高速鐵路隧道平行流水作業(yè)施工組織研究

羅加明，王明慧，王碧軍，張 橋，倪少權(quán)

高速鐵路隧道平行流水作業(yè)施工組織研究

羅加明1，王明慧2,3，王碧軍4，張 橋2，倪少權(quán)3

（1. 國家鐵路局，成都監(jiān)管局，成都 610051；2. 渝萬鐵路有限責(zé)任公司，重慶 400014；3. 西南交通大學(xué)，交通運輸與物流學(xué)院，成都 610031；4. 中鐵十一局集團第五工程有限公司，重慶 400037）

在項目施工過程中，由于客觀條件限制以及一定人為因素的影響帶來的施工組織混亂常常會造成工程進度的減慢以及成本的流失等嚴(yán)重問題。因此，科學(xué)合理的施工組織方案運用對工程項目的高效進行至關(guān)重要。本文以鄭萬高鐵重慶段雙線隧道的施工建設(shè)為例，展示了其基于平行流水作業(yè)施工組織方法下的最優(yōu)資源配置和掌子面作業(yè)區(qū)段、仰拱初支作業(yè)區(qū)段、仰拱作業(yè)區(qū)段、防排水作業(yè)區(qū)段、二襯作業(yè)區(qū)段五個平行流水作業(yè)面的劃分情況和具體作業(yè)流程。在鄭萬鐵路重慶段黃石隧道施工作業(yè)中，平行流水作業(yè)施工組織的運用達到了加快作業(yè)進度和降低成本的目的，起到了一定的借鑒作用。

高速鐵路；隧道；平行流水；作業(yè)區(qū)段

0 引 言

施工組織方案是在施工中指引工程項目從籌備到完成的一系列活動的綜合性、專業(yè)性的綱領(lǐng)文件，對整個施工過程以及施工工藝的戰(zhàn)略起指揮作用。一個科學(xué)、合理、高效的施工組織設(shè)計對工程項目的進行起著至關(guān)重要的作用[1]。而高速鐵路施工建設(shè)作為我國“交通先行”戰(zhàn)略的重大支撐部分，其工程線性分布，施工流動性大、周期長，易受到自然環(huán)境影響等為施工帶來困難的特點對施工組織提出了更高的要求。

縱觀我國的鐵路施工建設(shè)，因施工組織不力帶來的施工混亂和窩工現(xiàn)象，已經(jīng)嚴(yán)重影響了工程的社會效益和經(jīng)濟效益，在降低拖慢施工進度的同時，還造成了不小的成本浪費和資金流失。因此，研究合理科學(xué)的施工組織方案已經(jīng)迫在眉睫。

我國的施工組織研究在實踐中發(fā)展，主要方法包括順序作業(yè)法、平行作業(yè)法、搭接作業(yè)法、流水作業(yè)法等。其中，平行作業(yè)法使多工種相互配合同時進行各種作業(yè)，具有顯著縮短工期、資源投入高的特點，廣泛應(yīng)用于綜合性強、影響因素復(fù)雜的工程項目中[2]；而流水作業(yè)法按工序組織施工隊，在相同環(huán)境中依次連續(xù)地工作，形成時間上的均勻搭接，具有工作強度均衡、施工工期縮短的特點[3]。為了兼顧工期與資源投入，針對高鐵隧道施工這種復(fù)雜性的問題，綜合上述兩種施工方案的優(yōu)勢，采用平行流水施工為較好的選擇。

以鄭萬鐵路高鐵隧道平行流水作業(yè)施工組織為例，展示平行流水作業(yè)在鐵路隧道施工中的具體資源配置方法和不同作業(yè)區(qū)段的具體作業(yè)流程，凸顯了平行流水作業(yè)施工組織方案在實際應(yīng)用中的優(yōu)越性和合理性。

1 平行流水作業(yè)定義

合理組織平行流水施工可以保證各工作隊（小組或個人）能連續(xù)均衡地展開施工，使各種資源的供應(yīng)滿足需要，同時有利于縮短工期，提高勞動生產(chǎn)率，降低工程費用，保證工程質(zhì)量。

