摘 要 本文通过在新建玉磨铁路安定隧道1、2#斜井软弱围岩隧道施工中进行管理和技术创新实践，从工法管理、工序管控、要素配置等方面总结了软弱围岩快速施工经验。在确保质量安全的基础上，大幅度提升了双车道斜井施工进度。
关键词 软弱围岩 快速施工 双车道斜井 管理 实践
0 引言
软弱围岩快速施工是隧道工程一项世界性技术难题。国内外无数工程实践表明，软弱围岩由于具有强度低、稳定性差、变形持续时间长等特点,在隧道施工中常引起大变形、崩塌等破坏现象，导致初支结构强烈变形甚至破坏，严重影响隧道施工和运营安全，是隧道建设的主要难题之一。安定隧道为玉磨铁路控制性工程，2018年3月份，中铁五局玉磨铁路项目部在总公司工管中心专家组的帮助支持下，开始推行软弱围岩快速施工技术，对软弱围岩快速施工、控制围岩变形进行了逐步探索，初步构建了软弱围岩隧道快速施工技术和管理体系，经济效益和社会效益明显，具有一定的推广价值。
1 工程概况
安定隧道全长17476米，Ⅳ、V级软弱围岩达87%。中铁五局负责进口段8822米施工任务，分进口正洞及平导、1#斜井、2#斜井三个工区组织施工。1#斜井长2601m,2#斜井小里程长2446m，大里程长1032m。管段地质条件复杂，分布11条断层和1个向斜。主要包含两套地层，一是三叠系板岩、千枚岩、砂岩夹砂砾岩，主要分布于隧道进口端，长度约2.8km；二是志留系泥岩、板岩、千枚岩夹灰岩、页岩、炭质板岩,主要分布于1#、2#斜井及其余正洞部分，正线长度约6km。其中，尤以志留系地层最为复杂，极易发生大变形。
2 前期施工情况及原因分析
2.1 前期施工情况
2017年10月～2018年2月，安定隧道1、2#斜井掌子面经常因失稳发生溜坍，掌子面后方时常发生钢拱架扭曲变形，拱部、边墙初支砼开裂、掉块，底板隆起等现象，拱部及边墙最大变形超过1m，施工进度严重受阻，尤其是2017年12月至2018年2月，安定1#斜井月平均进度不足20m，工期压力日益增大。
2.2 原因分析
2.2.1 技术原因
（1）工法选择不合理。现场采用两台阶施工，上台阶长度过长、高度太高，仰拱与下台阶未同步推进，导致初支不能及时闭合成环，不能有效抑制围岩变形。
（2）设备工装不匹配。现场人员、设备配备不足，单工序作业时间长；设备工装未根据工法合理选型，配置不合理，未能发挥最大工效。
（3）技术措施不到位。现场技术措施太死板，未根据围岩变化及时调整，未做到“岩变我变”，经常在初支发生严重变性后才被动处理，导致处理难度大、耽误时间长。超前地质预报和监控量测流于形式，未能达到指导现场施工的目的。
2.2.2 管理原因
（1）工序衔接不紧密。现场管理力量薄弱，管理人员缺乏组织能力，工序之间管理脱节，衔接不紧密，浪费时间较多。
（2）作业空间利用不充分。未能充分利用两台阶优势，组织上下台阶平行作业，而采用上下台阶分别单工序作业，循环时间长。
（3）激励考核不及时。项目部虽针对进度管理制定了多种考核办法，但基本未及时考核兑现，未达到激励的目的，不能充分调动现场施工及管理人员的积极性、主动性和创造性。
3 软岩快速施工技术
隧道安全快速施工的前提是保证围岩的稳定，软弱围岩由于强度低，变形快、稳定性差，开挖过程中极易出现塌方等失稳现象，要实现软弱围岩隧道的安全快速施工，则应按“预支护、快挖、快支、快封闭”的施工原则，根据应力调整的特征及变形规律，合理选择开挖分部和开挖进尺，适时安排开挖和支护的各个工序，是软弱围岩隧道安全快速施工的理论基础。
