关于我国山岭隧道钻爆法施工技术发展的一些思考.pdf

引用格式:王青松.关于我国山岭隧道钻爆法施工技术发展的一些思考J.隧道建设(中英文),2023,43(增刊 1):37.WANG Qingsong.Some thoughts on development of drilling-and-blasting construction technology for mountain tunnels in ChinaJ.Tunnel Construction,2023,43(S1):37.收稿日期:2023-02-18;修回日期:2023-06-05基金项目:中铁二十局集团有限公司科研项目计划(YF2100SD01A,YF2000SD01B);中国铁建股份有限公司科研项目计划(2021-B11)作者简介:王青松(1989),男,河南三门峡人,2019 年毕业于长安大学,桥梁与隧道工程专业,博士,高级工程师,主要从事隧道工程技术管理与科研工作。E-mail:10972076 。关于我国山岭隧道钻爆法施工技术发展的一些思考王青松1,2(1.中铁二十局集团有限公司,陕西 西安 710016;2.中国铁建高原隧道施工技术及装备研发中心,陕西 西安 710016)摘要:为进一步提升我国山岭长大隧道钻爆法施工技术水平,结合我国山岭隧道钻爆法施工技术现状,重点从超前地质预报、机械化施工、新能源电动装备应用、装配化施工、智能化施工、碳减排以及施工管理的高效化等 7 个方面进行总结分析,并指出我国山岭隧道钻爆法施工技术的重要发展方向。得出:1)隧道超前地质预报应重视超长水平钻的研究和应用,重点开展多源地质信息采集技术和智能融合解译 2 个方面的研究,提高隧道超前地质信息的靶向采集水平以及预判精度。2)要进一步完善和细化隧道大型机械化配套施工相关标准及行业规范,攻克大型工装的核心技术,实现关键工序装备的研发及应用。3)对于新能源电动工程装备,需进一步提升其电池储能能力以及实现隧道洞内智能化快速拆换电池技术。4)加强受限于隧道狭小空间下不中断交通的衬砌拼装专有设备与相关施工组织的研究,是实现隧道钻爆法施工衬砌装配化的重要途径。5)隧道实现智能化施工的 2 个阶段为装备智能化及施工智能化。6)要加强隧道建设期与碳排放相关的理论研究及实践应用。7)施工管理高效化的实现需进一步推进和完善设计施工总承包模式,建设单位要充分发挥设计及施工单位应对隧道施工复杂多变环境的自主性和灵活性,施工单位要加强在隧道施工关键路径和关键链中的资源倾向和配置,以及提升基层管理水平。关键词:隧道;钻爆法;新能源;机械化;装配化;智能化;碳排放DOI:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.S1.005中图分类号:U 45 文献标志码:A 文章编号:2096-4498(2023)S1-0037-09S So om me e T Th ho ou ug gh ht ts s o on n D De ev ve el lo op pm me en nt t o of f D Dr ri il ll li in ng g-a an nd d-B Bl la as st ti in ng g C Co on ns st tr ru uc ct ti io on nT Te ec ch hn no ol lo og gy y F Fo or r MMo ou un nt ta ai in n T Tu un nn ne el ls s i in n C Ch hi in na aWANG Qingsong1,2(1.China Railway 20th Bureau Group Co.,Ltd.,Xian 710016,Shaanxi,China;2.CRCC Limited Plateau TunnelConstruction Technology and Equipment R&D Center,Xian 710016,Shaanxi,China)A Ab bs st tr ra ac ct t:To further improve the construction level of drilling-and-blasting method for long tunnels in Chinas plateau areas,the current situation of drilling-and-blasting