非破壞性開挖技術(shù)Tunnel Liner技術(shù)探討

陳川平

【摘 要】 大型長(zhǎng)輸管道工程中小型穿越項(xiàng)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(diǎn)由于各種原因大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法進(jìn)場(chǎng)，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(shè)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(shù)要點(diǎn)的對(duì)比。

【關(guān)鍵詞】 測(cè)量設(shè)計(jì) ?隧道開挖 ?波紋管安裝 ?隧道軸線控制 ?成本控制

首先介紹簡(jiǎn)單一下Tunnel Liner這種施工方法來(lái)源，這種施工方式不是一種新的技術(shù)，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(lǐng)域。隨著時(shí)間的推移，更多先進(jìn)的技術(shù)采用，導(dǎo)致這種技術(shù)只有在短距離和大孔徑的使用上占有優(yōu)勢(shì)。

然后在長(zhǎng)輸管道施工中一些小型的特殊工程，比如穿越等級(jí)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(shè)備，或者是地質(zhì)條件太差，孔洞難以成型，亦或是環(huán)保和社會(huì)影響的要求，在大型施工設(shè)備的使用上受到限制等，導(dǎo)致常用的穿越手段因?yàn)槌杀净蛘呤鞘┕l件的限制不太適應(yīng)，比如Boring Machine， 或者是Mini horizontal directional drilling，或者是Open-Cut。這時(shí)候根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件可以選擇Tunnel Liner（隧道開挖技術(shù)），在此我們將討論一下隧道開挖技術(shù)的施工工藝和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。

1 施工工藝簡(jiǎn)述

1.1 穿越設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)備

詳細(xì)設(shè)計(jì)前必須要進(jìn)行地勘測(cè)試，主要采用鉆孔和聲波兩種方式，地勘測(cè)試主要是獲取穿越段地耐力和地下水位數(shù)據(jù)，地勘同時(shí)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(jù)地勘的數(shù)據(jù)判斷確定穿越地層和路由以及波紋管型號(hào)等。最后根據(jù)測(cè)量成果出版管道穿越設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙進(jìn)行測(cè)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(jìn)行場(chǎng)地臨設(shè)。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(nèi)開挖一個(gè)集水坑，在坑內(nèi)安放一個(gè)潛水泵，根據(jù)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(zhǔn)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(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诂F(xiàn)場(chǎng)安放控制樁。在開挖過程中不斷的復(fù)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(gòu)成，需要在洞內(nèi)進(jìn)行組裝。按照設(shè)計(jì)圖紙，通過全站儀測(cè)量波紋管軸線和傾斜度，并在隧道口附近穩(wěn)定區(qū)域設(shè)置一個(gè)參照點(diǎn)（在之后的安裝過程中對(duì)隧道軸線和傾斜度進(jìn)行復(fù)核）。此項(xiàng)工作包括修孔、安裝板、測(cè)量、糾偏，這項(xiàng)作業(yè)屬于關(guān)鍵工序，因?yàn)橹笮枰赝项A(yù)制管道，所以隧道安裝直線度是關(guān)系到管道回拖成功與否的關(guān)鍵。

這個(gè)過程中主要是用的水平尺，吊錘，塑料管，塑料線，卡件（自制）進(jìn)行簡(jiǎn)單的復(fù)核操作，之后每安裝5米再使用全站儀進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)測(cè)量結(jié)果糾偏。以保證隧道的直線度。參照點(diǎn)也根據(jù)安裝進(jìn)度可以轉(zhuǎn)移，以便于隧道的復(fù)核工作。

1.2.3 波紋管與孔壁的水泥砂漿的填充

環(huán)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(lái)在環(huán)空區(qū)域路面造成土方下沉塌方，必須在環(huán)空內(nèi)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(dòng)能力。水泥土的混合采取混凝土攪拌機(jī)，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(dāng)揚(yáng)程的泵，砂漿通過泵經(jīng)過金屬波紋管預(yù)留孔被注入到環(huán)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(dòng)到空隙中，把環(huán)空完全充實(shí)充滿。

1.2.4 隧道內(nèi)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(shí)也是為了在拖管過程中不會(huì)因?yàn)榻饘俨y管破壞混凝土夾克管，在隧道下部如圖2敷設(shè)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(jù)隧道的直徑以及隧道的長(zhǎng)度采取適當(dāng)通風(fēng)措施，保證作業(yè)面內(nèi)充足的氧氣量，以保證員工生命安全和工作環(huán)境舒適性的條件下。

隧道作業(yè)面內(nèi)的換氣工作采取鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)的方式進(jìn)行，鼓風(fēng)機(jī)安放在隧道外，新鮮空氣通過直徑為75mm～100mm的呼吸管道經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)引導(dǎo)到作業(yè)面。

2.2 道路交通安全措施

在公路上設(shè)置施工標(biāo)志，和限速標(biāo)志，包括夜間的警示燈等安全措施，同時(shí)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(chǎng)地HSE標(biāo)識(shí)。

3 成本構(gòu)成

Tunnel Liner施工中基本上不使用大型的機(jī)械設(shè)備，因此設(shè)備費(fèi)這一塊比例很低，項(xiàng)目成本主要是在人工費(fèi)上，這一點(diǎn)與項(xiàng)目的成本費(fèi)用分?jǐn)偙硪彩且恢碌?。?是基于4個(gè)采用Tunnel Liner項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)的成本分?jǐn)偅?/p>

4 幾種常用穿越施工方法比較（表2）

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)隧道開挖施工工藝的了解和成本構(gòu)成分析，以及和其他穿越技術(shù)的比較可以看出，隧道開挖技術(shù)工藝比較簡(jiǎn)單，不需要大型的設(shè)備配合施工，施工過程中不產(chǎn)生噪音，對(duì)周圍環(huán)境影響小，成本相對(duì)較低。特別對(duì)于施工場(chǎng)地空間狹小，無(wú)法滿足大型機(jī)械進(jìn)場(chǎng)，或者管道沿線居民對(duì)噪聲控制要求高，社會(huì)協(xié)調(diào)難度大的小型城區(qū)穿越也是一個(gè)比較好選擇。

參考文獻(xiàn)：

[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.