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摘要：富水环境施工中施工降效的费用尚属空白，通过对蒙华铁路中条山隧道富水段施工降效的研究，分析得出较为客观的费用增加参考系数，为类似工程提供一定的借鉴。
关键字：中条山隧道 富水环境 施工降效 费用研究
一.工程概况
蒙华铁路中条山隧道穿越运城盐湖盆地、总体地形南高北低，中等切割深度，局部切割强烈。山谷多呈V字型或U字型，分水岭以北地势陡峻，以南相对较平缓。隧道正线上方分布多个水库，分别有幸福水库、油坊沟水库等，分别为一级和二级水源保护对象。隧道水文地质特征差异较大，基岩区通过断层破碎带、可溶岩地段和高承压含水第三系N2洪积扇地层（水头高出隧道底板80m～177m）及无胶结富水砂层。隧道地下水丰富，主要类型为基岩裂隙水、岩溶水和承压水。
二.分析研究必要性
隧道主要通过斜井反坡抽排水，开挖过程中掌子面股状、线状出水及已初期支护段落的散状渗水，不断向掌子面下台阶汇集，致使隧道内长期处于富水环境，钻爆、出砟、立拱、小导管、喷混凝土等各道工序等施工效率下降，喷射混凝土消耗量也有所增加。为确保施工进度，克服富水环境施工困难，较正常环境隧道各项资源投入势必会增加。
中条山隧道绝大部分段落受富水环境影响，不同围岩隧道段各种涌水量情况丰富多样、在蒙华铁路特殊地质条件隧道中颇具研究价值。目前国内对于特殊地质条件下（富水环境）对隧道施工人工、材料、机械消耗变化尚无可供采纳的量化研究结论。本项分析对于反映特殊地质条件下（富水环境）隧道施工的特殊情况，具有其前瞻性及必要性，符合目前铁路工程建设不断发展的客观事实规律。
三.分析研究原则
1.依法合规原则
预算采用原铁道部铁建设[2010]223号文发布的《铁路隧道工程预算定额》编制。铁建设[2010]223号隧道定额中说明“本定额按正常条件下，合理工期均衡组织施工编制，未考虑突泥、突水、帷幕注浆等影响；洞身开挖定额已含施工用水抽排，排水量按≤10m3/h（240m3/d）编制，当洞内涌水量超过10m3/h时，根据所采取治水措施另行分析计算排水费用”，并未明确在富水环境下人工、机械的施工工效及喷射混凝土损耗如何计算，未能真实反映特殊地质条件下隧道施工（主要是富水环境）的复杂情况及恶劣环境。
2.实事求是原则
现场实测调查如实反映实际情况，全面真实地记录当时的作业环境、施工组织、资源配置、施工进度、工料机和时间消耗等，实事求是地反映富水环境下的各工序施工进度和资源消耗。
四.分析研究主要内容
（一）主要内容
富水环境下，根据以往施工情况的分析，对施工功效影响较大的主要为开挖和初支，通过对中条山隧道实际施工情况的调查及测定，分析与正常环境隧道在施工工法、工艺流程及施工工期上的差别，量化人工、机械、材料费用的变化。主要研究内容如下：
（1）开挖和立拱：特殊地质条件下（富水环境）隧道实际工费、机费、材料费较正常环境变化情况，主要工作内容为隧道土石方开挖、出碴、立拱、挂网、打小导管等主要工序。
（2）喷射混凝土：特殊地质条件下（富水环境）隧道的喷射混凝土人工、材料、机械消耗较正常环境消耗变化情况，主要工作内容为洞内喷射混凝土。
（二）特殊地质条件（富水环境）对施工影响因素
正常环境隧道涌水：水量小于10m3/h（240m3/d）的，目前定额已涵盖。
特殊地质条件（富水环境）隧道涌水：
（1）石质隧道：受岩溶裂隙水、构造裂隙水以及其他地质构造影响，存在长段落灰岩地段突涌水、裂隙水丰富等风险。施工过程中，由于洞内长期涌水，且水量大，作业时由于在水环境下行动受限，在钻爆、立拱、喷砼等各道工序中人工的操作效率不能正常发挥，各类作业机械由于受水盲点影响作业效果不佳、机械行动迟缓，效率发挥大打折扣。
（2）泥岩隧道：开挖过程中掌子面股状、线状出水及已支护段初支渗水不断向下台阶汇集，砂质泥岩、砂层受开挖及机械扰动与水混合形成泥浆等悬浮物，整个作业空间处于带水糊泥状态，施工条件恶劣。
（3）其他
1.洞内出水点多，涌水量大。为防止初支钢构件生锈、污染，钢架、小导管等成品进洞后，堆放在已完成衬砌段，距掌子面较远；待上台阶扒渣完成后，二次倒运至上台阶作业台架上。
2. 工人长期在富水环境下作业，易患感冒、关节炎、风湿等多种疾病，考虑劳动保护，缩短上班时间、加大倒班频次。
1.富水环境对开挖的影响
准备工作：由于施工人员需在平、立两面有水的环境下施工，因此进入作业面后要先做防水、排水工作，安排专人清理排水沟，保证涌水能顺利排出洞外再进行施工，增加了准备工作量，由于排水设施的安装，使得可利用空间压缩，测量布眼、台架就位等受洞内水环境影响作业难度大、作业时间延长。