construction technology in Chinas mountain tunnels is present,and advance geological prediction,mechanized construction,application of new energy electric equipment,assembly construction,intelligent construction,carbon emission,and efficient construction management are introduced.In addition,the important development directions of carbon emission,construction technology in Chinas mountain tunnel are proposed.Following conclusions are drawn:(1)The research and application of ultra-long horizontal drilling in advance geological prediction of tunnel should be paid attention to.The research on multi-source geological information acquisition technology and intelligent fusion interpretation should be conducted to improve the target acquisition level and prediction accuracy of tunnel advance geological information.(2)It is necessary to further improve and refine the relevant standards and industrial specifications for large-scale mechanized supporting construction of tunnels,conquer the core technology of large-scale tooling,and realize the development and application of some key process equipment.隧道建设(中英文)第 43 卷(3)For the new energy electric engineering equipment,it is necessary to further improve its battery energy storage capacity and realize the intelligent rapid battery replacement technology in the tunnel.(4)It need to strengthen the research on specialized lining assembly equipment and related construction organizations that are limited to uninterrupted traffic in narrow tunnel spaces,it is an important way to achieve the assembly of tunnel lining using drilling and blasting methods.(5)The realization stage of intelligent tunnel construction includes:intelligent equipment and intelligent construction.(6)The theoretical research and practical application of carbon emissions during tunnel construction should be strengthened.