0 引言
大型铁路工程建设项目一般具有工程项目规模大、跨越区域广、沿线地质条件复杂和建设周期较长等特点，工程建设从勘察设计至开工建设之间有一定的时间间隔( 一般都需要经历2 ～ 3 年甚至更长的时间) 。这段时间由于受经济发展、人文活动和自然灾害等因素影响，沿线局部地形地貌、环境条件及附近建( 构) 筑物等可能发生变化，往往导致施工图与现场实际情况存在一定的出入。特别是隧道工程，由于现场实际条件对隧道施工影响很大，需要进一步开展施工图现场核对与设计优化工作［1］。
在工程开工前的准备阶段，组织开展隧道施工图现场核对优化工作，可以最大限度地避免施工图设计与现场实际不符的问题，及时有效地优化完善设计，确保施工顺利，使用功能不断完善，安全、质量、环保目标得到进一步保障，从而使工程建设工期和投资控制合理，并能取得更加显著的社会效益。
蒙华铁路作为国内一次建成的最长重载货运铁路，在工程项目开工准备阶段，蒙华公司晋豫指挥部在公司统一部署下，在管段内认真开展了隧道施工图现场核对及设计优化工作。
1 隧道工程概况
蒙华铁路正线总长1 814． 5 km，正线隧道228 座，共计468 km，约占正线总长的25． 8%。蒙华铁路晋豫管段线路长471． 3 km，有88 座隧道共177． 4 km。其中长度l ＞10 km 的隧道4 座，分别为中条山隧道( 左线长18 405 m、右线长18 410 m，全线第一控制性工程) 、崤山隧道( 左线长22 751 m、右线长22 771 m，全线最长隧道) 、西安岭隧道( 左线长18 063． 26 m、右线长18 069． 26m) 、大中山隧道( 14 533 m) ; 4 km ＜ l≤10 km 的隧道5座，分别为禹门口隧道( 5 089． 4 m) 、万荣隧道( 7 683m) 、高阳山隧道( 4 767 m) 、黄柏岭隧道( 7 439． 36 m) 、西峡隧道( 5 100 m) ; l≤4 km 的隧道79 座。
隧道沿线穿越山脉主要为太行山脉、峨嵋台地、中条山脉、秦岭东麓等，沿线地质构造复杂、岩性变化较大。主要不良地质有湿陷性新黄土、粉细砂层、软岩、第三系高承压含水层、高地应力、长大断层破碎带、岩溶、煤系地层等。晋豫管段内Ⅰ级风险隧道4 座，分别为中条山隧道、崤山隧道、西安岭隧道、万荣隧道; Ⅱ级风险隧道4 座，分别为禹门口隧道、梨树坡隧道、大中山隧道、西峡隧道。
2 施工图现场核对的目的、重点及程序
2． 1 施工图现场核对的目的
1) 准确掌握工程建设经过区域的地形、地貌等自然环境、人文环境与建设项目的关系以及对工程建设的影响; 2) 为施工图设计优化提供可靠的依据; 3) 提前发现并完善施工图中存在的差、错、碰、漏等设计缺陷; 4) 为实现工程建设“安全、合理、经济”的目的开好头，起好步。
2． 2 施工图现场核对的重点
隧道工程现场核对的重点是隧道进出口位置、弃碴场位置、隧道进洞方式、辅助坑道设置等，具体包括以下13 项内容: 1) 进出口位置是否合理; 2) 进出洞条件( 包括地质、覆盖厚度、设计措施是否满足进洞或出洞条件) ; 3) 辅助坑道设置是否合理; 4) 边仰坡开挖是否合理，措施是否到位; 5) 洞门类型是否合理;6) 是否处于堆积、滑坡体等不良地质上; 7) 弃碴场的位置和挡护、绿化、排水措施是否合理; 8) 洞口排水系统是否完善; 9) 隧道起讫里程是否合理，是否需要接长或缩短明( 暗) 洞长度; 10) 洞口上、下方既有道路的防护措施是否合理可行; 11) 弃碴是否得到合理利用; 12) 是否需要地质补勘; 13) 其他。
2． 3 施工图现场核对的程序
2． 3． 1 准备工作
1) 施工图会审，熟悉施工图纸; 2) 人员安排，制定核对计划; 3) 平面、高程控制桩点测量复核; 4) 现场成区段测量放样。
2． 3． 2 现场核对
1) 施工单位组织初次核对，认真核对现场地形、地貌、地质等与原设计的差异，形成初次核对意见; 2)建设指挥部组织二次核对，进一步核对现场地形、地貌、地质等与原设计的差异，形成四方核对纪要，必要时邀请专家参与。
