漫談礦山法隧道技術(shù)第十三講
——隧道施工精細(xì)化管理

關(guān)寶樹(shù)

(西南交通大學(xué)， 四川 成都 610031)

漫談礦山法隧道技術(shù)第十三講
——隧道施工精細(xì)化管理

關(guān)寶樹(shù)

(西南交通大學(xué)， 四川 成都 610031)

為確保隧道安全,高質(zhì)量、快速地施工，必須提高現(xiàn)行的施工管理水平，進(jìn)行精細(xì)化的管理。精細(xì)化管理包括隧道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全過(guò)程的管理，但重點(diǎn)是施工管理。隧道施工管理的內(nèi)容基本上可歸納為安全(風(fēng)險(xiǎn))管理、技術(shù)(作業(yè)、質(zhì)量)管理及環(huán)境管理3類(lèi)。本講著重分析目前我國(guó)精細(xì)化隧道施工管理中安全(風(fēng)險(xiǎn))、技術(shù)(作業(yè)、質(zhì)量)管理存在的問(wèn)題，并提出解決途徑。1)指出安全管理實(shí)質(zhì)是風(fēng)險(xiǎn)管理，我國(guó)在風(fēng)險(xiǎn)管理方面，制定和頒布了有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)管理的指南、規(guī)定等，但在執(zhí)行和落實(shí)中還存在一些問(wèn)題。風(fēng)險(xiǎn)管理的目的是要把不可接受的風(fēng)險(xiǎn)變成可接受的風(fēng)險(xiǎn)，認(rèn)為能否實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，決定于精細(xì)化管理和技術(shù)水平。指出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)是風(fēng)險(xiǎn)管理的前提，強(qiáng)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)管理的主要手段是進(jìn)行掌子面前方地質(zhì)預(yù)測(cè)、掌子面觀察和洞內(nèi)外變形量測(cè)，收集可靠情報(bào)，有效管理。2)指出技術(shù)管理的重點(diǎn)是對(duì)開(kāi)挖、支護(hù)、襯砌的技術(shù)管理。目前我國(guó)的隧道施工技術(shù)管理普遍不到位，管理粗放。其中開(kāi)挖管理重點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)掌子面前方、掌子面、掌子面后方拱腳部位等圍巖的管理；支護(hù)管理的最終目的是把可能發(fā)生的位移值控制在容許范圍內(nèi)；襯砌施工管理的重點(diǎn)是襯砌及仰拱的連接，襯砌的施作時(shí)機(jī)，潛在的初期缺陷的控制。3)以混凝土襯砌初期缺陷控制為例，列出日本管理的細(xì)目表以及襯砌施工核查卡，說(shuō)明只要管理到位，技術(shù)才能到位，質(zhì)量也才會(huì)得到保證。4)最后強(qiáng)調(diào)“精細(xì)化管理”的目的就是要求“技術(shù)精細(xì)到位”。不管技術(shù)多么好，做不到位，一切免談。對(duì)隧道這樣的隱蔽工程，這一點(diǎn)尤為重要。在這方面管理層要下大力氣，不可等閑視之。

隧道； 礦山法； 施工管理； 精細(xì)化管理； 安全管理； 技術(shù)管理； 環(huán)境管理

0 引言

鑒于隧道工程設(shè)計(jì)和施工密不可分的關(guān)系以及情報(bào)化施工組織的特點(diǎn)，為了確保隧道安全，高質(zhì)量、快速施工，必須提高現(xiàn)行的施工管理水平，進(jìn)行精細(xì)化的管理。精細(xì)化管理包括隧道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全過(guò)程的管理，但重點(diǎn)是施工管理，同時(shí)在施工管理中體現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的管理，例如設(shè)計(jì)變更就屬于施工管理中的重要內(nèi)容。因此，本講重點(diǎn)說(shuō)明隧道施工精細(xì)化管理中的幾個(gè)問(wèn)題。

1 精細(xì)化施工管理的基本內(nèi)容

隧道施工的主要目的是利用各種可能的技術(shù)，安全、高質(zhì)量、快速、低成本地修建符合設(shè)計(jì)要求的隧道結(jié)構(gòu)物。施工管理的重點(diǎn)包括以下內(nèi)容。