(7)The realization of efficient construction management needs to further promote and improve the design and construction general contracting mode.The construction unit should fully leverage the autonomy and flexibility of the design and construction units in dealing with the complex and ever-changing environment of tunnel construction.Construction companies should strengthen the resource orientation and allocation in the key path and key chain of tunnel construction,and improve the level of grassroots management.K Ke ey yw wo or rd ds s:tunnel;drilling-and-blasting method;new energy;mechanization;assembly;intelligence;carbon emissions0 引言进入 21 世纪以来,随着我国经济的不断发展和基础建设的持续推进,隧道修建技术水平得到进一步的发展。目前,我国已是世界上隧道及地下工程规模最大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家,并逐步朝着“高、深、大、长”的方向发展1-3。截至 2022 年底,我国已投入运营铁路隧道共 17 873 座,总里程约 21 978 km4。截至 2021年底,我国已建成公路隧道累计 23 268 座,总里程约24 699 km5。虽然我国已成为隧道大国,并在一些领域已达到世界先进水平,但整体距离隧道科技强国还有较大差距,在工程建设领域还存在一些亟待解决的问题。我国盾构/TBM 制造水平已进入国际前列,实现了隧道掘进的智能化、信息化,自主制造的盾构已基本覆盖国内市场,并已转向出口6。但山岭长大隧道往往地质条件复杂多变,施工风险高,TBM 难以有效适应,且造价高昂,从隧道建设发展的实际来看,钻爆法施工具有较强的灵活性和适用性,仍是隧道施工中较为重要和普遍的施工方法7-10。很多学者针对山岭隧道施工技术发展的方向和趋势做了相关研究,严金秀11从勘察方面、设计理念、施工方面及运营方面,提出了深埋特长山岭隧道技术挑战及对策;王述红等12提出一种新的山岭隧道围岩参数智能反演模型;马伟斌13系统总结了我国山岭隧道的主要设计、施工方法,并分析了近 10 年钻爆法关键技术在工程中的应用及机械化装备的技术概况,提出了山岭隧道面临的问题及未来的发展趋势;郭卫社等14阐述了隧道智能建造的总体目标与技术路径,并提出智能预制生产线+现场智能化装配+数字化管控将成为隧道智能建造的发展趋势;马伟斌等15论述了钻爆法铁路隧道预制装配式建造方案,并进一步阐述了钻爆法装配式隧道在理论研究、设计方法、施工方法和工程管理等方面的核心内容和关键技术;王志坚等16认为钻爆法隧道智能建造的基本内涵是采用智能化、信息化技术构建智能超前地质预报、智能围岩质量评价、智能设计、智能施工、工程智能管理的多系统协同控制的隧道建造新模式。然而,已有研究多偏重于理论方面,因此,本文着眼于山岭隧道施工中存在的一些重要问题,并结合现阶段山岭隧道施工一线的工程实践,对当前山岭长大隧道钻爆法施工技术现状、不足及其发展趋势进行总结,以期为长大山岭隧道的修建提供参考。1 超前地质预报与灾害预警隧道超前地质预报技术总体分为地质分析法类和物探法类,前者主要包括洞内地质素描法、超前钻探类、超前导坑等,后者则主要包括地震波反射类(TSP),电磁法类(地质雷达法、瞬变电磁法),电法类(直流电法、激发极化法)及其他方法(红外探测法等)17。传统的地震波法设备(TSP)对地下水探测的能力非常有限,而瞬变电磁探测方法对地下含水体响应敏感,其相关理论水平已显著提高,实践应用也较为广泛18-20。隧道施工过程中,超前地质预报应重视超长水平钻的研究和应用。