單洞雙線隧道工程施工工藝及裝備配置策略分析

摘要 為了在有效規(guī)避各類風(fēng)險、保證施工質(zhì)量與安全性的同時有效縮短工程工期，該文結(jié)合金迪亞單洞雙線隧道工程實例，從洞口施工、洞身開挖、支護施工以及砌襯施工4個方面展開分析，探討工程施工工藝，在此基礎(chǔ)上明確工程施工裝備配置原則，細化分析主要施工機械設(shè)備與施工測量、試驗設(shè)備的配備，設(shè)計主要施工機械調(diào)配計劃，可為施工生產(chǎn)提供可靠保證，以供類似工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞 全線控制性工程；單洞雙線隧道；施工工藝；裝配配置

中圖分類號 U455.9 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0118-03

0 引言

在隧道技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，工程建設(shè)逐漸加大對超大直徑、超長距離隧道的應(yīng)用力度，隧道內(nèi)部空間布置形式亦基于此而呈現(xiàn)出多樣化的特征。在各類隧道中，單洞雙線隧道近年來得到較大的發(fā)展，作為一種比較新穎的橫斷面布置形式[1]，此類隧道在長距離軌道交通區(qū)間有比較多的應(yīng)用，我國目前已經(jīng)建成較多此類隧道，典型隧道包括上海軌交16號線[2]、南京軌交3號線與10號線[3]、武漢軌交8號線[4]以及上海市域線機場聯(lián)絡(luò)線[5]等，彰顯出較為突出的功能符合性優(yōu)異、空間利用率高以及經(jīng)濟價值顯著等優(yōu)勢。目前單洞雙線隧道已經(jīng)在我國實現(xiàn)循序式的推廣及應(yīng)用，該文結(jié)合單洞雙線隧道工程實例，對此類工程施工工藝與裝備配置策略進行探討。

1 工程概況

該工程為新建幾內(nèi)亞馬瑞巴亞港至西芒杜礦區(qū)鐵路項目，其中金迪亞單洞雙線隧道為全線控制性工程，全長11 620 m，起訖里程為DK148+430～DK160+050，設(shè)計行車速度為80～100 km/h；軌道為彈性支撐塊式無砟軌道；隧道內(nèi)為3‰的單面上坡，均位于直線上，軌面以上有效凈空橫斷面面積不小于64 m2。雙線隧道內(nèi)輪廓示意圖如圖1所示。

該隧道設(shè)進口、出口、1#斜井（里程：X1+650，斜井長為：1 658.72 m）、2#斜井（里程：X1+895，斜井長為：1 906.92 m）、3#斜井（里程：X1+528，斜井長為：1 530.41 m）、豎井6個施工單元。該工程整條單洞雙線隧道段除了對鉆爆法加以運用實施明挖施工作業(yè)，針對其余段，均基于新奧法原理的指導(dǎo)進行施工，主要施工工藝包括光面爆破、噴錨網(wǎng)初期支護、仰拱超前以及拱墻一次砌襯等。此次隧道施工作業(yè)按照以下流程推進：（1）全面做好施工準備工作；（2）實施洞口施工；（3）對洞身進行開挖，并采取相應(yīng)支護措施；（4）針對洞身實施二次砌襯；（5）實施水溝與電纜槽等附屬項目施工；（6）執(zhí)行無砟軌道施工任務(wù)；（7）對上述工作進行整理與驗收。

2 工程主要施工工藝

施工時選用三臂鑿巖臺車和風(fēng)動鑿巖機、側(cè)卸式裝載機、挖掘機、大型出渣運輸車、混凝土噴射機械、自行式移動棧橋、防水板鋪設(shè)臺車、襯砌模板臺車、注漿設(shè)備等大型機械設(shè)備。

2.1 洞口施工

在對洞口段進行施工的過程中，遵循以下施工原則：對大管棚進行超前支護，保證短進尺，弱爆破，支護作業(yè)嚴格推進，及時進行封閉處理，保證量測頻率，循序漸進，保證各項作業(yè)高效有序完成。先對洞口邊位置進行仰坡防護處理，并在洞頂合理布設(shè)截排水設(shè)施，在此基礎(chǔ)上對洞口土石方進行開挖，并進行大管棚作業(yè)，由其有效發(fā)揮超前支護作用，基于此，對人工風(fēng)鎬加以運用，與挖掘機相配合開挖進洞，必要情況下需要通過風(fēng)動鑿巖機進行鉆孔處理，通過輔助開挖作用的發(fā)揮達到對大量孤石進行處理的目的。

