岩爆对隧道施工的经济影响及降效分析

工程科技　・２４１・　岩爆对隧道施工的经济影响及降效分析　范新来　（中铁十三局集团有限公司市场开发部，天津３００３０８）　摘要：岩爆是高地应力隧道工程施工中一种常见的地质灾害，其对隧道施工的经济影响是多方面的。在进行计价、变更或索赔以及　成本核算中考虑岩爆所造成的经济影响就是我们需要讨论的问题。通过分析岩爆对隧道施工的经济影响的各种因素和降效原因，初步提　出岩爆降效系数构想，举例说明了隧道施工中岩爆降效系数的计算方法。　关键词：隧道施工ｉ岩爆；高地应力；影响；降效分析；降效系数　１岩爆与高地应力　表１降效系数计算表　岩爆：也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹　性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石　爆裂并弹射出来的现象。岩爆产生的直接原因是高地　应力。　目前国际上对于高地应力的界定还没有统一标　准，不同国家对高地应力的定义是很悬殊的．国内一般　岩体工程以初始地应力在２０～３０ＭＰａ为高地应力（大　于８００米深）。高地应力对隧道工程造成的灾害最典　型为：对硬脆性岩体而言为岩爆对软岩则为洞室大变　形。高地应力是岩爆发生的必要条件。通俗来讲，岩爆　的产生与隧道的埋深有着直接的关系，隧道埋置深度　越大，岩层的地应力也会越高从而越容易发生岩爆。　２岩爆对隧道施工的经济影响　２．１对施工现场人员造成损伤及产生心理影响。　岩爆通常发生在隧道掌子面正在施工作业的时候，岩　爆发生时，小的岩爆就是岩层断裂，没有脱落物体，对　施工现场也几乎没有多少影响。但大的岩爆发生时，　很高的地应力作用下会使得岩石发生爆裂，大小不一　的岩石块会以很高的速度脱离原岩体，甚至会有很大　的岩石块直接脱落。如果飞出或脱落的岩石砸到或打　到人体，就会对人体造成很严重的损伤，甚至威胁人　的生命。这种经济影响是显而易见的，需要对受伤人　员进行医治，熟练的技术骨干，是十分不容易补充的，　大家也都知道现在的人工费有多贵，技术工人是多么紧缺。一旦发　面的。那么在进行计价、变更或索赔以及成本核算中如何考虑岩爆　生严重的岩爆，对施工人员造成了损伤。那么在以后的施工中必然　所造成的经济影响就是我们需要讨论的问题。　会对后续的施工人员产生严重的心理影响，在施工中会担心岩爆的　对于人员损伤、施工机械设备的损坏、已完工程的破坏可以按　再次发生，岩爆会危及个人的生命安全，这样就会使得施工人员不　实际发生的具体内容，按量按次进行计量。但这些还远远不够，因为　能全身心的投人，以正常的心态、按正常的施工效率工作，以致影响　岩爆对工程的综合影响这里还没有考虑，还有些影响内容是无法量　施工工期。　化的（如对现场施工人员的心里影响）。作者经过与现场相关专家一　２．２对施工机械造成损坏。同样，岩爆时如果飞出或者脱落的岩　起探讨，在这里引入降效系数的概念用以解决这个问题。　石砸到机械设备，也会对机械设备造成损坏，轻则需要维修恢复，重　由于不管是哪种岩爆的经济影响因素，对工程经济的最终影响　则需要重新购买更换。如果维修和更换设备的频率从过高，那么也　无非有两种：一是可按次按量计量的人员、设备、已完工程的损伤或　会使整个工程的施工进度滞后，进而使工期延期。　损坏导致工程造价的增加。二是由现场施工人员心理因素和综合影　２－３对已施工完成的结构造成破坏。岩爆发生的地方如果已经　响导致施工效率降低，进而影响施工工期，增加工程造价。降效系数　进行了初期支护或者做完了二衬，那么就会对已经完工的工程造成　就是把影响施工效率，增加施工工期的这些因素进行量化。从而简　破坏，需要对其进行重新施工，相对于原设计就增加了工程量，需要　化岩爆对隧道施工降效的计算，并可以直观反应出岩爆对隧道施工　重新投入人力、机械和材料，增加了工程造价。　的经济影响。　２．４综合影响。虽然经过几十年的改革开放和科研、技术人员的　下面就以锦屏二级引水电站辅引三号施工支洞为例来说明降　努力，我国现阶段隧道施工机械化程度已经很高，可以有效控制和　效系数的计算。　