隧道施工组织范例

终南山经理部 税明东 赵 伟

【摘 要】在秦岭终南山特长公路隧道施工中，利用常规机械，采用传统钻爆法快速施工，终南山经理部作了大量的探索和尝试，连续多月高产并创造了单口大断面（88m2）月开挖360米的优良成绩，本文希望能为长大隧道快速施工提供一些有益的参考。

【关键词】公路隧道 快速掘进 经验总结

秦岭终南山特长公路隧道位于新建西至安康高速公路西安至柞水段青岔与营盘镇之

间，隧道全长18.020Km，是世界第二、亚洲第一的特长公路隧道。进口里程K+796，出口里程K82+816，设计为双向四车道。中铁五局集团承担了东线北口K+796~K67+796，K71+320~K72+320共4Km的施工任务。隧道进口段约有60mⅡ类围岩堆积体，因受地形的，洞口施工场地狭窄，正面进洞施工难度较大。因此，设计根据地形在隧道进口右侧设置一个横洞，横洞长度为127m，距洞口约306m。工程特点：

长：秦岭终南山公路隧道全长18.020Km。

深：终南山隧道绝大部分埋深均在600m以上，最大埋深1400m，是国内埋深最大的公路隧道，由于埋深大，施工中将遇到地热、高地应力（对坚硬围岩易产生岩爆，软弱围岩石易产生塌方）、涌水对施工带来的不良影响。

硬：终南山隧道以花岗岩和混合片麻岩为主，石英含量高，石质完整、坚硬，岩石干抗压强度在82MPa~325 MPa之间，绝大部分在150 MPa~300 MPa之间，这样大区段的坚硬岩石在国内隧道施工史上是不多见的。

杂：终南山隧道通过的地区经历多期构造、变质、岩浆活动及混合岩化作用，地质构造和地层岩性十分复杂，隧道区段内有断层14条，地质的复杂多变性，给隧道掘进增加了极大的困难。

面对“长、深、硬、杂”的工程特点，面对大断面施工及3000m的独头掘进，无论是开挖、运输，还是通风、供电都给施工技术和管理等方面带来很大的困难，而工期仅13个月，平均月掘进230米，工程历经两个冬季施工，施工难度很大。

1. 良好的施工方案及施工方法是快速掘进的核心

为了提高掘进速度，纵观隧道采用钻爆法施工的发展趋势，全断面施工将是优先被考虑的施工方法，全断面的优点主要是能最大限度地利用洞内作业空间采用大型施工机械作业线，减少了施工工序，既增加了施工速度又减少了工序干扰，施工管理也简便，能够组织安全有效的快速施工。所以，以全断面施工方法为核心将是隧道快速施工的主要方法。

根据设计采用横洞进洞，避免了洞口60mⅡ类围岩堆积体对工期的影响。在横洞到达设计位置后，从进口端和出口端两个方向同时掘进，并分别试验了简易台车人工钻爆、台车钻爆和人机配合三种施工方案：1）台车钻爆：台车老化，维修量大，配件供应困难，费用较高，如出现机械故障，将严重影响生产。光爆效果不理想，但单炮掘进进尺较高。2）人机配合：施工干扰大。3）人工钻爆：机动灵活，费用低，光爆效果好，单炮掘进进尺略低，但月进尺有可靠保证。经现场质量、进度综合比选，最后确定采用人工钻爆方案，为快速掘进创造了有利条件。

1.1优化爆破设计，提高爆破进尺

良好的爆破效果是取得掘进进尺的关键因素。钻爆法快速施工的关键首先应有通过优化设计的合理的钻爆方案，炮眼利用率高，轮廓基本圆顺、围岩稳定、岩碴破碎、二次破碎率低、底板一次到位；其次要有熟练的钻眼、爆破专业队伍，以便能真正落实钻爆方案的设计

意图，这样才能压缩工作面的作业时间，并保证良好的爆破效果。终南山QC技术小组针对围岩的特点，在三级楔形掏槽技术的基础上，研发了超过隧道开挖断面20%的大面积深孔楔型掏槽技术。该技术的特点是：