1)安全管理。安全是施工的前提，安全管理實(shí)質(zhì)上是風(fēng)險(xiǎn)管理，要事前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，及可能采取降低風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策。

2)技術(shù)(作業(yè))管理。充分發(fā)揮各種可能技術(shù)功能的管理，如對(duì)噴混凝土、錨桿、襯砌等的技術(shù)管理或稱(chēng)為作業(yè)管理。

3)質(zhì)量管理。質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物耐久性的基本保證，消除結(jié)構(gòu)物可能存在的潛在的、顯現(xiàn)的缺陷，對(duì)隧道及地下工程這樣的隱蔽結(jié)構(gòu)物來(lái)說(shuō)非常重要，是質(zhì)量管理的重點(diǎn)。

4)進(jìn)度管理。隧道施工工期一般都很長(zhǎng)，因地質(zhì)條件的變更而改變開(kāi)挖方法、開(kāi)挖方式，計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度多數(shù)會(huì)不一致。要在規(guī)定工期內(nèi)完成工程，進(jìn)度管理非常重要。

5)成本管理。一般來(lái)說(shuō)，地下工程與地面工程相比，造價(jià)相對(duì)較高。在確保安全、質(zhì)量的前提下，降低工程造價(jià)是成本管理的主要目的。

6)斷面管理。由于鐵路隧道斷面內(nèi)走行高速列車(chē)，開(kāi)挖時(shí)，對(duì)隧道的線(xiàn)形(直線(xiàn)、曲線(xiàn)、坡度、緩和曲線(xiàn)、縱曲線(xiàn)、線(xiàn)路中心、結(jié)構(gòu)物中心、軌面高程等)進(jìn)行有效的凈空開(kāi)挖和凈空斷面管理非常重要。

7)環(huán)境管理。隧道施工會(huì)引發(fā)地下水位降低、井水枯竭、地表下沉(對(duì)近接結(jié)構(gòu)物的影響)、噪聲、振動(dòng)等問(wèn)題，要從環(huán)境保護(hù)的角度進(jìn)行環(huán)境管理。

隧道施工管理的內(nèi)容多種多樣，基本上可歸納為安全(風(fēng)險(xiǎn))管理、技術(shù)(作業(yè)、質(zhì)量)管理及環(huán)境管理3類(lèi)。從目前的工程實(shí)踐來(lái)看，在隧道施工管理中，特別是精細(xì)化管理，雖然與國(guó)外有一定的差距，但針對(duì)國(guó)情我們也有一些成熟的經(jīng)驗(yàn)。下文著重從安全(風(fēng)險(xiǎn))管理和技術(shù)(作業(yè)、質(zhì)量)管理方面闡述精細(xì)化管理中存在的問(wèn)題及解決途徑。

2 安全(風(fēng)險(xiǎn))管理

2.1 安全(風(fēng)險(xiǎn))管理內(nèi)容

安全管理的實(shí)質(zhì)是風(fēng)險(xiǎn)管理。在風(fēng)險(xiǎn)管理這方面我國(guó)制定和頒布了有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)管理的指南、規(guī)定等，但在執(zhí)行和落實(shí)中還存在一些問(wèn)題。實(shí)際上，風(fēng)險(xiǎn)可以分為2類(lèi)： 一類(lèi)是可接受的，一類(lèi)是不可接受的。風(fēng)險(xiǎn)管理的目的就是要把不可接受的風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化成可接受的風(fēng)險(xiǎn)。能否實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，決定于精細(xì)化管理和技術(shù)水平。

風(fēng)險(xiǎn)管理的前提之一是，要明確哪些風(fēng)險(xiǎn)是可接受的、哪些是不可接受的。風(fēng)險(xiǎn)可以分為4個(gè)等級(jí)： 低度、中度、高度和極高度。低度風(fēng)險(xiǎn)是完全可接受的，高度和極高度風(fēng)險(xiǎn)是不可接受的，中度風(fēng)險(xiǎn)介于可接受與不可接受之間，視具體情況而定。因此，原則上要采取措施把高度和極高度風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的程度。