3.1软岩支护技术措施
在软弱围岩地段及时有效的支护是斜井快速施工的重要保证和前提，针对本工程的地质特性，主要采取以下技术措施。
（1）强化超前支护。超前支护主要是控制掌子面前方围岩位移，同时也控制拱顶崩坍及抑制地表面下沉、净空收敛等，在软弱围岩隧道施工中得到了广泛的应用。隧道的超前支护一般采用超前小导管，它的主要作用是保持围岩开挖后短时间内掌子面拱部不坍塌。超前小导管的支护措施可根据围岩的实际情况动态调整，破碎或松散围岩处应加密。围岩较差时，可采用中管棚，甚至大管棚、超前预加固注浆等。
（2）加强初期支护。可通过加大钢架型号、缩小钢架间距、增加支护厚度、提高混凝土强度等来加强初期支护，甚至可以设置双层、三层初期支护等。但钢架间距不宜过小，否则钢架背后的喷射混凝土和围岩之间不宜密实，且影响施工进度。例如：安定1#斜井隧道钢架由H型钢代替工字钢，钢架间距调整为0.6~0.8m，根据围岩监控量测结果，在初支变形收敛较大时，及时增设H200钢架套拱。另外需按设计间距及长度打好径向锚杆，为防止软岩坍孔，一般采用自进式锚杆，锚杆沿型钢钢架边沿打，然后与钢架焊接，使锚杆和型钢钢架形成一个完整的受力环。
（3）强化拱脚处理。千枚岩有遇水软化的特点，对型钢的受力不利，因此，边墙型钢钢架安装后，要用混凝土垫块将钢架基脚垫实，并用喷砼包裹，按设计施作好锁脚锚管（杆），增大型钢基脚的受力面积。
（4）调整预留变形量。为防止隧道沉降导致净空侵限，应根据监控量测数据，提前预留沉降预留变形量。
3.2软岩快速施工组织与管理
软弱围岩隧道开挖支护的快速施工组织应以工法创新为基础、以平行作业为核心、以工序考核为抓手，实现安全、快速、绿色施工。施工中全部管理力量要聚焦掌子面，以“零耽搁、负交接”为目标，以“谁误事、谁负责、强考核”为手段，通过“正工法、顺工序、配资源、抓安全、强考核、重宣传”进行组织和管理。施工管理中应做到“开挖是龙头、仰拱是关键、衬砌是保障”，上下台阶和仰拱同步推进。
3.2.1. 正工法
（1）合理确定台阶高度和长度。
台阶法施工中，台阶高度、长度对能否实现软弱围岩隧道快速施工至关重要，应从地质、设备、作业等因素多方面比选，综合确定。选择台阶高度时，主要考虑围岩的稳定性、作业的协同性、工装的可行性、设备的匹配性、人员的适应性。选择台阶长度时，主要考虑围岩的稳定性、台架的稳定性、扒碴的快捷性、司钻的操作性、设备的匹配性。通过观摩学习，反复试验，将台阶高度优化为3.5米，长度控制在5~7米，实践证明对双车道斜井的施工来讲是科学合理、行之有效的。之前，斜井内台阶法施工台阶高度为4.5米，长度超过7米，造成掌子面空间不能平行利用、上下台阶工作量不匹配，出碴时间长、上下台阶施工干扰大，施工效率低。
（2）合理确定施工循环进尺
台阶法开挖循环进尺主要考虑：施工安全、工效最大化，最大进尺以施工安全为前提，最小进尺以工效最大化为原则。工序循环进尺应相对固化，单循环进尺原则上稳定在2榀钢架，钢架间距执行设计要求，同时做好围岩变差单循环进尺为1榀钢架的预案。固化的工作模式能让现场施工人员熟能生巧、熟能增效，相对稳定的工法和单循环进尺为快速施工提供了基本的前提条件，应尽量避免频繁调整工法和单循环进尺长度。
3.2.2.顺工序