在明洞砌襯作業(yè)中，按照先洞內(nèi)后洞口的施工順序，分別用液壓模板臺車和組合鋼模板做內(nèi)模及外模實施混凝土澆筑作業(yè)，在洞口段進行明洞砌襯的過程中，將和洞門端墻之間的接茬預(yù)留下來，以此為洞門端墻和洞口明洞砌襯實現(xiàn)密切貼合提供保證。在洞內(nèi)施工一定距離之后，以不會對掌子面施工產(chǎn)生影響為前提條件，在盡可能短的時間內(nèi)開始明洞砌襯、明洞背后土石方回填以及洞門施工等作業(yè)，對于洞口安全性與穩(wěn)定性的保持具有積極意義。

2.2 洞身開挖

在對洞身進行開挖之前，對綜合技術(shù)與措施加以運用實施超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)，尤其強化斷層破碎帶以及有害氣體等的預(yù)報，根據(jù)地質(zhì)預(yù)報情況選擇合適的施工方法。Ⅱ級、Ⅲ級圍巖地段采用全斷面法；Ⅳ級圍巖地段作相應(yīng)調(diào)整，主要運用臺階法或三臺階法；對于V級圍巖地段，所用方法亦為三臺階法，在必要的條件下還應(yīng)做好核心土預(yù)留工作。對于圍巖表現(xiàn)較為理想的地段，所用技術(shù)為光面控制爆破，對超欠挖現(xiàn)象進行有效控制；針對軟弱圍巖地段，則改為對微震光面控制爆破技術(shù)的運用，以此將圍巖受到的擾動控制于較低水平；通過塑料導(dǎo)爆管完成連接任務(wù)，并借助費電毫秒雷管起爆，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報成果，及時進行開挖方法及爆破方案調(diào)整；依據(jù)爆破結(jié)果修正爆破參數(shù)，使爆破開挖達到最佳效果。針對部分V級圍巖地段，在開挖過程中利用挖掘機進行開挖，并由風(fēng)鎬發(fā)揮輔助成形作用，在必要的條件下實施弱爆破。

2.3 支護方案

在超前支護方面，針對超前大管棚，通過套拱導(dǎo)向管達到定位目的，同時，借助多功能鉆機執(zhí)行鉆孔作業(yè)，以分段的方式頂入管棚，在此基礎(chǔ)上開始注漿；針對小導(dǎo)管，則通過風(fēng)動鑿巖機完成鉆孔任務(wù)，在施工現(xiàn)場對漿液進行攪拌，通過注漿機完成注漿。超前小導(dǎo)管施工工藝流程圖如圖2所示。

在系統(tǒng)支護方面，噴射混凝土采用拌和站集中拌和，罐車運輸，現(xiàn)場采用濕噴機噴射混凝土作業(yè)的方法；中空錨桿采用購置成品錨桿、砂漿錨桿采用加工場下料預(yù)制，并在施工現(xiàn)場進行安裝；對于鋼筋網(wǎng)，則在洞外執(zhí)行半成品的預(yù)制任務(wù)，在洞內(nèi)完成安裝；對于鋼拱架，同樣在洞外完成預(yù)制作業(yè)，洞內(nèi)則通過拱架臺車完成安裝。

2.4 砌襯方案

在結(jié)束隧道底部開挖支護作業(yè)以后，開始仰拱和隧底填充施工，人工配合機械清底，混凝土全幅分段施工澆筑。仰拱填充混凝土在仰拱混凝土終凝后分次澆筑，并超前二襯適當距離；仰拱施工時交通運輸采用自行式移動棧橋方案，仰拱及填充分開澆筑。針對隧道內(nèi)部排水盲管以及防水板，則通過專用作業(yè)臺架，采用人工的方式進行鋪設(shè)。洞身墻拱部位實施一次性砌襯作業(yè)，在拱頂部位，進行漿管埋壓處理，為混凝土有足夠的密實性提供保證。鋼筋間距、中埋式止水帶均采用定位卡具，二次襯砌臺車端模采用定型模板，保證隧道防水效果和襯砌實體質(zhì)量。另外，在混凝土的制備方面，主要在洞外對其進行自動計量，并由拌和站完成生產(chǎn)任務(wù)，之后經(jīng)由混凝土運輸車將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，泵送入模。

3 工程施工裝備配置策略

除了施工工藝外，工程施工裝備的配置同樣是一項非常重要的任務(wù)，由于該標段主要施工任務(wù)為隧道工程，因而其施工裝備主要涉及隧道開挖與出渣設(shè)備、隧道支護設(shè)備、混凝土拌和及運輸施工設(shè)備等。

