小断面长隧洞施工管理

小断面长隧洞施工管理（精选7篇）

小断面长隧洞施工管理 篇1

摘要：长距离小断面地下隧洞由于受客观条件的限制, 施工难度非常大。作者根据湟水北干一期工程十二标隧洞工程的施工实践, 分析了制约长距离小断面隧洞影响施工的几个主要原因, 针对性的提出了实行光面爆破、搞好施工通风和组织出碴的具体措施, 加强对特殊地段的处理及电力供应和设备维修保障等加快施工速度的主要工程措施。

关键词：地下隧洞,掘进速度,施工措施,电力供应,钢模台车,质量

一、工程概况

㈠围岩分类

12#隧洞穿越大通县与互助县的鹞子沟占岭大山, 最高峰海拔3140.0m。隧洞长6310.6m, 断面采用城门洞型, 净断面尺寸3m×3.45m。该隧洞沿洞线方向的围岩分布情况具体为:桩号39+865.23~43+823.23隧洞段位于山脉主脊下, 隧洞埋深100.0m~332.0m。隧洞岩性以砂砾岩为主, 夹少量砂岩及粘土岩, 该段围岩属IV类围岩, 断层属V类围岩;桩号43+823.23~44+264.23隧洞段位于主峰南侧一较大冲沟底部, 且顺沟布置, 隧洞埋深40.0m~100.0m。洞身岩性以砂砾岩、粘土岩及砂岩为主, 该段围岩埋深浅, 地下水活动强烈, 岩石属易风化软岩, 属V类围岩;桩号44+264.23~44+625.63隧洞出口段自然边坡高约60.0m, 该段属V类围岩。

㈡地质条件

项目区位于祁连山褶皱系的中间隆起带南部, 地震活动强烈, 且频率较高。区内地层不连续, 缺失较多, 空间分布受构造影响, 出露的主要地层有元古界 (Pt) 、三叠系 (T) 、白垩系 (K) 、第三系 (R) 、第四系 (Q) 和侵入岩。主要构造线呈NW~SE向展布, 其间有EW向构造线穿插, 构成较为复杂的构造格架。根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》, 确定本地区地震基本烈度为7度。

项目区内围岩可分为两种类型:一是不稳定的Ⅳ类围岩, 主要为砂砾岩、砂岩和粘土岩, f=3~4, 开挖时进行衬砌和支护。二是极不稳定的Ⅴ类围岩, 地质条件很差, 围岩开挖后易产生塌落或塌方, 严重处有冒顶可能, 因此必须及时支护, 边挖边衬, f=1~2。

二、光面爆破

青海省湟水北干一期十二标隧洞按照施工组织设计为新奥法施工, 光面爆破、初期支护和信息反馈是新奥法施工的三大要素。要想加快掘进速度, 搞好光面爆破是最有效的途径, 必须紧紧扣准其核心来组织施工。开挖是隧洞施工的第一道工序, 开挖的好坏直接影响着工程的进度、质量、安全和生产成本。

洞身开挖采用光面爆破施工, 气腿式风钻造孔, 人工装药, 电雷管引爆, 非电毫秒雷管起爆, 炸药选用2#岩石硝铵炸药, 履带式反铲装载机装渣, 电瓶车牵引梭式矿车运输。喷锚支护锚杆造孔采用气腿式风钻, 喷锚采用4m3/h~5m3/h砼喷射机。

根据规范要求, Ⅳ类围岩拟采用全断面光面爆破法开挖, 通过实践, 每循环进尺1.8m。Ⅴ类围岩及断层带、地质不良地段采用全断面光面爆破法开挖, 循环进尺0.5m~1.8m。断层破碎带采用超前小导管预注浆和超前锚杆对周边围岩进行初步加固, 开挖后进行喷锚和钢拱架联合支护。全断面光面爆破法具体装药量:掏槽孔8个, 每孔装药量1.2kg;辅助孔15个, 每孔装药量0.9kg;周边孔24个, 每孔装药量0.6kg。总装药量为37.5kg。

实行光面爆破可以减少超挖量, 减少出碴方量, 加快工程进度。在超挖值确定的情况下, 开挖面积越小, 超挖量越大。开挖小断面隧洞时, 若不实行光面爆破, 超挖量会大幅度增加, 不但增加了出碴方量, 又增加了混凝土的回填量, 既影响了掘进进度, 又增加了工程投资。除此之外, 搞好光面爆破, 还可以减少隧洞的塌方。

