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S303线巴朗山隧道建设管理经验探讨

作者:袁泉 阳江林 来源: 日期:2014-12-1 11:14:52 人气:
  

    【摘  要】隧道建设管理是一项系统工程,特别是在高寒山区建设特长隧道更是增加了这一系统的复杂性、不确定性和管理的难度。S303线巴朗山隧道为典型的高海拔高寒地区单洞特长对向行车公路隧道,本文从安全管理、质量管理、后勤保障和科研技术攻关等环节对该隧道建设管理做出一些新的探索和尝试,提出了“以人为本、技术创新、自然和谐”的建设管理理念,并初步构建出一套适合高原山区隧道建设的标准化管理体系。

    【关键词】巴朗山隧道  高海拔  建设管理


1  前言

    S303线巴朗山隧道工程是“5.12”汶川地震后列入国家规划的灾后恢复重建工程项目,隶属九环线映秀至日隆旅游公路,是四川九寨沟、黄龙、红原大草原、四姑娘山构成的“黄金旅游线路”的重要路段,是小金县以及卧龙自然保护区的生命通道。巴朗山隧道地处巴朗山垭口的咽喉路段,是该重要通道上海拔高、气候恶劣、生态脆弱和地质结构复杂的艰巨工程之一,隧道的建成将有效改善这一区域的交通状况。S303线巴朗山隧道工程项目全长约9.738公里,其中隧道主洞长7950米,平行导洞长7955米,洞口海拔约3850米,隧道设计速度40km/h,主洞建筑限界净宽9.0m,净高5.0m。项目概算投资约为9.7亿元,于2011年3月开工建设,预计于2015年底完工。

 

2  巴朗山隧道工程的主要特点

    (1)隧址海拔高,施工作业效率低    

    巴朗山山体呈南北走向展布,最高海拔5040m,地势高,坡度陡,山峦叠嶂,气势雄伟。隧道洞口设计高程约3850m,最大埋深888m。

    高海拔给隧道的设计和施工以及工程管理带来很多新课题,如结构的抗防冻问题、衬砌和水沟的保温问题、运营通风等问题。由于海拔太高、气候恶劣,冬季长,隧道所处位置平均含氧量只有成都平原的45%-60%左右,施工期间随着隧道的掘进会进一步加剧,严重影响员工的生产生活,工作效率较平原大幅降低,仅为平原的60%—70%。

    (2)气候条件恶劣,有效施工期短

    隧址位于川西高原东部,总的气象特征为由东向西,随地面高程的递增气温降低,呈现冬季时间长、常年气温低、雨雪天气多、大雾天气多的气候特点。隧址年平均气温5°C以下,极端最低温度在-32°C;通常11月开始降雪,直至次年4月底开始解冻,冬季长达6各月,平均积雪日数在100天以上,最大冻深达1.2m以上;雨期集中于6~8月;进口端年均200余天大雾弥漫。低温、积雪、雨雾等因素严重影响施工工期,如何有效组织,合理安排,破解高原冬季施工难题,是影响该项目建设成败的关键与难点。

    (3)地处两大自然保护区,环保节能要求高

    隧道位于卧龙大熊猫国家级自然保护区、四姑娘山国家级自然保护区,是连接卧龙特区及东方圣山四姑娘山的唯一道路。沿线壮美的云海、冰川雪峰和珍稀的高山灌木、草甸等自然景观和旅游资源具有独特性、脆弱性、不可复制性。因此,巴朗山隧道建设先天就具有比同类项目更高的环保节能要求。如何处理建设与保护、保护与发展之间的关系,促进隧道与周边环境、自然、生态之间相互和谐,成为摆在建设者们面前的难题之一。