風(fēng)險(xiǎn)管理的關(guān)鍵是要理清隧道施工中可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)事件、發(fā)生的部位、發(fā)生前的預(yù)兆，以便制定針對(duì)性的應(yīng)急對(duì)策。因此，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)是風(fēng)險(xiǎn)管理的前提。

對(duì)近幾年礦山法修建的鐵路隧道施工中發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)及原因進(jìn)行歸納，見(jiàn)表1。

作為風(fēng)險(xiǎn)管理的責(zé)任人，對(duì)表1所列的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，一定要心中有數(shù)、從容應(yīng)對(duì)。在風(fēng)險(xiǎn)管理中，必須把易于發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的部位(掌子面、支護(hù)腳部、拱頂、底部等)作為觀察、監(jiān)視的重點(diǎn)，并選派有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行管理。

2.2 安全(風(fēng)險(xiǎn))管理對(duì)策

風(fēng)險(xiǎn)管理的主要手段是對(duì)掌子面前方超前地質(zhì)預(yù)測(cè)、掌子面觀察和洞內(nèi)外變形監(jiān)控量測(cè)，這是發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的基本手段。沒(méi)有可靠的風(fēng)險(xiǎn)情報(bào)，很難進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)管理。如有可能，應(yīng)委托第三方進(jìn)行量測(cè)及其管理。其中，對(duì)掌子面前方圍巖狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)非常重要。有的國(guó)家，例如挪威，目前規(guī)定： 在不良圍巖中，要全隧道進(jìn)行掌子面前方圍巖狀態(tài)的預(yù)測(cè)，并作為施工組織的主要組成部分。過(guò)去多采用目視方法觀察，在觀察手段日益發(fā)展的今天，基本上是用數(shù)碼相機(jī)代替目視。數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用，為迅速獲取有效的情報(bào)，及時(shí)反饋，進(jìn)行情報(bào)化施工打下了良好的基礎(chǔ)。

對(duì)表1所列的風(fēng)險(xiǎn)事件，應(yīng)該事前采取對(duì)策處理。風(fēng)險(xiǎn)事件及其處理對(duì)策見(jiàn)表2。

表1 礦山法鐵路隧道風(fēng)險(xiǎn)事件及原因

表2 風(fēng)險(xiǎn)事件及其對(duì)策

3 技術(shù)(設(shè)計(jì)變更、施工作業(yè)、質(zhì)量)管理

3.1 目前技術(shù)管理存在的問(wèn)題

隧道修建的基本作業(yè)主要有開(kāi)挖和支護(hù)，故技術(shù)管理的重點(diǎn)就是對(duì)開(kāi)挖和支護(hù)(包括預(yù)支護(hù))的技術(shù)管理。管理的基本要求是明確的，它包括設(shè)計(jì)變更、施工作業(yè)及施工質(zhì)量等內(nèi)容，其基本要求就是要做到“技術(shù)到位”或者說(shuō)是“質(zhì)量到位”。由于種種原因，目前開(kāi)挖、支護(hù)技術(shù)普遍不到位，如設(shè)計(jì)變更不及時(shí)、各項(xiàng)作業(yè)缺乏明確的管理基準(zhǔn)和方法等，這是粗放式管理的結(jié)果。例如： 1)噴混凝土1 d的初期強(qiáng)度要求達(dá)到10 MPa，現(xiàn)場(chǎng)是否達(dá)到這個(gè)指標(biāo)，多數(shù)情況下是不清楚的，這雖然與缺乏快速的測(cè)試方法有關(guān)，但與管理的關(guān)系更大，主要原因沒(méi)有明確的管理噴混凝土初期強(qiáng)度的意識(shí)。 2)錨桿要設(shè)置墊板(特別是在軟弱圍巖中)，可以更好地發(fā)揮錨桿的支護(hù)效果，可是現(xiàn)場(chǎng)很少設(shè)置墊板,如果都按設(shè)計(jì)要求配置錨桿，技術(shù)到位，其效果完全可以顯示出來(lái)，但實(shí)際情況很不理想。 3)鋼架也是如此，鋼架與圍巖是點(diǎn)接觸的，不可能與圍巖全周接觸，只能人為地用楔塊等使之均衡地接觸，實(shí)際上這一點(diǎn)也沒(méi)有做到。諸此種種，在目前的情況下，只要技術(shù)到位，質(zhì)量自然到位，許多問(wèn)題完全可以避免，這應(yīng)該成為作業(yè)管理的重點(diǎn)。