1) 高效、快速：三级楔形掏槽设计进尺3.5m，实际进尺2.9~3.0m；大面积深孔楔型

掏槽设计进尺3.8m，实际进尺3.5~3.6m；

2) 具有较高的经济效益：可有效减少雷管、炸药的使用数量；

3) 增加了施工的安全度、简化施工工序、便于管理、方便大型机械作业，充分发挥机

械效能。 1.2支护

搞好初期支护是快速施工的一个重要环节。虽然初期支护或多或少会对开挖造成一定的影响，但及时的支护能围岩变形，承载围岩压力、能有效地防止坍塌，保证施工安全，确保工程按计划施工。

1.3以监控量测指导施工

监控量测是对围岩动态监控的主要手段，是新奥法的重要组成部分，包括信息采集、信息处理和信息反馈。

在工程实施过程中对隧道开挖、支护实施全过程的监控量测，获得围岩地质条件、隧道净空收敛、围岩松驰变形、支护内力工作状态等各种施工信息，并通过数据处理、反映出围岩的变形动态，在最大限度地发挥围岩自身承载能力下，及时调整施工方法和支护形式,达到安全、快速、经济的目的。终南山隧道东线北口三公里区段有断层14条，Ⅱ、Ⅲ类围岩段493m，并处于高地应力下，岩性复杂,岩爆频繁。通过监控量测，及时反馈信息指导施工，确保了工程在施工中安全、顺利进行。

1.4通风措施是快速掘进辅助手段 对于独头掘进的隧道，施工通风直接影响施工进度。大多数施工单位和设计部门在考虑施工设计时，没有把通风作为一个需要认真考虑的重要技术环节来对待。终南山为确保工程顺利施工，采用天津通风机厂生产的加重型对旋93-1型220KW的通风机压入式通风，风量2000m3/min，全压4800 Pa，88-1型110 KW的通风机吸出式通风，风量1000m3/min，全压4800 Pa，配合表面光洁度好，受力变形小的PVC增强型维伦布Φ1.5m柔性风管。在长大隧道通风中，防漏降阻是实现长距离通风的技术关键，常采用的措施有：增大风管断面；风管吊挂做到“平、直、稳、紧”；风管采用拉链连接并增大节长；控制管径变化引起的局部阻力；避免直角拐弯，拐角圆顺，曲率半径适当；建立一支稳定的通风技术队伍，加强通风管理工作。指挥部改变“重通风、轻集尘”的观念，除采用湿式凿岩，洒水降尘、喷雾捕尘、个人防护等除尘措施外，还积极推广柴油机废气净化技术，为施工创造了良好的环境。

1.5不良地质段施工

终南山隧道不良地质主要有岩爆、断层、涌水等地质灾害。如认识不够，片面强调掘进速度，盲目冒进，不仅会给隧道施工带来极大的困难，甚至引起坍塌，延误工期。各级领导保持清醒的认识，采用“新奥法”施工，采取“短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的综合防治技术措施，力求安全、稳妥、将灾害减低到最低程度。并针对不良地质的特点，采用微震控制爆破技术，周边眼局部密钻眼、相邻炮眼间隔装药，对周边眼、底板眼分段起爆，减少装药量等控制措施，安全快速地穿越了各类不良地质地段。

2. 先进的设备配备和优化配套方案是快速掘进的关键

隧道施工开挖、运输、支护三条主要作业线的设备选型和配套是确保能否快速施工的关键。按照开挖是龙头、出碴运输是关键、支护保安全的原则去选定；一要从设备功能及适应性考虑；二要从数量上满足要求；三要从匹配配套上考虑。

2.1开挖

采用自制简易钻爆台车：台车采用轮胎式行走，分四层平行作业，采用国产YT28型风钻打眼，第一层（最顶层）、第二层各布置6台风钻、第三、四层各布置8台风钻共28台同时作业，6台20m3空压机供风，全断面钻眼时间在3~3.5小时左右。设备具有投入少、移动轻便等优点。台车宽度根据断面宽度适当减小，两侧装可活动平台，可以保证台车能适应不同高度、宽度的断面施工需要。

