某小型隧洞施工所遇問(wèn)題的處理

楊建生

摘 要：本文通過(guò)對(duì)某小型隧洞施工所遇問(wèn)題的處理，解決了不能爆破或有困難的隧洞開(kāi)挖施工，以及施工安全輔助措施大管棚的替代措施，同時(shí)還解決了錨桿的施工困難。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的發(fā)展，在城鎮(zhèn)改造建設(shè)中，對(duì)小型隧洞施工有一定的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：隧洞開(kāi)挖；管棚施工；成孔；小鋼管棚。

Problems encountered in a small tunnel construction process

Yang Jian-sheng

（Feng Xiang， Chongqing Construction Engineering Co.， Ltd.， Chongqing 408601）

Abstract： Based on the problems encountered in a small tunnel construction process， can not solve the difficulties tunnel blasting or excavation and construction safety measures bassoon studio auxiliary alternative measures， but also to solve the bolt construction difficulties. With the development of China's urbanization， the urban transformation of the construction， the construction of small tunnel has some reference reference.

Keywords： tunnel excavation； pipe roof construction； into the hole； small steel shed.

1.工程概況

該隧洞為某碼頭皮帶車?yán)鹊溃O(shè)計(jì)隧洞凈寬5.5m，凈高3.79m，拱半徑為3.173m，隧洞長(zhǎng)84.2m。

地質(zhì)勘察隧洞前段為崩坡積粉質(zhì)粘土及塊石土，成洞條件差，圍巖級(jí)別為VI級(jí)，后段為泥灰?guī)r，圍巖級(jí)別為IV級(jí)。粉質(zhì)粘土稍濕，可塑狀，內(nèi)夾塊石，塊石為泥灰?guī)r，塊徑多為50-1000mm，含量15-35%左右，質(zhì)硬，呈中等風(fēng)化狀。塊石土由泥灰?guī)r塊石和粘性土組成，塊石塊徑多為50-1000mm，含量60-85%左右，質(zhì)硬，呈中等風(fēng)化狀，充填粘性土，未膠結(jié)，結(jié)構(gòu)稍密。泥灰?guī)r厚層狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)風(fēng)化巖體質(zhì)軟，多破碎。

VI級(jí)圍巖：設(shè)計(jì)隧洞開(kāi)挖前采取施工安全輔助措施為50 m鋼管棚，開(kāi)挖后初期支護(hù)為R25N中空注漿錨桿掛鋼筋網(wǎng)噴護(hù)C20砼20cm厚，格柵拱骨架間距0.5m進(jìn)行加勁，二次襯砌為C25鋼筋砼厚50cm。IV級(jí)圍巖：設(shè)計(jì)初期支護(hù)為R25N中空注漿錨桿掛鋼筋網(wǎng)噴護(hù)C20砼20cm厚，二次襯砌為C25鋼筋砼厚50cm。隧洞斷面圖及支護(hù)示意圖見(jiàn)圖一、圖二。

2.工程特點(diǎn)

（1）開(kāi)挖斷面小。隧洞開(kāi)挖最大寬度7.1m、最大開(kāi)挖高度4.89m。開(kāi)挖及出碴不利機(jī)械施工作業(yè)。

（2）地質(zhì)條件差。圍巖為粉質(zhì)粘土夾塊石土至塊石土，稍密狀，較破碎，整體性差，對(duì)成洞不利。

（3）有地下水。地下水由降水補(bǔ)給，由于巖體破碎，地表下圍巖為粉質(zhì)粘土夾塊石土，地表水易于滲入，圍巖易軟化，強(qiáng)度降低。

3.施工方法

3.1超前管棚施工

根據(jù)隧洞的地質(zhì)情況，隧洞前段為崩坡積粉質(zhì)粘土及塊石土，成洞條件差，設(shè)計(jì)施工安全輔助措施為鋼管棚，深度為50米，結(jié)合管棚成孔擬采用地質(zhì)鉆孔，而成孔當(dāng)深度過(guò)長(zhǎng)后鉆桿受重力的影響而下垂，管棚成孔很難準(zhǔn)確定位。為了保證管棚成孔準(zhǔn)確，不偏離隧洞邊沿或管棚不下垂至洞身位置，鋼管棚分為兩段施工。首先施工前段20米，一是保證管棚成孔定位準(zhǔn)確，充分發(fā)揮管棚作用；二是縮短管棚施工時(shí)間，以便盡早進(jìn)洞施工。第二段管棚在總結(jié)前段施工經(jīng)驗(yàn)效果后，安排在洞內(nèi)前段二次襯砌施工及養(yǎng)護(hù)時(shí)施工。

