伍 洋
（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆 400700）
［摘要］进度控制是大型水利水电工程建设中一项非常重要的工作内容。本文通过分析引水隧洞群开挖、衬砌、灌浆三个施工阶段存在的制约工程进度的各种风险因素，给出了进度控制管理的优化方案和改进对策，提高了工程进度管理水平，对类似工程项目具有一定的借鉴意义。
［关键词］引水隧洞群；进度控制；项目管理；优化管理
大型水工隧洞群工程由于规模大、工期长、工序多、施工线路长、自然条件和技术条件复杂、参建单位多和涉及面广等不确定性因素，给工程施工组织与管理带来了很大的困难［1～3］。本文以锦屏二级水电站引水隧洞群施工项目为研究对象，总结并分析了其进度控制状况及影响因素，对项目进度控制和优化管理措施进行了研究和探讨。主合同约定的进度计划。
锦屏二级水电站引水系统采用“4洞8机”布置，4条引水隧洞相互平行，平均洞线长度约16.7km，开挖洞径12.4～14.3m，隧洞中心距60m。隧洞沿线上覆岩体一般埋深1500～2000m，最大埋深约2525m，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点。4条引水隧洞中，除1号、3号引水隧洞东端采用TBM法开挖外，其余洞段均采用钻爆法施工，全长采用全断面钢筋混凝土衬砌结构。
引水隧洞群开挖、衬砌、灌浆工程量巨大，总开挖量962万m3，衬砌混凝土272万m3、灌浆317万m，施工任务重、作业强度高、组织难度大。工程实施阶段，由于各种因素造成的影响，TBM开挖、衬砌、灌浆进度均有所延误，导致工期滞后于
2.1 特殊地质条件
工程地质条件复杂，高地应力、岩爆、岩溶、突涌水等问题突出。引水隧洞近岸坡段相继揭露大、中型岩溶发育区，个别区域呈现出厅堂式溶洞形态；西端引水隧洞掘进至T1绿片岩地层时受地层强烈的复式褶皱的影响，围岩严重劣化并发生持续大变形；隧洞中部高埋深洞段连续发生大规模的岩爆，完整围岩在高地应力环境下随时间发生持续的破裂、损伤；东西端隧洞沿线可溶岩地层内相继出现大流量的地下水。以上施工阶段所揭露的复杂地质情况给施工现场造成了较大的影响，同时，也对隧洞承载结构的设计提出了更高的要求，需要通过支护、灌浆、衬砌结构加固甚至一些超常规的手段和工程措施确保隧洞结构的安全。
（1）岩爆。
引水隧洞进入开挖高峰后，岩爆地质灾害频发，严重威胁着施工人员和机械的安全，且初期支护工程量大量增加［4］。4条引水隧洞发生岩爆及高地应力坍塌破坏总长度分别为5429.76m、6000.6m、7051.27m、6452m，占洞长的32.58%、36.0%、42.31%、38.72%。隧洞开挖进展缓慢，部分受极强岩爆影响的掌子面较长时间处于停滞状态，远达不到预期的计划进度。为了避免TBM卡机，采用了先期钻爆法开挖超前导洞，然后TBM再掘进下半断面通过的施工方案［5］，由于工序较多、流程较长，进度较为缓慢。
（2）涌水。
4条引水隧洞共揭露流量大于0.05m3/s涌水点43个，其中流量大于0.1m3/s的涌水点30个，流量大于1m3/s的涌水点7个，单点初始最大流量为3.37m3/s，每个大涌水点的封堵时间都超过6个月，个别大涌水点封堵时间超过1年。
大涌水导致TBM设备故障、掘进及出渣难度加大、材料运输困难，同时造成钢枕难以铺设、喷射混凝土及锚杆注浆等支护作业无法进行；而钻爆法掌子面突遇较大涌水时，则会导致钻孔难度增加、装药困难、哑炮处理、水中作业效率降低、甚至停工等问题。
