巫奉高速公路隧道工程施工动态管理

公路交通技术2010年4月第2期TechnologyofHighwayandTranspo~Apr．2010No．2巫奉高速公路隧道工程施工动态管理王运涛t，皮文婷(1．重庆高速公路集团有限公司渝东建设分公司，重庆401147；2．重庆高速公路集团有限公司中渝营运分公司，重庆400067)摘要：巫奉高速路沿线地质情况复杂，桥隧众多，其中多数隧道处于巴东组地层，围岩变化频繁，不可预料因素较多．给隧道建设管理带来了极大挑战。结合巫奉高速公路隧道工程的实际情况，采取动态设计、信息化施工的动态管理法，有效控制工程的安全、质量、工期和投资。关键词：隧道工程；动态管理；动态设计；信息化施工文章编号：1009—6477(2010)02一OlO1—04中图分类号：U459．2文献标识码：BDynamicManagementinConstructionofVVushan——FengjieExpresswayTunnelProjectWANGYuntao，PIWenting~隧道工程处于一个极为复杂的地质系统中，其1工程概况稳定性与许多因素有关，如围岩构造、岩土体材料巫奉高速公路是国家重点公路杭州至兰州线重物理力学特性、初始地应力、地下水作用等。传统庆巫山至奉节段，属国家高速公路网第11条横线设计方法所提出的开挖方案往往与实际情况有一定(上海一重庆)，是重庆“二环八射”高速公路的扫差距。首先，地应力的分布千差万别；其次，由于尾项目，即渝宜(重庆一宜昌)高速公路上最偏远的岩土体的非均匀性、各向异性及非线性，使得反映一段。路线起于湖北、重庆2省(市)初步协商的省岩土体特性的本构关系模型难以与岩土体的实际性界接点火烧庵(K0+000)，以隧道与湖北段相接，质完全一致。在隧道工程施工开挖前及施工过程全长59．546km，桥隧比例高达74．05％，总投资中，要想准确地确定各项支护参数及最优的开挖支51．O8亿元。共设置隧道9座，全长27．61km，占护方案，确保施工万无一失，并非易事。路线总长的46．37％。其中包括长达7．41km的重庆巫奉高速公路沿线地质情况复杂，大部分隧道市第2长大隧道——摩天岭隧道。处于巴东组地层，围岩变化频繁。从开挖情况看，巫奉高速公路地处三峡库区腹地，沿线地质情洞身围岩与设计有较大出入，主要表现在风化程度况复杂，出露地层的基岩中，巴东组的粉砂质泥较高，设计岩性过于乐观；大多基岩属挤压型，完岩、泥质粉砂岩、泥灰岩和灰岩占了相当比例。以整性差，裂隙填充以湿滑的黄泥为主，夹有少许方摩天岭特长隧道为例，施工图中隧址区穿过的巴东解石；地下水系较发育，多数断面为淋水，甚至在组地层占隧址区全线的27％，从开挖揭露的围岩摩天岭特长隧道、骡坪隧道和岳家岭隧道中出现了看，这一比例高达32％。摩天岭特长隧道以东的大量涌水。隧道施工面临的风险和挑战很大。要解桃树垭隧道(1．2km)、马垭口隧道(2．5km)、岳家决上述问题必须采取新的施工管理方法，即以动态岭隧道(1．7kin)洞身段围岩都是巴东组，主要是粉设计、信息化施工为核心的隧道动态管理法。砂质泥岩、粉砂岩夹泥灰岩；骡坪隧道(4．5km)一半以上的围岩则是紫红色的粉砂质泥岩。这些隧道3隧道动态设计和信息化施工管理的现场地质情况与设计有较大出入，施工中变更长本文所倡导的隧道施工动态管理是以动态设度比例高达50％以上。计、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2方法提出础，是地勘一设计一超前预报施工一监控量测一收稿日期：2009—10—23作者简介：王运涛(1979一)，男，湖北省枣阳市人，硕士，工程师 102公路交通技术2010丘支护优化等过程的循环。