实际施工中现有超前取芯钻机的设备性能仍存在一些不足,3050 m 长若只进行钻孔,一般需 23 h,若需要取芯,则耗费时间较长,一般需1530 h。在高指标的进度要求下,超前钻孔取芯的实施往往大打折扣,因此,高性能的超前水平钻仍是行业亟需解决的难题。目前国外某型号的超前钻机,其卡盘式动力头的转速和转矩分别可达 1 400 r/min 和2 425 Nm,钻杆起/下钻时间需 11 s,可节省 30%辅助时间。另外,通过电脑自动控制系统,可实现自动钻进、内管泵入及绳索循环等功能,通过智能分析功能,83增刊 1 王青松:关于我国山岭隧道钻爆法施工技术发展的一些思考实现地质钻进参数的随钻随测。该设备在国内某大型隧道勘探施工中单孔取芯钻进成功达到 1 400 m 进尺级别,综合钻进速度达到近 30 m/d,可为国内相关设备研发提供参考。当前多源复杂地质信息融合及智能判别技术水平整体较低,应在传统地质综合预报技术的基础上,结合机械化装备,综合运用钻探、监测、成像、视频等多项技术深化隧道超前钻孔的综合探测技术,提高精度和准确度,形成多源地质信息融合的围岩质量评判与不良地质智能评价方法。综合“TSP+地质雷达+瞬变电磁+超前钻孔+加深炮孔”多参数实施探测等方法,提出模块化、半智能-智能化多源信息联合反演理论与综合预报技术,提高多源复杂地质信息的解译效率与准确性。隧道施工中,需细化超前地质预报必测和选测项目,重视超长水平钻的研究和应用,开展多源地质信息采集技术和智能解译研究,提高隧道超前地质信息的靶向采集水平以及预判精度21-22。2 机械化配套施工我国山岭隧道施工机械化配套技术始于 20 世纪 80 年代,建设大瑶山隧道时首次从国外引进液压凿岩台车、混凝土喷射三联机等大型隧道施工装备,此后长时间受国内劳动力成本较低和机械化装备一次性投入费用高等因素的影响,隧道钻爆法施工机械化水平发展滞缓23。施工机械化是隧道施工发展的必然趋势,郑万铁路、京张铁路的建设运用了三臂液压凿岩台车、拱架拼装机、智能衬砌台车等装备,取得了良好的效果。山岭隧道钻爆法施工常用的机械化配套方案见表 1。表 1 山岭隧道钻爆法施工大型机械化配套24Table 1 Mechanization matching plan for drilling-and-blasting construction of mountain tunnels24工序装备地质预报超前地质钻超前支护锚杆钻机、多功能钻机开挖液压凿岩台车装药人工装药初期支护拱架安装台车、锚杆钻机、湿喷机械手、多功能台架防排水防水板自动铺设台车、钢筋作业台架二次衬砌及养护智能衬砌台车、自行式仰拱栈桥、养护台车水沟电缆槽自行式沟槽模板台车 现阶段我国山岭隧道的机械化施工水平已经有了很大的提高,但依旧存在很多问题。1)行业规范标准有待完善。例如凿岩台车本身结构的影响及远距离打孔使得周边炮眼孔产生较大的外插角,爆破产生的超挖较人工手持风钻大,隧道现行标准对不同级别、岩性的围岩施工时,凿岩台车的超挖量暂无明确的给定值。2)当前我国隧道施工装备的一些核心技术并未完全国产化,或国产同等设备性能存在不足。例如,液压凿岩台车的核心构件 凿岩机以及智能控制系统,现阶段多从国外采购,导致液压凿岩台车整机价格昂贵;并且现阶段我国人口红利仍然存在,人力成本相对国外较低,导致隧道施工中仍存在大量人工手持风钻打设炮孔等情况。大型机械熟练操作手的欠缺,也是制约隧道施工机械化作业的重要因素,因此,建议相关施工单位注重培养自己的蓝领技工以及机械化施工队伍。3)关键工装设备欠缺或不成熟。受行业管控要求,我国隧道爆破施工采用的是人工药卷式装药,目前国内关于药卷式装药的机械化设备研究非常欠缺。一方面由于行业管控问题,另一方面药卷式炸药实现装药机械化的难度很大,短期内仍需大量人力进行装药。同样,现有隧道拱架安装台车已有效解决拱部拱架的架设和安装,但其抓举机构灵活性仍存在不足,对于不良地质隧道仰拱处的拱架安装仍采用人工布设。隧道二次衬砌施工采用的主要是现浇工艺,市场上现有钢筋台车并未有效解决二次衬砌环向及纵向双层钢筋的布设问题,仍需要大量人力进行施工。因此,建议相关科研单位联合施工企业加大对隧道关键工序机械化设备的研发投入,重点攻克钻爆法施工中的自动化装药、二次衬砌钢筋自动布设等技术。4)施工观念有待改变。长期以来我国的大量隧道工程实践形成了台阶法、CD 法、CRD 法、环形开挖预留核心土法等施工工法,有效解决了不良地质隧道的开挖难题,促进了我国隧道施工技术的积累和进步。