2 平行流水作業(yè)的適用條件

實行隧道平行流水作業(yè)的基礎(chǔ)主要是開挖工法和步距，本文的平行流水作業(yè)適用于圍巖較好的大斷面或全斷面開挖工法，需同時滿足兩臺裝載機側(cè)翻上渣，加快了出渣進度，同時下臺階高度降低，渣量明顯減少，單挖機出渣時間減少。同時仰拱初支和二襯安全步距加大，給流水作業(yè)釋放了施工空間，二襯鋼筋連接作業(yè)空間加大，大部分連接工作可以在臺架以下施做，加快了工效。另外增加了渣車和罐車調(diào)頭空間，避免了渣車和罐車長距離獨頭倒車，也大大減少了車輛干擾和裝載機等待碴車的可能性[7, 8]。開挖工法和步距的優(yōu)化為流水作業(yè)提供了有利的基礎(chǔ)條件。

3 資源配置

以鄭萬鐵路重慶段黃石隧道出口工作面Ⅳ級圍巖大斷面開挖工法為例介紹其人員、設(shè)備在平行作業(yè)與常規(guī)施工中的配置情況。

3.1 人員配置（見表1）

表1 人員配置表

3.2 機械設(shè)備配置（見表2）

根據(jù)表1、表2可知，在平行作業(yè)與傳統(tǒng)作業(yè)施工中，由于傳統(tǒng)作業(yè)是以工序順序作業(yè)，管理人員、作業(yè)人員及相應(yīng)的設(shè)備投入較平行作業(yè)施工均有增加。

表2 機械設(shè)備配置表

4 作業(yè)區(qū)段施工組織

隧道施工按不同工位分為5個作業(yè)區(qū)段，即5個流水作業(yè)面，分別為掌子面作業(yè)區(qū)段、仰拱初支作業(yè)區(qū)段、仰拱作業(yè)區(qū)段、防排水作業(yè)區(qū)段和二襯作業(yè)區(qū)段（含二襯養(yǎng)護），施工過程中互不干擾。每個作業(yè)區(qū)段施工長度12 m為一大循環(huán)，每一循環(huán)作業(yè)時間控制在72 h可保證施工進度目標(biāo)。每一循環(huán)盡量減少各工序銜接時間，做到負銜接或零銜接，同時固化工序時間，從而達到固化每循環(huán)時間的目的。按照此目標(biāo)控制組織施工Ⅳ級圍巖每月保證120成洞米（不含洞內(nèi)附屬工程），力爭達到140 m/月進度目標(biāo)。

4.1 掌子面作業(yè)區(qū)段組織

此作業(yè)面細化作業(yè)工序為：上臺階排險、掌子面測量及炮眼放樣、鉆孔、裝藥、安全警戒及爆破、通風(fēng)、出渣、排危、超欠挖測量、立架、掛鋼筋網(wǎng)、超前小導(dǎo)管和錨桿（含鎖腳）、錨桿注漿、報驗、噴錨施工工序。

根據(jù)人員和機械配置、現(xiàn)場圍巖情況，Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用大斷面開挖方法施工，上臺階9.05 m，下臺階1.92 m。上臺階開挖臺架設(shè)置四級平臺，其中拱腰以下為三級，拱部一級，拱墻側(cè)每級、臺階底各側(cè)配置2人/1臺風(fēng)槍，拱頂配置4人/2臺風(fēng)槍，掏心配置2人/1臺風(fēng)槍。每循環(huán)鉆孔時間約為2.5 h，裝藥放炮時間約為1 h。

爆破后立即進行通風(fēng)，出渣設(shè)備進洞，15 min后開始出渣施工。根據(jù)出渣運距情況進行機械配置，配置原則是“自卸車等裝載機”，一般配備1臺卡特320挖掘機、2臺柳工50型側(cè)翻裝載機和4至6臺15 m3雙橋式自卸車，每次裝渣虛方460 m3約35車，時間僅為2.5個小時，提前進入初期支護施工階段。

開始排危時鋼架、錨桿等原材料進場，立架工班便進洞等待，做到工序負銜接。臺車就位后測量放線與立架同時施工，測量放線約20 min，此時鋼架卸車也基本就位。鋼架安裝基本定位后，鉆孔工進行錨桿鉆孔，與立架同時作業(yè)，以減少立架與錨桿施工的銜接時間。待鋼架定位好后便開始鎖腳錨管鉆孔，鋼架固定好后邀請現(xiàn)場監(jiān)理到現(xiàn)場見證錨桿安裝和注漿施工，以減少后續(xù)施工報檢時間。濕噴機械手提前就位，錨桿施工30 min后噴射混凝土到達現(xiàn)場同時影像資料采集完成，開始噴射混凝土施工。作業(yè)區(qū)段布置詳見圖1，各工序使用時間詳見表3。