钻孔作业：①水环境施工环境下，施工机械、机具不能发挥其正常性能，致使作业时间延长；②施工人员在平、立面两面有水环境中施作，掌子面及拱部涌水影响操作人员视线，穿戴雨衣帽在水中行动受阻，钻孔作业操作困难，作业时间较一般情况大幅延长。
装药爆破：洞内水环境下，炸药受涌水影响极难装进钻爆孔中装药连线困难，增加装药爆破时间。
2.富水环境环境对出碴的影响
爆破排烟后，对于掌子面积水，必须先抽排水后才开始进行出碴作业，增加出砟时间。泥岩隧道内，弃砟遇水，泥化为泥汤状，受斜井坡度限制，为避免泥浆泄露，仅能装车约1/3车厢容积，出砟车利用率低。
洞内富水环境下道路容易打滑、受损，机械运行速度较正常施工环境更慢，运输效率大大降低。
3.富水环境对初期支护的影响
初期支护过程中需不间断排水。钢架、网片、小导管等工序在施工过程中受洞内水环境影响，操作人员行动受阻、操作不便，增加作业时间，焊接工序受影响尤为严重。
4.富水环境对喷射混凝土的影响
喷射混凝土受洞内水环境影响，操作困难，同时围岩附着力降低，混凝土消耗量增大，喷射混凝土施作时间也大幅增加。
5.富水环境对仰拱衬砌的影响
仰拱施工时需要将前方仰拱内积水隔断，现场采用左右线仰拱交替施工，通过横通道对左右线临时倒水施工，左右线同一方向两个仰拱作业面只能保证一个作业面正常施工，如下图所示。
仰拱清碴结束后，剩余泥浆、泥水等流动性大，无法利用机械清理，消耗大量人工清除干净后，才能施工仰拱混凝土。
五.分析研究方法
（一）涌水量划分
为便于分析各级围岩在不同涌水量下施工费用变化情况，对于富水环境隧道按单隧道面日涌水量Q划分为7个档别，涌水量按实际排水量计算。
（二）分析方法
分析方法采用统计分析与现场写实相结合，通过历史资料统计数据与现场写实数据对比分析，相互验证，得出隧道（区分不同涌水量）实际施工费用情况，对比分析不同涌水量下隧道的施工费用变化情况。
1.统计分析
对施工历史数据进行采集、统计并分析。主要指历史施工期各工序相应的综合施工进度、施工日志、机械设备进离场记录、用工记录及工费台账、设备台帐、设备租赁记录等可以如实反应相应班组施工中工、机、料消耗的历史资料。根据统计资料，按照不同围岩级别及不同涌水量，计算单位工程量费用。以正常环境隧道为对比对象，采取对比分析的研究方法，建立对比模型，确定费用幅度系数。
2. 现场写实
现场写实选取中条山隧道1#、3#、5#斜井工区为测点，通过现场写实跟踪测定的工序记录资料为基础，分析得到相应工序施工循环的净循环时间，计算工、料、机消耗，再根据定额基期单价计算各工序施工费用。
按照同级围岩、相同施工工法、同样断面，在班组人员数量相等、工种不变、相同机械数量及型号的前提下进行，避免施工组织中工序内容增加、人员及设备变化对幅度系数测定值的影响。根据测点按开挖、初支、出碴、喷射混凝土工序，不同围岩级别，采用计时观察法，按每作业循环为一测算单元，以观察测时为手段，通过各个测点取样，分别测定富水环境与正常环境下人工、机械、材料消耗量的数据。
开挖、立拱工序按施工工法进行测时，区分工法各部位消耗，如三台阶法须区分上台阶、中台阶、下台阶。人工按每天工作7小时折算单位工程量工日，机械按每天工作8小时折算单位工程量台班。
3.数据对比分析
根据统计分析与现场实测对比结果，误差最大-4.29%，为喷砼工序，主要为现场施工超挖因素影响。统计分析法是根据历史施工资料统计，数据更加详实；现场实测时间较短，数据较少，不能全面反映施工实际情况，但可以印证统计分析结果，因此推荐统计分析法结果。
六、结论
1.综上所述，特殊地质条件隧道（富水环境）施工统计分析数据与现场实际数据基本吻合，结果准确，推荐使用统计分析结果，见下表。
表1 开挖支护幅度系数汇总表
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表2 喷砼幅度系数汇总表
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2.根据招标单项预算中各级围岩开挖、支护、喷射混凝土（洞内作业）所占定额直接工程费权重，按统计分析对应幅度系数计算特殊地质条件隧道（富水环境）施工费用调整系数如下表。
表3 费用调整系数表
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参考文献：
[1]《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）
[2]《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）
[3]《铁路隧道工程预算定额》（铁建设[2010]223号）
[4]《富水环境隧道施工技术经济研究》