2． 3． 3 设计优化1) 根据现场核对纪要，施工单位提出优化变更建议; 2) 建设指挥部组织研究设计优化方案; 3) 按变更管理程序办理变更设计。
3 施工图现场核对优化情况及效果
3． 1 施工图现场核对优化情况
晋豫管段共核对隧道88 座，工点224 个，发现问题并优化的工点66 个，共计5 大类16 小类91 项，详见表1。通过现场核对优化设计后，费用有增有减，增加费用共计3 242 万元，减少费用共计15 101 万元，共节省投资11 859 万元。
表1 施工图现场核对优化统计表
类别项目优化成果辅助坑道工作面洞口隧道结构碴场取消辅助坑道2 座，1680 m增加辅助坑道5 座，553 m辅助坑道调整10 座进出洞工作面调整18 个洞门型式调整3 座洞口里程或明暗分界里程调整1 处洞口接长明洞1 处， 20 m洞口防护调整12 处洞口长管棚改小导管或长度变更29 个暗洞改明洞4 处，635 m明洞改暗洞2 处， 75 m隧道缩短长度，改路基1 处， 15 m地表陷穴、空腔处理2 处复杂衬砌断面合并优化1 处弃碴场调整11 座增设弃碴场1 座
3． 2 施工图现场核对优化效果
3． 2． 1 结合施工组织，以铺架为主线，合理优化辅助坑道设计方案以铺架为主线，从关键线路入手，深入分析辅助坑道设计方案。
通过方案比选、经济分析等，减少了2 座辅助坑道，增加了5 座辅助坑道，优化了10 座辅助坑道位置，调整了18 个进出洞工作面，方便了工程施工和管理，有利于实现工期目标。
3． 2． 2 优化进洞措施，简化施工工法
目前，隧道进出洞通常情况下均采用长管棚超前支护，采用三台阶七步流水法、CD 法、CRD 法及双侧壁导坑法等复杂工法施工［2 － 5］。由于施工工艺工法复杂、施工空间狭小，不利于机械化施工。
事实上，工法工艺越简单，工人越容易掌握; 同时施工空间较大，利于机械化作业，工程质量安全就越容易得到保证。通过现场核对，根据现场地形地貌，工程地质情况，对隧道进出洞方案及施工工法等进行了优化，开挖方法优先采用全断面法、台阶法，基本不采用CD 法、CＲD 法及双侧壁导坑法等复杂工法。通过现场核对及设计优化，全线隧道均实现了大型机械化配套施工，开工近2 年来，管段内隧道开挖已完成75%，施工安全、质量、进度得到极大保障。
3． 2． 3 工程建设与环境保护相结合
晋豫管段线路共跨越2 省5 市12 县，经过国家级、省级自然保护区和水源保护区共10 个，同时有很长一段位于自然条件敏感区。在隧道施工图现场核对工作中，坚持“保护优先，预防为主”的原则，对弃碴场位置和防护型式、正洞( 辅助坑道) 洞口位置及防护型式、洞内污水排放条件等做了大量的踏勘、对比、论证，通过采取调整弃碴场位置、优化防护型式、增加( 调整) 辅助坑道和坡度等措施，基本避免了对保护区范围环境的破坏或污染，营造了和谐的建设氛围。
4 典型案例介绍
4． 1 隧路方案比选，优化施工组织———张裕1# 隧道出口段隧道改路基
4． 1． 1 原设计情况
张裕1#隧道全长596 m，为单洞双线隧道。隧道下穿黄土山梁，出口位于半山腰，与玉清观大桥相连，洞身DK637 + 937 ～ + 953 段共计16 m 设计采用路堑偏压式明洞。
4． 1． 2 现场核对发现问题及设计优化原因
经现场核对，隧道出口边坡高陡且位于半山腰处，DK638 + 012 ～ + 022 段共计10 m 为明洞，DK637 +953 ～ DK638 + 012 段共计59 m 为浅埋偏压段，埋深为1． 74 ～18． 45 m，DK637 + 937 ～ + 953 段共计16 m 为路堑偏压式明洞，开挖宽度达16 m，左侧边坡开挖高度达30． 9 m; 隧道进出洞频繁，施工安全风险高。根据对现场地形地貌的踏勘可知，出口段具备隧道改路基的条件。
4． 1． 3 优化方案
为确保施工安全，降低工程施工风险，优化施工组织，经多次现场踏勘和专家会论证，将隧道出口段DK637 + 937 ～ DK638 + 022 段共计85 m 变更为路基，路基最大边坡高度为21． 5 m。路基段设二级边坡，边坡坡率为1∶ 1，一级边坡采用窗孔式护墙，二级边坡采用拱型骨架护坡。优化后张裕1# 隧道出口段侧面如图1 所示。