但这些施工技术及施工工艺是离不开当时的中国国情,传统分部分块施工理念已不能完全适应现阶段大型机械化的施工要求。传统上多采用分部开挖来应对软弱围岩,有利于控制围岩变形,保证施工安全,但工序多,施工组织难度大、干扰多,施工断面小,单次进尺少,大型机械化难以施展,工效较低。全断面或微台阶工法的特点主要有:工序少,利于施工组织和管理;开挖断面大,有利于深孔爆破,提高施工进度;爆破扰动次数少;作业空间大,有利于机械化作业,降低人力成本,但需加强隧道超前支护,确保超前管棚、小导管等的实施效果。目前,在一些铁路隧道工程中推广的全断面或微台阶开挖工法通过加强超前支护提高围岩自稳能力,有效提升了隧道的机械化快速施工水平。因此,需要技术人员重视隧道超前支护,确保超前管棚、超前小导管、超前帷幕注浆等工艺的施工质量及实施效果。93隧道建设(中英文)第 43 卷5)需制定隧道机械化施工的安全步距控制标准。TB 103042020 铁路隧道工程施工安全技术规程24中规定:采用 CD 法或者 CRD 法施工时,同侧上下层开挖面纵向应错开 35 m,同层左右侧开挖面沿纵向应错开 1015 m。步距的设置未完全考虑大型化施工的空间要求,例如液压凿岩台车的长度在 1518 m,因此,实际错开距离要结合围岩性质、爆破影响以及装备尺寸等进行确定。另外,传统 CRD 法中横支撑会影响大型机械化的开展应用,施工工序会与传统人工存在区别,施工过程中要对横撑实施拆除,导致竖向中隔壁因缺少横向支撑的约束可能造成变形过大,存在一定的安全隐患。隧道施工安全九条规定中指出:对于公路 3 车道级围岩黄土和千枚岩隧道,二次衬砌距离掌子面不得大于 35 m;对于铁路隧道级围岩,二次衬砌距离掌子面不得大于 70 m。但该安全步距的参数是基于传统施工工法确定的,并未全面考虑超前支护对围岩的加固效果以及隧道全面机械化施工的步距要求。因此,需要结合大量的工程实践开展理论分析以及实际支护效果研究,针对超前支护措施对围岩等级的提升给出较为真实的定量判别参数,便于对采用超前支护措施加强后的围岩等级进行定量或半定量判别,从而有助于制定科学的隧道机械化安全施工步距控制标准。3 新能源电动装备的推广应用高原地区空气稀薄,隧道施工中传统内燃型设备在使用中往往存在发动机积碳严重、能耗增加,与人争氧,同时导致一氧化碳、氮氧化物等有害气体增加,尤其是对于深长铁路隧道,施工中采用的巷道式通风往往很难有效改善隧道施工环境25。“碳中和”和“碳达峰”是我国实施创新驱动发展战略的重要目标,装备电动化是高原山岭隧道施工实现以人为本、绿色施工的重要途径,现存在以下问题亟需解决。3.1 普遍存在充电时间长,续航时间不足的问题尤其是电动挖掘机续航能力难以满足正常施工,自卸车在斜井长距离重载上坡中存在续航不足的问题。为了提高电动设备的续航能力,通常要增大电池储电量,导致电动设备体积增大。例如某型号电动挖掘机中 350 kWh 电池组+支架的空间体积达到2.8 m3,隧道内空间受限,影响机械装备的灵活性。目前,电动装备应用较多的是磷酸铁锂电池,进一步提高电池储电介质性能,并降低电池造价,是推广电动装备的重要制约因素。某隧道电动装备续航能力实测见表 2。表 2 某隧道(海拔 3 8004 300 m)电动装备续航能力实测Table 2 Endurance measurement of electric equipment in a tunnel(altitude of 3 8004 300 m)设备充电时间/h续航能力单位耗能使用费用电动挖掘机1.53.0 h90(kwh)/h76.5 元/h电动装载机1.54 h80(kwh)/h68 元/h电动自卸车1.580 km1.8(kwh)/km 1.53 元/km电动罐车1.56080 km 1.8(kwh)/km 1.53 元/km3.2 新能源电动装备洞内配套充电桩的安全性新能源电动装备需要合理配套充电、换电设施,隧道洞内施工现场按 300400 m 的距离设置,隧道洞外主要在洞口、拌合站、设备存放场等处集中设置(见图1)。洞内充电桩需配备专用电路及土建附属洞室(见图 2),充电桩功率 240 kW,输出电流 400 A,充电桩洞内洞室尺寸为 7.5 m6.5 m10 m(宽高深),洞外充电 桩 设 防 雨 防 晒 棚 尺 寸 为 3.3 m 2.6 m 2.9 m(宽高深)。为了提高充电效率,目前长大隧道内是通过洞内设置充电桩来实现,其洞内高粉尘、潮湿环境下用电安全保护措施需研究配套,此方面缺少相应规范和标准,需要测试、验证和总结。