（3）岩溶。
东西端近岸坡段岩溶相对集中发育，采取了置换、回填混凝土、固结灌浆（含裸岩固结灌浆和衬后固结灌浆）的加固处理措施，导致掌子面开挖暂停，处理工期较长。
2.2 TBM施工工艺
除开地质条件，TBM设备本身的掘进能力主要受限于支护系统和轨道延伸的能力。
（1）锚杆钻孔和注浆的施工。
TBM设备锚杆钻机钻杆长度为4.31m，而设计的支护锚杆长度分别为4.5m、6m、9m，因此在施工时需要拼接钻杆，施工效率大大降低，同时边顶拱部位的注浆方式必须是先插锚杆后注浆，由此对于快速掘进时的大断面支护来说，工作量比较大，占用时间较长。
（2）架高轨道的施工。
TBM后配套台车采用架高1.7m形式，在施工过程中需要不断延伸架高架，安装比较费时，同时轨道架高会限制运输机车的运输速度，降低运输效率。
（3）皮带机出渣的不稳定性。
TBM掘进出渣采用长距离皮带运输系统，任意一处发生故障便会导致全线停运，对可靠性要求高，同时皮带为易耗件，检修、维护时间长。
2.3 混凝土供应及运输
（1）混凝土供应不连续。
东端4条引水隧洞每月共计超过50个衬砌工作面在同步开展施工，高线混凝土拌合系统最高月供应混凝土达10.5万m3。在如此高强度的衬砌施工作业中，一旦混凝土供应不连续，就容易出现冷缝等质量缺陷，进而需要延误时间用于质量缺陷处理。此外，锦屏工程区突发泥石流自然灾害，导致交通中断，西端混凝土供应暂停4个月后才逐步恢复，极大影响了西端引水隧洞群衬砌混凝土的施工进度。
（2）混凝土运输距离长。
东端引水隧洞单洞衬砌长度约11km，随着混凝土运输距离的增加，以及施工干扰、交通堵塞、温升等的影响，导致混凝土塌落度损失过大，经常堵管，难以泵送入仓，甚至会出现混凝土报废等问题。
2.4 设备配套及维修保养
（1）机械化设备配置。
钻孔、出渣、支护、排水及通风等设备配置必须紧密结合，才能发挥机械化施工的高效［6］。比如装渣设备需要根据断面大小、循环进尺、运距、出渣车运输能力等合理选择，如果选择不当，会导致工序作业时间较长，影响作业循环时间。
（2）TBM故障率。
TBM设备故障（包括电气、液压、机械、皮带等）的占用时间和TBM维护时间达到总运行时间的30%，减少这两部分时间可大大提高TBM利用率、提高进度。
2.5 高强度固结灌浆
固结灌浆作为引水隧洞施工的最后一道工序，具有工程量大、强度高、外水压力大、防渗标准高等特点，需要解决长隧洞高强度固结灌浆（高峰期单洞月8.5万m灌浆）、高压大流量涌水堵水灌浆（最大涌水量达到4.8m3/s）、高压灌浆（一般灌浆压力6.0MPa）的难题。
2.6 交通干扰
4条引水隧洞开挖支护、混凝土衬砌、地下水处理、回填与固结灌浆、施工通道封堵等施工工序相互交叉、干扰。如果不能合理组织，就会不同程度地制约施工进度，因而各标段之间协调工作量非常之大。
尤其在衬砌和灌浆施工大规模开展后，多工作面同步施工，洞内交通情况异常复杂，运输线路经常出现改线、绕行、堵车、路面积水严重等问题。此外，三臂台车钻孔将会中断交通，在混凝土连续浇筑期间为保障混凝土运输，只能暂停灌浆钻孔施工，对灌浆进度造成了很大影响。
3.1 开挖进度控制
（1）增加施工通道，实现“长洞短打”。