    (4)地质条件复杂,施工难度超出想象

    巴朗山隧道离汶川地震核心区域直线距离仅50公里,地震活动频繁,隧址的地震基本烈度为Ⅶ度。地质构造上属小金弧形构造带东段,该构造带呈东西向展布,由一系列彼此协调紧密排列的弧顶朝南的线状弧形褶皱组成,隧道轴线与岩层走向大角度相交。隧道穿越区域内断裂构造不发育,构造节理发育,局部存在节理密集带。隧道围岩主要为松散堆积层、变质砂岩、板岩夹少量薄层千枚岩、结晶灰岩等,围层以Ⅳ级为主,相对破碎的地段为Ⅴ级,深埋岩体较好的为Ⅲ级。隧道最大埋深约888 m,深埋段处于高应力状态,部分地段砂岩可能会发生轻微强度岩爆现象。裂隙密集带富水,有集中涌水等。复杂地质条件将是隧道施工安全、质量控制和后期运营所面对的严峻挑战。

    3  巴朗山隧道项目建设管理的几点探索

    巴朗山隧道工程隧址海拔高、规模大、气候条件恶劣、地质结构复杂,有效施工期短,环保节能要求高,该工程既有高海拔高寒地区公路隧道工程的一般特征,又有自身的特殊性。作为建设管理方的四川兴蜀公路建设发展有限责任公司,与参建单位通过对该项目特点与难点的研究探索,确立了打造精品工程的建设目标,提出了“以人为本、技术创新、自然和谐”的建设管理理念,并从建设管理和技术攻关两个方面进行了初步探索。

巴朗山隧道洞口形象

3.1  高海拔隧道施工的安全管理

    项目地处高原,单洞特长隧道的施工安全压力大,复杂的气候地质条件进一步加剧了本项目的安全压力,我们从工程建设伊始就高度重视本项目的安全管理工作。通过对安全管理工作的深入研究,在本项目安全管理方面除了按通常项目要求见章立制,抓好日常及常规安全管理工作外,还积极探索符合高原隧道建设特点的安全管理措施。

    (1)充分考虑一线员工的生命健康。巴朗山隧道地处海拔3850米以上,属高寒缺氧无人区,首先要保障人的医疗卫生安全和人生的安全。为此在合同段驻地分别设立了医务室,氧吧和高原警务室。

 医务室

    (2)设置安全教育台,安全工作日常化。在隧道洞口设置专门的岗前五分钟安全教育台,每天在每班作业人员进洞前集中进行安全教育,并进行安全宣誓,增强当班员工的安全意识,做好安全工作的日常化,让安全意识贯穿于每个员工的工作、生活之中。

 岗前五分钟安全教育台

    (3)编制安全歌谣,安全铭记心中。组织项目经理部把抽象的安全工作术语或安全注意事项编制成通俗易懂、朗朗上口的安全歌谣,发放到每位员工手里,并组织全体员工学习考核,让安全工作随时铭记员工心中。

   (4)编制项目隧道安全工作指引,让每位管理员和民工熟知熟记隧道施工的注意事项以及自身安全防护技巧和安全救护常识等。

    (5)引入电子识别系统,提升安全工作的信息化水平。项目部所有人员安全帽上都配有电子识别芯片,在芯片里植入了姓名、职务、工种等信息,当人员通过洞口值班栏杆处进入施工范围后在室内监控显示屏上就会出现带信息移动的图标,系统自动记录在岗时间,离开后屏显信息自动消除,无关人员进入施工范围可实现自动报警。同时,实现了洞内施工掌子面、二衬作业面、炸药库甚至项目部视频监控联网工作,所有监控信息在洞口视频监控室均可查看,发现安全隐患通过对讲系统可及时通知相关人员进行处理。

定位安全帽

    (6)建立逃生救援通道,设置生命拯救线。面对复杂的地质条件,为应对坍塌、大变形、突水等突发事件,最大限度为现场人员提供可靠的生命拯救线,在隧道开挖掌子面至二衬之间设置专门的逃生救援通道,并随着开挖进尺不断前移。主洞逃生管安放在显露右侧墙脚,平导逃生管安放在线路左侧墙脚,将对正常的施工影响降至最小。逃生管道选用壁厚为1cm的φ80cm承插钢管,每节管节长5m,为方便移动和装拆,每节端头采用插销式连接。

