水工隧洞建设管理的体会与建议

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  摘 要：玉溪市星云湖、抚仙湖出流改道工程经过四年多的艰苦努力，现已全面竣工，保证了工程三大目标的顺利实现，工程建设中经历了不少的坎坷，走了不少弯路，教训深刻。现对本工程建设管理的经验进行总结，望能供类似工程参考。 关键词：水工隧洞   建设管理  玉溪市 　　玉溪市星云湖、抚仙湖出流改道工程是水利部、国家发改委、国家环保总局联合审批的地方重点工程，承载着保护抚仙湖、治理星云湖、为玉溪市中心城区提供水源的三大目标任务。是集环保、水利、城市规划、社会经济于一体的综合性基础工程，也是云南省九大高原湖泊综合治理的示范性工程。工程总投资3.75亿元，线路全长23.54km。其中暗埋段0.89km，顶管段3.72km，隧洞段14.29km，明渠、暗渠、倒虹吸、闸室段4.66km。其它标段都按合同工期圆满完成，但隧洞部份的标段工期严重滞后，投资突破概算。 1、工程存在的主要问题 1.1线路选择 　　水工隧洞断面较小，不宜使用大型机械，受投资限制，较多采用“新奥法”施工。因此对线路选择就提出较高的要求。本工程K11+000～K11+830隧洞段由于穿越第三系地层Ⅴ类围岩，成洞条件很差，围岩挤胀变形，施工非常困难，进展缓慢。K11+830～K11+120段平均月进尺仅27m，最困难时80天无进尺。K11+000～K11+120段大量涌水涌沙，造成地表大面积沉陷、开裂，隧洞开挖掘进无法进行，施工被迫中断。先后采用地面灌浆、洞内化学灌浆、高压旋喷的施工方法都没取得成功，改用顶管法施工也失败，最后采用冷冻法才使得隧洞贯通，但造价高昂，超过14万元／m，是其它洞段的近18倍。K11+000～K11+830段830m隧洞的建设施工耗时4.4年，比原计划多投资2000多万元。 　　根据实际地形、地质来看，轴线在K11+400处向西南方向偏移12o～15o角就可避开K11+000～K11+830的不良地质段，至少可节省工程建设投资1500万元。由此可见，该洞段线路选择的不科学性带来的教训是深刻的，代价是沉重的。 1.2地质查勘 　　地下隧洞施工不可预见因素很多，因此地质资料是指导隧洞施工的重要依据。本隧洞通过湖积层，地质情况比较复杂，对于地质资料要求比较高。但是工程部分洞段设计图纸描述的地质情况与开挖后实际的地质情况却有很大差距，地质资料相当不准确，隧洞开挖无预见性，有的洞段突然涌水涌沙，是造成坍方的主要原因，例如 K11+628，K11+122，P5+844出现的较大坍方就属此类情况。施工中出现坍方，直接导致施工进度受阻、安全隐患增大、质量难于控制、投资增加等一系列管理上的难题。 　　详实的地质查勘，应对洞内涌水量有一个明确的估算，在编制施工组织设计时就要有相应的降排水措施，降排水措施费用应在招标文件中载明，在施工合同中予以明确，这对整个工程管理中的投资控制非常必要。本工程主隧洞合计最大涌水量达640m3／h，旁通隧洞合计最大涌水量达310m3／h，施工期间抽排水费用合计超过800万元，而在设计报告中没有涌水量的任何具体数据，招标文件中也未载明，这就给合同管理带来了很大的麻烦，也给施工质量控制带来困难。 2、对施工中问题的处置 2.1临时支护的应用 　　二十一世纪工程建设管理必须以人为本，安全是首要问题。因此选择安全、高效、实用的临时支护型式非常必要。本工程设计图纸标明，Ⅱ类围岩临时支护为素喷，Ⅲ、Ⅳ类围岩临时支护为挂网锚喷，Ⅴ类围岩临时支护为钢拱架、管棚超前支护再加挂网喷浆。工程施工初期，均按设计图纸要求的临时支护型式施工，但经过一段时间（尤其是雨季）后，岩性为泥岩的洞段遇水膨胀，缓慢挤压，挂网锚喷层被破坏，变形量最大达60cm。