图1 优化后张裕1#隧道出口段侧面图
4． 1． 4 优化前后技术经济分析对比从安全、工期、效益方面对优化前后张裕1# 隧道出口段的技术经济情况进行分析，见表2。
表2 张裕1#隧道优化前后技术经济分析对比
4． 2． 1 原设计情况
蒙华铁路单、双线隧道洞口超前支护分别采用89、108 长管棚，长度一般为30 ～ 40 m。双线隧道洞口设计为出洞且地质条件较好时，采用 89 长管棚从洞内反向施工出洞。
4． 2． 2 现场核对发现问题及设计优化原因
经现场核对，洞口地形、地貌、地质条件等差异较大，隧道进、出洞施工风险也不相同，均采用长管棚支护易造成资源浪费，加大投资成本，且长管棚施工时间长，对围岩扰动大。
2． 3 优化方案及效果
以确保安全和方便施工为原则，强调隧道进洞“少扰动”，在直立性较好的老黄土地段、围岩整体性相对较好的石质地段，隧道进洞施工优先采用小导管，出洞施工一般采用小导管。经现场核对后，组织参建各方进行全面梳理排查，合计优化105 处，约占设计164 处的64%。
洞口段采用优化方案实施后，工程投资得到较大的节省，隧道进洞及施工组织时间也有一定的减少，洞口施工安全也得到了保障。管段88 座隧道全部安全进洞， 45 座隧道已安全出洞。图2 示出赵吾4#隧道采用小导管安全进洞后的现场情况，现场基本维持了原有地貌，实现了“零开挖”进洞［6 － 7］。
图2 赵吾4#隧道洞口段小导管进洞
4． 3 辅助坑道优化
4． 3． 1 根据铺架工期，优化辅助坑道———中条山隧道辅助导坑优化
4． 3． 1． 1 原设计情况
中条山隧道设计为双洞单线隧道，左线长18 405 m，右线长18 410 m，共设斜井6 座，泄水平导1座，按进口、出口、6 座斜井、平导共计9 个工区组织施工。其中4#斜井位于线路右侧，长665 m，综合坡度为11． 19%，与正线相交于DK629 + 100 处，交角为40°;5#斜井位于线路右侧，长500 m，综合坡度为9． 93%，与线路相交于DK629 + 900 处，交角为40°; 平导洞口位于线路右侧，全长4 319 m，在DK632 + 959 处下穿右线后，沿左、右线隧道中间平行布设，长3 671 m，主要作为隧道泄水通道。
4． 3． 1． 2 现场核对发现问题及设计优化原因
经现场核对，4 # 斜井洞口位于长乐镇一级水源地油坊沟水库上游汇水沟内，施工会对水源地产生较大影响; 斜井洞口标高低于水库最高水位8 m，存在水库水倒灌淹井的风险; 斜井洞身地质条件较差，施工安全风险大; 出口位于黄土陡壁上，施工场地条件较差。指挥部多次组织参建单位对中条山隧道附近地形地貌进行踏勘，对施工组织设计研究分析，得出隧道工期关键线路为6# 斜井至出口段。经召开专家会研究论证，对部分辅助坑道位置进行优化调整，同时满足总工期的要求。
4． 3． 1． 3 优化方案
取消4 #斜井，将5 #斜井由线路右侧调整至线路左侧，与主洞交点里程由DK629 + 900 调整至DK629 + 600，向进口方向移动300 m，调整后5 # 斜井全长由500 m 增至681 m。利用线路右侧的平导直接进入主洞增开工作面，同时向进口、出口方向施工，与主洞交点里程为DK632 + 530，利用的平导长613 m。优化前后3 #、4 #、5 #斜井及平导位置情况如图3 所示。
图3 优化前后3#，4#，5#斜井及平导位置情况( 单位: m)
4． 3． 1． 4 优化前后技术经济分析对比
从安全、工期、环保、效益方面对优化前后中条山隧道技术经济情况进行对比分析，见表3。
表3 中条山隧道优化前后技术经济分析对比