在引水隧洞中部先后从辅助洞和排水洞开设了辅引1号、2号、3号支洞、排引1号、2号支洞及A1、B1支洞等多条横通道，连通了4条引水隧洞，增加了来往洞内外的交通进出口，这些施工通道将引水隧洞分割为6～7个区间段，使引水隧洞实现了多工作面、多工序同时施工。与投标阶段相比，东端1号、2号引水隧洞共计增加横通道19条，竖井12个；东端3号、4号引水隧洞共计增加横通道28条，竖井11个。开挖高峰期时，东端引水隧洞共计形成36个开挖、支护工作面。不仅实现了快速施工，同时还缓解了交通压力，协调了相邻标段通风、排水关系。
（2）优化爆破参数，提高爆破效率。
隧洞开挖施工前，根据爆破设计进行爆破试验，并现场跟踪记录，逐步优化爆破设计方案［7］，提高开挖施工质量及爆孔利用率。主要从炮孔孔数、孔深、爆破进尺等方面考虑，原则上选用孔数较少、进尺与孔深比最大化的爆破参数。由于引水隧洞沿线较长，岩性变化较大，需对爆破参数及时进行调整。例如，西端引水隧洞进入白山组富水大理岩后，存在装药困难、爆破可靠性差等问题，给进度带来了一定影响，为此及时调整了爆破方案，采用了单孔双雷管击发起爆的方式，同时导爆管采用双管并列安装。
（3）选用新型材料，保证快速支护。
支护进度取决于掌子面的开挖进度，开挖进度又受制于支护进度。尤其是高地应力岩爆洞段，为了防治岩爆，需要花费大量时间进行支护施工。通过采用快速施工锚杆、高强锚喷材料，达到了快速安全支护的效果。锚杆采用了涨壳式预应力锚杆［8］、水胀式锚杆、自进式锚杆等快速锚杆，喷射混凝土采用了双掺纳米有机仿钢纤维混凝土［9］、双掺纳米钢纤维混凝土和双掺硅粉钢纤维混凝土等多种新型材料。
（4）调整系统锚杆施工工艺。
引水隧洞进入砂板岩和T2b白山组大理岩洞段后，在系统锚杆施工过程中，塌孔严重、成孔率极低，部分洞段锚杆安装率不足50%，需要补打大量锚杆，造成极大的浪费和极低的工效。为解决此问题，对系统锚杆施工工艺进行调整：①扩大锚杆孔孔径，由原来的48mm调整为56mm。②调整锚杆孔钻进速度，由原来的1.0～1.5m/min调整到0.6～0.8m/min，减小冲击强度。③部分洞段由原来的普通砂浆锚杆改为自进式锚杆。
3.2 衬砌进度控制
（1）钻爆法洞段弧形底板优化为平底板。
投标阶段钻爆法洞段设计为圆弧型底拱，只能采用针梁台车单仓循环施工，经优化为平底板后，不再使用台车浇筑，如拱脚采用L型定型倒角固定模板、多仓连续浇筑方式，一次基础面多仓超前验收，比原有针梁台车衬砌单仓长度增加2～3倍，加快了施工速度，缩短了工期。另外，平底板可实现双车道运输，为缓解交通压力提供了极大的便利。
（2）积极推广四新技术的应用，树立样板工程。
大胆采用新型外加剂、脱模剂、针梁横向滑模台车［10］等，并在现场树立典型作业面，发挥样板工程的示范作用。比如针对衬砌表面气泡、麻面等质量问题，通过采用新型的专用脱模剂，将底拱混凝土脱模时间由原来的5h缩短为2.5～3h，并通过增加人工收面、压光处理等工序，减少了质量整改、返工的时间，提高了混凝土施工效率。
（3）TBM辅助设施转场，提供衬砌工作面。
投标阶段1号、3号引水隧洞衬砌方案为TBM贯通后，再开始衬砌和灌浆施工。为了加快衬砌进度，采用TBM辅助设施转场的方式，实现在TBM掘进过程中，其已开挖的近5km下游洞段可同步进行衬砌和灌浆。TBM辅助设施包括轨道运输系统、风水电系统、物资供应系统和通风系统等，其中影响底拱衬砌施工的主要有架高轨道，影响边顶拱衬砌施工的主要有Φ2m风管。
（4）绿泥石片岩洞段衬砌施工工艺优化。
采用衬砌混凝土施工紧跟开挖掌子面的特殊措施，即落底开挖支护完成约25m后即开展衬砌混凝土施工，保障落底开挖时上半断面围岩的稳定，同时也解决了限制落底开挖循环进尺造成的进度方面的制约。
3.3 灌浆进度控制
