钻爆法隧道项目成本管理的核心与实践

李仲峰

摘 要：通过某铁路隧道工程采用钻爆法施工的隧道超挖及欠挖对成本管理的影响分析及采取的管理措施，阐明了钻爆法隧道工程施工中成本管理的核心是严格控制隧道的超挖和欠挖，采取光面爆破开挖控制技术，隧道断面开挖轮廓成型良好，超挖及欠挖得到有效控制，达到了有效控制工程成本的目的。

关键词：隧道；成本；核心；实践

引言

成本管理是施工企业管理的一个重要组成部分，关系到企业的生存和发展。强化企业成本管理，是企业降低消耗，增加利润，提高经济效益的发展战略。成本管理是项目管理的核心内容之一，其好坏直接关系项目的成败。本文结合某铁路钻爆法隧道项目施工成本管理内容，通过对隧道超欠挖过程控制管理，达到减支增效，节约成本，取得良好的经济效益和社会效益。

1 工程项目成本管理方法

1.1 成本管理目标与机制

⑴制定项目成本控制目标，在目标框架下编制成本控制计划，并分解到各单位及分项工程，对投入的人工费、使用的材料费及机械使设备和临时工程设施等费用进行分解及预测，形成成本控制目标计划。

⑵制定施工现场“责任成本”管理激励机制，以充分调动现场各级管理人员和作业人员在成本管理中的积极性。

1.2 成本管理要素与实施控制措施

1.2.1成本管理要素

⑴审查设计，结合现场施工调查边界条件，寻找降低成本的技术方案。

⑵结合项目工程特点，优先采用“新材料、新设备、新工艺、新技术”，以达到增效降耗。

⑶强化材料采购及使用过程控制，降低材料使用费用。材料费用占整个项目费用的比重大，控制材料成本是现场成本控制的重要内容，从材料招标采购、计量验收、限额领料及使用、余料回收利用、减少损耗等落实材料節超管理措施。同时加强施工过程各环节和管理控制，限额和定量供应使用材料。

⑷合理配置机械设备，降低机械使用费用。施工机械配置按“满足施工生产需、性能安全可靠、易维修保养、经济实用及适应能力强”的原则综合考虑，从机械配套的整体能力入手，实现各单机的机械性能与整体生产能力相匹配，达到既经济又合理的最佳组合，优先选用经济合理的节能型设备。

⑸强化组织管理，合理劳动力投入，降低人工成本。实行目标管理，提高管理人员的管理素质，选好、用好外部劳务队伍，制定有效的奖罚制度，充分调动管理人员及作业人员的积极性与能动性。

⑹提高产品安全与质量，降低工程成本。安全生产是企业永恒的主题，质量是企业的生命，成本管理与安全和质量息息相关，没有安全和质量就谈不上成本。

1.2.2落实成本管理措施

⑴落实成本管理责任制。

⑵增强成本管理理念，全员参与成本管理。

⑶强化成本过程管控与核算。

⑷落实成本管理考核制度。

2 钻爆法隧道施工中影响成本的因素

钻爆法隧道施工超挖或欠挖是不可避免的。但在实际实施过程中，部分管理及作业人员对隧道的超、欠挖的认识不够，现场疏于管理，以致隧道开挖成型质量较差，超挖或欠挖严重，不利于隧道结构安全，同时投入不必要的人力、物力和机械设备，额外增加了工程成本。

隧道超挖除增加设计轮廓外的石渣运，同时超挖部分需采用支护和喷混凝土回填，势必造成人工、材料的浪费，欠挖则要进行二次处理，对因欠挖处理更加容易造成更大的超挖，对隧道工程的成本造成关键性影响，同时超挖或欠挖给后续施工工序作业带来相互干扰和影响文明施工形象。

根据研究和调查的结果表明，在钻爆法隧道施工中，影响超挖及欠挖的因素主要有以下方面：测量放线的准确性、钻孔的精度、爆破技术、地质条件等。

2.1 测量放样的影响

隧道开挖轮廓线的准确与否，直接影响作业人员司钻的定位。中线和高程的偏差，造成断面轮廓偏差，会造成断面开孔轮廓不圆顺，成型效果差。断面轮廓测量放样的的准确首先保证中线和标高的准确，并通过科学先进的方法来保证轮廓线位置的准确，减少对超欠挖的影响，结合技术的发展，优先采用断面测量仪器对现场开挖轮廓进行放样，尽可能减少人为因素对断面轮廓线放样的影响。

2.2周边眼钻孔精度的影响

周边眼钻孔的偏差是产生超欠挖的主要原因，钻孔的偏差有：开眼偏差<即开眼中心与设计孔位中心之间的偏差>、方向偏差<即开眼方向与隧道设计轴向轮廓线之间的偏差>、岩石内的附加偏差<即由于岩层产状或岩石节理原因造成钻孔后的偏差加大量>。

