引小洞小斷隧道技術探討

邊升航

【摘 要】隨著引水工程以及小型水電站工程的建設，不斷出現(xiàn)小斷面隧洞工程。在各類型的隧道施工當中，小斷面隧洞開挖是施工難度較大的一類。南溝門水庫樞紐工程位于陜西省延安市黃陵縣境內(nèi)，該工程主要由南溝門水庫樞紐工程和引洛入葫工程組成，其中南溝門水庫樞紐工程由攔河大壩、溢洪道、導流泄洪洞、引水發(fā)電洞、壩后電站等組成。所以，為了確保隧洞開挖施工工期不受影響，特別就要注重施工的方式。

【關鍵詞】小斷面施工；隧道技術；施工技術

一、小斷面隧洞開挖存在的問題

1、通風排煙方面

隧道洞內(nèi)所排出的煙塵主要是出渣車的尾氣和爆破之后的炮煙。在實際的施工操作當中，主要是根據(jù)在自卸車上加裝尾氣過濾裝置、做好噴水撲塵的方式。隨著隧洞開挖進尺不斷地延長，需要更多的時間來通風排煙。雖然將簧串聯(lián)通風機不斷的設置，但是由于電壓下降等諸多方面的影響，導致效果一直打不到理想狀態(tài)，越是施工進行到后期，通風排煙所需要的時間越長，占據(jù)開挖循環(huán)的比例也就越大，給施工周期帶來了影響。

2、澗內(nèi)動力電源電壓方面

隨著洞挖進尺不斷地延長，洞內(nèi)的電壓也會呈現(xiàn)出下降趨勢。如果前期電纜所架設的斷面過小。等待隧道開挖到后期時，就會出現(xiàn)明顯的電壓不足的現(xiàn)象，導致電焊機、水泵等設備都不能夠正常的啟動，如果進行電纜的更換，就會耽誤整個施工周期，造成不必要的浪費出現(xiàn)。

二、小斷面隧道施工技術

1、制定施工方案

引水隧洞分兩個工作面進行開挖，即引水洞進口、出口各一個工作面。進出口兩工作面在樁號引0+665.050貫通。Ⅲ類、Ⅳ類圍巖采用全斷面開挖，每個循環(huán)2m，每天2個循環(huán)。Ⅴ類圍巖采用短進尺、弱爆破全斷面掘進，采用超前管棚及預灌漿等特殊手段進行處理。每個循環(huán)0.8～1.0m.出渣采用LWL-80型挖掘裝載機挖裝，洞底留0.7m石渣便于交通，2t自卸汽車運至洞外，ZL-50裝載機裝15t自卸汽車拉運至棄渣場。洞內(nèi)每隔200m開挖一個避車道，避車道寬2m，長8m。支護采用手風鉆造孔，機械注漿，人工安裝錨桿、掛網(wǎng)及鋼支撐。噴砼在洞口設拌合站，2t自卸汽車運輸至工作面，砼噴射機施噴。

2、錨噴施工

（1）鉆孔

根據(jù)引水洞的洞徑，選用 20m3空壓機配YT-28手風鉆鉆孔，并用高壓風管對孔內(nèi)巖粉進行清理。錨桿孔開孔按施工圖紙布置的錨桿位置進行，其孔位偏差不大于10cm，錨桿孔的孔軸方向垂直于開挖面，隨機錨桿的孔軸方向與可能滑動面垂直。

（2）安裝錨桿

注漿錨桿的孔徑大于錨桿直徑，采用“先注漿，后安裝錨桿”的程序施工，錨桿成品料下好后，機械注漿，人工安設錨桿。

（3）注漿

注漿的水泥砂漿配合比，由工地試驗室負責通過試驗選定。錨桿所用的材料按施工圖紙的要求選用Ⅱ級鋼；水泥砂漿采用強度等級不低于P.032.5的普通硅酸鹽水泥，采用最大粒徑小于2.5mm的中細砂；水泥砂漿的強度不低于20MPa。水泥砂漿中添加的速凝劑或其它外加劑，不含對錨桿產(chǎn)生腐蝕作用的成份。采用MZ-1型注漿機對錨桿進行注漿，至孔口有漿液流出為止，然后將錨孔塞緊并固定，防止?jié){液外流。錨桿在砂漿凝固前不敲擊、碰撞、掛重物或拉拔。