逃生通道

3.2  标准化的质量管理

    巴朗山隧道隧址气候寒冷,长冬无夏,每年 11月至次年4月长达6个月的冬季,全年有效工期不足180天。如何在低温、冰冻的天气中确保工程质量,这是对建设者们的严峻考验。为此,建设管理者们以科技手段为支撑,推行标准化、精细化施工质量管理。

    (1)在隧道施工中以科技为先导,引入视频监控系统。施工现场设置全天候可移动式图像采集摄像头,并在规定距离内安装雷达监控器,全过程、全天候监控洞内特别是掌子面现场施工情况 ,变过去的隧道施工事后管理为全过程动态管理,提高了质量监管水平。

视频监控系统

    (2)实施标准化建设管理,建设标准化生产区。在施工标准化上推行实施有规范、操作有程序、过程有控制、结果有考核的标准化管理体系,在招标文件中明确了标准化建设的条款及费用,在开工后执行生产区标准化建设考核制,确保混凝土拌和站、钢筋加工场、堆料场、小型件预制场等通过监理部组织的验收后方能投入使用并拨付专项经费,在隧道全面推广混凝土集中拌合、自动计量,小型件集中预制,钢筋集中加工,堆料场顶棚彩钢瓦全覆盖、各项标志标牌全配套,为工程质量建设提供了基本保证。

混凝土拌和站

钢筋网片加工

    (3)强化工地试验室建设,加强现场试验检测。对工地试验室同样按制定的标准化建设指南进行管理考核,制定了统一的试验检测内业资料管理目录,强化现场质量检测,采用信息化试验检测软件系统实行远程数据监控,保证检测频率,确保检测数据的及时、真实、准确。同时为从源头控制工程质量,抓好原材料见证取样工作,在现场醒目地方展示隧道外购材料的样品,从源头上控制了工程质量。

试验器具

    (4)积极探索冬季施工质量控制措施。针对冬季气温低,混凝土初期强度增长慢、离散性大、冻胀破坏等难题,我们与国内高校联合攻关,建立混凝土冬季施工质量控制模型,优化相关参数设计,充分利用太阳能、燃煤锅炉等综合加热系统,减少一次性能源消耗,采取多种措施实现了冬季施工质量可控。包括对堆料仓实行全封闭循环热水地暖加热,对拌合站配料机背板采用电加热管保温,在二衬台车背板采用电加热管加热养护,加热拌合用水,拌合站送水管用聚氨酯材料包裹、试件洞内同条件养生等措施。

太阳能加热装置

    (5)大力推行首件工程认可制,以样板工程和党员示范工程促进整体工程质量提升。巴朗山隧道全面推行首件工程认可制,实施业主代表处管段工程师“一人一件精品工程”,制定了详细的实施程序,明确了奖惩办法,并将实施效果与施工单位的超额履约保证金退返、年度企业信用评价结果、综合检查评比密切挂钩,促使施工单位加大设备投入,提高工艺技术含量,严格规范分部分项工程的质量控制。现阶段根据工程进度初步确定了隧道洞口先行施做、二次衬砌混凝土外观、小型构件标准化预制、隧道电缆沟、路基挡土墙五项样板工程。

    (6)开展优质工程竞赛,提高一线施工人员的技能。结合兴蜀公司首届优质工程竞赛活动,在巴朗山隧道开展全员技术培训,加强关键工序施工技术交底,开设职工夜校技能培训,通过组织二衬钢筋焊接、张挂防水板、光面爆破等各种实用技能比赛,选拔技术过硬的技工在关键部位和工序上进行示范,以此带动一线施工人员技能的全面提高。

 技能比赛

    (7)加强环水保工作,确保环水保工程质量。巴朗山隧道周边生态环境极为脆弱敏感,对施工环境保护及水土保持要求极高,因此必须在施工过程加强环水保控制。为此,我公司在建设伊始全面推行环水保“三同步”,在主体工程中同步设计,同步实施拦挡坝、边坡防护、临时便道恢复、绿化美化等工程措施、绿化措施,并对隧道弃渣实行集中堆放,制定相关环水保责任体系,广泛宣传环水保理念,营造良好氛围,将巴朗山隧道打造成生态之路、环保之路、和谐之路!