Fig. 1 Layout of the operation section on the palm surface

表3 掌子面作業(yè)區(qū)段工序組織耗時控制表

4.2 仰拱初支作業(yè)區(qū)段

此作業(yè)面細化作業(yè)工序為：仰拱開挖測量及炮眼放樣（下臺階開挖及支護工序含在上臺階的作業(yè)時間內(nèi)平行推進，不再贅述）、鉆孔、裝藥、安全警戒及爆破、通風(fēng)、出渣、人工清底、超欠挖測量、報驗、噴錨混凝土、等初支混凝土強度、測量定位（仰拱鋼筋及邊墻防排水高度定位）、邊墻防排水施工、仰拱鋼筋安裝工序。

仰拱初支作業(yè)區(qū)段與仰拱區(qū)段緊鄰，仰拱開挖配置5人/4臺風(fēng)槍，每循環(huán)進尺3 m，每一大循環(huán)仰拱12 m，開挖、初支分為4次施作。嚴(yán)格控制超欠挖，當(dāng)局部欠挖時，采用破碎錘開挖，減少開挖和噴錨時間。仰拱初支完成后，由仰拱端開始邊墻防排水施工，減少噴射混凝土的待強時間。仰拱鋼筋提前運輸至仰拱端，待防排水施工完成后進行鋼筋施工。每個仰拱初支循環(huán)持續(xù)時間為5.75 h，由于與上臺階開挖有部分沖突，在上臺階2個循環(huán)工序內(nèi)穿插完成，開挖初支總計持續(xù)用時46 h，鋼筋安裝持續(xù)用時18.5 h，總共用時64.5 h，在大循環(huán)72 h以內(nèi)，可以滿足進度目標(biāo)要求[10]。各工序使用時間詳見表4。

表4 仰拱初支作業(yè)區(qū)段工序組織耗時控制表

4.3 仰拱作業(yè)區(qū)段

此作業(yè)面細化作業(yè)工序為：棧橋就位、邊模及端模安裝、止水帶安裝、仰拱混凝土澆筑、填充模板安裝、填充混凝土澆筑。

仰拱鋼筋完成后，棧橋前移，便于下一循環(huán)仰拱初支和鋼筋施工。模板放線測量于棧橋就位前完成，弧模與仰拱端頭模板同時安裝，模板定位好后進行報驗。報驗過程中同時加固，加固完成后報送混凝土，監(jiān)理報檢采集影像資料完成后混凝土到達現(xiàn)場，開始仰拱下部混凝土澆筑，完成后進行混凝土澆筑[9, 10]。作業(yè)區(qū)段現(xiàn)場圖見圖2所示，各工序施工時間詳見表5，初支作業(yè)區(qū)段布置見圖3所示。

表5 仰拱作業(yè)區(qū)段工序組織耗時控制表

圖3 仰拱作業(yè)區(qū)段與仰拱初支作業(yè)區(qū)段布置圖

4.4 防排水作業(yè)區(qū)段

此作業(yè)面細化作業(yè)工序為：初支凈空斷面確認(rèn)、初支面修整、環(huán)向盲管安裝、土工布鋪設(shè)、防水板鋪設(shè)、拱頂注漿管、排氣管安裝、液位繼電器端子線路布設(shè)、鋼筋安裝。

防排水施工前再次進行初支斷面測量，欠挖提前處理，對防排水施工不能造成干擾。防水板臺架就位后對初支面進行處理，盲管安裝與初支面清理可以同步進行，以上工序完成后進行土工布和防水板掛設(shè)，兩道工序利用同一臺車不能交叉作業(yè)，同時進行防水板報驗工作[11, 12]。至防水板施工完，總計持續(xù)用時50.5 h，完成后前移臺車進行下一循環(huán)防排水施工，防水板施工超前二襯施工2個循環(huán)。防水板臺車前移后，鋼筋臺架前移進行二襯鋼筋施工。先進行縱向注漿管安裝、報警器接觸端子安裝和線路布設(shè)、調(diào)試，完成后邀請監(jiān)理進行注漿管和報警器設(shè)備報驗，同時進行鋼筋安裝。按照鋼筋數(shù)量提前備料，置放于臺車邊連接為整環(huán)長度，直接提升成環(huán)。