（4）掛鋼筋網(wǎng)

根據(jù)圍巖實際情況及監(jiān)理、地質(zhì)人員的指示，在斷層或巖石較為破碎部位加設鋼筋網(wǎng)。鋼筋為光面鋼筋，直徑6mm，網(wǎng)格尺寸為20*20cm，鋼筋綁扎好后和洞內(nèi)的錨桿焊接在一起然后進行噴砼施工。

（5）噴射砼

噴射砼所用水泥選用普通硅酸鹽水泥，當有防腐或特殊要求時，經(jīng)監(jiān)理人批準采用特種水泥，強度不低于32.5MPa，進場水泥附有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量證明書；細骨料采用堅韌、耐久的粗、中砂，最大粒徑大于2.5mm，使用時的含水率宜控制在5%～7%；粗骨料采用卵石，其粒徑不大于15mm；速凝劑的質(zhì)量符合規(guī)范要求并有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量證明書。初凝時間不大于5min，終凝時間不大于10min，選用的外加劑及其摻量通過實驗確定并由監(jiān)理批準后實施。

噴砼所用混合料采用750L自落式拌和機拌料，攪拌時間不少于2min，拌好后迅速運至施工現(xiàn)場，防止雨淋及大塊石等雜物混入，混合料進入噴射機前過篩。噴射砼之前處理好光滑巖面，清除開挖浮石并在滴水部位埋設排水管，并對設備風、水管路和電路等進行全面檢查和試運行。噴射砼分段、分片依次進行，噴射順序自上而下。分層噴射時，后一層須在前一層砼終凝后進行，若終凝3h后再噴，先用水清洗噴層面后噴射作業(yè)。

噴射作業(yè)緊跟開挖工作面，作業(yè)時連續(xù)向噴射機供料，洞室拱部噴射回彈量不大于25%，側(cè)墻噴射回彈量不大于15%，砼終凝至下一循環(huán)放炮時間不少于3h，噴射砼終凝2h后安排專人進行噴水養(yǎng)護，噴水養(yǎng)護時間滿足有關規(guī)定。噴層厚度經(jīng)檢查未達到設計厚度時，及時進行補噴。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)噴射砼中有鼓皮剝落，強度偏低或有其它缺陷的部位，及時進行處理和修補。

3、鋼支撐施工

（1）加工制作本鋼支撐根據(jù)需要設置，布置在進洞口。主要用在地下洞室內(nèi)地質(zhì)條件較差、易發(fā)性塌方的圍巖及斷層破碎帶，由于該類圍巖自穩(wěn)能力差，需要提高初期支護的強度，采用鋼支撐可承受開挖時引起的松動壓力，抑制圍巖大的變形，增強支護抗力。鋼支撐采用自制工字鋼拱架。采用I18工字鋼，洞外制作，洞內(nèi)焊接。鋼拱架斷面設計為開挖斷面尺寸，鋼拱架間距一般為0.8～1.0cm，中間聯(lián)系鋼筋采用φ25、φ16螺紋鋼。鋼支撐及鋼筋拱架按計劃提前制作成品10～20榀，并經(jīng)過試拼裝、驗收合格備用。鋼支撐及鋼筋拱架在鋼木加工場集中制作，其分節(jié)形成的單件便于現(xiàn)場操作使用，做到分節(jié)合理、拼裝簡單快捷，備件充足。