看现场，必要时邀请有关专家参与，召开工地会议3．1动态设计管理进行会审。会议一般由组长主持，首先由施工单位对于地质情况复杂而多变的巫奉高速公路隧道技术负责人(项目总工程师)陈述情况并提出变更意工程而言，动态设计管理是隧道工程动态管理的一见，然后由监理、监控和设计等相关人员发表意项重要内容，贯穿于隧道工程建设的整个过程之见，进行商讨，最终形成共识。中。动态设计与工程质量、安全和造价等直接相(3)会签审批。关，必须严格把关和控制。现场会签实行分级业主审批管理制度(根据变3．1．1动态设计更金额共分5级)。工地会议之后，承包人根据变隧道工程的动态设计，是指在隧道施工过程更估算金额及时报业主审查，批准后进人变更办理中，根据超前地质预报和监控量测的围岩变形数阶段。据，对开挖方法、初期支护和2次衬砌的形式及其3．1．3支护参数调整支护参数，进行相应的修改与调整，以指导隧道施动态设计强调支护措施和衬砌结构与实际地质工作业。其目的是使隧道的支护措施和衬砌结构与情况相适应，随着围岩情况的变化对支护参数进行实际地质情况相适应，保证隧道的结构及营运安必要的调整，这种调整应根据围岩的稳定性和支护全。基本原则是随地质变化及时改变设计，在保证效果进行增强或降低。隧道安全的前提下，做到支护合理、结构安全、投1)增强初期支护。资节省和质量优良。隧道开挖后，当工程地质和水文地质条件、围动态设计主要内容包括：开挖方法调整、施工岩级别比预设计差，或稳定性特征出现异常状态，工序更改、预留变形量修正、设计参数修改、辅助或监控数据反映出某些问题时，须及时增强初期支施工措施的建议。即当某种方法不能满足围岩稳定护。可考虑降低围岩级别，或调整设计参数，或选性要求时，应及时变更有利于围岩稳定的施工方法用如下加强措施：即采用或加密钢架或改变钢架形或辅助施工措施；当施工信息显示出不稳定征兆式，或调整其它参数(如喷射混凝土厚度、系统锚杆时，应检查是否由于工序不当造成，考虑改变施工数量和锚杆布置等)；加密或加长锚杆；增设钢筋工序，如暂停开挖、及时锚喷、2次衬砌紧跟、提网；增设或加密超前锚杆或小导管；增设临时仰拱前施作仰拱等；当设计预留变形量与现场量测结果或及时形成初期支护封闭环。不符时，应及时修正未开挖段的预留变形量；当设2)降低初期支护。计支护参数或结构形式与围岩不匹配时，应对设计施工中，当围岩级别、工程地质和水文地质条进行修改。件比预设计的明显要好，或初期支护未全部完成前3．1．2动态设计实施与管理位移已收敛，达到2次衬砌施作的指标，或初期支1)组织机构。护已施作完毕，位移量远小于设计值时，应降低初以设计为主，监理、施工单位、监控量测单期支护。位、地质预报单位(事先提供超前地质预报)和业主降低初期支护可用提高围岩级别的方法：即改共同参与的方式开展动态设计。由业主牵头组织成用相应的设计参数，或局部调整，如减少锚杆数立动态设计领导小组，组长由业主(业主代表)担任，量，缩短锚杆长度；减薄喷混凝土层厚度；取消或负责总体协调。更换钢架，或加大钢架间距；改用或取消辅助施工2)实施程序及管理。措施，改变辅助施工措施的设计参数等。(1)提出申请。3)2次衬砌设计参数修正。开挖后，当围岩的实际情况与设计有较大出入在坍方或变形较大的地段，2次衬砌应根据其时，由施工单位及时向监理提出变更申请。实际受力情况予以加强，一般宜采用钢筋2次衬(2)工地会议。砌，同时应考虑设置仰拱；2次衬砌加强可采用加监理(驻地办负责人，一般是副总监)现场初步厚、采用钢筋衬砌、提高标号等措施。