图 1 隧道洞外充电桩Fig.1 Charging stations outside tunnel图 2 隧道洞内充电桩Fig.2 Charging stations inside tunnel3.3 新能源设备快速更换电池技术对于电动汽车,目前国内外换电技术均可实现换电时间 35 min,相关学者也提出了底盘换电式,前机舱、行李舱换电式及侧面换电式等换电技术26。因此,对于电动工程车辆,在隧道内实现换电技术也是可以实现的。通过换电技术可有效提高机械的施工效04增刊 1 王青松:关于我国山岭隧道钻爆法施工技术发展的一些思考率,预期新能源电动型装备在隧道洞内更换电池的时间将控制在 20 min 以内。因此,研发智能化自动拆换电池技术是提高电动装备推广应用的重要途径。4 衬砌结构装配化施工我国山岭隧道钻爆法施工中的二次衬砌多为现场浇筑施工,存在工作强度大、施工质量难以保障、隧道运维期耐久性不足等诸多问题,与国家绿色施工理念不符。现阶段国内外针对盾构隧道预制结构的技术已较为成熟,但钻爆法隧道中采用装配式衬砌的工程案例和研究并不多。4.1 断面及结构形式采用钻爆法开挖的山岭隧道断面较为粗糙,需通过初期支护对断面加工平整,控制衬砌块拼装精度,同时发挥围岩自承能力,体现新奥法设计理念。从围岩荷载特征和钻爆法隧道设计施工特点出发,衬砌结构形式宜采用复合式衬砌,断面形式以马蹄形为主。4.2 材料选型结合工程实际,隧道装配式衬砌类型拟采用钢筋混凝土材料。横通道与主隧道连接处可采用金属或复合材料预制衬砌,降低施工难度。4.3 分块设计衬砌分块形式需综合考虑受力、施工性能、经济性。林志等8建议双车道公路隧道可采用仰拱拱圈分离形式,仰拱和边墙三分块、规则半圆形的拱圈五分块形式。李先进等27提出铁路隧道拱部采用装配化衬砌,而其余衬砌仍为现浇的施工方案,有效保证了二次衬砌拱顶施工质量,但增加了施工工序及成本。4.4 隧道局部结构的装配化施工技术研究目前采用钻爆法施工的隧道主体结构在短期内实现装配化仍然存在较大难度,但可优先在辅助导洞的隧道局部结构开展装配化施工研究。例如可优先在长大隧道的辅助导洞开展超高性能混凝土-钢筋预制梁取代传统钢拱架的研究,以及开展预制拼装式仰拱、装配化水沟电缆槽(见图 3)的试验研究,对于提高山岭隧道的装配化施工以及降低碳排放具有重要的意义。图 3 装配化水沟电缆槽设想图Fig.3 Schematic of tunnel channel and cable tray 总的来说,钻爆法山岭隧道的衬砌装配化施工技术尚处于起步阶段,虽然很多学者的研究均借鉴了盾构施工技术,但由于施工方法本身存在较大差异,因此,加强受限于隧道狭小空间下不中断交通的衬砌拼装专有设备与相关施工组织的研究,是山岭隧道钻爆法实现衬砌装配化的重要途径,可优先在辅助导洞开展相关试验研究。5 智能化施工山岭隧道的智能建造是未来隧道建设的发展方向22。隧道智能化施工主要包括以 TBM/盾构为主的一体化施工以及以钻爆法为主的分布式施工。我国TBM/盾构在智能化方面已走在世界先列,但钻爆法在智能化方面还有很大欠缺。郑万高速铁路是我国高速铁路隧道实施机械化施工、信息化管理的先行者,提出了山岭隧道钻爆法智能化建造的总体架构,包括隧道围岩智能分级系统、设计参数智能化选择系统、开挖及支护智能化施工系统、质量智能化管控及检测系统、建造协同管理平台,对推动我国隧道智能化建造标准体系的建立具有一定的参考价值28。总体上,隧道钻爆法施工要实现智能建造,需分 2 个阶段。5.1 装备智能化装备智能化主要是以工程施工工法、效率和质量需求及实际的现场施工环境为前提,基于成熟的“机-电-液”控制技术,借助 3D 扫描和传感器等测绘技术、机器自学习技术、岩土与地质学等,通过复杂的多种高级数据处理技术,形成全新的机器设备控制技术,使每台设备在施工过程、在线质量检测等流程中获取的点云数据逐层叠加,在终端平台自动形成“数字化隧道”。实现装备的自主定位、自动行走、自主独立完成施工任务目标,最终实现多机种协同作业。5.2 施工智能化施工经验对于山岭隧道的设计、施工具有重要的意义,因此,隧道智能化施工系统的研发是实现基建智能化的重要方向之一,使其通过大数据储存和大量重复性机械学习过程,实现经验、知识的积累和改进。目前盾构/TBM 已经实现了掘进、出渣、拼装、成型、防水一次性施工的高度集成化,在拼装细节方面,通过整套技术进行精准定位,自动巡航,自动拼装等工序。