二襯鋼筋施工持續(xù)耗時50 h。各工序使用時間詳見防排水作業(yè)區(qū)段工序組織耗時控制表（表6），防排水作業(yè)區(qū)段現(xiàn)場及布置見圖4所示。

表6 防排水作業(yè)面工序組織耗時控制表

4.5 二襯作業(yè)區(qū)段

此作業(yè)面細化作業(yè)工序為：臺車脫模、預(yù)埋槽道定位、臺車定位、預(yù)埋槽道安裝、自檢及報驗、RPC注漿管安裝、鋼木組合端模安裝、混凝土澆筑、帶模注漿。

前一循環(huán)二襯混凝土強度滿足要求后，進行脫模，二襯端及臺車走行線于脫模前完成，臺車行走到位后進行模板打磨和脫模劑涂刷，同時進行槽道定位。測量與臺車就位同時進行，以加快定位速度，臺車定位完成后進行預(yù)埋槽道的安裝，同時邀請監(jiān)理對二襯厚度進行報驗和影像資料采集，可以減少后期報驗時間。并同時進行止水帶和模板安裝，安裝完成后進行槽道和模板驗收，驗收合格后報送混凝土。影像資料采集完成后混凝土到達現(xiàn)場，混凝土輸送泵管路連接與調(diào)試在報影像資料采集前完成。各工序使用時間詳見二襯作業(yè)區(qū)段工序組織耗時控制表（表7）。

表7 二襯作業(yè)區(qū)段工序組織耗時控制表

5 結(jié)束語

平行流水作業(yè)施工組織方法，兼具工期短、資源投入均衡、適應(yīng)復(fù)雜施工環(huán)境的優(yōu)勢，詳見表8所示。

表8 平行作業(yè)與傳統(tǒng)作業(yè)功效對比表

將其應(yīng)用于高鐵隧道施工作業(yè)，將隧道作業(yè)區(qū)段進行劃分，有效地組織了施工，提高了施工效率和工程建設(shè)效果，大大減少了各工序協(xié)調(diào)工作難的問題，進而實現(xiàn)了加快施工工程進度，減少施工成本的目標(biāo)[13-15]。作為平行流水作業(yè)法的應(yīng)用和高鐵隧道施工建設(shè)的成功案例，具有一定的借鑒與參考價值。

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Parallel Flow Operations in Construction Organizations for Railway Tunnels through Mountains

LUO Jia-ming1, WANG Ming-hui2, 3, WANG Bi-jun4, ZHANG Qiao2, NI Shao-quan3

（1. Chengdu Supervision and Administration bureau, National Railway Administration of the People’s Republic of China, Chengdu 610051, China; 2. Chongqing-Guizhou Railway Co., Ltd, Chongqing 400014, China; 3. School of transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 4. The 5th Engineering Co., Ltd of China Railway 11th Bureau Group, Chongqing 400037, China）

During construction, owing to the limited objective conditions and influence of certain human factors, the disorganization surrounding construction projects often slows down progress and results in increased costs and other serious problems. Therefore, the application of a scientific and reasonable construction plan is vital to enhance the efficiency of the project. For example, the hig-speed railway double-line tunnel construction in the southwest mountainous region of China employed a construction organization method based on a parallel flow process. It was also constrained by the optimal allocation of resources and assignment sections, namely, the tunnel face section, Primary support structure of invert arch section, the inverted arch section, and the waterproof and drainage operation section. the secondary lining. Furthermore, for the construction of the Huangshi tunnel in the Chongqing section of the Zhengzhou- Wanzhou railway, the application of the construction organization of parallel pipeline operations improved the operation schedule, consequently reduced the cost of the project, and will give a reference for similar projects.

high-speed railway; tunnel; parallel flow; job section

U455.2

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.03.009

1672-4747（2020）03-0074-09

2019-08-07

中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃項目（K2018G057）；重慶市科技計劃項目（cstc2015shmszx30005；cstc2018jszx-cyzdX 0156）

羅加明（1963—），男，鐵路工程監(jiān)督管理負責(zé)人，研究方向為高速鐵路工程監(jiān)督管理，E-mail：jiamingluoaaa@163. com

王明慧（1964—），男，正高級工程師，研究方向為高速鐵路工程建設(shè)管理E-mail：wmhff@163. com

羅加明，王明慧，王碧軍，等. 高速鐵路隧道平行流水作業(yè)施工組織研究[J]. 交通運輸工程與信息學(xué)報，2020，18（3）：74-82

（責(zé)任編輯：劉娉婷）