作業(yè)管理的基礎(chǔ)是“情報(bào)管理”。作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)技術(shù)是否到位，可以反映在觀察、量測(cè)獲得的“情報(bào)”中。雖然在規(guī)范和指南中一再?gòu)?qiáng)調(diào)觀察、量測(cè)作業(yè)是整個(gè)施工循環(huán)中不可缺少的組成部分，但實(shí)際上，我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有做到。下文談到的技術(shù)管理要點(diǎn)，多數(shù)是依靠觀察、量測(cè)結(jié)果來(lái)判斷的。一個(gè)合格的技術(shù)管理人員，必須把觀察、量測(cè)管理作為首要任務(wù)，并貫徹始終。

3.2 開(kāi)挖管理

3.2.1 開(kāi)挖管理內(nèi)容

開(kāi)挖作業(yè)是隧道的基本作業(yè)之一，對(duì)開(kāi)挖作業(yè)的管理非常重要。開(kāi)挖作業(yè)管理的重點(diǎn)是對(duì)圍巖的管理。從目前的施工技術(shù)出發(fā)，對(duì)圍巖管理，重點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)掌子面前方、掌子面以及掌子面后方拱腳部位等的管理。

在開(kāi)挖前要清楚掌子面前方圍巖的狀態(tài)，此時(shí)短距離的超前預(yù)報(bào)起重要作用，必要時(shí)應(yīng)采用中、長(zhǎng)距離的超前預(yù)報(bào)方法。如果判斷掌子面前方圍巖是不穩(wěn)定的，就必須采取預(yù)支護(hù)的方法。如采取小導(dǎo)管或長(zhǎng)管棚超前支護(hù)等來(lái)提高掌子面前方圍巖的自穩(wěn)能力或自穩(wěn)時(shí)間。

隧道施工的特點(diǎn)就是在開(kāi)挖完成后到支護(hù)效果發(fā)揮前，開(kāi)挖面應(yīng)該是保持穩(wěn)定的，或者是暫時(shí)穩(wěn)定的。因此，要把掌子面當(dāng)作支護(hù)構(gòu)件來(lái)管理。重點(diǎn)是提高掌子面的自穩(wěn)性、延長(zhǎng)其自穩(wěn)時(shí)間，為下一工序作業(yè)創(chuàng)造有利條件。如果發(fā)現(xiàn)掌子面出現(xiàn)不穩(wěn)定的跡象，必須毫不遲疑地采取對(duì)策?！昂敛贿t疑”就是“當(dāng)機(jī)立斷”，等待和延誤都可能造成不可預(yù)料的事故發(fā)生。目前許多事故都是在沒(méi)有及時(shí)采取對(duì)策時(shí)發(fā)生的，一定要引以為戒。

3.2.2 掌子面管理

隧道施工中的事故多數(shù)是發(fā)生在掌子面及其附近，故開(kāi)挖后必須用數(shù)碼相機(jī)攝像或目視觀察新揭露掌子面的圍巖狀況，并做出判斷。堅(jiān)持和建立掌子面觀察制度是非常重要的。

圖1是利用數(shù)碼相機(jī)對(duì)每次開(kāi)挖后揭露的掌子面攝像的結(jié)果，據(jù)此可以判斷掌子面的穩(wěn)定狀態(tài)，并預(yù)測(cè)掌子面前方一定距離內(nèi)的圍巖變化。掌子面數(shù)碼攝像或目視觀察和量測(cè)是基本手段，應(yīng)留意任何微小的征兆，特別是對(duì)拱頂?shù)挠^察。