但钻爆法施工工序较多,每一道工序都对应着相应的特种装备,单一工序的智能化刚刚开始,整体的智能化水平较低。2022 年 12 月,国内首台“门架式钻爆支护一体化隧道台车”初步研制成功(见图 4),由行走、钻爆、立架、功能操控、安全保障、环境智能监控、基础工程等系统集成,但该装备的工程适应性和工效仍需进一步验证。14隧道建设(中英文)第 43 卷图 4 门架式钻爆支护一体化隧道台车Fig.4Gantry type drilling-and-blasting support integrated tunnel trolley6 隧道建设期碳排放的研究我国隧道节能减排的研究主要集中于运营阶段,而建设期的碳减排研究有限。相较于其他交通设施,隧道建设期耗用的材料、能源密度增加显著,施工过程中产生的碳排放更为巨大,但当前并无隧道碳排放计算的行业标准,现有计算方法可分为直接碳排放法和完全碳排放法29。直接碳排放法考虑隧道施工中消耗化石燃料产生的碳排放,完全碳排放法则考虑了施工中的直接碳排放,以及施工中电能和材料上游环节生产的碳排放。徐建峰30建立了公路隧道开挖、支护工序的碳排放模块化计算方法,提出了面向单元工程量的碳排放计算路径。苏征宇等31建立了公路隧道碳排放数字化计算模型,对隧道施工阶段能源活动及材料使用情况进行分析,并认为建材生产产生的碳排放是隧道建设阶段碳排放的主要来源。郭亚林等32基于全生命周期评价理论,研究了铁路隧道施工期碳排放的量化方法,明确了各阶段碳排放量化的计算边界,并建立了相应的计算公式。目前,国内外隧道碳排放研究数量有限,隧道碳排放使用的清单数据难以获取,客观上增加了隧道碳排放评估的难度。从隧道施工碳排放的构成来说,耗费的建材上游生产以及运输产生的碳排放是隧道整体碳排放的重要来源,占比超过 60%;从隧道施工工序来讲,隧道开挖、支护以及二次衬砌施作产生的碳排放占全工序的比例分别约为 9%、26%、28%30。因此,降低隧道建设期碳排放的首要途径在于相关钢材、水泥等建材行业工艺的提高,降低材料生产过程中的碳排放。降低隧道建设期碳排放的其他重要途径则包括:提高隧道围岩判别分级水平,通过工法优化,减少施工工序,降低材料消耗;提高隧道装配化施工水平;推广使用绿色新能源电动工装等。7 施工管理的高效化高效的施工管理是提升工程建设进度和质量的重要保障,现阶段工程建设的施工管理应重点从承包模式、现场管理、基层管理等方面开展。7.1 承包模式方面进一步推广设计施工总承包管理模式,发挥承包人的集成管理优势。现阶段国家及地方政府多出台的是一些指导性意见,缺乏完善制度体系的支撑和监管,相关部门应进一步完善与工程总承包模式相关的法律政策,进一步细化质量安全管理相关内容,在法律强制性方面给予总承包管理模式一些要求和指导。总承包方要重视和完善其内部组织架构及合作模式。在安全质量管理上,总承包人需要充分发挥设计与施工的协作优势,通过完善组织与制度建设,克服信息不完全和非对称的障碍,辨识风险因素及等级,形成针对性的风险控制方案;构建设计方和施工方更加公平合理的收益分配模型,形成双方的有效分工和优化合作机制,增强总承包模式的凝聚力与创造力,达到降低成本、缩短工期、项目增值的目的33。7.2 现场管理方面施工现场多是施工单位或者监理单位在施工中发现问题后,反馈给业主方或设计方,经设计方或第三方的再次调查确认,后经多方协商确定更改设计方案后,再交给施工单位执行,过程冗长,效率低,其中一个环节的问题往往引发连锁反应。对于地质条件复杂多变的长大隧道,建议建设单位要充分利用一线人员丰富的施工经验,发挥设计单位及施工单位应对隧道施工复杂多变的自主性和灵活性。施工单位可根据管理及技术水平进行差级管理,如施工步距的管控等。另外,隧道实际施工中往往缺乏系统分析,加之现场管控水平不高、资源计划与配置欠合理,致使进度计划滞后。因此,施工单位要加强隧道施工的工作结构分解,识别关键路径,在关键路径加强资源倾向和配置,识别关键链,形成关键链计划,并制定进度控制措施,达到增质提效的目的。7.3 基层管理1)注重工人劳动素质提升。要加强工人的技能培训及提升一线工人的劳动素养,要注重机械操作手培养体系的建立和完善,通过定期培训班,进行基础理论及专业课学习,加强实地操作、台车的维护保养及故障排除的培训,提高施工装备操作及维养水平。操作人员要了解机械原理、构造及性能,做到会检查、会使用、懂维护、能排除一般故障。