开眼偏差多半是引起欠挖的主要因素；方向偏差多半是引起超挖的主要因素。在方向偏差中，又包含有因使用凿岩机而产生的不可避免的偏差，这种偏差随钻孔深度增加而增加，如下图1人工手持凿岩钻机机体引起的周边眼偏差示意图。

引起钻孔偏差的原因，除不可避免的方向偏差（如凿岩机引起的）外，主要是受操作工人的操作水平与工作责任心有关。

2.3 爆破技术的影响

爆破产生的超欠挖主要是爆破参数不合理所致，其中包括：

⑴未使用光面爆破控制技术；

⑵周边孔装药量过大，爆破时产生围岩大块坍落，引起超挖；

⑶周边孔炮孔间距不合理，产生超挖或欠挖，如下图2周边眼间距对隧道超欠挖的影响示意图。

在爆破作业中，爆破产生的超挖量要大于钻孔产生的超挖量，但两者都是产生超挖的主要原因。而在光面爆破中，则钻孔产生的超挖量远大于爆破产生的超挖量。按“新奥法”原则施工，实行光面爆破或预裂爆破等控制爆破措施是控制超欠挖的有效方法。

2.4地质条件的影响

地质条件是客观存在的，它是确定爆破参数的基本依据。地质条件是随着不同的开挖进展而不尽相同。在现场施工中，应根据上循环及当前地质爆破效果调整爆破参数，如钻孔方位和角度，或适当调整周边孔的参数。爆破作业后由于围岩应力的释放，造成岩石节理张开，隧道围岩的稳定性破坏，石块脱离岩层，在清帮找顶时，形成一定范围的坍塌和剥落，从而造成超挖。此超挖量随着支护封闭围岩时间推迟而增加。在“新奥法”中的及早封闭围岩的施工原则，开挖后及时进行初喷，在早期束缚隧道围岩的应力释放，将围岩与支护封闭层形成共同承载圈，从而保证隧道围岩的稳定性。

2.5欠挖对隧道成本的影响

超挖对隧道成本的影响远大于欠挖。但不能说欠挖可以忽视，在一定条件下，如果没有其它辅助设施消除欠挖，而是用钻孔补炮的方法来消除欠挖，则欠挖预示着更大的超挖，因为钻孔对欠挖进行处理往往爆破下比欠挖量多倍的岩石，如图3欠挖处理造成的超挖示意图。并且处理欠挖就是一个钻爆循环，从而造成人工、材料的超额消耗。

从以上影响因素中，在相同地质条件下，钻孔精度和爆破技术对超欠挖的影响最大，控制超欠挖的重点是加强施工管理，控制钻孔精度和爆破技术。

3 工程实践

3.1工程简况

某高速铁路隧道工程于低山丘陵区，地势起伏较大，自然坡度一般为30～40°，局部沟谷坡度可达45°。隧道洞身穿越的岩层主要为罗系梨山组砂砾、泥质砂岩、石质砂岩、夹含砾砂岩，局部含炭质、夹煤线、灰黄、青灰色，岩体较完整，局部节理发育。隧道全长5096m，洞口段處于Ⅳ、Ⅴ级围岩，其余为以Ⅱ、Ⅲ级围岩为主，Ⅱ、Ⅲ级围岩占隧道全长的75%。

采用钻爆法分别由进出口施工，洞口Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用台阶法施工，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法施工。

3.2光面爆破实施

3.2.1光面爆破前隧道断面超欠挖情况

Ⅱ、Ⅲ级围岩光面爆破实施前隧道超挖情况如下图4隧道开挖断面测量示意图：

从检查的开挖断面轮廓及数据反映，隧道普遍存在超挖，最大超挖达44cm，平均线性超挖在20cm左右，根据本项目设计断面测算，每延米超挖量达5.3～6.2m3。

3.2.2光面爆破后隧道断面超欠挖情况

Ⅱ、Ⅲ级围岩光面爆破实施前隧道超挖如下图5隧道光面爆破效果图、图6光面爆破后隧道开挖断面检查示意图：

实施光面爆破后，隧道轮廓最大超挖达15cm，平均线性超挖在9cm左右，平均每延米超挖量在2.52m3。

3.3 Ⅱ、Ⅲ级围岩光面爆破实施前后济效益对比

3.3.1 光面爆破前后超挖量对比

通过对光面爆破前后断面测量分析，采用光面爆破后每延米隧道开挖超挖量下降50%以上效果明显。

3.3.2工序作业时间对比

隧道开挖采用的爆破方式施工工序作业时间详见下表1隧道开挖施工作业时间对比表所示。

通过基本相同的边界条件下对光面爆破前后工序作业时间统计对比分析，从上表作业时间可看出，工序时间相差较大的主要是出碴及初期支护时间，综合每循环综合作业时间相差约2小时（光面爆破比普通爆破作业时间间缩短2小时）。