圖1 掌子面攝像

圖2是美國(guó)在公路隧道中針對(duì)巖質(zhì)圍巖采用的典型的掌子面地質(zhì)素描格式表，用于記錄隧道施工中的地質(zhì)條件。掌子面素描圖反映了每一開(kāi)挖循環(huán)的情況，是正式記錄，由承包商和業(yè)主代表共同簽字。

新掌子面揭露后，作業(yè)管理人員的首要任務(wù)是與前一次開(kāi)挖的掌子面進(jìn)行對(duì)比。有經(jīng)驗(yàn)的人員，很容易根據(jù)對(duì)比得出圍巖是變好了還是變差了的結(jié)論。這種對(duì)比非常重要，而且易于實(shí)施，特別是在具有現(xiàn)代技術(shù)的今天。

3.2.3 圍巖變形管理

開(kāi)挖面管理的另一個(gè)重點(diǎn)是對(duì)擠出位移的管理，這在軟弱圍巖隧道開(kāi)挖中非常重要。過(guò)去我們基本上忽視了，其后果是掌子面的崩塌不斷涌現(xiàn)。日本最近開(kāi)發(fā)的光位移計(jì)(Light Emiting Deformation Sensor)可以很好地監(jiān)測(cè)圍巖變形，已在一些隧道中試用。所謂光位移計(jì)，就是把量測(cè)的變形結(jié)果在原位置用LED光的顏色表示的方法，也稱(chēng)為“看得見(jiàn)的量測(cè)”方法。光位移計(jì)方法原理是利用LED二極管能夠根據(jù)變形量而改變光顏色的功能，來(lái)測(cè)定圍巖的變形(位移值、開(kāi)裂狀態(tài)、掌子面崩塌的預(yù)兆等)，并根據(jù)光的顏色判斷變形處于何種狀態(tài)(如設(shè)定白色為安全狀態(tài)、藍(lán)色為警戒狀態(tài)、紅色為危險(xiǎn)狀態(tài)等)，是一種更快、更易于感知圍巖變形的方法。光位移計(jì)的顯示見(jiàn)圖3。

圖2 掌子面地質(zhì)素描圖例[1]

圖3 光位移計(jì)的顯示

為了驗(yàn)證本裝置的功能，在室內(nèi)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)掌子面擠出位移的模擬試驗(yàn),見(jiàn)圖4。試驗(yàn)表明，光位移計(jì)可以模擬再現(xiàn)掌子面開(kāi)挖后的動(dòng)態(tài)。如圖4所示，在初始狀態(tài)時(shí)是白色的，擠出位移出現(xiàn)后位移計(jì)變?yōu)樗{(lán)色，這種變化，作業(yè)人員很容易識(shí)別。

目前開(kāi)發(fā)的具有 “量測(cè)”和“視覺(jué)結(jié)果表示”兩功能兼?zhèn)涞墓馕灰朴?jì)，可配置在施工現(xiàn)場(chǎng)，能夠盡早開(kāi)始量測(cè)，并且一旦變形發(fā)生，周邊作業(yè)人員就可以立即獲得情報(bào)。

(a) 白色安全狀態(tài)

(b) 藍(lán)色警戒狀態(tài)

日本在長(zhǎng)4 323 m的山嶺隧道中埋深約300 m的蛇紋巖地段設(shè)置了光位移計(jì)，進(jìn)行了實(shí)地試驗(yàn)。光位移計(jì)在掌子面設(shè)置的狀況見(jiàn)圖5。

圖5 在掌子面設(shè)置的狀況

Fig. 5 Arrangement of light emiting deformation sensor on tunnel face

掌子面后方圍巖管理的重點(diǎn)是初期位移速度，它決定了最終可能發(fā)生的位移值。因此，第1個(gè)量測(cè)點(diǎn)的設(shè)置極為重要。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)在開(kāi)挖后不遲于下一循環(huán)開(kāi)始前，設(shè)置好第1個(gè)測(cè)點(diǎn)。

在軟弱圍巖中要特別關(guān)注掌子面的擠出位移。除可根據(jù)最終位移值、初期位移速度、收斂狀況來(lái)判定隧道及其周邊圍巖的穩(wěn)定性外，還可以評(píng)價(jià)量測(cè)結(jié)果，進(jìn)而選取合適的支護(hù)模式。目前，在圍巖動(dòng)態(tài)管理中，規(guī)范和強(qiáng)化量測(cè)管理非常重要。