降低现场施工人员伤亡，但岩爆对机械设备的损伤和对已完结构物　工程概况：锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、　的破坏却是无法避免的。对于发生频率很低的设备损坏、已完工程　盐源、冕宁三县交界的雅砻江干流锦屏大河弯上，是雅砻江干流上　的破坏，计量时可以按次、按量计算。但量变会产生质变。如果岩爆　的重要梯级电站。引水隧洞洞群沿线上覆岩体一般埋深为１　发生频率过高必然会影响整个施工的正常进行。延长工程施工工　５００～２０００ｍ，最大埋深约为２５２５ｍ。８条引水隧洞平均长约１６．６公　期、甚至需要考虑增加施工人员和施工设备的配置以满足正常施工　里，开挖洞径１３米是目前世界上埋深最大规模最大的引水隧洞群。　的需要。由此产生的经济影响就是增加了整个项目的造价。　工程建设总工期８年３个月，静态总投资２４９．８亿元。　３岩爆对隧道施工的降效分析　计算原理：统计计算出实际施工中掌子面上一个完整的工序循　综上所述，岩爆在隧道施工中是一种地质灾害，虽然可以通过　环，包括测量放线、钻孔装药、爆破通风、危面处理、装碴运输等（这　一些技术手段降低岩爆发生的的频率甚至杜绝岩爆的发生，但对于　里没有考虑初喷支护及二次衬砌，主要是因为此项目中岩石硬度较　隧道埋深超过千米甚至更大埋深时，现有的技术手段也不能完全杜　高，初期支护和二次衬砌进度相对落后掌子面距离远。进而岩爆对　绝岩爆的发生。而在隧道施工中岩爆对于施工的经济影响又是多方　其影响相对较小，在此忽略不计，如在其他项目中使用可进行综合　・２４２・　工程科技　考虑。）所需要的循环时间Ｔ２，冉　计算出基于定额基准消耗的掌子　面上一个完整工序循环所用时间　表２辅引３＃施工支洞２０１０年１—１０月份循环统计表　每个循环耗　用ｅ，￣ｆａｑ　分钟小时　Ｔ１，将两者的数值做比Ｔ２／Ｔ１。由　于岩爆综合降效的影响，必然使得　工程的整体施工效率下降，Ｔ２必　然要大于Ｔ１，其比值就是我们所　需要的降效系数。在应用降效系　数时，按照相关行业基准定额和现　序号　行概算编制办法及相关规定进行　概算编制，在此基础上乘以降效系　数，就是所需要的最终概算值。降　闻　效系数计算表及循环统计表如表　１表２所示。岩爆的降效系数概念　开时　始问　是作者与相关同事们的一个初步　构想，其科学性和可行性还需要进　结时　束问　步论证和实践。希望能够抛砖　引玉，为岩爆对隧道施工的经济影　开始桩号　响及降效的计算给出更加科学合　结桩　柬号　理的解绝办法。不足之处也请相　一尺　（ｎ　天１　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｅ　Ｆ　０　Ｈ　Ｉ　Ｊ　Ｋ　Ｌ　Ｍ　Ｎ　Ｏ　Ｐ　Ｏ　Ｒ　Ｓ　Ｔ　Ｕ　关专家批评指正。　酢旺㈤　参考文献　天数　ｆ１１百度百科．“岩爆”词条．　停工天数　ｆ２１水利部．水利水电概预算定额，　２０ｏ４．　作业无数　天日均进　作业备注：本表相关数据按施工实际情况统计填写。　（上接１　３页）　初步筛选、落实ＫＰＩＶｓ的管理、Ｙ效果确认。　表５六西格码改进手法运用实例一Ｃｏｎｔｒｏｌ　循环数　（１）量测系统分析。确保整个系统的分辨力、准确度、精确度都符合　活勤要黏　使用工具＆技　Ｓａｔａ　ｃａｂｌｅ管陈蓬用结果　循环进尺　循　要求，即变异是稳定的。要做好此项可以从量测ＢＫＭ、量测系统评估、量　陪艘　工作内容　管常煅目罐韶及建　开　测管制计划三方面作业。孔量测ＢＫＭ（Ｂｅｓｔ　Ｋｎｏｗｎ　Ｍｅｔｈｏｄ）。确保量测的　管制针壹　ＰＭＰ　ＰＦＭＥＡ．ＳＯＰ　ＳＩＰ　挖　襟　化＆教育封ｉ怿ｉＩ　方法是正确的。ｈ量测系统评估。确保量测能力符合要求。ｃ．量测管制计　抽　桔台ＤＭＡＩｃ各陛段榱封短赣，借助ｓＰｃ管接，建立上　水　划。保证量测系统能够长期有效的执行。（２）制程能力分析。主要是建立　管制静主瑁目的控　ＰＤＭ．ＳＰＣ　述Ｙ出现巽常畴　醚撵魔理檩犟梳翟（此檩　ｊ７苋　出　数据收集计划确认改善之前的制程能力。