3.2隧洞開(kāi)挖

綜合分析隧洞的開(kāi)挖尺寸及地質(zhì)條件，擬采取弱爆破全斷面短進(jìn)尺開(kāi)挖，小型裝載機(jī)除碴至洞外的方式施工。

其它方面的施工按常規(guī)方法施工，此處不詳述。

4.施工中出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題及其解決方法

4.1隧洞開(kāi)挖

隧洞開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)洞體圍巖塊石土中泥灰?guī)r塊石分布極不均勻，塊石土中粘性土可塑至軟塑狀，并有地下水滲透。一方面導(dǎo)致爆破成孔困難：塊石土中遇到巖塊時(shí)采用風(fēng)鉆成孔，遇到粘性土?xí)r采用螺旋電鉆成孔，如此交替施工難度較大，且風(fēng)鉆易堵塞風(fēng)口，如采用水鉆，則加劇圍巖不穩(wěn)定性，易坍塌。另一方面爆破開(kāi)挖洞體邊界不易控制，巖體穩(wěn)定性較差，洞體易超挖，局部塊體較大的塊石又易欠挖。

考慮隧洞開(kāi)挖出現(xiàn)的的問(wèn)題、人工開(kāi)挖的成本及洞體開(kāi)挖人員的安全性，結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕C(jī)械，決定采取小型挖掘機(jī)，將挖斗更換為破碎頭，進(jìn)行機(jī)械鑿?fù)凇ｉ_(kāi)挖效果良好，保證了洞體圍巖穩(wěn)定及洞體邊界精準(zhǔn)，杜絕了超欠挖現(xiàn)象。

4.2超前管棚施工

隧洞開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)，前段施工的管棚進(jìn)洞10米后成孔位置準(zhǔn)確性較差，位置偏移較大，個(gè)別偏移至洞身位置。一影響了洞體開(kāi)挖。二由于管位偏移較大，不能形成管棚，洞體開(kāi)挖時(shí)不能對(duì)洞體圍巖很好地支護(hù)，危及洞體開(kāi)挖人員的安全。分析原因：洞體圍巖塊石分布的不均勻性是其關(guān)鍵因素。水平鉆孔時(shí)，鉆孔過(guò)深后除鉆具重力影響外，洞體圍巖塊石分布及塊石巖塊軟硬嚴(yán)重影響鉆孔孔位位置。當(dāng)鉆頭接觸處不全是土體或巖石塊體而是部分巖石塊體時(shí)，鉆頭接觸處受力不均，鉆頭將向軟弱方向偏移。當(dāng)鉆孔越深，鉆頭越不容易控制，鉆孔孔位偏移越大，故管棚進(jìn)洞10米后位置偏移較大。

解決以上問(wèn)題辦法：如縮短管棚施工段長(zhǎng)度，勢(shì)必增加管棚洞內(nèi)施工次數(shù)，隨即增加洞內(nèi)施工難度，延長(zhǎng)施工工期。根據(jù)工程實(shí)際情況，分析考慮各種因素，決定取消管棚洞內(nèi)段施工，采取小鋼管棚解決施工安全輔助措施。小鋼管棚支護(hù)示意圖見(jiàn)圖三。

施工順序：洞體開(kāi)挖—初噴混凝土—安裝鋼筋網(wǎng)片—型鋼拱就位固定—施工小鋼管棚—初期支護(hù)混凝土復(fù)噴。

洞體第一次開(kāi)挖施工段開(kāi)挖0.8-1.0m，安裝第一榀型鋼拱時(shí)，按設(shè)計(jì)間距0.5m安裝，與洞體開(kāi)挖面保持0.3-0.5m距離，以便型鋼拱安裝及小鋼管棚施工，以后按0.5m為一個(gè)施工循環(huán)段開(kāi)挖施工直至洞體開(kāi)挖完成。

4.3小鋼管棚施工

無(wú)論是注漿錨桿還是小型鋼管棚施工，其難點(diǎn)在于成孔，如前所述洞體開(kāi)挖爆破鉆孔中成孔困難的原因一樣，無(wú)法采用機(jī)械鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取消注漿錨桿，采取與小型鋼管棚相同的直接打入式施工方法解決。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘機(jī)振動(dòng)破碎頭，采取振動(dòng)直接將鋼管打入洞體圍巖內(nèi)。型鋼拱就位固定后，在型鋼拱外鍘緊靠型鋼拱，按設(shè)計(jì)環(huán)向間距，外徑48×4.25加厚鋼管與洞壁縱向向外圍巖方向保持5°的角度低速打入圍巖內(nèi)，施工完畢將鋼管尾端與型鋼拱焊接。為了確保鋼管打入時(shí)，不變形彎曲，對(duì)鋼管進(jìn)行加強(qiáng)處理。將鋼管打入端加工呈錐尖形；打擊接觸尾端處鋼管外側(cè)，采用直徑8-10的鋼筋加工呈環(huán)狀加勁箍，與鋼管焊接牢固，詳見(jiàn)圖四。