3.3 支護(hù)管理

支護(hù)管理的最終目的是把可能發(fā)生的位移值控制在容許范圍內(nèi)。一方面要知道可能發(fā)生的位移的大小，另一方面要確定容許位移值的大小，這兩者是密切相關(guān)的。前者需要借助解析方法，后者可根據(jù)有關(guān)規(guī)定確定。發(fā)生大變形的圍巖是客觀存在的，在這種情況下，如何把變形控制在容許范圍內(nèi)是管理人員的責(zé)任。

3.3.1 預(yù)支護(hù)管理

在軟弱圍巖中采用的預(yù)支護(hù)屬于超前支護(hù)。一定要做到長(zhǎng)度合適(不宜過(guò)短)，采用能夠形成拱形構(gòu)造的超前支護(hù)。這些支護(hù)構(gòu)件的變異，發(fā)現(xiàn)時(shí)要如實(shí)記錄，掌握其變異的發(fā)展?fàn)顩r。當(dāng)發(fā)現(xiàn)掌子面有不穩(wěn)定現(xiàn)象時(shí)，必須立刻對(duì)掌子面采取超前的預(yù)補(bǔ)強(qiáng)措施，如掌子面錨桿、噴射混凝土等。

在整個(gè)支護(hù)管理中，要加強(qiáng)對(duì)已支護(hù)地段的監(jiān)視。已支護(hù)地段的支護(hù)發(fā)生的任何征兆，都可以用來(lái)作為改善未支護(hù)地段支護(hù)的依據(jù)。

3.3.2 初期支護(hù)管理

初期支護(hù)的管理包括噴混凝土、錨桿及鋼架的管理。初期支護(hù)是確保開(kāi)挖后的圍巖保持穩(wěn)定的基本作業(yè)，是把開(kāi)挖后圍巖的變形控制在容許值內(nèi)的基本手段。因此，初期支護(hù)管理的重點(diǎn)應(yīng)放在初期支護(hù)的技術(shù)管理上。

3.3.2.1 噴混凝土的管理

噴混凝土的強(qiáng)度一般分為初期強(qiáng)度、某一齡期強(qiáng)度(如7 d強(qiáng)度)、長(zhǎng)期強(qiáng)度(一般指28 d強(qiáng)度或91 d強(qiáng)度等)以及噴混凝土與圍巖的附著強(qiáng)度，其中要重視對(duì)初期強(qiáng)度和附著強(qiáng)度的管理。規(guī)范要求噴混凝土1 d的初期強(qiáng)度為8～10 MPa，有的國(guó)家(如日本)要求3 h的初期強(qiáng)度達(dá)到3 MPa。為此，噴射前要進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確認(rèn)其初期強(qiáng)度，在噴射后進(jìn)行檢驗(yàn)。此外，為確保大斷面隧道的噴射質(zhì)量，不能用多臺(tái)小容量的噴射機(jī)代替大容量的噴射機(jī)。必須強(qiáng)調(diào)的是： 最佳配合比是通過(guò)噴射試驗(yàn)決定的?，F(xiàn)場(chǎng)必須建立噴混凝土初期強(qiáng)度試驗(yàn)的制度，規(guī)范噴混凝土初期強(qiáng)度的測(cè)定方法。噴混凝土之所以能夠發(fā)揮支護(hù)效果，附著強(qiáng)度起重要作用，但現(xiàn)場(chǎng)很少測(cè)試噴混凝土與圍巖間的附著強(qiáng)度。因此，建立噴混凝土與圍巖間附著強(qiáng)度的測(cè)試制度也是必要的，必須改變目前有強(qiáng)度指標(biāo)無(wú)檢測(cè)方法的狀態(tài)。對(duì)噴混凝土而言，作為初期支護(hù)的仰拱，具有及時(shí)閉合開(kāi)挖斷面的功能，故在早期閉合的施工方法中，一定要重視噴混凝土仰拱的管理，特別是對(duì)仰拱與邊墻連接處的作業(yè)管理。