3.1 配置原則

在對各類施工裝配進行配備以前，需要明確配備原則，整體而言，應(yīng)保證選型適配性與功能適用性，能力應(yīng)有一定的富余，各類系統(tǒng)應(yīng)較為先進，具有工程應(yīng)用價值，可以為便捷施工提供保證，符合快速性、高質(zhì)量、安全性以及經(jīng)濟性的工程建設(shè)要求。

（1）在對機械設(shè)備進行選型的過程中，需要對招標文件與相關(guān)補充文件進行參考，明確具體的施工進度以及月高峰強度，與實際情況相結(jié)合確定設(shè)備選型，另外，還要對特殊情況作出相應(yīng)考慮，配備相應(yīng)應(yīng)急設(shè)備與備用設(shè)備，以此為施工工期及質(zhì)量提供保證。（2）已經(jīng)確定選型的設(shè)備應(yīng)以新設(shè)備、好設(shè)備為主，對于部分機械設(shè)備，在必要情況下需要租賃或重新購置。（3）每一個進入施工現(xiàn)場的機械設(shè)備均有完好的性能及足夠的數(shù)量，為施工作業(yè)順利推進提供保證。（4）所有機械設(shè)備本著大于進度指標要求的能力進行選擇。

3.2 主要施工機械設(shè)備

該項目隧道施工采用高度機械化配套和人工打眼爆破相結(jié)合的方式進行隧道施工；隧道進口工區(qū)、出口工區(qū)采用風(fēng)動鑿巖機鉆爆開挖；2#斜井工區(qū)條件具備后采用三臂鑿巖臺車打孔爆破開挖。根據(jù)實際情況配置仰拱棧橋（配仰拱模板）、濕噴機械手等設(shè)備。隧道施工單個掌子面主要施工機械配置數(shù)量表如表1所示。

3.3 施工測量、試驗設(shè)備

施工作業(yè)的高質(zhì)量推進必須有良好的測量與試驗設(shè)備提供支撐，在施工檢測儀器與設(shè)備方面，需要保證配置的合理性與數(shù)量的充足性，對施工過程中各類試驗、檢測與測量要求予以滿足，另外，應(yīng)保證設(shè)備功能的先進性以及性能的良好性，可以以穩(wěn)定狀態(tài)運行。針對所有設(shè)備，都需要確保標定合格，并如期完成標定作業(yè)。

該工程主要施工策略與試驗設(shè)備包括：（1）微控材料試驗機、電動不透水儀、老化試驗箱等，用于隧道防水材料檢驗；（2）電動壓力試驗機、混凝土振動臺、混凝土坍落度測定儀等，用于水泥、混凝土及鋼材試

驗；（3）標準篩、電熱鼓風(fēng)干燥箱等，用于砂石料試驗；（4）超前地質(zhì)預(yù)報儀、數(shù)顯式錨桿拉力計等，用于隧道施工檢測試驗；（4）超聲波側(cè)壁檢測儀、溫度測定儀等，用于工程檢測與監(jiān)測。

3.4 主要施工機械調(diào)配計劃

根據(jù)該工程施工項目工期安排，施工機械設(shè)備按照兩階段進場。第一階段進場設(shè)備包括：風(fēng)水電設(shè)備、隧道開挖及支護設(shè)備、仰供填充設(shè)備、拌和站及測量試驗儀器等；第二階段進場設(shè)備包括：襯砌臺車及溝槽臺車等。

主要施工機械接受施工單位物資設(shè)備部門的統(tǒng)一調(diào)配，以此實現(xiàn)對工程實際需要的滿足。在機械運輸方面，采用海運與公路聯(lián)合運輸?shù)姆绞健Ｔ趯嶋H施工作業(yè)的開展過程中，與施工進度以及項目要求相結(jié)合對各類機械設(shè)備進行合理調(diào)整，保證配置合理性，通過對各項施工所需的有效滿足為施工生產(chǎn)提供可靠保證。

4 結(jié)語

隧道工程往往存在較大施工風(fēng)險，可能出現(xiàn)滑坡、崩塌等重力地質(zhì)災(zāi)害，且工期通常比較緊張，應(yīng)多點與多面一同施工，強調(diào)施工過程中各工作面與工序的協(xié)調(diào)。該文結(jié)合金迪亞單洞雙線隧道全線控制性工程實例，對洞口施工、洞身開挖、支護施工與砌襯施工方案進行系統(tǒng)性總結(jié)，并重點性地探討工程施工裝備配置策略，較為有效地解決了交叉施工與長距離運輸?shù)认嚓P(guān)問題，達到總工期節(jié)約目標，研究成果可為今后類似工程施工提供參考及借鑒。

參考文獻

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收稿日期：2024-08-02

作者簡介：楊磊（1989—），男，本科，工程師，從事施工現(xiàn)場設(shè)備物資管理方面的工作。