仁新高速公路隧道工程施工动态管理心得

刘子国

【摘 要】本文以青云山隧道为例，给出仁新高速公路隧道工程设计动态调整，施工工程动态管理，有效控制工程的安全、质量、进度和投资的一些心得体会。

【关键词】隧道工程；动态设计；动态管理；信息化施工

中图分类号： U455.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0167-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.076

0 前言

隧道工程处于一个极为复杂的地质系统中，其稳定性与许多因素有关，如围岩构造，岩土体材料物理力学特性，初始地应力，地下水作用等。传统设计方法所提出的开挖方案往往与实际情况有一定差距。首先，地应力的分布千差万别；其次，由于岩土体的非均匀性，各向异性及非线性，使得反映岩土体特性的本构关系模型难以与岩土体的实际性质完全一致。在隧道工程施工开挖前及施工过程中，要想准确地确定各项支护参数及最优的开挖支护方案，确保施工万无一失，并非易事。另外现阶段我国的隧道存在由于勘察深度不足，设计考虑不全面的现象普遍存在，给施工过程中的质量、进度、变更、费用等管理工作带来很大的影响。

因此，认真研究公路隧道的设计、施工管理中存在的问题，实施设计动态调整、施工过程动态管理，对优化设计、有效控制工程的安全、质量、工期和投资将起到重要的作用。

1 工程概况

青云山隧道位于广东省韶关市青云山山脉，进口位于翁源县李洞村，出口位于隆街镇松岭乡象湖村，设计为分离式隧道，起讫桩号左线ZK344+710～ZK350+610，长5900m；右线YK344+645～YK350+655，长6010m，呈132°方向展布；隧道最大埋深约808m，属特长深埋隧道。隧道区大地构造部位处于赣闽隆起区和粤桂湘赣褶皱带的接界处，地质构造复杂。雷公顶复式背斜为隧道区主体褶皱，也是区内最大褶皱，总体构造形迹展布方向为北东向。地表水主要为大气降水形成的地表面流，地表径流条件较好，隧道进、出口位于斜坡中部，分布标高较高，但汇水面积大，水量多。常发生以崩塌为主的不良地质情况：隧道出口分布大量块石，块石成份为砂岩、石英砂岩和砾岩，粒径大小混杂，多数在200-1000mm之间，个别大于2000mm，磨圆度差，棱角分明，为节理裂隙面与层里面切割形成的崩塌产物，推测厚度5～15m，该崩塌体对施工将产生不利影响。隧道施工中出现了大量涌水，隧道施工面临的风险和挑战很大。要解决上述问题必须采取新的施工管理方法，即以动态设计，信息化施工为核心的隧道动态管理法。

2 隧道动态设计和信息化施工管理

本文所提出的隧道施工动态管理是以动态设计，动态管理，信息化施工方法为核心内容的管理模式，而公路隧道动态设计，信息化施工法则是以新奥法为基础，是地勘一一设计——超前预报施工——监控量测——支護优化——施工过程控制等过程的循环。

2.1 动态设计管理

对于地质情况复杂而多变的青云山隧道工程而言，动态设计管理是隧道工程动态管理的一项重要内容，贯穿于隧道建设的整个过程之中，动态设计与工程质量，安全和造价等直接相关，必须严格把关和控制。

2.1.1 动态设计

隧道工程的动态设计，是指在隧道施工过程中，根据超前地质预报和监控量测的围岩变形数据，对开挖方法，初期支护和二次衬砌的形式及其支护参数，进行相应的修改与调整，以指导隧道施工作业，其目的是使隧道的支护措施和衬砌结构与实际地质情况相适应，保证隧道的结构及营运安全。基本原则是随地质变化及时改变设计，在保证隧道安全的前提下，做到支护合理，结构安全，投资节省和质量优良。动态设计主要内容包括：开挖方法调整，施工工序更改，预留变形量修正，设计参数修改，辅助施工措施的建议。即当某种方法不能满足围岩稳定性要求时，应及时变更有利于围岩稳定的施工方法或辅助施工措施；当施工信息显示出不稳定征兆时，应检查是否由于工序不当造成，考虑改变施工工序，如暂停开挖，及时锚喷，二次衬砌紧跟，提前施作仰拱等；当设计预留变形量与现场量测结果不符时，应及时修正未开挖段的预留变形量；当设计支护参数或结构形式与围岩不匹配时，应对设计进行修改。

2.1.2 动态设计实施与管理

（1）组织机构

以设计为主，监理，施工单位，监控量测及地质预报单位（事先提供超前地质预报）和业主共同参与的方式开展动态设计。由业主牵头组织成立动态设计领导小组，组长由业主代表（隧道专业工程师）担任，负责总体协调。

（2）实施程序及管理

提出申请。每循环开挖后，施工单位要及时对掌子面围岩进行观察，发现围岩的实际情况与设计有较大出入时，应及时提出变更申请；业主、设计、监理单位代表在日常巡查中发现围岩的实际情况与设计有较大出入时，也应及时提出变更建议。