三、隧洞通风

隧洞施工有“安在喷锚、命在通风”之说法。如何在最短的时间内排完放炮后的烟尘和有害气体对施工至关重要。要解决这个问题, 必须因地制宜, 在有条件的情况下, 优先选用自然条件进行通风, 即打通风竖井或钻通风孔。若不具备此条件则要采用强制式通风, 即用通风机排烟。湟水北干一期十二标出口隧洞长, 沿线因洞线埋深较大, 断面小, 所以打其它通风孔不现实。在开挖至2200m前段时, 在洞口配置一台55×2KW风机, 供风大概到2200m。2009年7月由于洞口风机不能满足掌子面正常的排烟要求, 遂在1640m道岔处只打了一个深127m, 直径80cm的竖井进行排烟。目前, 十二标隧洞已经开挖至2930m。在1550m处又配置了一台37×2KW风机, 根据目前通风机械的配置, 掌子面通风排烟效果良好。根据目前采用强制通风和自然通风相结合的通风方式, 可以保证十二标合同桩号内隧洞的通风, 有效的降低排烟时间。

四、出碴的快慢直接影响掘进速度

出碴在隧洞开挖中约占其循环时间的40%~50%, 由于设备选型、工序衔接等因素的影响, 实际却高达70%以上。因此, 在搞施工设计时, 必须考虑到长隧洞运距远、出渣速度慢等特点, 合理配置机械设备, 做到灵活度高, 效率高, 速度快, 确保各种配套机械的作业在一定时间内发挥其最大效率, 在最短的时间内清理完掌子面的积渣, 尽量缩短出渣时间, 加快掘进速度。针对十二标工程断面小长隧道且没有其它支洞口出渣的特点, 考虑其它出渣设备不能发挥其最大的出渣效率, 从灵活、效率、速度、环保各因素考虑, 决定采用有轨运输。所选定的运输设备必须具备五个特点:一是几何尺寸要满足洞身开挖设计轮廓要求。二是运输速度要满足总体工期要求。三是设备的动力要满足洞内通风排烟要求。四是装碴、卸碴既要满足现场工地要求, 又要方便、快捷。五是运输系统既要满足出碴运输要求, 又要满足混凝土运输的要求。

根据十二标隧洞的特点, 轨道成为隧洞施工的生命线。根据经验, 工程采用18轨道, 其质量小 (18kg/m) , 强度低, 随着使用时间的加长, 轨道损坏严重且不好维修等特点, 现采用24轨道 (24kg/m) 。由于有轨运输经常会发生电瓶车和梭矿跳轨, 造成运输中断。为了减少此类事情的发生, 采用埋入式轨道, 即将枕木埋入地下, 严格控制轨距, 派专人对沿线轨道实行维修, 确保轨道连接牢靠、顺直, 以满足运输要求, 保证了出渣过程中各个环节的连续性, 大大的提高了出渣的速度。

12#隧洞均采用有轨出碴运输, 采用L2-160挖斗装岩机装碴, XK8-7/144蓄电池式电机车牵引, S8 (762) 型梭式矿车运渣, 洞碴运输由电瓶车运至洞外后, 用ZL50装载机将洞碴二次转运至指定弃碴场, 推平压实, 严禁乱倒、乱堆, 防止对周围环境造成污染。

五、加强对特殊地段的处理

这里所指的特殊地段主要是指断层及破碎带, 为了加快掘进进度, 避免塌方, 开挖前一定要加强地质超前预测预报, 推断前面有无大的构造, 有无突水现象, 有无滑动层, 有无堆积物、流砂或其他松软地段, 为制定科学的开挖方案提供依据。开挖过程中要加强地质编录工作, 随时修改开挖方案, 使之趋于科学、合理, 若施工期间一旦出现塌方, 要采取应急措施先控制塌方, 不可拖延时间, 延误时机, 造成更大的损失。从实际施工的情况来看, 加强对特殊地段的施工是加快工程进度的重要环节。

湟水北干一期十二标隧洞施工的实践证明, 长距离小断面隧洞施工难度虽然很大, 但只要紧紧抓住关键环节, 精心组织, 管理得当, 加快掘进速度、提高施工效益是十分明显的。十二标隧洞单线距离长, 沿线地质结构较复杂, 主要以Ⅳ类和Ⅴ类围岩为主, 岩性软, 自稳性差, 在掘进过程中为了保证施工人员的人身安全, 防止大面积塌方的出现, 以距掌子面开挖不能超过10m的支护原则, 实行系统锚杆, 随机锚杆挂网喷锚初期支护。在发现地质结构有较大变化处, 通过安装钢拱架、超前锚杆、超前导管等支护手段实行初期支护, 确保各项施工任务顺利进行。

六、电力供应

针对洞内用电机械的使用变化情况, 必须有初期、中期、后期都切实可行的供电方案, 现在十二标隧洞的电力配置是洞口设立500KV变压器一台, 在隧道掘进至1200m时高压进洞一次, 采用50mm2×3铝芯高压电缆。在隧道掘进至2200m时又进行一次高压进洞, 目前洞内变压器安装在2060m处, 供电线路采用180mm2的铝芯皮线。随着隧道掘进, 十二标隧洞目前的电力供应已经显现出不足的情况, 为了确保按时完成十二标隧洞的各项施工任务, 保障洞内各种用电机械能正常运转, 打算在2950m处重新进一次高压进洞 (也就是第三次高压进洞) 。洞外变压器→第一次高压进洞 (进洞1200m处) →第二次高压进洞 (进洞2060m处) →第三次高压进洞 (进洞2950m处) 。