3.3.2.2 錨桿管理

一般來(lái)說(shuō)，錨桿不是開(kāi)挖后立即施作，而是在離開(kāi)掌子面一定距離施作，并最好采用機(jī)械手施作，以避免無(wú)支護(hù)地段掉塊的風(fēng)險(xiǎn)。為充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)功能，墊板的設(shè)置是必不可少的，特別是在比較軟弱的圍巖中。而我們基本上不設(shè)置墊板，這種情況必須改變。應(yīng)盡可能地采用已經(jīng)商品化的錨桿；即使現(xiàn)場(chǎng)自行制作，也必須嚴(yán)格按照錨桿的基本規(guī)格進(jìn)行，這是確保錨桿質(zhì)量的前提。注漿式錨桿的支護(hù)效果，取決于注漿的質(zhì)量，注漿的密實(shí)度或充填的否飽滿(mǎn)是極為重要的。建立注漿密實(shí)度檢驗(yàn)的方法刻不容緩，這方面的管理有待加強(qiáng)。

3.3.2.3 鋼架管理

鋼架是在不良圍巖條件下采用的支護(hù)構(gòu)件之一。鋼架變異后要綜合分析包括量測(cè)值在內(nèi)的結(jié)果，推定變異產(chǎn)生的原因并采取切實(shí)的對(duì)策。一般來(lái)說(shuō)，鋼架變異多源于荷載的不均勻作用或局部作用，這和鋼架與圍巖的接觸狀態(tài)有關(guān)。在施工中，一定要做到鋼架與圍巖均勻接觸，讓荷載作用均勻。能否讓鋼架均勻承載，是目前鋼架施工中亟待解決的問(wèn)題。

應(yīng)該指出，初期支護(hù)中的噴混凝土、錨桿和鋼架在多數(shù)情況下是聯(lián)合工作的，發(fā)揮三者的協(xié)調(diào)作用非常重要。在管理上，一定要根據(jù)揭露的圍巖狀態(tài)來(lái)規(guī)劃三者的施作順序。

3.3.3 二次襯砌管理

3.3.3.1 與仰拱連接管理

二次襯砌與仰拱的連接面要能夠傳遞軸力，一定要按照設(shè)計(jì)圖施作，讓二次襯砌與仰拱能夠形成一體的封閉構(gòu)造，這一點(diǎn)非常重要，否則會(huì)極大降低二次襯砌的承載能力。

3.3.3.2 施作時(shí)機(jī)管理

襯砌的施作時(shí)機(jī)視襯砌的功能決定，在一般圍巖中，二次襯砌基本上是在位移收斂后施作，因不受土壓的作用，開(kāi)裂是比較少的；也可以在整個(gè)隧道開(kāi)挖完成后施作(這是國(guó)外和巖石隧道中的普遍做法，特別是在長(zhǎng)度較短的隧道)或者離開(kāi)開(kāi)挖面一定距離(一般100～200 m)后施作。但在第三紀(jì)的泥巖、凝灰?guī)r、蛇紋巖等圍巖中，因其成因和組成具有膨脹性，開(kāi)挖后圍巖劣化，產(chǎn)生塑性地壓并隨時(shí)間增大，需提前施作仰拱的情況下，二次襯砌可在變形基本收斂后施作。

如果初期支護(hù)(包括預(yù)支護(hù)在內(nèi))，都達(dá)到“技術(shù)到位”的要求，二次襯砌施作時(shí)機(jī)完全可以從容處理。我們強(qiáng)調(diào)“安全步距”，實(shí)質(zhì)上是對(duì)初期支護(hù)或預(yù)支護(hù)效果不放心，強(qiáng)調(diào)“安全步距”不如強(qiáng)調(diào)提高初期支護(hù)或預(yù)支護(hù)的技術(shù)質(zhì)量，兩者的得失是不能比較的。