工地会议。监理（驻地办负责人，一般是隧道专业监理工程师）现场初步查看后，及时向业主（隧道专业工程师）汇报，然后由业主召集设计单位（设计代表），监控单位人员等相关人员查看现场，必要时邀请有关专家参与，召开工地会议进行会审。会议一般由组长主持，首先由施工单位技术负责人（项目总工程师）陈述情况并提出变更意见，然后由监理，监控和设计等相关人员发表意见，进行商讨，最终形成共识。

回签审批。各方统一变更意见现场会签工程变更现场办公会议纪要。变更审核实行分级审批管理制度（根据变更金额共分5级）。工地会议之后，承包人根据变更估算金额及时报业主审查，批准后进人变更办理阶段。

2.1.3 支护参数调整

动态设计强调支护措施和衬砌结构与实际地质情况相适应，随着围岩情况的变化对支护参数进行必要的调整，这种调整应根据围岩的稳定性和支护效果进行增强或降低。

（1）增强初期支护

隧道开挖后，当工程地质和水文地质条件，围岩级别比预设计差，或稳定性特征出现异常状态，或监控数据反映出某些问题时，须及时增强初期支护。可考虑降低围岩级别，或调整设计参数，或选用如下加强措施：即采用或加密钢架或改变钢架形式，或调整其它参数（如喷射混凝土厚度，系统锚杆数量和锚杆布置等）；加密或加长锚杆；增设钢筋网；增设或加密超前锚杆或小导管；增设临时仰拱或及时形成初期支护封闭环。

（2）降低初期支护

施工中，当围岩级别，工程地质和水文地质条件比预设计的明显要好，或初期支护未全部完成前位移已收敛，达到二次衬砌施作的指标，或初期支护已施作完毕，位移量远小于设计值时，应降低初期支护。降低初期支护可用提高围岩级别的方法：即改用相应的设计参数，或局部调整，如减少锚杆数量，缩短锚杆长度；减薄喷混凝土层厚度；取消或更换钢架，或加大钢架间距；改用或取消辅助施工措施，改变辅助施工措施的设计参数等。

（3）二次衬砌设计参数修正

在塌方或变形较大的地段，二次衬砌应根据其实际受力情况予以加强，一般宜采用钢筋二次衬砌，同时应考虑设置仰拱；二次衬砌加强可采用加厚，采用钢筋衬砌，提高标号等措施。

2.1.4 其它调整

对于承载力低的较软基底围岩，可考虑增设基底回填（相当于仰拱填充层）。

2.2 信息化施工管理要点

根据超前地质预报，超前探孔和施工监测及其它技术手段获取的围岩信息来检验勘测，设计的准确性以及如何对后续施工（特别是安全施工）进行指导是信息化施工的精髓所在。

2.2.1 信息化施工组织与管理

隧道施工单位应在开工前建立起信息化施工领导小组，组长由项目总工担任，安排数名专职人员，负责数据处理，资料搜集，协调等具体工作。业主，监理，设计各方应积极配合，监督，指导施工单位切实有效地开展信息化施工。信息化施工的动态设计特征决定了施工管理的重要性，因此必须加强施工质量控制。通常，业主通过工地巡查，监督监理和承包人质量保证体系的运转情况，质量控制程序的落实情况及施工质量情况。应对监理进行监督，要特别检查监理对重点工序的旁站监理情况和对施作质量的现场检查情况，以及监理人员的出勤率及履职情况。施工现场巡查应随时检查工程施工是否符合设计要求，重点检查初期支护施工质量，尤其要加强对变更工程的施工数量、质量的巡查。根据需要，业主可聘请第三方进行进行隧道专项检测。仁新高速公路项目采取施工单位自检、监理旁站，试验检测中心抽检的方式定期对各隧道的初期支护，二次衬砌进行无损检测，有力地保障了工程质量。

2.3 信息化施工与动态设计的关系

信息化施工是依据设计，在设计范围内进行的工作，是设计意图的实现过程；同时，及时为动态设计提供相关信息，为动态设计服务。就内容而言，信息化施工是以施工为主，本身与设计的调整无关。

动态设计是区别于原设计的，随着施工的进行而进行的设计调整和修正。信息化施工与动态设计是互为前提，互相包容，相辅相成的，但前者侧重于方案的实施，后者则侧重于结构安全和方案的可行性。

3 管理成果

通过动态的施工管理与控制，采取动态设计，信息化施工方法，仁新高速公路隧道建设取得了良好的经济效益和社会效益。建设中，为便于根据不同的围岩情况，灵活合理地选取支护形式，在原设计典型衬砌类型基础之上，增加了13种不同程度、不同形式的衬砌亚级支护设计；并采取了优化施工工法，优化钢支撑材料等措施有效提高了隧道施工进度，保障了隧道施工安全。

4 结论及建议

實践证明，动态设计，信息化施工的动态管理理念是适用于隧道工程项目建设的先进理念，应贯穿于隧道工程建设的整个过程之中。动态设计、动态管理与工程质量，安全和造价等直接相关，必须严格把关和控制。

【参考文献】

[1]《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009.

[2]《公路隧道施工技术细则》JTG/TF60-2009.

[3]《公路隧道设计规范》JTGD70-2004.

[4]《广东省仁新高速公路隧道施工标准化手册》.