必须进行二次处理临时支护，既浪费时间又浪费资金。有些Ⅳ类围岩没有自稳能力，尚来不及挂网锚喷就发生了小坍方，有的在打锚杆时，由于风钻振动，顶拱极易掉块，危及工人安全，常有砸伤工人事故发生。针对此问题，参建四方现场会议研究决定，“四方”现场鉴定围岩类别，根据实际地质情况适时调整临时支护型式，对于无自稳能力的Ⅳ类围岩也可采用钢拱架、管棚超前支护。由于参建四方现场鉴定围岩类别，现场确定临时支护型式，保证了临时支护的适用性和及时性，在加快开挖进度、安全管理、减少坍方方面起到了关键性的作用。 2.2坍方处理 　　地质变化大，围岩不太好，隧洞施工难免出现坍方，施工过程中有大小坍方21处，其中冒顶4处。各施工单位处理坍方的效果，所耗费的时间、财力、物力、却有着天壤之别。例如：3#斜井主隧洞K11+192处发生的坍方和2#斜井主隧洞K11+771处发生的坍方机理大至相同，3#斜井施工单位调集最强施工力量，及时封堵塌方体；打入花管（既作超前管棚）注浆；塌方体固结后再打入较长超前管棚；然后进行半断面开挖，半榀钢拱架支护，分台阶逐步推进；视塌方体的受压变化情况，确定打入管棚的多少及拱架间距，实际施工时，I18钢拱架间距为20～60cm，Ф40管棚间距为10～30cm，长短管棚相结合。由于处理及时，方法恰当，仅用5天4夜就处理穿过坍方段，耗资仅3.7万元。而2#斜井主隧洞施工单位却因组织不力，处理不及时，方法不得当，用了104天才穿过坍方段，耗资19.4万元。还有旁通3#隧洞、0#斜井主隧洞因坍方处理不科学、不及时，小坍方酿成大坍方，最终耗时5、10个月，耗资50、80万元才处理穿过坍方段，教训是非常深刻的。     2.3埋深太大的洞段切忌采用竖井作为施工支洞 　　如果隧洞很长，无论从出碴、通风、供电、材料运输方面，还是从工期、投资方面来讲，都必须开设施工支洞。但支洞如何设计，对工程施工影响是非常大的，笔者在本工程施工管理经验中总结出：埋深小于35m的，竖井施工较为快捷、经济。埋深大于35m的，无论从哪个方面来讲，斜井施工都是最优方案。埋深大于35m的，如果采用竖井且必须由上往下施工，将带来以下困难： 　　开挖掘进难度很大； 　　无论竖井本身还是主洞施工出碴效率都很低； 　　安全隐患大（停电、机械故障、落石等）； 　　人员上下困难（安装电梯除外）； 　　永久衬砌困难，如果地质条件差（涌水、涌沙、坍方等）则更麻烦。斜井则可边挖边衬。 　　下面以玉溪市星云湖、抚仙湖出流改道工程中的实际例子予以比较说明。 　　例一：引水一标全长1291m，仅有0#竖井一个工作面，由于竖井施工自身带来很大难度，进展缓慢，施工进度远远落后进度计划，管理局根据工期要求，据实考虑，另择合适地形，在K5+308处增设0#斜井，覆盖41.8m，斜长132m，开挖临护耗时仅4.3个月。而0#竖井深42m，开挖临护耗时10.6个月。新增0#斜井缩短了工期，节省了投资。 　　例二：原设计65m深的1#竖井，施工经验丰富的中铁五局坚决要求改为斜井施工，并愿意以竖井的总价包干来完成斜井（斜井覆盖61.2m，斜长165m），据参建四方估计，工期至少缩短10个月。连同主隧洞施工带来的潜在效益不少于50万元。 　　例三：原设计2#、3#竖井深度均为142m，在前面经验积累的基础上和施工单位的建议下，管理局果断取消了2#、3#竖井，另外寻找合适的地形新设了2#、3#斜井。如果不将2#、3#竖井改为斜井，142m的竖井简直不敢想象何时才能开挖到底。 3、结 语 　　总结玉溪市星云湖、抚仙湖出流改道工程中出现的问题，可以看到，从地质勘探、设计到施工均存在一定的经验教训，甚至是深刻的教训。虽然工程已经竣工，但工过长，投资多突破2000万元。笔者衷心希望各位同仁能以本工程的经验教训为鉴，扬长避短，使水工隧洞设计更科学合理，施工更安全高效。