充分利用掌子面上、下台阶的空间，理顺出碴、上台阶拱架安装等工序间的关系，实现平行作业。通过工序设计、反复试验、优化调整，对台阶法施工工序进行调整：
（1）上、下台阶和仰拱钻爆作业同步进行。
（2）通风和扒碴：通风排烟后，挖掘机找顶、清除危石并将上台阶洞碴扒至下台阶，上台阶达到安装钢架条件。
（3）上台阶立架与下台阶出碴同步进行。通过装载机将钢架、钢筋网片、超前小导管等材料以及电焊机、风钻等小型设备运输至上台阶，组织实施上台阶安装钢架作业，下台阶开展装载机配合自卸汽车出碴。由于下台阶高度4米左右，上下台阶将立架和出碴两道工序进行空间隔离，作业安全是有保障的。科学设置了上台阶高度，为上台阶按要求施工超前支护、锁脚、钢架环向和纵向连接等提供了时间保障。
（4）上台阶喷浆和下台阶立架同步进行。下台阶出碴完成后即可开始上台阶喷射混凝土作业，同时安装下台阶钢架并施工锁脚。尽可能多的实现平行作业，是台阶法快速施工管理的核心内容。
3.2.3. 配资源
以占满掌子面空间并留有一定富余量为原则，配足施工资源。特别是开挖支护作业人员，装载机、挖掘机、自卸汽车等机械设备。掌子面空间和工序进度决定施工资源的配置数量，作业人员、施工机械和工装设备必须按要求配置，并留有一定的富余量。例如开挖班组由原来的10人增加至15人、立架班由原来的8人增加至12人，1#斜井增加1台装载机、2台自卸汽车，2#斜井增加1台喷射混凝土机械手、1座120型拌合站，1#、2#斜井除配备发电机外，均设置双回路供电系统保障施工用电。
3.2.4. 抓安全
坚持以管控红线为目标，切实强化工序质量控制，以质量保安全。
（1）严控下台阶和仰拱（铺底）单循环进尺、钢架环向和纵向连接、锁脚、初支与围岩不密贴、喷射混凝土强度、钢架基础不牢固等影响结构安全的质量问题。将地下水浸泡软化基底、洞内行车速度、掌子面通风效果、个人安全防护等安全问题严格落实责任人，采取强化检查（处罚）、定期点评通报等宏观管控，鼓励作业人员小改小革进行工艺创新等微观引导手段，强化质量、安全控制，确保施工安全。
（2）加强地质超前预报和监控量测。根据预报结果及时请求优化调整支护参数；分析通报量测结果，及时预警，确保施工安全。通过狠抓质量安全管控，有力促进了施工生产进度的提升。
3.2.5. 强考核
对工班实行奖、罚并举的强硬考核措施，将管理意图传递到作业人员，充分调动作业人员的积极性、主动性和创造性，以提高施工效率。
（1）奖。工班实行工序考核激励机制，在单循环进尺2榀钢架（2.4米）的前提下，考核基准时间为16小时，16~12小时内每提前1分钟奖励8元，12小时内每提前1分钟奖励15元。循环结束后立即结算，当天兑现，并在洞口、生活区厂务公开栏公布、公示，奖金直接发放至工人手中。工区实行月绩效考核机制，斜井月进度指标IV级围岩120m/月，V级围岩80m/月，考核基数1100元/月，月进度每增减奖罚25元/m（作业队领导班子扣完为止，其它管理人员保底500元/月）。
（2）罚。按照“谁误事、谁负责”的原则，对影响掌子面进度的所有因素按不同标准进行处罚，包括补炮、机械故障、管理脱节、后勤保障等，不讲原因、不讲理由，只要影响掌子面施工，责任人就要受到处罚。通过奖罚并举的管理手段，基本上做到了掌子面“零耽搁、负交接、强保障”。
3.2.6. 重宣传