2.2运输

能否进行快速施工，装碴运输能力起到决定性的作用，在隧道施工中，如何迅速将开挖的石碴运到洞外，是制约隧道施工进度的决定因素之一，尤其是独头掘进的长大隧道，出碴往往是影响隧道掘进速度的关键因素。终南山隧道经过方案比选，采用无轨运输方式，配备了PC300-6型挖掘机（0.3 m3）、WA470（3.0 m3）+CAT966F（3.0 m3）装载机并行作业、8台20T奔驰汽车+6台15T尼桑汽车组成运输作业线，出碴时间比施组控制时间3小时的基础上缩短了20分钟。指挥部组建了一个养路班，负责隧道内道路养护，确保运输道路通畅。

2.3支护

支护采用国产YT28型风钻钻锚杆眼，喷射砼与开挖同步进行，AL285喷射机+YSP-6湿喷机作为喷砼机械，HJZJ系列混凝土搅拌站制备喷射混凝土、2台福田农用车运输喷射料。

在终南山，建立有完善的设备管理、使用和维修保养制度、岗位责任制和操作规程，这些制度的建立确保了现场设备的维修保养，做到了有章可循，实现了规范管理，对实施快速掘进起到了重要的保证作用。

3. 优化施工组织，严格工序衔接，减少循环时间

优化作业网络图，提高工效，压缩关键工序的作业时间，这是快速施工组织管理的重点。各工序衔接紧跟,生产作业不间断,合理组织各种资源的投入顺序、数量、比例，组织平行交叉流水作业，提高对时间、空间的利用，针对围岩的变化而进行动态的控制。科学分析、精心组织、严格管理，实现快速掘进。

3.1明确分工，实行严格的责任制管理

以班组为管理单元，以工序为控制对象，把项目责任层层分解，落实到人，明确工作项目、工作内容和工作标准。现场由副指挥长、技术人员、领工员全方位监控、全过程管理。施工班组实行严格的等班制度，从整体部署到工作的各个环节，都把效率和效果作为主要考核指标，坚持“一步到位”的工作作风，上道工序结束前，下道工序准备工作提前到位，避免了工序衔接脱节的弊端，推动了施工生产快速、稳定、有序。

3.2实行工序量化及工序索赔管理

根据实施性施工组织的总体安排和工程进度网络计划，制定工期目标责任制，并将工期目标按工序分解到班组和个人，明确班组和个人的工期目标责任（即工序作业时限指标）。把每道工序的作业时间全部量化，作业班组必须在规定时间内完成。占用下道工序时间的，下道工序班组根据占用时间的多少向上道工序班组索赔，对提前规定时间完成工序的班组，实行奖励。实行工序指标量化考核，一天一计算，五天一兑现。

3.3建立内部考核标准

对附属工序均建立了内部考核标准，以确保掌子面正常工作。主要有“洞内行车路面标准”，“供风、供水系统压力标准”，“通风系统管理标准”，“照明系统布置标准”等。

3.4优化前与优化后作业循环网络图对比

原开挖作业循环网络图15min30min3h15min50min10min2h3015min5min说明：1、本开挖作业循环时间按每荐炮进尺3.5米计算，钻眼深度3.8m,循环总时间8小时；1) 台车对位：由原来的安全距离先拉至挖掘机的操作范围附近，减少台车移动距离。 2) 找顶：良好的光爆效果能减少掌子面危石、裂缝的产生，有效地减少找顶的工作量。 3) 画开挖轮廓线：由原来的3人调整为4人分层画弧，将时间由20~25分钟提高到