通过对操作手进行定期考核定级,完善其工资考核与实操水平、级别的有效匹配,提升工人的归属感。2)提升劳务分包管理水平。劳务分包是土建行业比较普遍的现象。施工现场由于劳务用工短缺、人员素质参差不齐,以包代管等极大地影响了施工现场的进度质量管理,现场项目部要注重对劳务分包单位24增刊 1 王青松:关于我国山岭隧道钻爆法施工技术发展的一些思考的资质进行考核,选取素质高、有经验的分包单位。在劳务分包合同中要明确责权内容,及时处理纠纷,同时强化日常管理,注重劳务人员素养培养,定期进行安全质量培训,提升人性化管理。另外,对于大型国有建筑企业,要积极探索内部成立劳务公司模式,挖掘培养自己的劳务人才队伍,并逐步提升自用劳务水平的竞争力。8 结论与展望结合我国山岭隧道钻爆法施工技术现状,重点从超前地质预报、机械化施工、新能源电动装备应用、装配化施工、智能化施工、碳减排以及施工管理的高效化等 7 个方面进行总结分析,并指出我国山岭隧道钻爆法施工技术的重要发展方向,主要得到以下结论。1)隧道超前地质预报应重视超长水平钻的研究和应用,重点开展多源地质信息采集技术和智能融合解译 2 方面的研究,提高隧道超前地质信息的靶向采集水平以及预判精度。2)要进一步完善和细化隧道大型机械化配套施工相关标准及行业规范,攻克大型工装的核心技术,实现关键工序装备的研发及应用。3)提升工程机械电池储能能力以及实现隧道洞内智能化快速拆换电池技术,同时完善行业规范和标准,是实现和推广工程装备绿色施工的重要方向。4)装配化施工是山岭隧道钻爆法施工实现智能建造的重要途径,要加强受限于隧道狭小空间下不中断交通的衬砌拼装专有设备与相关施工组织的研究。5)隧道智能化施工包括装备智能化及施工智能化 2 个阶段,现阶段单一工序的智能化刚刚开始,整体的智能化水平较低,施工装备本身的智能化仍是重要的突破方向。6)要加强隧道建设期碳排放相关的理论研究及实践应用,提高隧道围岩判别分级水平,优化工法,降低材料消耗,提高隧道装配化施工水平及推广使用绿色新能源电动工装等,是降低隧道施工期碳排放的重要途径。7)对于隧道施工管理的高效化,建议进一步推进和完善设计施工总承包模式,充分发挥设计单位及施工单位应对隧道施工复杂多变环境的自主性和灵活性,施工单位要加强在隧道施工关键路径和关键链中的资源倾向和配置,以及提升基层管理水平。目前,我国山岭隧道钻爆法施工技术距离真正实现绿色工程、智慧工程还有相当长的路途。要结合我国山岭隧道钻爆法施工的现状,重点从超前地质预报智能识别评判、机械化施工、新能源电动装备、装配化施工方面提高科研攻关以及实践水平。进一步,则要大力依托物联网、大数据、3D 打印、人工智能等技术,提高围岩的智能判识与设计水平,大力推进机械化施工的集成化、智慧化水平,进一步推进电动型绿色工装的智慧化充换电池技术。从多方面路径努力,逐步提高我国长大山岭隧道的绿色、智能化建造水平。参考文献(R Re ef fe er re en nc ce es s):1 王梦恕.中国铁路、隧道与地下空间发展概况J.隧道建设,2010,30(4):351.WANG Mengshu.An overview of development of railways,tunnels and underground works in China J.Tunnel Construction,2010,30(4):351.2 李喆,江媛,姜礼杰,等.我国隧道和地下工程施工技术与装备发展战略研究J.隧道建设(中英文),2021,41(10):1717.LI Zhe,JIANG Yuan,JIANG Lijie,et al.Research on development strategy of tunnel and underground construction technology and equipment in China J.Tunnel Construction,2021,41(10):1717.3 洪开荣.我国隧道及地下工程近两年的发展与展望J.隧道建设,2017,37(2):123.HONG Kairong.Development and prospects of tunnels and underground works in China in recent two yearsJ.Tunnel Construction,2017,37(2):123.4 巩江峰,王伟,黎旭,等.截至 2022 年底中国铁路隧道情况统计及 2022 年新开通