淺談小斷面隧洞開挖施工方法

于成博

中鐵隧道集團(tuán)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(xiàng)目。本文即結(jié)合具體工程案例詳細(xì)闡述了小斷面長隧洞快速施工的優(yōu)化技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：小斷面；長隧洞；鉆孔；爆破；通風(fēng)

一、工程施工概況

山西省辛安泉供水改擴(kuò)建工程長治支線隧洞施工標(biāo)隧洞總長6584.47m，共布置3個(gè)工區(qū)（進(jìn)口、出露段、出口），4個(gè)工作面（隧洞進(jìn)口、出露段上游、出露段下游、隧洞出口），隧洞進(jìn)口至出露段上游開挖支護(hù)1963.8m，隧洞出露段下游至隧洞出口開挖支護(hù)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(guān)鍵控制性工期，隧洞斷面?。ㄗ畲髮挾?.5m，最大高度3.885m），無法采用大型機(jī)械設(shè)備施工，施工效率較低，獨(dú)頭通風(fēng)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(fēng)鉆鉆孔，自制可拆卸施工作業(yè)平臺(tái)，無軌運(yùn)輸出渣，采用裝載機(jī)配合電動(dòng)扒渣機(jī)裝2-3m3自卸汽車出渣。

（一）測(cè)量放線

控制點(diǎn)測(cè)量采用全站儀，進(jìn)洞后洞內(nèi)安裝紅外線導(dǎo)向儀進(jìn)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(jìn)行放線，采用紅油漆在開挖掌子面上標(biāo)示開挖輪廓線，定期采用全站儀對(duì)隧洞內(nèi)紅外線導(dǎo)向儀進(jìn)行檢查、復(fù)核和對(duì)隧洞斷面進(jìn)行測(cè)量。

（二）鉆孔爆破作業(yè)

鉆孔采用YT-28型手持風(fēng)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(fēng)

隧洞通風(fēng)采用壓入式軸流風(fēng)機(jī)獨(dú)頭通風(fēng)。

（四）找頂安全排除

隧洞爆破通風(fēng)后，對(duì)隧洞拱頂危石進(jìn)行排查找頂，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)排除處理，出渣完成后，再次進(jìn)行排險(xiǎn)和安全檢查，為下一步施工做好安全防范和施工準(zhǔn)備。

（五）出渣方式

采用裝載機(jī)配合電動(dòng)扒渣機(jī)裝渣，開挖工作面距離錯(cuò)車洞小于70m時(shí)，裝載機(jī)出渣優(yōu)于扒渣機(jī)，隨著開挖工作面距離錯(cuò)車洞大于100m時(shí)，扒渣機(jī)的優(yōu)于裝載機(jī)。

（六）隧洞立拱支護(hù)

拱架采用I14工字鋼加工，經(jīng)統(tǒng)計(jì)土洞立拱支護(hù)需要3個(gè)小時(shí)，巖洞立拱支護(hù)需要3.5個(gè)小時(shí)。

（七）噴射混凝土

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

各級(jí)圍巖每循環(huán)開挖時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 單位：h

項(xiàng)目土洞V級(jí)圍巖III級(jí)圍巖備注

開挖233含裝藥時(shí)間

出碴2.533含找頂時(shí)間

立拱33.5

噴射混凝土3.532

總計(jì)1112.58

三、施工中存在的問題

根據(jù)項(xiàng)目施工實(shí)際情況，項(xiàng)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(jī)配合電機(jī)扒渣機(jī)裝渣，自卸汽車出渣，設(shè)備質(zhì)量較差，運(yùn)用2-3個(gè)月后，雖然經(jīng)常進(jìn)行檢修，但也經(jīng)常出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，影響施工進(jìn)度。

（二）通風(fēng)問題

洞內(nèi)煙塵主要為爆破后的炮煙和出渣設(shè)備尾氣。實(shí)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(jìn)尺的不斷延長，通風(fēng)排煙時(shí)間也就越來越長。雖然可以設(shè)置串聯(lián)通風(fēng)設(shè)備，但受電壓影響，可能無法達(dá)到理想狀態(tài)，隨著開挖深度越長，開挖通風(fēng)時(shí)間占據(jù)開挖循環(huán)時(shí)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(huì)出現(xiàn)電壓不足，洞內(nèi)設(shè)備無法正常啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重影響隧洞開挖。

四、隧洞施工方案優(yōu)化

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)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(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化；

（一）設(shè)置施工支洞，長洞短打

設(shè)置施工支洞有以下好處：①開票多個(gè)工作面，實(shí)現(xiàn)“長洞短打”以縮短工期（獨(dú)頭掘進(jìn)控制在1000m左右比較適合）；②有利于隧洞通風(fēng)、排煙；③有利于出渣。設(shè)置施工支洞應(yīng)以均衡施工為原則，既要快又要經(jīng)濟(jì)。支洞多，主洞工作面就多，有利于主洞施工進(jìn)度，但增加了臨時(shí)工程量，不利于經(jīng)濟(jì)施工。反之，支洞少或不設(shè)支洞，主動(dòng)工作面少，不利于主動(dòng)施工，后期施工影響因素較多。

（二）施工機(jī)械設(shè)備選型

1.鉆孔設(shè)備選擇

盡管多臂鉆鉆孔快，手持風(fēng)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(tái)，采用手持風(fēng)鉆通過長、短釬的作業(yè)方式，可以充分發(fā)揮手持風(fēng)鉆的優(yōu)勢(shì)，故優(yōu)先考慮手持風(fēng)鉆。

2.出渣設(shè)備配套

出渣工序是控制施工進(jìn)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，出渣設(shè)備選型是否得當(dāng)，直接影響施工進(jìn)度。一般選用電動(dòng)扒渣機(jī)配合小型自卸車，或選用小型裝載機(jī)配合小型自卸車；經(jīng)我項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證，小型裝載機(jī)配合扒渣機(jī)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(fēng)排煙問題，首先考慮有軌運(yùn)輸，軌道為輕軌，單軌鋪設(shè)，每200m設(shè)置20m長的會(huì)車道，有利于后期施工設(shè)備維修、保養(yǎng)，有軌運(yùn)輸設(shè)備故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于無軌運(yùn)輸。

（三）輔助設(shè)施配置

1.通風(fēng)、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(shí)進(jìn)行。經(jīng)走訪其他工地，結(jié)合目前實(shí)際情況和查閱資料證明，混合式供風(fēng)效果較好，混合式是指吹吸結(jié)合通風(fēng)；之外，洞內(nèi)設(shè)置專人灑水撲塵，車輛尾部加裝過濾裝置等設(shè)施，加強(qiáng)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(shè)升壓變壓器的方法，保證施工設(shè)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(shè)計(jì)并不一定能達(dá)到最好是爆破效果。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)圍巖情況，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，以取得最佳爆破效果。開挖進(jìn)尺為一種重要的爆破參數(shù)，應(yīng)與循環(huán)時(shí)間協(xié)調(diào)考慮，以取得最佳循環(huán)進(jìn)尺。

五、結(jié)語

小斷面隧洞施工，我們認(rèn)為設(shè)備的選型是確保施工的關(guān)鍵，正確合理的設(shè)備的選型及搭配可以保證正常施工進(jìn)度，合理科學(xué)的人員、設(shè)備、機(jī)械調(diào)派才能更有效的提高生產(chǎn)，施工從各個(gè)環(huán)節(jié)抓起，才能取得更好的效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]周長春.小型斷面隧洞快速襯砌施工的方法[J].科技資訊. 2013（32）

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