11-小断面隧洞施工技术探讨

摘要：本文主要结合某小断面隧洞施工实例就小断面隧洞的施工技术的应用做了进一步的分析探讨。

关键词：小断面；隧洞；施工技术

小断面隧洞施工常见于油气管道工程隧道及跨越工程，由于开挖断面小，工作空间有限，在装渣及运输机械配型困难，各个工序施工相互干扰，如开挖支护与二衬施工。此外，如若遇到地质条件复杂，如富水、高地应力、溶岩等施工难度更要加大，一些隧道多级边坡，陡坡斜井施工长度长，使得小断面隧洞施工技术的应用必须更有针对性。本文将结合某小断面隧洞施工实例就小断面隧洞的施工技术做进一步的探讨。 一、工程概况

隧洞断面Ⅳ、Ⅴ级围岩为3X3.8m的直墙单心圆拱，Ⅵ级围岩为3.0×3.8m加仰拱的三心圆曲墙断面。为利用隧道转弯来实现跨越管道补偿，隧道采用折线型平面布置，纵向采用多级斜下坡，进口高出口低，坡度分别为24.9%（14.0°）、0.3%（0.17°）、166%（59°）和0.3%（0.17°）。隧道穿越处天然气管道设计压力为10Mpa，采用X80直缝埋弧焊钢管，钢管规格：D1016X22.9；石油管道设计压力为14.7MPa，采用X70直缝埋弧焊钢管，钢管规格：D813X28.6。天然气管道和原油管道并行共用同一隧道，气、油管道同时敷设施工。

隧道围岩等级主要为Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，各级围岩累计长度及所占比例如表1：隧道围岩统计一览表。

表1隧道围岩统计一览表

围岩等级 长度/m 所占比例 Ⅳ级 1029.3 52.5% 502.2 429.3 25.6% 21.9%

Ⅴ级 VI级 合计 1960.8 100% 二、主要施工作业对策

1、开挖作业

由于隧洞断面小，多功能作业平台无法施展，风钻作业考虑两套应对方案： （1）爆后碴堆可供蹬碴打上部眼。即爆破排烟后，先找顶，然后开始出碴，当出碴约一半时适当修整余碴碴面，开始上半断面支护作业，完成后紧接着打上部炮眼，打完眼再将这一循环的碴出完，然后开始下半断面的支护和打眼作业。 （2）采用农用车搭载简易作业平台，打拱部周边眼及辅助眼。

方案选择：农用车搭载简易施工平台施工机动、灵活，避免二次出渣，简化施工组织程序，推广意义较大。 2、装渣及运输设备配套

①扒渣机配合侧卸式矿斗(有轨运输)出渣，通过曲轨完成卸渣，采用装载机配合自卸汽车弃渣。此方法适合于大坡度斜井（成功经验25°）及平坡掘进，中缅油气管道岩鹰山隧道可以考虑这种设备配套。

②扒渣机配合梭矿出渣（有轨运输）。 ③扒渣机配合农用汽车出渣（无轨运输）。此方法适用于中缅油气管道（除岩鹰山隧道外）大部分隧道的施工。

④装载机铲运出渣。隧道长度在600m以内的，如中缅油气管道中的回龙山隧道（299m）、龙陵1#、2#隧道（500m、496m），可考虑采用这种方法。

⑤铲运机铲运出渣。

方案选择：通过机械使用考察，较长隧道（600米以上）扒渣机配合农用车出渣较为合理，错车问题可以利用设置错车洞解决。大地尖山隧道（净断面：4.0×4.5）可采用z30装载机配合农用车出渣。较短隧道（600米以下）可以考虑使用装载机铲运出渣。

3、二衬作业与开挖作业干扰

由于隧道断面小，开挖运输作业与模板台车二衬作业存在干扰，台车支撑侵占出渣作业空间，解决方案如下：

①修正初支参数，不强初支，待开挖作业完成后不强二衬施工。

②、采用悬挂滑膜二衬模板：采用悬挂模板，拱墙一次性浇筑。悬挂模板采用自制模型，分块考虑搬运轻便，模板背后采用自制拱架做肋，再用型钢与拱架相连，型钢两端与锚杆或初支中的拱架相连，对于相邻段施工，可预留钢筋，将型钢一端与预留钢筋做临时拴接，另一段与锚杆或拱架相连，在二衬内埋设滑轨锥，脱模下落后，向前滑行，施工下组二衬，详见如下图2。

联结筋模板拱架型钢 图2二衬作业与开挖作业示意图

方案选择：采用悬挂滑膜二衬模板虽然节约时间，有利工期控制，但无施工经验，决定采用加强初支的方案。 三、隧洞设计及施工方案优化

根据总体工期要求，隧道总工期为18个月，预计施工的有效工期为12～14个月。按原设计只能自进出口相向施工，月均成洞为70～80米，在围岩等级以Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级为主的地质条件下，难以保证工期要求，因此，必须考虑增加工作面。

