馊肜瘸扇珖?guó)首例

2016年7月7日，海口首條地下綜合管廊天翔路地下綜合管廊已實(shí)現(xiàn)主體完工，水務(wù)、燃?xì)?2 家管線應(yīng)用單位正在進(jìn)行管線入廊施工，其中燃?xì)馊肜葹槿珖?guó)首例。

天翔路地下綜合管廊長(zhǎng)895 m，寬5.75 m，高3.45 m，斷面面積19.84 m2，為雙艙矩形斷面，入廊管線種類包括給水、中水、電力、通訊和燃?xì)狻?/p>

目前管廊主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，地面部分的通風(fēng)口、投料口以及人員出入口正在景觀化；在管廊內(nèi)部，數(shù)米高的寬敞空間可供多種管線在此“安家”；率先入廊的水務(wù)、燃?xì)?家單位也已著手管道入廊安裝。據(jù)介紹，?？谔煜杪返叵戮C合管廊的燃?xì)馊肜仁侨珖?guó)首例。

?？谑菄?guó)家首批10個(gè)地下綜合管廊試點(diǎn)城市之一，“十三五”期間，計(jì)劃規(guī)劃建成地下綜合管廊96.47 km，總投資76.28億元，其中3年試點(diǎn)項(xiàng)目總長(zhǎng)43.24 km，總投資38.74億元。?？?015年開工建設(shè)的首批6條管廊，除天翔路主體完工外，其他5條計(jì)劃今年9月完成所有主體工程，12月底完成入廊工作，2017年正式運(yùn)營(yíng)。截至2016年7月7日，累計(jì)完成投資額4.88億元，形成廊體約4.92 km。

(摘自 新華網(wǎng)海南頻道 http://www.hq.xinhuanet.com/news/2016-07/12/c_1119202108.htm)

Techno-economic Analysis of Construction Efficiency Reduction of Guanjiao Tunnel in Water-rich Strata

MA Lancheng

(ChinaRailwayFirstSurvey&DesignInstituteGroupCo.,Ltd.,Xi’an710043,Shaanxi,China)

The construction efficiency would be reduced and the cost would be increased due to water burst and mud gushing when the tunnel crosses karst areas or water-rich strata. The construction efficiency reduction of labor and machinery and increasing of construction materials of tunnel construction in water-rich environment are not included in existing norm standards. Investing difficulties will be met due to insufficiency of references during budget estimation compilation. Analysis is made for comparison between data model, material and shift consumption of tunneling in water-rich environment and those of tunneling in normal environment, by taking inclined shaft No. 1 to inclined shaft No. 6 and related main tunnels of Xining-Golmud 2nd Line of Guanjiao Tunnel for example. The comprehensive construction efficiency reduction coefficient of labor, machinery and primary support in water-rich environment to that in normal environment is obtained. The rebound amplification of concrete C20 and fiber concrete C25 in water-rich environment to that in normal environment is obtained as well.

tunnel; water-rich environment; labor; machinery; support; construction efficiency reduction; economic analysis

2015-11-11；

2016-06-14

馬蘭誠(chéng)(1965—)，男，河南鄭州人，1989年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院，運(yùn)輸專業(yè)，本科，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事項(xiàng)目預(yù)算管理工作。E-mail: gjcmlc@163.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.07.015

U 455

B

1672-741X(2016)07-0862-06