在数据收集。ｆ３）将影响Ｙ之　管％懵施　制　程ＲＦｃ舆ｓＰｃ表罩一起敢于现塌　旨｛葶现塌人员魔理　碴　重要ｘ展开并作初步筛选。专案处理时　良品分析是聚焦的重点通过　ＣｏｎｋＯｌ　巽常使用）　锚杆造孔　制程能力分析　制程能方大干１．３３　工　对不良品分析，聚焦问题发生的方向　续追问流程中可能发生的原因判　横『旬羼期　横向晨离椽封　水平晨雕到所有翅似料虢　锚杆注浆　定其对Ｙ的影响并筛选。（４）落实ＫＰＩＶｓ的管理。需要将所有管制的方　蓣翱效果针算　直通￣８８．４５％上升茔９８．０１％，　分　￣ＤＭＡＩＣ步隳舆工具蒋所有可能原因展髑，蓝用数　式落实到相应的文件中，随机喷护　￣ＩＩ２．ＦＭＥＡ／ＰＭＰ／ＳＯＰ／ＳＩＰ。３．作业要点及运用　尊案撕　字魏话．拂除非疑著园子，磕韶颞著　实例详见表２）。　溻鳇舍　因子韭尊入改善＝殳管理推旨车　最转建成目檩　３．３分析阶段　孤　譬　３．３．１目的。分析阶段需要对测量阶段中收集的数据进行整理和分　最可行的方案。（２）改善对策导入验证。对改善方案进行进一步加工　析，并在分析的基础上找出关键质量特ｆ生和关键过程特性的影响因素，　优的、台　计　筛选确定执行，并需要进行实验验证。　改进策略。对选择的最　提出并验证因素与关键特性之间因果关系的假设。在因果关系明确之　处理、后，确定影响特性的关键因素，这些关键因素将成为下一阶段所关注的　佳方案进入实施阶段，团队成员比较关注的是实施效果和收益是否显　４．３作业要点及运用实例（详见表４１。　重点。分析阶段应完成的主要任务是把握要改进的问题，并找出改进的　着。３．３＿５控制阶段　切入点，即关键质量特性及关键过程参数。３．３．２实施及管控重点。分析　３．５．１目的。要将改进的效果保持下去是—件非常困难的事情，甚至　阶段的实施应做好三项工作：ＫＰＩＶｓ现况分析、验证ＫＰＩＶｓ对Ｙ的影　对已形成习惯　响、确认变异来源、Ｙ效果确认。（１）ＫＰＩＶｓ现况分析。用所有的证据去证　比取得改进成果还要难，因为涉及到更多的部门和人员，必须针对关键过程特陛制定一系列非常详　明ＫＰＩＶ所描述的问题是否存在，若ＫＰＩＶ问题确实存在，需进一步了　的工作方式难以改变。所以，５．２实施及管控重点。控制阶段要做好三件事：管制项　解其问题严重程度，以作为下一阶段对Ｙ验证规划的依据。ｃ２）验证　细的控制计划。３．管制实施、项目总结。（１）管制项目标准化。将所有改善对策透　ＫＰＩＶｓ对Ｙ的影响。依据ＫＰＩＶ现况分析所掌握之问题严重程度，规划　目标准化、在ＫＰＩＶ不同严重程度下对Ｙ（ｒ，ｑ题点）的影响。ｆ３１确认变异来源。针对显　过系统文件ＥＣＮ的发行，以及人员的教育训练，使得改善措施落实执　　旨制实施。针对题目的Ｙ及显着的ｘ定出管制计　着ＫＰＩＶ但无法直接对策之ＫＰＩＶ，需进一步分析其变异来源，针对此　行及改善经验传承。显着ＫＰＩＶ展开Ｗｎ分析之流程，直到确认可对策之显着ＫＰＩＶ。３．３３　划及异常处理流程，确保改善成果的维持并落实源头的管理及时发现　问题解决问题。ｆ３）项目总结。确认管制项目落实执行后其制程能力达到　作业要点及运用实例衅见表３）。　当初Ｄｅｆｉｎｅ的目标，并针对改善过程的经验进行总结。３＿５．３作业要｜　及　３．４改进阶段　运用实例　蚬表５）ｏ　３．４．１目的。通过改进输入变量而实现提高输出变量的目的，同Ｈ１，ｘ，１　４结论　结果进行优化，以达当初Ｄｅｉｆｎｅ阶段没定的目标。３．４．２实施及管控重　随着传统消费陛电子以及通讯行业线缆组装产品成本和质量的要　点。改进阶段的实施应做好三项工作：改善方案提出、改善对策导入验　我们如何借助六西格码这种重要的质量管理理念和管理方　证、改善方案的导人及效果确认。ｆ１）改善方案提出。为发挥改进团队中　求越来越高，降低ｃｏｓｔ，以使得企业可以持续发展变成我们一个　每—位成员的创造性思维，以更好地解决实际问题，可以应用头脑风暴　法去提升我们的质量，　法对形成的观点经过分析、归纳、总结而形成一些方案，然后分析选择最　新的课题。，，