 临时便道维护

3.3  巴朗山隧道建设的后勤保障

    巴朗山隧道地处川西高原东部,为高海拔(3850~4500m)高寒(极端最低气温-32°C)地区修建的一座特长公路隧道,含氧量低,气压低,外部施工环境差、洞内施工难度大。在建设实践中,建设者们通过开展驻地建设标准化改善了一线职工的生产生活条件,充分发挥了他们的主观能动性,有效地提高了工作效率。

    (1)提出了“园林式的驻地和办公”建设理念,统一规划功能完备、适应高原的驻地和办公用房。项目经理部按照兴蜀公司标准化建设的要求统一规划,并因地制宜划分内部功能区。项目部驻地建设以四合院形式按功能和区域划分为住宿生活区、行政办公区、医疗吸氧区、教育文化娱乐区、淋浴和卫生区、运动场,并在显著的位置设置升旗台、宣传栏等。为创造规范、整洁、美观的外部形象,驻地和生产区各个区域边坡用浆砌片石防护,场地及便道全部实施硬化,合理设置排水沟,并在道路两侧和空挡区合理设置绿化带。为给员工提供一个温馨的工地小家,在驻地建设时同步实施取暖设施,在房间安装暖气片或布设取暖设备,并考虑到隧道内粉尘较大的情况,为员工修建高原浴室,满足全员日常清洁卫生需要。

项目部驻地

    (2)建设高原工地氧吧室和工地医务室,为员工提供基本的健康医疗保障。施工单位均按要求设置了工地医务室,配备满足需要的具有高原疾病诊治经验的专业医生和处治高原疾病的基本药物,可对多数常见疾病进行基本医疗处治,避免因救助不及时导致病情恶化或危及生命。为防止发生严重高原反应,施工单位在项目经理部和洞口附近的工地休息室均设置了吸氧室,购置了多台可直接加入天然水分解制氧的可移动式制氧机,配备了足够数量的轻便式氧气袋,充氧后放置在项目经理部及洞口休息室备用。

氧吧

   (3)建设高原职工之家,丰富员工业余生活。针对高原文体设施匮乏,员工生活枯燥的情况,项目经理部通过订阅图书杂志、购置棋牌、开通职工夜校、建设工地网吧等各种手段,丰富了员工精神文化生活,减少高原生活压力,稳定了员工队伍。

(4)建立职工超市,满足日常需要。项目所在地远离城镇,项目部从以人为本,服务于参建员工的角度出发,在施工住宿区设置小型的职工超市,由项目部后勤人员负责采购常用的日常小百货,并力求商品多样化,实行薄利多销。

 职工超市

    (5)建立高原警务室,确保员工的生命财产安全。项目地处高原偏远区域,地广人稀,为有效保障施工人员等的生命财产安全,及时协调处理可能出现的矛盾和纠纷,我们联合地方公安机关,在项目经理部组建高原警务室,配备了专职的警务人员。

高原警务室

   (6)注重环境保护。巴朗山隧道所处区域自然风光旖旎,同时区域生态极为脆弱,生态保护、垃圾、污水处理要求高。本工程在驻地抓好以弃渣场和公路沿线施工区两侧为重点防治区域,各项目部和工地现场均修建了三级污水处理池,并对生产生活垃圾集中堆放集中掩埋。

垃圾处理池

3.4  巴朗山隧道工程建设科研攻关

    巴朗山隧道工程地处高海拔高寒和地质构造活跃地区,施工技术难点多,难度大,为了有效解决技术难题,确保隧道工程质量和施工运营安全,为同等条件下的公路特长隧道的建设总结有效的经验,兴蜀公司和设计单位、施工单位、西南交通大学等共同组成课题小组,开展联合攻关。

