非破壞性開挖技術Tunnel Liner技術探討

陳川平

【摘 要】 大型長輸管道工程中小型穿越項目普遍采用的施工方法主要是Broing Machine; Mini horizontal directional;Open-cut crossing。在某些特殊點由于各種原因大型機械設備無法進場，以上的方法均不適用，因而采用Tunnel Liner穿越施工，使用少量小型設備，大量使用人工開挖的施工手段。這里主要是介紹施工工藝和工藝技術要點的對比。

【關鍵詞】 測量設計 ?隧道開挖 ?波紋管安裝 ?隧道軸線控制 ?成本控制

首先介紹簡單一下Tunnel Liner這種施工方法來源，這種施工方式不是一種新的技術，從1980年到1990年代，Tunnel Liner廣泛使用在市政工程，道路工程，排水等領域。隨著時間的推移，更多先進的技術采用，導致這種技術只有在短距離和大孔徑的使用上占有優勢。

然后在長輸管道施工中一些小型的特殊工程，比如穿越等級公路，高速公路，鐵路，小型灌溉渠，小型河流的等。受制于地形的條件和地理因素的限制，比如沒有空間布置設備，或者是地質條件太差，孔洞難以成型，亦或是環保和社會影響的要求，在大型施工設備的使用上受到限制等，導致常用的穿越手段因為成本或者是施工條件的限制不太適應，比如Boring Machine， 或者是Mini horizontal directional drilling，或者是Open-Cut。這時候根據現場的施工條件可以選擇Tunnel Liner（隧道開挖技術），在此我們將討論一下隧道開挖技術的施工工藝和經濟指標分析。

1 施工工藝簡述

1.1 穿越設計方案準備

詳細設計前必須要進行地勘測試，主要采用鉆孔和聲波兩種方式，地勘測試主要是獲取穿越段地耐力和地下水位數據，地勘同時需要判斷擬穿越路由上是否有障礙物，諸如已建管道、光纜管等。然后根據地勘的數據判斷確定穿越地層和路由以及波紋管型號等。最后根據測量成果出版管道穿越設計方案，主要包括施工的平面布置圖，管道走向的平面圖和斷面圖。

1.2 施工方法簡述（圖1）

1.2.1 開挖方式描述

第一步是操作坑的開挖工作，根據設計施工圖紙進行測量放線，包括操作坑基樁和Tunnel入土樁，以及管道中心樁和線路邊界樁，按照施工平面布置圖進行場地臨設。操作坑的防塌措施可以選擇放坡，打鋼板樁或者是防塔方架等形式。如果地下水位很高，可在操作坑內開挖一個集水坑，在坑內安放一個潛水泵，根據滲水情況開啟水泵排水。

第二步在操作坑開挖完成和公路的安全措施布置完成后就準備開挖隧道，隧道開挖采取人工操作，開挖軸線使用全站儀根據設計圖紙在現場安放控制樁。在開挖過程中不斷的復核，以控制開挖的隧道的軸線斜度和直線度。

1.2.2 波紋管的安裝

波紋管由三片鍍鋅瓦片構成，需要在洞內進行組裝。按照設計圖紙，通過全站儀測量波紋管軸線和傾斜度，并在隧道口附近穩定區域設置一個參照點（在之后的安裝過程中對隧道軸線和傾斜度進行復核）。此項工作包括修孔、安裝板、測量、糾偏，這項作業屬于關鍵工序，因為之后需要回拖預制管道，所以隧道安裝直線度是關系到管道回拖成功與否的關鍵。

這個過程中主要是用的水平尺，吊錘，塑料管，塑料線，卡件（自制）進行簡單的復核操作，之后每安裝5米再使用全站儀進行復核，根據測量結果糾偏。以保證隧道的直線度。參照點也根據安裝進度可以轉移，以便于隧道的復核工作。

1.2.3 波紋管與孔壁的水泥砂漿的填充

環空是在所安裝的金屬波紋管外壁與開挖洞孔之間形成的空間，為了避免將來在環空區域路面造成土方下沉塌方，必須在環空內注射土-水泥砂漿以填充空隙，這種材料具有一定的韌性也具有一定的耐壓能力，水泥土砂漿配制要具有一定的流動能力。水泥土的混合采取混凝土攪拌機，以下是常用的配比：

水泥∶水∶粘土=13Kg∶20L∶250Kg

水泥土砂漿使用具有適當揚程的泵，砂漿通過泵經過金屬波紋管預留孔被注入到環空之間，填充過程特別要注意的是波紋管本身波紋形狀造成的空間一定要填充完全，保持泵的出口正向壓力，約為1.0～2.0kgf/cm2，讓水泥土砂漿自然流動到空隙中，把環空完全充實充滿。

1.2.4 隧道內混凝土基底施工的作用

為了增加金屬波紋管抗腐蝕性，增加使用壽命。同時也是為了在拖管過程中不會因為金屬波紋管破壞混凝土夾克管，在隧道下部如圖2敷設混凝土基底。

至此，Tunnel liner施工安裝全部完成。

2 HSSE方面的特殊措施

2.1 密閉空間操作安全措施

在隧道開挖和安裝過程中，根據隧道的直徑以及隧道的長度采取適當通風措施，保證作業面內充足的氧氣量，以保證員工生命安全和工作環境舒適性的條件下。

隧道作業面內的換氣工作采取鼓風機強制通風的方式進行，鼓風機安放在隧道外，新鮮空氣通過直徑為75mm～100mm的呼吸管道經過鼓風機引導到作業面。

2.2 道路交通安全措施

在公路上設置施工標志，和限速標志，包括夜間的警示燈等安全措施，同時將操作坑與公路隔離分開，保證施工不受交通的干擾，做好施工場地HSE標識。

3 成本構成

Tunnel Liner施工中基本上不使用大型的機械設備，因此設備費這一塊比例很低，項目成本主要是在人工費上，這一點與項目的成本費用分攤表也是一致的。表1是基于4個采用Tunnel Liner項目統計的成本分攤：

4 幾種常用穿越施工方法比較（表2）

5 結語

通過對隧道開挖施工工藝的了解和成本構成分析，以及和其他穿越技術的比較可以看出，隧道開挖技術工藝比較簡單，不需要大型的設備配合施工，施工過程中不產生噪音，對周圍環境影響小，成本相對較低。特別對于施工場地空間狹小，無法滿足大型機械進場，或者管道沿線居民對噪聲控制要求高，社會協調難度大的小型城區穿越也是一個比較好選擇。

參考文獻：

[1]Métodos e Procedimentos para a execuo e o Georreferenciamento de Redes Subterreas da Infra_estrutura Urbana，Jefferson Rocco.

[2]ESTUDO DO USO DE MODOS N DESTRUTIVOS EM TRAVESSIAS DE TUBULAES SOB INTERFERNCIA，DIEGO REBOUS FORTES.