3.3.3常规爆破与光面爆破火工品（爆炸物品）消耗及费用对比

根据现场试验总结及分析，掏槽眼、辅助眼、底板眼等设计基本相同，仅对外圈眼（周边眼药量进行对比），详见下表2外圈眼（周边眼）爆破钻孔及火工品消耗对比表所示。

通过上表统计分析，实施光面爆破的周边眼火工品总费用较常规爆破施工少260元，根据统计，按平均进尺3.1m计，每1000m隧道采用光面爆破节省费用1000/3.1*260=83871元，但火工品的费用在不同地区其价格相差较大。

3.3.4锚喷支护量

根据现场对光面爆破前后喷混凝土量进行统计分析，对比数据如下表3光面爆破前后初期支护混凝土对比表所示。

使用光面爆破后实际喷混凝土消耗量降低：9.7-6.8=2.9m3，按每立方投入500元计，每延米投入费用1450元，每1000米隧道增加投入多达145万元。

综上所述，钻爆法隧道成本管理的核心体现的对隧道超挖的管理，其直接影响项目的成本投入而导致项目经济效益不理想。

4 钻爆法隧道成本控制措施

钻爆法隧道要完全避免超挖是不可能实现的，但可以通过施工工艺技术和管理措施等手段最大限度减少超挖和欠挖，达到降低工程成本，提高经济效益的目的。

4.1 提高认识，强化现场施工过程控制管理

从思想上提高认识，做好隧道超欠挖是项目成本管理的前提条件之一。在隧道开挖施工中，首先建立完善的管理制度，实施过程依从制度管理，层层落实现场施工组织安排、施工过程跟踪优化等措施，应从以下方面考虑：

⑴有一个科学合理的施工方案，实施前做好管理及作业人员的思想意识教育、业务技能培训，使全员有成本管理意识，以确保制定的方案在现场得到有效实施；

⑵优先考虑采用便于操作且精度高、有良好性能的钻孔机械及测量仪器，并严格控制断面的测量放线精度，特别是避免随意放大或缩小断面的现象，以确保测量及钻孔就位准确；

⑶严格控制钻孔精度，重点是控制周边孔的外插角、开孔偏差以及炮眼在断面分布的均匀性，认真落实各层级各岗位的岗位职责；

⑷必须采用控制爆破（光面爆破、预裂爆破等），通过工程类比和现场试验，对爆破效果进行动态管理，根据每循环爆破效果对爆破参数进行持续优化；

⑸强化现场施工组织管理，推行作业标准化，责任层层落实到各级管理及作业人员。

4.2 充分利用隧道“新奥法”原理，采取有效施工工艺技术，减少超挖和欠挖

“新奥法”施工的基本原则 “控制爆破、及时支护、监控量测”与隧道超挖和欠挖有着直接的关系，其中的“控制爆破”更是隧道超挖和欠挖控制的重点。“控制爆破”不但需钻孔质量准确，炮孔误差在可控范围内，同时确保隧道开挖轮廓成型质量良好，减少爆破对周边围岩的扰动影响。“及时支护”是指及早封闭围岩，避免围岩的应力过度释放，以减少因变形造成的超挖量。

4.3 改变“宁超不欠”的思想

在隧道开挖超挖施工技术研究中，对 “宁超不欠”观点，应理解为超挖是不应超出项目管理制定的目标范围，且其标准应高于国家及行业标准，结合单位的施工水平及能力，隧道超挖及欠挖应控制在一定范围内。

在现场实施中，应在“少超不欠”的施工原则。采用先进及优化的施工工艺技术降低因人为因素造成的偏差对超欠挖的影响降低。

4.4强化过程及目标考核

钻爆法隧道因超欠挖引起主要的成本投入是因隧道开挖成型不理想、超挖量大、后续工序实施工效低、软岩段受力结构不好等造成极大的喷混凝土支护量大，喷混凝土回弹量大、额外增加了二次混凝土回填等费用，且隧道钻爆法开挖受人为因素影响较大，除通过加强过程控制管理外，应结合成本管理目标内容，明确目标考核（奖罚）内容，增强各层级管理及作业人员的责任心和工作积极性，以达到降低消耗，增加项目经济效益的目的。

5 结束语

项目成本管理的内容涉及到多个方面，其贯穿于项目管理活动的全过程，从项目施工准备、施工阶段、竣工验收阶段，每个环节都离不开成本管理工作。本文就钻爆法隧道施工隧道超挖及欠挖控制的好坏对项目成本的影响及采取的措施进行阐述，阐明钻爆法成本管理的核心是严格控制隧道的超挖和欠挖，通过有效实施光面爆破技术，有效地控制了隧道的超挖和欠挖，从而降低消耗，减少不必要的成本投入，提高项目的效益。对隧道超挖和欠挖虽不能做到不超也不欠，从现场施工管理、工艺技术、设备等采取有效的措施，可以控制在一定范围之内，达到降低项目成本的目标。

参考文献

[1]《中国隧道及地下工程修建技术》王梦恕等著 人民交通出版社 2010.5

[2]《工程项目管理》陈勇，曲赜胜、刘坤、熊辉著 清华大学出版社2016.5

（作者单位：中铁十局集团有限公司）