淺談小斷面隧洞開挖施工方法

于成博

中鐵隧道集團一處有限公司 重慶 401121

摘要：小斷面長隧洞是水電工程中必不可少的工程項目。本文即結合具體工程案例詳細闡述了小斷面長隧洞快速施工的優(yōu)化技術措施。

關鍵詞：小斷面；長隧洞；鉆孔；爆破；通風

一、工程施工概況

山西省辛安泉供水改擴建工程長治支線隧洞施工標隧洞總長6584.47m，共布置3個工區(qū)（進口、出露段、出口），4個工作面（隧洞進口、出露段上游、出露段下游、隧洞出口），隧洞進口至出露段上游開挖支護1963.8m，隧洞出露段下游至隧洞出口開挖支護4523.34m。隧洞圍巖總體較差，隧洞開挖出現(xiàn)煤層、滲水、巖溶、溶腔等不良地質(zhì)，施工條件差。隧洞出露段下游至隧洞出口開挖是本工程的關鍵控制性工期，隧洞斷面小（最大寬度3.5m，最大高度3.885m），無法采用大型機械設備施工，施工效率較低，獨頭通風壓力大。

二、隧洞開挖采用施工方法

隧洞開挖采用“新奧法”施工，全斷面光面爆破，楔型掏槽，YT-28型手持風鉆鉆孔，自制可拆卸施工作業(yè)平臺，無軌運輸出渣，采用裝載機配合電動扒渣機裝2-3m3自卸汽車出渣。

（一）測量放線

控制點測量采用全站儀，進洞后洞內(nèi)安裝紅外線導向儀進行隧洞掌子面開挖控制，每次鉆孔前采用圓心法和支距法進行放線，采用紅油漆在開挖掌子面上標示開挖輪廓線，定期采用全站儀對隧洞內(nèi)紅外線導向儀進行檢查、復核和對隧洞斷面進行測量。

（二）鉆孔爆破作業(yè)

鉆孔采用YT-28型手持風鉆鉆孔，全斷面一次開挖爆破成型。掏槽孔采用楔型掏槽，掏槽孔鉆孔深度2.5m，輔助孔鉆孔深度2.2m，周邊孔鉆孔深度2.0m；掏槽孔、輔助孔采用連續(xù)裝藥，周邊孔采用光面爆破間隔裝藥。

（三）隧洞通風

隧洞通風采用壓入式軸流風機獨頭通風。

（四）找頂安全排除

隧洞爆破通風后，對隧洞拱頂危石進行排查找頂，發(fā)現(xiàn)隱患及時排除處理，出渣完成后，再次進行排險和安全檢查，為下一步施工做好安全防范和施工準備。

（五）出渣方式

采用裝載機配合電動扒渣機裝渣，開挖工作面距離錯車洞小于70m時，裝載機出渣優(yōu)于扒渣機，隨著開挖工作面距離錯車洞大于100m時，扒渣機的優(yōu)于裝載機。

（六）隧洞立拱支護

拱架采用I14工字鋼加工，經(jīng)統(tǒng)計土洞立拱支護需要3個小時，巖洞立拱支護需要3.5個小時。

（七）噴射混凝土

隧洞噴射混凝土采用潮噴，根據(jù)統(tǒng)計土洞每循環(huán)噴護需要3.5小時，Ⅴ類圍巖每循環(huán)噴護需要3.5小時，Ⅲ類圍巖每循環(huán)噴護需要2小時。

各級圍巖每循環(huán)開挖時間統(tǒng)計表 單位：h

項目土洞V級圍巖III級圍巖備注

開挖233含裝藥時間

出碴2.533含找頂時間

立拱33.5

噴射混凝土3.532

總計1112.58

三、施工中存在的問題

根據(jù)項目施工實際情況，項目施工過程中主要存在以下幾方面問題；

（一）出渣問題

由于采用20裝載機配合電機扒渣機裝渣，自卸汽車出渣，設備質(zhì)量較差，運用2-3個月后，雖然經(jīng)常進行檢修，但也經(jīng)常出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，影響施工進度。