项目优化前优化后安全4#斜井施工存在淹井、坍塌、突涌等风险避免了淹井、坍塌、突涌等施工风险工期3# 斜井到出口最迟贯通日期为2018 年9 月1 日3#斜井到出口最迟贯通日期为2018 年8 月20 日，提前工期12 d环保4#斜井洞口位于水源保护区，施工期间会对水源造成污染避开了一级水源保护区，有利于环保效益4#斜井费用为2 153 万元，5#斜井费用为1 767 万元，泄水平导费用为8 955 万元取消4# 斜井，5# 斜井费用为2 149 万元，平导费用为2 827 万元，节约土地征用补偿费用15 万，净节约费用为7 914 万元
4． 3． 2 优化辅助坑道，缩短关键线路工期———大中山隧道3#斜井优化
4． 3． 2． 1 原设计情况
大中山隧道全长14 533 m，为单洞双线隧道。隧道地处秦岭造山带腹部，需穿越12 条断层及6 处节理发育带。全隧设3 座斜井，按进口及3 个斜井组织施工，出口无施工条件。其中3#斜井长741 m，综合坡度为5． 87%，工点承担正线大里程方向2 439 m、小里程方向1 508 m 的施工任务，大里程方向开挖贯通工期为40． 5 个月，为全隧控制工期作业面。
4． 3． 2． 2 现场核对发现问题及设计优化原因
原3#斜井洞口附件分布有民房，施工便道需经过乡道，对周边村民生活干扰较大。经过现场多次踏勘，并与地方沟通协调，经论证分析可将3# 斜井位置调整至线路左侧的淇河边沟谷内，调整与主洞交点里程，可缩短斜井长度，均衡大小里程方向主洞施工长度，缩短隧道施工总工期。
4． 3． 2． 3 优化方案
将原3#斜井与正洞交点向大里程方向移动710m，交点位于Ⅲ级围岩地段，斜井洞口调整至淇河边沟谷内，由斜井调整为横洞，长度由741 m 缩短至334m。优化前后斜井位置情况如图4 所示。
图4 优化前后斜井位置情况( 单位: m)
4． 3． 2． 4 优化前后技术经济分析对比
从安全、工期、环保、效益方面对优化前后大中山隧道的技术经济情况进行对比分析，见表4。
表4 大中山隧道优化前后技术经济分析对比
4． 4 利用现场环境调整施工组织———禹门口隧道出口段暗挖改明挖增开工作面
4． 4． 1 原设计情况
禹门口隧道全长5 089． 4 m，设计为单洞双线隧道。隧道出口里程为DK511 + 314，明暗交界里程为DK511 + 262，明洞长53 m; DK511 + 010 ～ + 262 段围岩级别为Ⅴ土，地质条件为第四系上更新坡洪积新黄土、细角砾土、细圆砾土。
4． 4． 2 现场核对发现问题及设计优化原因
隧道出口段DK511 +010 ～ +262 段为浅埋地段，地质条件较差，设计采用CD 法开挖施工，按照指导性施工组织35 m/月的进度指标计算［8］，该段需7 个月工期，采用暗挖法施工工期较长，总工期较难保证。隧道出口线路左侧20 m 处有1 座私人洗煤厂，DK511 + 262 处有乡村道路，施工前需改移道路，施工拆迁难度较大，洞口场地狭窄，周边条件较差，出口段地形如图5 所示。
图5 禹门口隧道出口段地形图
经现场踏勘，隧道DK511 + 067 ～ + 100 段位于山前沟谷，汇水面积较少，隧道埋深较浅，具备明挖施工条件。周边无其他建( 构) 筑物，施工干扰小，可立即组织施工，向大小里程方向同时施工，有利于缩短总工期，缓解工期压力。
4． 4． 3 优化方案
将隧道DK511 + 067 ～ + 100 段共计33 m 由暗挖变更为明挖，在此处增设工作面，向大小里程方向同时施工。优化后明挖段地形如图6 所示。
图6 优化后明挖段地形图
4． 4． 4 优化前后技术经济分析对比
从安全、工期、效益、施工条件方面对优化前后禹门口隧道的技术经济情况进行对比分析，见表5。
表5 禹门口隧道优化前后技术经济分析对比
4． 5 龙泉坪弃碴场优化
4． 5． 1 原设计情况
龙泉坪弃碴场位于龙泉坪隧道DK806 + 000 左侧1． 3 km 处淇河边，当地政府已对该段河道采取泄水洞方式截弯取直，现已成旱地，当地村民进行了开垦种植。龙泉坪弃碴场位于废弃的河道内，碴场占地面积56 933． 33 m2，设计容量( 松方) 96． 9 万m3，用于龙泉坪隧道、胡家坪1#隧道、胡家坪2#隧道和葡萄沟隧道4座共6 273 m 隧道弃碴。为满足泄水洞百年洪水流量的要求，碴场设计时对既有2 座泄水洞进行扩挖改建，并新增1 座泄水洞，加大泄水洞泄洪能力，满足百年泄洪要求，保护河滩地弃碴场不受洪水冲废。弃碴场设计示意如图7 所示。