查看后，及时向业主(业主代表)汇报，然后由业主3．1．4其它调整召集设计单位(设计代表)、监控人员等相关人员查对于承载力低的较软基底围岩，可考虑增设基 2010年第2期王运涛，等：巫奉高速公路隧道工程施工动态管理103底回填(相当于仰拱填充层)。骡坪隧道进口段都是体系的运转情况，质量控制程序的落实情况及施紫红色的粉砂质泥岩，岩性软弱，怕水，设计、施工质量情况。工中大量采用了这种补强方式。应对监理进行监督，要特别检查监理对重点工3．2信息化施工管理要点序的旁站监理情况和对：[序施作质量的现场检查情根据超前地质预报、超前探孔和施工监测及其况，以及监理人员的出勤率及履职情况。它技术手段获取的围岩信息来检验勘测、设计的准施工现场巡查应随时检查工程施工是否符合设确性以及如何对后续施工(特别是安全施工)进行指计要求，重点检查初期支护施工数量及质量，尤其导是信息化施工的精髓所在。隧道工程信息化施工要加强对变更工程的施工数量、质量的巡查。流程如图1所示。根据需要，业主可聘请第3方进行隧道专项检测。巫奉高速公路建设公司与重庆市建设工程质量检验中心签订了隧道质量检测合同，定期对各隧道的初期支护、2次衬砌进行无损检测，有力地保障了工程质量。3．3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、互相包图1信息化施工流程容、相辅相成的，但前者侧重于方案的实施，后者3．2．1信息化施工目的和基本要求则侧重于结构安全和方案的可行性。信息化施工是在设计范围内，通过施工阶段的地质工作，采用地质法、物探、监控量测等手段，4管理成果进行超前地质预报，了解隧道地质、水文情况，确通过动态的施工管理与控制，采取动态设计、定掘进面前方是否存在特殊地质条件，判断原设计信息化施工方法，巫奉高速公路隧道建设取得了良对围岩描述的准确性，从而从宏观上重新认识隧道好的经济效益和社会效益。地质条件，对施工安全性进行评估，并针对性地调建设中，为便于根据不同的围岩情况，灵活合整施工方法、施工工艺、支护参数，达到预防灾理地选取支护形式，在典型衬砌类型基础之上，增害、确保施工安全的目的。其基本要求是以施工为加了s3型与$4c型、$4c型与S4b型之问的衬砌主开展工作，及时准确地反馈信息，施工措施必须设计，并采取了多种措施合理控制投资，仅加大钢及时有效。支撑间距一项，节省成本达1000多万元。3．2．2信息化施工组织与管理所有隧道均在合同工期内实现了顺利贯通。申隧道施工单位应在开工前建立起信息化施工领家坡隧道和大风口隧道还提前了半年多的工期，圆导小组，组长由项目总工担任，安排数名专职人满完成了建设任务，施工质量、进度、安全和造价员，负责数据处理、资料搜集、协调等具体工作。均得到了有效控制，得到了交通主管部门的认可，业主、监理、设计各方应积极配合，监督、指导施成为重庆市公路隧道建设管理的典型代表。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5结论及建议的重要性，因此必须加强施工质量控制。通常，实践证明，动态设计、信息化施工的动态管理业主通过工地巡查，监督监理和承包人质量保证(下转第115页) 2010年第2期李怀海，等：隧道路面层问防水粘接材料试验研究I15剂要高很多(数倍)，在我国隧道路面进行大范围推度可以看出，溶剂型粘结剂高温水雾试验前后，其广显得不太实际。经技术经济综合比较后，建议将粘结强度降低幅度都低于热融改性沥青与环氧沥青溶剂型粘结剂作为隧道沥青混凝土铺装的防水粘粘结剂。