摘 要:玉溪市星云湖、撫仙湖出流改道工程經(jīng)過四年多的艱苦努力,現(xiàn)已全面竣工,保證了工程三大目標的順利實現(xiàn),工程建設(shè)中經(jīng)歷了不少的坎坷,走了不少彎路,教訓深刻,F(xiàn)對本工程建設(shè)管理的經(jīng)驗進行總結(jié),望能供類似工程參考。
關(guān)鍵詞:水工隧洞 建設(shè)管理 玉溪市
玉溪市星云湖、撫仙湖出流改道工程是水利部、國家發(fā)改委、國家環(huán)?偩致(lián)合審批的地方重點工程,承載著保護撫仙湖、治理星云湖、為玉溪市中心城區(qū)提供水源的三大目標任務。是集環(huán)保、水利、城市規(guī)劃、社會經(jīng)濟于一體的綜合性基礎(chǔ)工程,也是云南省九大高原湖泊綜合治理的示范性工程。工程總投資3.75億元,線路全長23.54km。其中暗埋段0.89km,頂管段3.72km,隧洞段14.29km,明渠、暗渠、倒虹吸、閘室段4.66km。其它標段都按合同工期圓滿完成,但隧洞部份的標段工期嚴重滯后,投資突破概算。
1、工程存在的主要問題
1.1線路選擇
水工隧洞斷面較小,不宜使用大型機械,受投資限制,較多采用“新奧法”施工。因此對線路選擇就提出較高的要求。本工程K11+000~K11+830隧洞段由于穿越第三系地層Ⅴ類圍巖,成洞條件很差,圍巖擠脹變形,施工非常困難,進展緩慢。K11+830~K11+120段平均月進尺僅27m,最困難時80天無進尺。K11+000~K11+120段大量涌水涌沙,造成地表大面積沉陷、開裂,隧洞開挖掘進無法進行,施工被迫中斷。先后采用地面灌漿、洞內(nèi)化學灌漿、高壓旋噴的施工方法都沒取得成功,改用頂管法施工也失敗,最后采用冷凍法才使得隧洞貫通,但造價高昂,超過14萬元/m,是其它洞段的近18倍。K11+000~K11+830段830m隧洞的建設(shè)施工耗時4.4年,比原計劃多投資2000多萬元。
根據(jù)實際地形、地質(zhì)來看,軸線在K11+400處向西南方向偏移12o~15o角就可避開K11+000~K11+830的不良地質(zhì)段,至少可節(jié)省工程建設(shè)投資1500萬元。由此可見,該洞段線路選擇的不科學性帶來的教訓是深刻的,代價是沉重的。
1.2地質(zhì)查勘
地下隧洞施工不可預見因素很多,因此地質(zhì)資料是指導隧洞施工的重要依據(jù)。本隧洞通過湖積層,地質(zhì)情況比較復雜,對于地質(zhì)資料要求比較高。但是工程部分洞段設(shè)計圖紙描述的地質(zhì)情況與開挖后實際的地質(zhì)情況卻有很大差距,地質(zhì)資料相當不準確,隧洞開挖無預見性,有的洞段突然涌水涌沙,是造成坍方的主要原因,例如 K11+628,K11+122,P5+844出現(xiàn)的較大坍方就屬此類情況。施工中出現(xiàn)坍方,直接導致施工進度受阻、安全隱患增大、質(zhì)量難于控制、投資增加等一系列管理上的難題。
詳實的地質(zhì)查勘,應對洞內(nèi)涌水量有一個明確的估算,在編制施工組織設(shè)計時就要有相應的降排水措施,降排水措施費用應在招標文件中載明,在施工合同中予以明確,這對整個工程管理中的投資控制非常必要。本工程主隧洞合計最大涌水量達640m3/h,旁通隧洞合計最大涌水量達310m3/h,施工期間抽排水費用合計超過800萬元,而在設(shè)計報告中沒有涌水量的任何具體數(shù)據(jù),招標文件中也未載明,這就給合同管理帶來了很大的麻煩,也給施工質(zhì)量控制帶來困難。
2、對施工中問題的處置
2.1臨時支護的應用