（二）通風問題

洞內(nèi)煙塵主要為爆破后的炮煙和出渣設備尾氣。實際施工過程中灑水撲塵不到位，車輛未加裝尾氣過濾裝置，隨著隧洞開挖進尺的不斷延長，通風排煙時間也就越來越長。雖然可以設置串聯(lián)通風設備，但受電壓影響，可能無法達到理想狀態(tài)，隨著開挖深度越長，開挖通風時間占據(jù)開挖循環(huán)時間的比例越大。

（三）洞內(nèi)電源電壓問題

隨著隧洞開挖的延伸，洞內(nèi)電壓不斷的下降，洞挖后期會出現(xiàn)電壓不足，洞內(nèi)設備無法正常啟動運轉(zhuǎn)，嚴重影響隧洞開挖。

四、隧洞施工方案優(yōu)化

根據(jù)項目實際施工情況和成本分析得出，中小型長隧洞開工需從以下幾個方面進行改進優(yōu)化；

（一）設置施工支洞，長洞短打

設置施工支洞有以下好處：①開票多個工作面，實現(xiàn)“長洞短打”以縮短工期（獨頭掘進控制在1000m左右比較適合）；②有利于隧洞通風、排煙；③有利于出渣。設置施工支洞應以均衡施工為原則，既要快又要經(jīng)濟。支洞多，主洞工作面就多，有利于主洞施工進度，但增加了臨時工程量，不利于經(jīng)濟施工。反之，支洞少或不設支洞，主動工作面少，不利于主動施工，后期施工影響因素較多。

（二）施工機械設備選型

1.鉆孔設備選擇

盡管多臂鉆鉆孔快，手持風鉆鉆孔慢，但由于隧洞內(nèi)空間小，單位面積的鉆孔數(shù)比大洞多，多臂鉆的效率不能充分發(fā)揮；自制可拆卸施工作業(yè)平臺，采用手持風鉆通過長、短釬的作業(yè)方式，可以充分發(fā)揮手持風鉆的優(yōu)勢，故優(yōu)先考慮手持風鉆。

2.出渣設備配套

出渣工序是控制施工進度的關鍵環(huán)節(jié)，出渣設備選型是否得當，直接影響施工進度。一般選用電動扒渣機配合小型自卸車，或選用小型裝載機配合小型自卸車；經(jīng)我項目統(tǒng)計驗證，小型裝載機配合扒渣機裝渣，小型自卸車出渣，開挖出渣效率較高。若條件允許，考慮通風排煙問題，首先考慮有軌運輸，軌道為輕軌，單軌鋪設，每200m設置20m長的會車道，有利于后期施工設備維修、保養(yǎng)，有軌運輸設備故障率遠遠低于無軌運輸。

（三）輔助設施配置

1.通風、排煙

開挖炮煙是否盡快吹散排出洞外，決定下到工序是否可以及時進行。經(jīng)走訪其他工地，結合目前實際情況和查閱資料證明，混合式供風效果較好，混合式是指吹吸結合通風；之外，洞內(nèi)設置專人灑水撲塵，車輛尾部加裝過濾裝置等設施，加強除塵排煙效果。

2.供電

供電的最大困難是線路損耗較大。減少線路損耗的影響，可采用電阻較小的銅芯電纜，減少線路損耗；也可采用線路末端設升壓變壓器的方法，保證施工設備的正常使用。

（四）爆破循環(huán)控制

由于隧洞施工地質(zhì)差別，按照已定的爆破設計并不一定能達到最好是爆破效果。在施工過程中，應根據(jù)實際地質(zhì)圍巖情況，及時調(diào)整爆破參數(shù)，以取得最佳爆破效果。開挖進尺為一種重要的爆破參數(shù)，應與循環(huán)時間協(xié)調(diào)考慮，以取得最佳循環(huán)進尺。

五、結語

小斷面隧洞施工，我們認為設備的選型是確保施工的關鍵，正確合理的設備的選型及搭配可以保證正常施工進度，合理科學的人員、設備、機械調(diào)派才能更有效的提高生產(chǎn)，施工從各個環(huán)節(jié)抓起，才能取得更好的效益。

參考文獻：

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[2]王鑫，張保圓，王博. 隧道簡易鋼模臺車混凝土襯砌施工技術[J].現(xiàn)代隧道技術.2010（05）