12~15分钟。

4) 验孔、装药：在原来钻完孔后统一验孔、装药调整为钻完一孔即验孔，合格后分片

分段装药。

5) 钻爆时间由原来的8小时降低到6小时40分钟。

4. 优秀的施工队伍是快速掘进的保障

4.1高效精干的项目管理机构

公司于1月21日接到中标通知书后，快速进点、合理安排，仅用28天就完成了施工的前期筹备工作。

在确保工程进度的同时，严抓安全质量工作，建立健全了安全质量责任制，定期开展安全质量检查，及时消除安全质量隐患，抓住终南山隧道受到路内及广泛关注的机会，着力抓好文明施工，塑造工地形象。 建立奖惩激励机制，严格有关管理制度，积极组织开展劳动竞赛，充分调动广大参战职工的积极性、主动性和创造性。 优化后开挖作业循环网络图10min5min15min2h5035min2h2010min5min说明：1、本开挖作业循环时间按每荐炮进尺3.5米计算，钻眼深度3.8m,循环总时间6小时40分；4.2加强技术管理 技术管理是项目管理是的重点。加强技术管理，首先要以人为本，尤其是以技术人员为5min10min重，是终南山项目管理的核心。终南山技术人员均来自各条大线的技术骨干，带来了各条大线的施工技术和管理理念。技术人员融合了了各自的能力、特点，形成了一种“科技攻关、质量控制、现场管理”等多方位的技术管理特点------“终南山技术管理模式”，为实现将理论转化为现实的生产力提供了保障。

4.3机械化施工队伍

机械化施工队伍的组建，由参建过南昆、西康、渝怀等多条大线、具备丰富施工经验的公司隧道机械化施工一队和二队组建。在终南山，进一步加强员工的技能培训、提高技术工人的操作技能、熟练程度、提高劳动生产率。落实岗位责任制，明确各自分工职责；落实定人、定机、定岗、定责，把职工收入与质量、进度挂钩，使各条作业线高速、有序的运转。在重视施工管理的同时，重视施工人员文化素质的提高，倡导文明建设、文明施工。搞好后勤保障服务，为一线工人创造良好的工作环境、生活环境。

5. 快速掘进效果

5.1进度情况

除了刚开工的三月份，由于横洞施工及横洞转入正洞挑顶扩挖的影响，进度较低外，其它月份均保持了较好的掘进进尺：五月份岩爆频繁仍达到了202m，六月份受洪灾的影响，致使工地停工一个星期，仍达到221m。

快速掘进月份：7个月，平均月进尺267m，在7月创造了306m的全国记录，十一月掀起“大干100天，完成1000米”的生产高潮，取得了360m优良成绩。

施工月进度柱状图400360350305300285268250240.5220202200175.15146.55180155220221226210248.9268260248215224图例： 实际进度 计划进度1501011005000三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月0005.2质量情况

5.2.1光爆效果：

光爆效果达到优良标准，开挖轮廓线圆顺，平均超挖一般小于6cm，最大超挖量小于8cm，局部欠挖小于5cm；炮眼利用率：90%以上，较好地段达到95.8%；炮眼痕迹保存率：拱部达到94%以上，边墙达到90%以上；

5.2.2初期支护情况：

初期支护按设计要求施工，锚杆抗拔合格率100%；喷砼表面平整圆顺，凹凸量小于5cm，强度满足设计要求。

5.3安全情况

本工程施工过程中未发生一例安全事故。

在2000年9月底由铁道部工程管理中心组织的安全、质量、进度评比中，终南山指挥部由于各方面工作开展有序、安全质量情况好而被评为综合得分第一，这是对我集团公司施

工能力的充分肯定。

6. 经验及体会

掘进速度主要与地质状况、钻爆方式、工人的技术熟练程度、机械设备的配套和施工管理等因素有关，而长导坑高压供电技术、高压供水技术、长大导坑施工精密测量技术、机械设备维修技术及配件供应，这都是快速施工的有力保障，终南山通过科学、合理地编制高水平的施工方案、工艺和施工组织设计；编制高水平的设备配备和配套方案；强化施工、技术、设备、物资、人员和安全的管理实现了快速掘进施工，并创造了大断面单口月成洞366米的优良成绩，使公司的独头钻爆快速施工技术迈上了一个新的台阶，为今后类似隧道施工提供了经验。