（2）安裝方法

按監(jiān)理人指令或在經(jīng)超前勘探查明的巖石破碎軟弱地段安裝鋼支撐，鋼支撐裝設在襯砌設計斷面以外。拱架在初噴5cm厚砼后開始架立。安裝時首先分批檢查驗收加工質(zhì)量；然后按設計焊接定位鋼筋及縱向連接筋，段間安設墊片螺栓連接。施工中嚴格控制鋼拱架的中線及標高尺寸；鋼拱架與巖面間安設鞍形砼墊塊，確保巖面與鋼拱架密貼、牢靠、穩(wěn)固；確保鋼架安裝緊湊、穩(wěn)固。鋼支撐安裝后，對破碎軟弱地段的圍巖穩(wěn)定進行監(jiān)測，遇到危險情況，及時增強鋼支撐或采取其它加強措施，并報告監(jiān)理人。經(jīng)監(jiān)理人檢查認為不合格時，根據(jù)監(jiān)理人的指令進行調(diào)整、修補和置換。

4、隧道支護

鋼拱架安裝要點：安裝前檢查開挖斷面輪廓、中線、高程；安裝時確保鋼拱架放在牢固的基礎上；鋼拱架分節(jié)段安裝，兩節(jié)段之間通過鋼板用螺栓連接，連接鋼板與拱架軸線垂直；鋼架立起后按中線、腰線將其校正到正確位置。

掛網(wǎng)：掛網(wǎng)與鋼拱架安裝基本同時進行。鋼筋網(wǎng)在洞外分片制作，制作尺寸按施工方法及循環(huán)進尺確定，安裝時搭接長度不小于10cm。人工鋪設貼近巖面，與錨桿或鋼架綁扎連接牢固。鋼筋網(wǎng)和鋼架綁扎時，應綁在靠近巖面一側(cè)，確保整體結構受力平衡。

噴漿：分析日進尺、各工序之間的銜接等因素，噴漿施工滯后掌子面5m～10m。在噴射混凝土前，將受噴面粉塵和雜物清除干凈、檢查噴漿機及管路的連接情況；拌料時潮濕石子與水泥按比例攪拌不少于兩次，再與砂子攪拌，攪拌后能用手捏成團，松手即散為宜；噴射時噴距控制在0.8m～1.2m之間，且垂直于巖面；初噴厚度3cm～5cm，復噴至設計厚度。噴漿結束4h后，進行灑水養(yǎng)護，7d內(nèi)每班養(yǎng)護一次，7d后每天養(yǎng)護一次，直至進行二次澆筑。

澆筑：主要步驟為拆除有關設備→檢查→架設模板→立堵→澆筑→拆?！謇?。混凝土采用邊澆筑邊振動的方法，遵守“快插慢提、深度適宜、分層澆筑、振搗均勻的原則”保證質(zhì)量，消滅蜂窩、麻面。混凝土澆筑后要進行灑水養(yǎng)護，并持續(xù)28d。

5、隧道開挖保護措施

（1）在軟弱地層中，開挖循環(huán)進尺恪守短進尺的原則。（2）開挖過程中嚴格按設計控制開挖斷面，不得欠挖，平均線性超挖應小于15cm，當出現(xiàn)超挖，采用噴錨支護永久支護體系時，多次復噴，直至平順。（3）鉆爆法洞室開挖后，在洞壁兩側(cè)及洞頂設置拱頂下沉和水平收斂觀測樁，Ⅳ、類圍巖不大于10m，Ⅲ類圍巖不大于25m。圍巖變化處適當加密，在各類圍巖的起始地段增設拱頂下沉測點1～2個，水平收斂1～2對各測點應在避免爆破作業(yè)破壞測點的前提下，盡可能靠近工作面埋設，各類量測點應安設在距開挖面，1米范圍內(nèi)，并在工作面開挖后12h內(nèi)和下次爆破前測取初次讀數(shù)。（4）隧洞軸線定線偏差不超過5cm，軸線豎向誤差不超過±3cm。

結束語：

小斷面隧洞的開挖支護施工一直以來都是工程施工的難點。因此，尋找一種既快捷、方便，又節(jié)儉的施工方法是工程施工人員一直追求的目標。

參考文獻：

[1]蔡葆廉，徐承祥，陳劍.水工長隧洞小斷面開挖爆破施工技術[J].福建建筑，2010（03）：37-38.

[2]王騰軍，田青文.超長隧洞內(nèi)施工控制網(wǎng)設計與實施[J].測繪科學與環(huán)境學報，2005（2）：20-22.