结材料。参考文献6结论【1]兰光欣，孙湘俊．公路隧道路面结构设计与施工[J】．公1)环氧沥青粘结剂、溶剂型粘结剂、热融改路与汽运，2008(1)：137—139．性沥青3种防水粘结材料的的结合强度试验表明，【2】吴绪浩，刘朝晖．公路隧道路面结构与材料技术研究[J】．环氧沥青粘结剂和溶剂型粘结剂与上下界面的粘结广西交通科技，2003(6)：31～33．效果较好，组合结构粘结强度都在1．5MPa以上，【3]张锐，黄晓明，赵永利．隧道路面使用状况调查与分析明显优于热融改性沥青。环氧沥青粘结剂抗剪强度[J1_公路隧道，2007(1)：12—16．【41裴建中，胡长顺，张占军．桥面防水材料路用性能[J】．交最高，达到了1．93MPa，热融改性沥青最差。通运输工程学报，2001(12)：32—36．2)密水性和封水性试验表明，环氧沥青粘结【5]ShefiY．UrbanTransportationNetworks：EquilibriumAnal剂和溶剂型粘结剂的密水性明显好于热融改性沥_ysjswithMathematicalProgrammingMethods[M]．Ene—青，即封水性能溶剂型粘结剂>环氧沥青粘结剂>woodClifs：Prentice—Hall，1985．热融改性沥青。【6】险长兵，王涓，硕叶华．水泥混凝土桥面防水粘结材料3)高温水雾试验表明，经过14d高温水雾试性能研究[J】．石油沥青，2004(5)：14—17．验后，涂有溶剂型粘结剂的试件表面无气泡、鼓包[71杨子业，金伟，俞林军．水泥混凝土桥面防水粘结材料等现象，涂有环氧沥青粘结剂的试件表面有气泡产性能试验研究『J】_城市道桥与防洪，2007(9)：147—150．生，涂有热融改性沥青的试件表面出现鼓包、脱『81陈剑涛，薛荣．环氧沥青防水粘结层在水泥混凝土桥面层。从高温水雾试验后防水层以及组合结构粘结强铺装中的应用【JJ．公路工程与运输，2008(4)：121—124．【上接第103页)法是可行的，具有良好的经济效益和社会效益，值道技术，2004，41(增)：94—96．得推广应用。王祥秋，杨林德，高文华．高速公路隧道施工安全信息化毋庸置疑，设计上的优化才能最大程度地节约监控技术【J]．中国安全科学学报，2004，14(8)：112—115．胡秋玲．隧道和地下工程的信息化施工[J】．科技情报开工程成本，高速公路建设必须加大勘察设计力度。发与经济，2006(12)：172—173，188．特别是山区高速公路的隧道工程，由于地质条件复范益群，沈秀芳，乔宗昭．隧道及地下工程设计系统的风杂多变，围岩情况时好时坏，动态设计需贯彻于工险管理【J】．地下工程与隧道，2007(1)：11-15，52．程建设的整个过程中，因此必须加强设计管理，合朱汉华，李飞泉．山区高等级公路隧道设计与施工的建理控制变更成本。议[J】．华东公路，2002(2)：57—58．史振宇．长大隧道施工管理探讨田．公路隧道，2008(2)：参考文献55—58．[1】重庆交通科研设计院．JTGD70---2004公路隧道设计袁永新．动态设计在新七道梁特长公路隧道建设中的尝规范【S]．北京：人民交通出版社，2004．试IJJ．现代隧道技术，2008(5)：1-3．[21从会涛．隧道动态设计方法与实用技术研究『D】．北京：铁【10]杨林德，潘洪科，王志义．复杂工程地质条件下公路隧道部科学研究院，2004．道开挖及其监控量测[J】．中南公路工程，2006，31(3)：【3】董兆昆．乌鞘岭隧道动态管理的构思与实践fJ]．现代隧1-5，37．