  (1)高寒高海拔隧道运营通风和救援技术研究

    巴朗山隧道属于单洞对向行车特长隧道,运营中的通风问题和灾害救援技术是设计和建设管理者需要面对的问题和风险,该课题研究通过对高海拔单洞对向行车超特长隧道的行车特点、气象和地形、地质条件进行综合分析,解决巴朗山隧道基于自然风、交通风有效利用最优化通风方案;为巴朗山隧道的经济、高效建设提供技术支持,为安全运营提供技术保障,课题目前正围绕研究目标开展工作,已经取得阶段成果。

    (2)高寒区超特长公路隧道冻害防治技术深化研究与应用

    巴朗山隧道位于高寒高海拔地区,冬季长达6个月。隧道的洞身防冻保温、排水系统的防冻是在施工和运营过程中需要长期面对的难题,在借鉴其他高原隧道施工经验之上,通过该课题的深化研究,系统解决高寒区公路特长隧道冻害防治关键技术,并将成果再应用于巴朗山超特长公路隧道施工中。目前,课题研究已经取得阶段成果。

    (3)巴朗山高海拔寒区隧道冬季施工关键技术研究

    巴朗山隧址年平均气温5℃以下,冬季长。隧道横穿山体,受条件所限只能从两端掘进,建设工期极紧,必须开展冬季施工,因此亟待解决和完善高原冬季施工的诸多问题。通过课题研究为工程现场建立起一套冬季供暖温控多能源(太阳能+传统锅炉)联用系统设备;优化混凝土的配合比设计参数;建立适合高海拔寒区隧道冬季施工的组织管理体系等。项目经过2011年的一个冬季的技术应用和验证,目前已经取得阶段成果,正将技术转化为生产效益。

    (4)巴朗山高海拔寒区隧道施工供氧关键技术研究技术

    隧道洞口海拔约3850m,空气中的含氧量仅内地的60%左右,气压约为内地的70%,机械设备效率大幅下降。当洞内开挖时废气将充满开挖掌子面,且洞中粉尘多,洞内空气比洞外空气稀薄,含氧量更低,施工人员要在这样的条件下承担繁重劳动,他们的健康保障和生命安全受到威胁,洞内通风及供氧随着洞深的增加显得尤为重要。课题研究适用于高海拔高寒隧道施工制氧供氧方案,为工程现场建立起一套施工制氧供氧系统设备,项目目前已经着手实施。

    4  几点体会

    (1)巴朗山隧道作为高海拔高寒单洞特长公路隧道,建设者们结合海拔高,路线长、地质结构复杂;气候条件恶劣,极端天气频繁,有效施工期短,并且地处世界自然遗产保护区核心区,环保节能要求高等复杂的建设条件,提出了“以人为本、技术创新、自然和谐”的建设管理理念。

    (2)通过以人为本指导下的驻地标准化建设,以科技手段为支撑、节能环保为理念的精细化质量管理,多层次、人性化、防控结合为特征的安全管理措施,探索出了一条高科技、高效率、人性化的管理方式,为该类工程建设管理提供了可资借鉴的样本。

    (3)因巴朗山隧道建设存在诸多的技术难题,以巴朗山隧道建设为契机,开展了高海拔寒区隧道冬季施工、隧道施工供氧、隧道运营通风建设探索等研究,并取得了阶段性成果,为和救援技术、冻害防治技术以及高寒隧道标准化解决本隧道的重点与难点技术问题提供了重要的技术支撑。

 

    参考文献:

[1]  刘伟.宜万铁路齐岳山隧道标准化管理实践[J].铁道标准设计,2010,(08):24-26.

[2]  况成明.青藏铁路风火山隧道制氧供氧系统研制与应用[Z].陕西省:中铁二十局集团有限公司.

[4]  况成明.高海拔隧道——青藏铁路风火山隧道施工关键技术[J].现代隧道技术,2006,(3).

[5]  刘万奇,张云平. 高海拔隧道施工供氧技术[J]. 铁道建筑技术,2003,(S1).

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