图7 龙泉坪弃碴场设计示意图
4． 5． 2 核对发现问题及设计优化原因
经多次与地方水利局接洽，当地政府以废弃河道做为淇河泄洪预留通道为由，不允许作为弃碴场使用，征地手续迟迟不能办理，严重影响工程开工时间节点。
4． 5． 3 优化方案
建设指挥部多次组织现场踏勘，与地方政府共同寻找弃碴场地，经与当地政府沟通协商，将弃碴场改移至线路DK803 + 800 左侧2． 5 km 处薛家沟末端冲沟内，占地61 533． 33 m2，弃碴容量为89 万m3，弃碴容量可满足隧道弃碴需要。
4． 5． 4 优化前后技术经济分析比较
从安全、工期、效益、方面对优化前后龙泉坪弃碴场的技术经济情况进行分析对比，见表6。
表6 龙泉坪弃碴场优化前后技术经济分析对比
项目优化前优化后安全有可能堵塞泄洪通道，影响泄洪位于山谷冲沟末端，无安全隐患工期需先行完成2 座泄水洞扩建和1 座新建泄水洞施工后，方可弃碴，约推迟主体工程工期6个月可提前开工，有利于主体工程工期效益建设弃碴场及其配套附属工程需要2 800 万元建设弃碴场约需要800万元。节省投资约2 000万元
4． 6 以保护环境为核心，优化方案产生综合效益———黄柏岭隧道增设3#横洞
4． 6． 1 原设计情况
黄柏岭隧道全长7 439． 36 m，设计为单洞双线隧道，起讫里程为DK722 + 787． 44 ～ DK730 + 226． 8。隧道出口位于西子湖景区故县水库边，洞口下方水面宽160 ～ 180 m，洞口距最大蓄水位垂直高度8． 12 m。设1 座横洞，长70． 5 m; 1 座斜井，长453． 5 m。
4． 6． 2 现场核对发现问题及设计优化原因
经现场踏勘，地方政府反映2015 年已将故县水库升级为一级水源地，计划于2016 年7 月向洛宁县供应饮用水。原设计正洞内排水直接排入故县水库，洞内排水难以达到一级水源要求; 现场洞口地势陡峭，不具备建设排水处理设施的条件。
4． 6． 3 优化方案
为解决隧道建设期和运营期的排水问题，在线路左侧距离隧道出口约1． 2 km 处增设3#横洞，横洞与线路正交，长150 m，综合坡度为－ 2． 24%，与线路相交于DK729 + 020; 调整隧道出口端纵坡，由单面下坡调整为“V”字坡，以3#横洞为最低点，建设期和运营期隧道排水从3# 横洞排出; 调整2# 斜井位置，将斜井往小里程方向移动530 m，夹角为60． 2°，长443． 5 m，综合坡度为10． 49%，与线路相交于DK727 + 670。优化后隧道平纵示意如图8 所示。
图8 优化后隧道平纵面示意图( 单位: m)
4． 6． 4 优化前后技术经济分析对比
从工期、环保、效益方面对优化前后黄柏岭隧道的技术经济情况进行分析对比，见表7。
表7 黄柏岭隧道优化前后技术经济分析对比
5 结论与建议
开展隧道工程施工图现场核对优化工作，通过采用隧道改路基、暗挖改明挖、辅助导坑调整、增设横洞、大管棚改为小导管、优化弃碴场位置等符合现场实际的措施，有效地提高了勘察设计质量，对完善工点使用功能、合理降低工程成本、避免浪费建设资金、实现“安全、合理、经济”的目标具有重要的意义。同时在隧道施工图现场核对优化工作方面，把握好以下几个方面非常关键:
1) 施工图现场核对工作任务重、时间紧，核对工作涉及人员较多，为保证施工图现场核对优化工作的效果，参建各方准备工作要充分、组织安排要得力、过程控制要严格。
2) 施工图现场核对优化需充分发挥参建各方和业内专家的作用，建立施工图现场核对人才库，根据工程特点和难点确定各类技术人员和专家，确保现场核对质量及方案的科学合理。
3) 建立施工图现场核对优化考核激励机制，充分调动各参建单位及个人的积极性，将施工图现场核对优化与履约考核、评先奖励等挂钩。
4) 施工图现场核对优化是一项持续开展的工作，应贯穿项目建设全过程，在隧道后期的工程建设中，应将隧道工程围岩核对、技术参数优化工作保持常态化。
摘自:隧道建设