（1）提高钻孔效率。
为适应多工作面转换，采用行走方便、钻孔效率高的液压钻机为主，地质钻机为辅。设备为多臂钻（Boomer 353E）、D7多功能液压钻、湘爆钻机（XLD-2000）、汤姆洛克、DM-30等全液压钻机。配置独立的钻孔台车和灌浆台车，避免钻孔和灌浆工序相互干扰。
（2）灌浆工艺优化。
部分洞段灌浆孔采用“环间不分序、环内分两序”施工原则，相邻I序孔全部灌浆结束后，再进行II序孔的钻孔、灌浆施工。此外，通过试验验证，对“自浅而深”的灌浆方法视不同洞段、孔深和地质条件优化为“自深而浅”或综合灌浆法，可大幅提高灌浆工效。
（3）推行无盖重灌浆方案。
采用一定岩石厚度作为灌浆盖重，通过无盖重高压灌浆试验，掌握各项施工参数，混凝土衬砌前，在具备灌浆条件的洞段，推行无盖重固结灌浆［11］，为高峰期固结灌浆起到了消峰的作用。
4.1 增加资源投入
引水隧洞实施“长洞短打”，增加了大量工作面，因此人力资源、设备资源均按施工高峰期要求进行配置。通过提高机械化和自动化程度，确保施工工效。
（1）开挖设备。
一是人工钻孔时配置多功能作业台架及气腿式凿岩机，岩爆洞段采用三臂台车；二是配置大吨位装载机、自卸汽车等装运设备；三是配置湿喷台车、混凝土罐车等高效支护装置；四是确保高压风、水、电，通风降尘及排水设施配套。
（2）衬砌设备。
①利用新增的施工支洞作为交通通道，将引水隧洞分成多个区间段，每段长度约1km左右，使得多个工作面可同时进行衬砌施工，增加了大量工作面及施工资源。
②采用成套的机械设备施工，底拱采用针梁台车、纵向滑模台车及针梁弧形横向滑模台车，边顶拱采用全液压钢模台车。
（3）灌浆设备。
一是增加灌浆工作面，加大相应的资源投入，并以高压灌浆所需的设备及机具为主；二是增加临建设施。投标阶段规划洞内采用有轨运输和洞外集中制浆站、长距离送浆的原则。实施阶段由于洞内各边界条件变化，改用无轨运输和洞内分散制浆和供浆，沿线每隔1km左右设置一个制浆站，并在洞内增加一趟主供水系统和一趟灌浆专用高压供电系统。
（4）施工人员投入。
西端1号、2号引水隧洞投标阶段施工人数769人，实际投入1371人；西端3号、4号引水隧洞投标阶段施工人数669人，实际投入1394人；东端1号、2号引水隧洞投标阶段施工人数734人，实际投入2485人；东端3号、4号引水隧洞投标阶段施工人数1032人，实际投入2689人。
4.2 组织管理优化
（1）精心组织流水线作业，实现工序“零衔接”。
比如，开挖循环过程中，提前安排出渣设备待命，提前安排支护人员进洞、提前要料等。又比如，根据衬砌施工流程，将衬砌施工分为基础面处理区、钢筋施工区、混凝土浇筑施工区，创造施工一仓、超前一仓、预备一仓的条件，形成流水作业的形态。
（2）分工区进行施工组织，提高施工效率。
采取分段（工区）管理模式，在现场成立管理工区，把生产、质量、安全管理人员全部纳入工区统一管理。
（3）制定详尽的施工计划，建立奖励机制，提高工人积极性。
以现场作业循环时间统计和月计划为基础，对工序循环和月进度进行考核并实施奖励。
（4）及时监控和通报施工进度。
每天组织召开生产协调会，通报施工进度，保证决策层能够了解现场施工动态，灵活调整施工计划和资源配置。
（5）加强设备保养，提高设备效率。
加强机械设备管理，提高设备的完好率和利用率［12］。通过定人、定机、定岗、定责、定保养来加强设备使用和维修人员的责任心。
（6）优化通风，确保通风效果。
合理规划进风及排风通道，采用联合通风方式，加强通风运行管理，保障风机运行时间，为隧洞施工提供良好的作业环境。