出口段隧道轴线竖向呈三段折线，进洞40m后有垂直高度50m倾角59°的斜井段，施工难度大。为避免在江边悬崖上开凿施工便道和保护环境，拟从另一

隧道进口正洞内另开凿约140m的上坡联络通道（以下均称为通道）进入隧道施工，交叉点距出口约373m。开凿通道的施工平面布置见图3，这样可以形成三个工作面，即图中的掘进方向1、2、3。3方向400多米（含导洞和斜井）不控制工期，剩余近1500m，保守估计有效工期按12个月计算，若两个口掘进速度月均达到60m以上，即可满足总工期要求。

图2施工平面布置图

1、隧道纵坡两方案比较

（1）大坡度方案

隧道原设计自进口向出口为24.9%（14°）的下坡，水平长度1764m，与该点向出口的平坡段衔接，变坡点到出口段保持原设计，此方案称为大坡度方案。通道交叉口距离变坡点200多米，从通道交叉口和进口两方向分别为上、下坡掘进，一般轮式车辆运行困难，需配备履带式车辆出碴进料。大坡度方案仅需换装运输车辆，施工仍采用常规方法，作业人员和管理人员轻车熟路，计划进度容易保证，但大坡度段车辆行驶的安全隐患较大。

（2）陡坡斜井方案

进口以23°（42%）下坡（水平长度795.68m）变为5.91°（平均10.4%）的下坡（水平长度968.32m），与K1+764点的平坡段衔接，其余段原设计不变，此方案称为陡坡斜井方案。该方案出口方向工作面可以采用一般轮式车辆，按无轨运输模式进行施工。进口需配备斜井施工设备，出碴采用电动扒碴机，出碴进料用提升机牵引轨行式车辆，洞内空气污染小；但施工步入正规需要一个磨合期，保证工期的胜算较小，同时安全风险较大。 2、总体施工方案

隧道三个工作面同时施工，钻爆法开挖，喷锚支护，待各工作面掘进至设计里程后，再进行二衬作业，二衬采用模板台车浇筑，个别必须及时施作二衬的地段采用悬挂模板浇筑。

（1）采用大坡度（14°）的施工方案

两方向相向掘进的长度均不超过800m，进口为重载上坡，出口为重载下坡。因隧道断面小车辆无法调头，每200m设一长度、宽度均不小于5m的扩大洞室，作会车、调头之用。施工采用常规无轨装运模式。钻孔、支护作业均采用拼装式作业台架。装碴均采用ZWLX120扒碴机，自卸汽车运碴。喷混凝土采用HPJ-1型混凝土喷射机，自卸汽车运料。通风采用压入式管道通风，出口初期新鲜口气从正洞通过通道压人，待上层导洞打通后从导洞口压人。进口段用水泵分级抽排水，出口段自然坡排水。

（2）采用陡坡（23°）斜井的施工方案

进口800m斜井施工，洞内双轨单线运输，ZWLX120扒碴机装碴，提升绞车牵引6m3侧卸式矿车出碴。喷混凝土采用HPJ-1型混凝土喷射机。进料及运送混凝土用特制平车配料斗运输。施工通风采用压入式通风。施工给水初期采用水泵加压供水，后期利用蓄水池的高差压力供水。施工排水采取水泵分级提升排往洞外。施工用电自大瑞铁路施工用电的10KV电源引入。洞内外通信采用有线电话辅以报话机。

（3）与陡坡斜井对应的出口段缓坡道（5.91°）的施工方案

从通道进入岩鷹隧道后，向进、出口两方向施工均采用无轨运输模式。扒碴机配合5t自卸汽车出碴；TK500喷射混凝土，模板台车配合泵送混凝土浇筑二衬；上坡掘进段，自然坡排水至通道口；下坡掘进段用水泵抽排至通道口；施工高压风、用电、用水均从大柱山隧道内引入；施工通风采用轴流风机压入式管道通风，初期风机安装在正洞内，待上层洞口打通后即移到洞口，配合射流风机加快风流。

（4）出口斜井施工方案

向出口开挖的工作面一直掘到（上层）洞口，形成隧道排水、通风口，再回头对陡坡斜井（斜长58m）的井口进行施工。先做好井口的隧道扩大段二衬及井圈，安装拱部提升装置和井盖框架，再进行斜井开挖，挖深到3m后安装固定人梯和井盖板及相关的防护设施。井身开挖采用人工装碴，一台3t卷扬机和一台1t的卷扬机（副吊），1m3碴斗出碴，混凝土用导管直接溜放到模型内。施工通风采用SDF-NO4.0轴流风机配φ50cm軟风筒压入式通风。到斜井底后视围岩状况，或先施作斜井二衬，或向（下层）洞口开挖、支护、二衬，最后浇筑洞门。 参考文献：

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