二十一世紀工程建設(shè)管理必須以人為本,安全是首要問題。因此選擇安全、高效、實用的臨時支護型式非常必要。本工程設(shè)計圖紙標明,Ⅱ類圍巖臨時支護為素噴,Ⅲ、Ⅳ類圍巖臨時支護為掛網(wǎng)錨噴,Ⅴ類圍巖臨時支護為鋼拱架、管棚超前支護再加掛網(wǎng)噴漿。工程施工初期,均按設(shè)計圖紙要求的臨時支護型式施工,但經(jīng)過一段時間(尤其是雨季)后,巖性為泥巖的洞段遇水膨脹,緩慢擠壓,掛網(wǎng)錨噴層被破壞,變形量最大達60cm。必須進行二次處理臨時支護,既浪費時間又浪費資金。有些Ⅳ類圍巖沒有自穩(wěn)能力,尚來不及掛網(wǎng)錨噴就發(fā)生了小坍方,有的在打錨桿時,由于風鉆振動,頂拱極易掉塊,危及工人安全,常有砸傷工人事故發(fā)生。針對此問題,參建四方現(xiàn)場會議研究決定,“四方”現(xiàn)場鑒定圍巖類別,根據(jù)實際地質(zhì)情況適時調(diào)整臨時支護型式,對于無自穩(wěn)能力的Ⅳ類圍巖也可采用鋼拱架、管棚超前支護。由于參建四方現(xiàn)場鑒定圍巖類別,現(xiàn)場確定臨時支護型式,保證了臨時支護的適用性和及時性,在加快開挖進度、安全管理、減少坍方方面起到了關(guān)鍵性的作用。
2.2坍方處理
地質(zhì)變化大,圍巖不太好,隧洞施工難免出現(xiàn)坍方,施工過程中有大小坍方21處,其中冒頂4處。各施工單位處理坍方的效果,所耗費的時間、財力、物力、卻有著天壤之別。例如:3#斜井主隧洞K11+192處發(fā)生的坍方和2#斜井主隧洞K11+771處發(fā)生的坍方機理大至相同,3#斜井施工單位調(diào)集最強施工力量,及時封堵塌方體;打入花管(既作超前管棚)注漿;塌方體固結(jié)后再打入較長超前管棚;然后進行半斷面開挖,半榀鋼拱架支護,分臺階逐步推進;視塌方體的受壓變化情況,確定打入管棚的多少及拱架間距,實際施工時,I18鋼拱架間距為20~60cm,Ф40管棚間距為10~30cm,長短管棚相結(jié)合。由于處理及時,方法恰當,僅用5天4夜就處理穿過坍方段,耗資僅3.7萬元。而2#斜井主隧洞施工單位卻因組織不力,處理不及時,方法不得當,用了104天才穿過坍方段,耗資19.4萬元。還有旁通3#隧洞、0#斜井主隧洞因坍方處理不科學、不及時,小坍方釀成大坍方,最終耗時5、10個月,耗資50、80萬元才處理穿過坍方段,教訓是非常深刻的。
2.3埋深太大的洞段切忌采用豎井作為施工支洞
如果隧洞很長,無論從出碴、通風、供電、材料運輸方面,還是從工期、投資方面來講,都必須開設(shè)施工支洞。但支洞如何設(shè)計,對工程施工影響是非常大的,筆者在本工程施工管理經(jīng)驗中總結(jié)出:埋深小于35m的,豎井施工較為快捷、經(jīng)濟。埋深大于35m的,無論從哪個方面來講,斜井施工都是最優(yōu)方案。埋深大于35m的,如果采用豎井且必須由上往下施工,將帶來以下困難:
開挖掘進難度很大;
無論豎井本身還是主洞施工出碴效率都很低;
安全隱患大(停電、機械故障、落石等);
人員上下困難(安裝電梯除外);
永久襯砌困難,如果地質(zhì)條件差(涌水、涌沙、坍方等)則更麻煩。斜井則可邊挖邊襯。
下面以玉溪市星云湖、撫仙湖出流改道工程中的實際例子予以比較說明。
例一:引水一標全長1291m,僅有0#豎井一個工作面,由于豎井施工自身帶來很大難度,進展緩慢,施工進度遠遠落后進度計劃,管理局根據(jù)工期要求,據(jù)實考慮,另擇合適地形,在K5+308處增設(shè)0#斜井,覆蓋41.8m,斜長132m,開挖臨護耗時僅4.3個月。而0#豎井深42m,開挖臨護耗時10.6個月。新增0#斜井縮短了工期,節(jié)省了投資。
例二:原設(shè)計65m深的1#豎井,施工經(jīng)驗豐富的中鐵五局堅決要求改為斜井施工,并愿意以豎井的總價包干來完成斜井(斜井覆蓋61.2m,斜長165m),據(jù)參建四方估計,工期至少縮短10個月。連同主隧洞施工帶來的潛在效益不少于50萬元。
例三:原設(shè)計2#、3#豎井深度均為142m,在前面經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上和施工單位的建議下,管理局果斷取消了2#、3#豎井,另外尋找合適的地形新設(shè)了2#、3#斜井。如果不將2#、3#豎井改為斜井,142m的豎井簡直不敢想象何時才能開挖到底。
3、結(jié) 語
總結(jié)玉溪市星云湖、撫仙湖出流改道工程中出現(xiàn)的問題,可以看到,從地質(zhì)勘探、設(shè)計到施工均存在一定的經(jīng)驗教訓,甚至是深刻的教訓。雖然工程已經(jīng)竣工,但工過長,投資多突破2000萬元。筆者衷心希望各位同仁能以本工程的經(jīng)驗教訓為鑒,揚長避短,使水工隧洞設(shè)計更科學合理,施工更安全高效。