（7）优化地下水导排，减少涌水影响。
引水隧洞进入逆坡施工后，逐步形成梯级抽排系统，抽排水由小型集水坑抽排至中型集水坑，再由中型集水坑抽排至大型集水坑；为了预防可能发生的大流量突涌水，专门设置横向排水通道、大积水坑及大集水仓。
（8）加强协调及交通疏导，减小交通干扰。
洞内各个分区分段之间每天安排专职调度人员，随时协调和处理各种施工干扰和交通拥堵。同时，加大运输车辆的维修保养力度，加大配件的储备，做到车辆出故障后能及时修复。
（9）做好材料储备，现场建立工厂式材料加工模式。
特别是冬雨季施工时，提前储备至少一个月的施工原材料以保障现场施工需求。定型的材料由材料厂统一加工，使用时配送至现场，减少施工场地狭小造成的干扰。
针对引水隧洞群整体施工目标面临的各项干扰因素和诸多不利影响，通过采用一系列的技术方案变更、优化施工工艺、增加资源投入、加强施工管理、制定奖励机制等进度控制措施，全力保障了工程施工的顺利开展，挽回了延误的工期，4条引水隧洞较合同要求的充水节点目标分别提前了7d、12d、3d、12d，确保了充水发电目标的实现，可为类似工程施工提供有益的借鉴。
［参考文献］
［1］ 杨金平，雷耀福. 水利水电工程工期影响因素分析及进度控制［J］. 水利建设与管理，2003（4）：24-26.
［2］ 刘丽，庞秀娟. 水利工程施工进度控制方法研究［J］. 黑龙江科技信息，2011（36）：315-315.
［3］ 王伟哲. 大型水利水电工程施工进度控制与优化［D］. 保定：河北农业大学，2012.
［4］ 王森昌. 锦屏引水洞高地应力地质条件下TBM施工对策［J］. 铁道建筑技术， 2011（4）：28-33.
［5］ 罗汝洲. 高地应力岩爆对TBM施工的影响及对策［J］. 铁道建筑技术， 2009（9）：103-105.
［6］ 赵立军. 浅谈甲米河一级水电站引水隧洞施工进度控制［J］. 四川水利，2014， 35（2）：55-57.
［7］ 赵志发. 锦屏二级水电站东端引水隧洞高地应力洞段光面爆破技术［J］. 铁道建筑技术，2009（11）：89-91.
［8］ 卢小刚. 涨壳式预应力中空锚杆的研究与应用［J］. 铁道建筑技术，2009（11）：96-98.
［9］ 付兆岗. 锦屏电站引水隧道纳米仿纤维混凝土防岩爆应用技术研究［J］. 铁道建筑技术， 2012（1）：78-80.
［10］ 陈拥军. 针梁横向滑模台车在长大隧洞弧形底拱衬砌中的应用［J］. 铁道建筑技术，2015（1）：79-83.
［11］ 来记桃. 大流量涌水封堵结合无盖重高压防渗固结灌浆在锦屏二级水电站中的应用［J］. 广西水利水电，2012（3）：59-62.
［12］ 陈连军，李振连，张丹. 潘口水电站工程进度控制状况分析及改善对策［J］. 人民长江，2012，43（16）：18-21.
Research on the progress control and optimization management of large hydraulic tunnel groups
WU Yang
［中图分类号］TV51
［文献标识码］B
［文章编号］1001-554X（2017）05-0100-05
DOI：10.14189/j.cnki.cm1981.2017.05.015
［收稿日期］2017-03-18
［通讯地址］伍洋，重庆市北碚区蔡家同兴工业园凤栖路六号二幢中铁十八局集团隧道工程有限公司
联系客服