坚持以问题为导向，以管控红线为目标，坚持宏观控制和微观引导为手段，施工中应定期召开考核总结表彰会议，对当期在施工进度、安全质量中表现突出的施工班组、个人给予表彰奖励，发放“优胜架子队流动红旗”、“先进工班”、“先进个人”等锦旗、证书和奖金。鼓励现场作业人员通过小改小革达到技术和管理创新，对作业人员提出有助加快进度、提高质量安全的合理化建议，一经采用给予重奖并进行宣传。项目部管理重心下移，管理人员定期与工班长和作业人员进行交流谈心，了解他们的需求和想法，宣传项目管理理念。通过上述宣传发动措施，目的在于营造又好又快干事创业的良好施工氛围，充分调动一线作业人员的积极性、主动性和创造性，紧紧依靠人民群众提高施工生产效率。
4 取得成效
（1）循环时间大幅度缩短，施工进度显著提高。从2018年3月开始实施软弱围岩快速施工工法后，安定隧道1#、2#斜井软弱围岩施工达到了2循环/天，单循环时间最短为9小时23分钟，平均循环时间11.2小时。比前期单循环时间16~18小时减少了5~7小时，工效显著提高。月进度最高达152m，平均进度超过110m/月，实现了施工进度稳产高产。
（2）掌子面变形得到控制，溜坍次数减少，基本很少因处理掌子面溜坍和后方初支变形耽误现场施工。
（3）作业环境更整洁。上下台阶带仰拱同步推行，积水容易抽排，杂物易清理，文明施工有保障，作业环境更清爽、整洁。
5 经验与体会
通过安定隧道1#、2#斜井软弱围岩的快速施工管理与实践，有以下几点经验与体会：
1）要根据隧道围岩及断面形式优化工法和掌子面空间管理，合理划分作业区域，尽可能开展平行作业，本着忙而不乱、安全有序的原则提升工程进度。
2）要压缩一切可能的自由时差实现快挖、快支、快封闭，避免围岩出现不可接受的变形。
3）为保证施工车辆通行，仰拱开挖后应采用石碴回填，回填高度以满足下台阶拱架不悬空、方便施工作业为宜。
4）工序管理上要狠抓细节的优化，管理要始终围绕掌子面转，深化研究班组管理和工序管理，实现各工序的无缝搭接，将循环时间压缩到最小。
5）要强化设备维护保养和后勤服务管理，为掌子面作业提供全方位的支撑和保障。
6）要切实做好激励管理和人文关怀，用激励措施调动现场施工人员积极性，用人文关怀营造积极向上的施工氛围。
7）斜井排水的好坏对工程进度起着关键的作用，认真做好斜井反坡排水设计和排水管理既节约成本又使工效大幅度提高。
总之，就是要选择在合适的工法基础上，积极挖掘管理潜能，用技术保安全、向管理要进度。
6 结束语
安定隧道作为玉磨铁路第一长隧，全线控制性工程，工期紧、任务重、压力大。通过广大参建员工一年多来的共同努力和连续奋战，斜井施工进度有了大幅度提升，目前2-1#斜井已进入正洞，1#斜井和2-2#斜井也即将进入正洞，该项软岩快速施工技术的成功经验，培养了一批懂得软弱围岩快速施工的技术和管理人才队伍，为下一步正洞软岩快速施工奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]刘清松.挤压性软弱围岩隧道大变形控制技术的研究[D].成都：西南交通大学,2004.
[2]文熠.软弱围岩隧道动态变形规律及信息化施工技术研究[D].湖南：长沙理工大学,2008.
[3]周建福.浅析软弱围岩隧道快速施工技术[J].西部探矿工程，2000.
[4]刘金林.乌鞘岭特长隧道软岩地段快速施工技术[J].铁道建筑技术，2004.
[5]高存成.长大斜井快速施工技术与施工管理[J].隧道建设，2006.