3.3.3.3 襯砌初期缺陷管理

二次襯砌潛在的初期缺陷是損傷襯砌耐久性的重要因素，襯砌管理必須把可能出現(xiàn)的潛在初期缺陷消滅在施工階段，不留后患。襯砌的初期缺陷包括二次襯砌混凝土不密實(shí)、強(qiáng)度不足、背后有空洞、厚度不均勻、拱頂厚度偏薄且有空隙、襯砌混凝土存在潛在的裂縫等。日本根據(jù)造成混凝土開(kāi)裂的主要原因，列出精細(xì)的管理要目(見(jiàn)表3)。

在初期缺陷控制上，制定了襯砌施工核查卡(見(jiàn)表4)。由監(jiān)理與施工人員在模板設(shè)置、混凝土澆筑、模板拆除等各施工階段共同簽字確認(rèn)，確保二次襯砌的施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表3 混凝土潛在開(kāi)裂的分類(lèi)及其發(fā)生原因[2]

綜上所述，只有管理到位，技術(shù)才能到位，質(zhì)量也才會(huì)得到保證。歸根結(jié)底，還是要“管理到位”。

表5給出了管理項(xiàng)目、施工中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的現(xiàn)象及其對(duì)策。優(yōu)先選定哪種對(duì)策，可根據(jù)圍巖條件、施工方法、補(bǔ)修狀態(tài)，同時(shí)配合監(jiān)控量測(cè)結(jié)果來(lái)綜合判斷。

表4 襯砌施工核查卡

表5 施工中的現(xiàn)象及對(duì)策

4 結(jié)語(yǔ)

精細(xì)化管理、精準(zhǔn)管理、信息化管理等詞語(yǔ)不斷出現(xiàn)，其目的就是要求“技術(shù)精細(xì)到位”。不管技術(shù)多好，做不到位，一切免談。對(duì)隧道這樣的隱蔽工程，這一點(diǎn)尤為重要。在這方面管理層要下大力氣，不可等閑視之。

[1] AASHTO. Technical manual for design and construction of

road tunnels: Civil element[S]. Florida: U.S.Department of Transportation,2010.

[2] 東、中、西日本高速道路株式會(huì)社.トンネル施工管理要領(lǐng)[S].[S.l.]: 東、中、西日本高速道路株式會(huì)社,2013.(East/Central/West Nippon Expressing Company Limited.Construction management points of tunnel[S].[S.l.]: East/Central/West Nippon Expressing Company Limited,2013.(in Japanese))

Tunneling by Mining Method: Lecture XIII:Refined Management of Tunnel Construction

GUAN Baoshu

(SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,Sichuan,China)

The tunnel construction management level should be improved and refined management should be carried out so as to guarantee safe, qualified and rapid construction of tunnel. The refined management of tunnel includes design, construction and operation; and the construction management is the key. The tunnel construction management includes safety (risk) management, technology (construction and quality) management and environment management. In this paper, the problems of tunnel safety management, technology management and environment and their countermeasures are analyzed. 1) It is pointed out that the essence of safety management is risk management. There are many relative guidances and standards for risk management in China; but still some problems exist in application. The aim of risk management is to turn unacceptable risk into acceptable risk; and in order to realize it, the refined management level should be improved. The risk prediction is the key to risk management. The geological prediction, tunnel face investigation and deformation monitoring are the most important items to risk management. 2) The managements of excavation technology, supporting technology and lining technology are the key to technology management. The technology management in China still needs to be improved. The managements of arch feet ahead tunnel face, that of tunnel face and that behind tunnel face are the keys to excavation management. The aim of supporting management is to control potential settlement. The connection of lining and invert arch, construction time of lining and control of primary disadvantages are the keys to lining management. 3) A case study of primary disadvantages of concrete lining is made. The items of management and check card of lining construction in Japan are introduced so as to reaffirm the importance of management. 4) The refined technology is the key to refined management. The author reaffirms the importance of refined technology.

tunnel; mining method; construction management; refined management; safety management; technology management; environment management

2015-08-10

關(guān)寶樹(shù)(1932—)，男，遼寧人，西南交通大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，從事隧道及地下工程教學(xué)和科研50余年，隧道與地下工程資深專(zhuān)家。E-mail: guanbaoshu@126.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.12.001

U 45

A

1672-741X(2016)12-1403-09