小型鋼管采取直接振動(dòng)打入，不但解決了成孔困難，而且鋼管打入圍巖時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行了擠密加強(qiáng)，洞體開(kāi)挖后圍巖更加穩(wěn)定，確保了洞體開(kāi)挖安全。

5.總結(jié)

通過(guò)此隧洞施工，特別是對(duì)施工中所遇問(wèn)題的解決，有以下幾點(diǎn)體會(huì)，對(duì)今后類似工程施工有一定參考借鑒。

（1）利用小型機(jī)械—鑿巖機(jī)開(kāi)挖小型隧洞，既能降低人工開(kāi)挖強(qiáng)度，保證開(kāi)挖人員安全，又能開(kāi)挖采取爆破開(kāi)挖有困難的塊石類土或破碎類巖石圍巖的隧洞。

（2）對(duì)于小型類隧洞，施工安全輔助措施可以采取施工簡(jiǎn)單方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工藝復(fù)雜、成本較高的大管棚。

（3）鋼管直接打入式施工方法，不但解決了注漿錨桿、小管棚的施工困難，而且還對(duì)洞體圍巖有進(jìn)一步擠密加強(qiáng)作用，更有利于洞體安全開(kāi)挖。

參考文獻(xiàn)

巖土錨固技術(shù)手冊(cè).人民交通出版社

解決以上問(wèn)題辦法：如縮短管棚施工段長(zhǎng)度，勢(shì)必增加管棚洞內(nèi)施工次數(shù)，隨即增加洞內(nèi)施工難度，延長(zhǎng)施工工期。根據(jù)工程實(shí)際情況，分析考慮各種因素，決定取消管棚洞內(nèi)段施工，采取小鋼管棚解決施工安全輔助措施。小鋼管棚支護(hù)示意圖見(jiàn)圖三。

施工順序：洞體開(kāi)挖—初噴混凝土—安裝鋼筋網(wǎng)片—型鋼拱就位固定—施工小鋼管棚—初期支護(hù)混凝土復(fù)噴。

洞體第一次開(kāi)挖施工段開(kāi)挖0.8-1.0m，安裝第一榀型鋼拱時(shí)，按設(shè)計(jì)間距0.5m安裝，與洞體開(kāi)挖面保持0.3-0.5m距離，以便型鋼拱安裝及小鋼管棚施工，以后按0.5m為一個(gè)施工循環(huán)段開(kāi)挖施工直至洞體開(kāi)挖完成。

4.3小鋼管棚施工

無(wú)論是注漿錨桿還是小型鋼管棚施工，其難點(diǎn)在于成孔，如前所述洞體開(kāi)挖爆破鉆孔中成孔困難的原因一樣，無(wú)法采用機(jī)械鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取消注漿錨桿，采取與小型鋼管棚相同的直接打入式施工方法解決。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘機(jī)振動(dòng)破碎頭，采取振動(dòng)直接將鋼管打入洞體圍巖內(nèi)。型鋼拱就位固定后，在型鋼拱外鍘緊靠型鋼拱，按設(shè)計(jì)環(huán)向間距，外徑48×4.25加厚鋼管與洞壁縱向向外圍巖方向保持5°的角度低速打入圍巖內(nèi)，施工完畢將鋼管尾端與型鋼拱焊接。為了確保鋼管打入時(shí)，不變形彎曲，對(duì)鋼管進(jìn)行加強(qiáng)處理。將鋼管打入端加工呈錐尖形；打擊接觸尾端處鋼管外側(cè)，采用直徑8-10的鋼筋加工呈環(huán)狀加勁箍，與鋼管焊接牢固，詳見(jiàn)圖四。

小型鋼管采取直接振動(dòng)打入，不但解決了成孔困難，而且鋼管打入圍巖時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行了擠密加強(qiáng)，洞體開(kāi)挖后圍巖更加穩(wěn)定，確保了洞體開(kāi)挖安全。

5.總結(jié)

