两种隧洞开挖断面施工方案工期投资比较分析

摘要：隧洞工程调整开挖断面形式，变更施工方案，会对工期和投资产生影响。在工程实际中对比分析了圆形断面和圆拱斜墙型断面两种施工方案在工期和投资上的差异，作为决策者变更施工方案的决策依据。

关键词：隧洞 施工方案 工期 投资 一、工程概况

某隧洞工程一标段主洞采用钻爆法施工，纵坡i=-0.30‰，设计断面型式为圆形，成洞洞径为7.2m。该隧洞进口处于水库死水位以下，无法直接向下游施工，只能由1#支洞向上游施工。1#支洞上游主洞长度为3129m，现已完成支洞施工，并完成主洞开挖612m。业主认为当前的工程进度无法满足合同工期要求，拟要求施工单位调整施工方案以满足合同工期。 二、工期比较分析 1.洞室开挖

当前施工方案（以下简称原方案）为先预留圆形断面底部70cm平台，上部断面采用一次爆破成型，待洞室贯通后进行二次爆破清底施工。调整后的施工方案（以下简称新方案）为采用一次爆破形成圆拱斜墙型断面，后期衬砌回填混凝土形成圆形断面。两种方案断面掏槽孔和辅助孔数量一致，周边孔按照50cm布置，原方案比新方案每个循环少5个周边孔。单个孔成孔时间按照最大值10min计算，2把手风钻同时施工，原方案比新方案每个循环钻孔时间少

25min，其他工序时间大致相等。1#支洞上游主洞目前未开挖长度为2517m，取每个循环进尺3m，共需要约840个循环。可以推算出新方案比原方案在洞室开挖上多占用工期840×25÷60÷24≈15天。 2.二次清底

原方案需要进行预留圆形断面底部70cm平台的二次清底，该工序进行时隧洞内交通中断，无法进行混凝土衬砌施工，即该工序会占用直线工期。该工序的施工流程为：①测量放线→②钻孔作业→③装药爆破→④通风散烟→⑤出渣→⑥安全处理。该工序开挖单个循环（3m）所需时间分析如下：①测量放线10min；②钻孔作业，爆破所需钻孔孔数n=12个，布置3台yt-28钻机，单个孔所需时间为20min，单个循环钻孔所需时间为12×20÷3=80min；③装药爆破20min；④通风散烟20min；⑤出渣30min；⑥安全处理与出渣可平行作业，不占工序时间。单个循环（3m）所需时间合计为160min，未开挖长度为2517m，按照24h轮班作业计算，则二次清底所需为2517÷3×160÷60÷24=94天。新方案（圆拱斜墙型断面）无二次清底工序，但进行清理底板及处理欠挖施工，估计需要20天时间，由此推算新方案比原方案在二次清底上节约工期74天。 3.混凝土衬砌

依据设计要求，ⅳ、ⅴ类围岩需要进行混凝土衬砌；地质勘察结果显示，1#支洞上游主洞ⅳ、ⅴ类围岩约占660m。按照批复的施工组织设计，1#支洞上游布置4台全圆内通式衬砌台车进行衬砌作业，

现将两种开挖断面施工方案衬砌所用时间进行对比如下。 1）原方案（圆形断面）

台车1个作业循环的工作时间分析如下：

a.仰拱部位垫渣清理需6h（为了满足洞内施工交通的需要，圆形断面二次开挖后须预留部分渣料以保证交通顺畅，故衬砌时需要进行垫渣清理）；

b.ⅳ、ⅴ类围岩底部拱架连接需12h； c.钢筋绑扎需12h；

d.钢模台车移动到仓面并调整定位需6h（入仓混凝土泵管同步安装）；

e.端头模板及止水安装需6h（入仓混凝土泵管安装同步）； f.验收及混凝土浇筑需12h； g.等待强度达到2.5mpa需24h；

h.拆模及端头（施工缝）钢筋连接需要12h； i.机动时间估计为6h；

j.干扰时间估计为6h（主要考虑混凝土等待强度期间施工工序较多，以及垫渣清除需要向洞外运输所产生的干扰）；

以上10项中，前3项可在混凝土等强期间同步进行施工，但其总时间为30h，超出等强时间24h，按照6h计算。依此计算出一个循环的工作时间为6+6+6+6+12+24+12+6=78h，共计3.25天。 2）新方案（圆拱斜墙型断面）

台车1个作业循环的工作时间分析如下：

a.钢筋绑扎需12h；

b.钢模台车移动到仓面并调整定位需6h（入仓混凝土泵管同步安装）；

c.端头模板及止水安装需6h（入仓混凝土泵管安装同步）； d.验收及混凝土浇筑需12h； e.等待强度达到2.5mpa需24h；

f.拆模及端头（施工缝）钢筋连接需要12h； g.机动时间估计为6h。

以上7项中，第1项可在混凝土等强期间完成，不占直线工期。依此计算出一个循环的工作时间为6+6+12+24+12+6=66h，共计2.75天。

1#支洞上游主洞ⅳ、ⅴ类围岩混凝土衬砌施工，新方案一台台车一个循环比原方案可节约3.25-2.75=0.5天。4台台车同时施工，每个循环可完成衬砌12m，新方案比原方案共计节约工期660÷12×0.5÷4≈7天。另外，原方案（圆形断面）底部为圆弧，交通不便，施工干扰较大，不可预见的影响工期的因素较多，实施过程中新方案（圆拱斜墙型断面）实际可节约的时间应多于7天。 通过以上计算分析，新方案在洞室开挖工序上多占用约15天的工期，但在二次清底工序上可节约工期74天，在混凝土衬砌工序上可节约工期约7天，较原方案合计节约工期66天。 三、投资比较分析

对照合同中的工程量清单报价，施工方案变更所涉及的清单项目

主要有石方洞挖、衬砌混凝土、橡胶止水带、喷射混凝土、钢筋网ф8、型钢支撑hw150六项内容，新方案较原方案增加投资约为606万元，具体分析见下表。 四、结论

1#支洞上游主洞目前尚未开挖的2517m，将施工方案调整为“一次爆破形成圆拱斜墙型断面，后期衬砌回填混凝土形成圆形断面”，可比原有方案节约工期66天，但需增加投资606万元。业主可以根据工期需要，同时考虑投资效益，做出决策。本文以工程实例对改变隧洞开挖断面的施工方案进行工期和投资分析，以供同行参考。

作者简介：杨建喜（1985—），男，硕士，辽宁省东水西调工程建设局助理工程师，从事水利工程建设管理工作。