通過(guò)此隧洞施工，特別是對(duì)施工中所遇問(wèn)題的解決，有以下幾點(diǎn)體會(huì)，對(duì)今后類似工程施工有一定參考借鑒。

（1）利用小型機(jī)械—鑿巖機(jī)開(kāi)挖小型隧洞，既能降低人工開(kāi)挖強(qiáng)度，保證開(kāi)挖人員安全，又能開(kāi)挖采取爆破開(kāi)挖有困難的塊石類土或破碎類巖石圍巖的隧洞。

（2）對(duì)于小型類隧洞，施工安全輔助措施可以采取施工簡(jiǎn)單方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工藝復(fù)雜、成本較高的大管棚。

（3）鋼管直接打入式施工方法，不但解決了注漿錨桿、小管棚的施工困難，而且還對(duì)洞體圍巖有進(jìn)一步擠密加強(qiáng)作用，更有利于洞體安全開(kāi)挖。

參考文獻(xiàn)

巖土錨固技術(shù)手冊(cè).人民交通出版社

解決以上問(wèn)題辦法：如縮短管棚施工段長(zhǎng)度，勢(shì)必增加管棚洞內(nèi)施工次數(shù)，隨即增加洞內(nèi)施工難度，延長(zhǎng)施工工期。根據(jù)工程實(shí)際情況，分析考慮各種因素，決定取消管棚洞內(nèi)段施工，采取小鋼管棚解決施工安全輔助措施。小鋼管棚支護(hù)示意圖見(jiàn)圖三。

施工順序：洞體開(kāi)挖—初噴混凝土—安裝鋼筋網(wǎng)片—型鋼拱就位固定—施工小鋼管棚—初期支護(hù)混凝土復(fù)噴。

洞體第一次開(kāi)挖施工段開(kāi)挖0.8-1.0m，安裝第一榀型鋼拱時(shí)，按設(shè)計(jì)間距0.5m安裝，與洞體開(kāi)挖面保持0.3-0.5m距離，以便型鋼拱安裝及小鋼管棚施工，以后按0.5m為一個(gè)施工循環(huán)段開(kāi)挖施工直至洞體開(kāi)挖完成。

4.3小鋼管棚施工

無(wú)論是注漿錨桿還是小型鋼管棚施工，其難點(diǎn)在于成孔，如前所述洞體開(kāi)挖爆破鉆孔中成孔困難的原因一樣，無(wú)法采用機(jī)械鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取消注漿錨桿，采取與小型鋼管棚相同的直接打入式施工方法解決。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘機(jī)振動(dòng)破碎頭，采取振動(dòng)直接將鋼管打入洞體圍巖內(nèi)。型鋼拱就位固定后，在型鋼拱外鍘緊靠型鋼拱，按設(shè)計(jì)環(huán)向間距，外徑48×4.25加厚鋼管與洞壁縱向向外圍巖方向保持5°的角度低速打入圍巖內(nèi)，施工完畢將鋼管尾端與型鋼拱焊接。為了確保鋼管打入時(shí)，不變形彎曲，對(duì)鋼管進(jìn)行加強(qiáng)處理。將鋼管打入端加工呈錐尖形；打擊接觸尾端處鋼管外側(cè)，采用直徑8-10的鋼筋加工呈環(huán)狀加勁箍，與鋼管焊接牢固，詳見(jiàn)圖四。

小型鋼管采取直接振動(dòng)打入，不但解決了成孔困難，而且鋼管打入圍巖時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行了擠密加強(qiáng)，洞體開(kāi)挖后圍巖更加穩(wěn)定，確保了洞體開(kāi)挖安全。

5.總結(jié)

通過(guò)此隧洞施工，特別是對(duì)施工中所遇問(wèn)題的解決，有以下幾點(diǎn)體會(huì)，對(duì)今后類似工程施工有一定參考借鑒。

（1）利用小型機(jī)械—鑿巖機(jī)開(kāi)挖小型隧洞，既能降低人工開(kāi)挖強(qiáng)度，保證開(kāi)挖人員安全，又能開(kāi)挖采取爆破開(kāi)挖有困難的塊石類土或破碎類巖石圍巖的隧洞。

（2）對(duì)于小型類隧洞，施工安全輔助措施可以采取施工簡(jiǎn)單方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工藝復(fù)雜、成本較高的大管棚。

（3）鋼管直接打入式施工方法，不但解決了注漿錨桿、小管棚的施工困難，而且還對(duì)洞體圍巖有進(jìn)一步擠密加強(qiáng)作用，更有利于洞體安全開(kāi)挖。

參考文獻(xiàn)

巖土錨固技術(shù)手冊(cè).人民交通出版社