七、设备维修保障

由于隧洞开挖断面小, 造成开挖与衬砌作业不能同时进行, 必须先开挖, 待隧洞掘进开挖至计划目标之后才能进行衬砌。施工机械能否正常运转直接影响着十二标隧洞的各项指标能否按时完成。由于十二标隧洞所用施工机械使用年限已长, 故障频繁, 针对以上情况, 工程对易损易坏部件采用备存, 确保施工机械正常运转, 不耽搁施工任务。

八、砼浇筑采用钢模台车

钢模台车由台车轨道、台车支架和钢模三部构成。台车轨道采用Ⅰ24工字钢, 顺流向铺设2条轨道, 轨道采用螺杆与砼面预埋的Ⅰ16工字钢支撑连接, 支撑工字钢间距1.125m~1.400m。台车支架顺流向分为5组, 每组之间采用角钢和螺栓连接, 每组分为上下两段, 也采用螺栓连接。支架立柱和水平杆采用2根10槽钢肢尖对肢尖焊接形成的方柱, 斜支撑剪刀撑采用2根∠63×6角钢, 每组支架顺流向宽为3m, 高度3.45m。模板由底模、角模、边模和顶模构成, 对称加工。模板支撑主要采用千斤顶, 顶杆外支撑, 通过转动顶杆或千斤顶进行模板定位安装。模板间对接, 采用螺栓连接。模板面板和筋板均为6mm厚钢板, 主梁为型钢桁架。模板底口与混凝土面搭接5cm。

钢模加工质量的控制。一是钢模表面凸凹度及轮廓度±2mm, 边框平面度±1mm, 边框与边框及边框与面板的垂直度±2mm。二是模板长度偏差-2mm~0mm, 宽度±2mm。三是模板拼装精度, 错台不大于1.5mm, 间隙不大于2mm。四是面板应光滑, 不得有锈蚀、毛刺、孔洞和焊渣。五是模板的桁架及台车各杆件的轴线弯曲度不大于1.5mm。六是台车拼装立柱 (截面100mm×100mm) , 轴线偏差±1.5mm, 总弯曲度不大于5mm。七是台车及模板上的孔位公差偏差±1.5mm, 孔距偏差±1mm。八是焊缝长度偏差0mm~+5mm, 高度偏差0mm~+2mm, 不得有夹渣、气泡和裂纹。

混凝土浇筑采用先浇底板后浇筑侧墙及顶拱的浇筑原则, 采用钢模台车全断面一次浇筑成型。在钢模台车移动至待浇筑位置时, 通过调整台车的支撑系统, 使之达到所需的几何尺寸。砼泵送入仓, 机械平仓振捣。

九、回填灌浆

㈠回填灌浆采用预埋管注浆法

在衬砌砼时即按照设计要求预埋φ50钢管作为灌浆管, 在预埋管中钻孔, 再进行施灌。灌浆孔分段分序布置, 一般分为两个次序进行, 后序孔应包括顶孔。

㈡回填灌浆施工工艺流程

在预埋钢管中钻孔→检查→灌浆→质量检查→补灌→验收封孔。

㈢造孔

回填灌浆孔采用手持式风钻, 从预埋管中钻孔, 钻孔孔径不小于38mm, 孔深宜伸入岩石10cm, 并测记砼厚度和空腔尺寸。

㈣灌浆顺序和分序

灌浆分两序进行, 先进行一序孔的灌注, 等一区段一序孔灌注完后, 进行二序孔的灌注, 并做到由下而上, 先边孔, 后顶孔。

㈤灌浆压力和结束标准

回填灌浆采用“纯压式”灌浆, 孔口灌浆管处装设压力表控制灌浆压力, 灌浆压力为0.2MPa~0.4MPa。在设计压力下, 灌浆孔停止吸浆并延续5min即可结束该孔的灌注。施灌过程中, 应密切注意砼的扰动变形, 有必要时应安装变形监测装置, 并做好相应记录。

㈥灌浆材料及制浆

回填灌浆使用32.5级普通硅酸盐水泥, 拌和水采用地下水, 水温不低于50C, 灌浆管采用高压胶皮管, 管径与灌浆泵相一致。回填灌浆, 一序孔可灌注水灰比为1:2的水泥浆。对较大空腔或空洞部位用水泥砂浆灌注, 掺砂量不宜大于水泥重量的200%。

㈦质量检查、封孔

回填灌浆质量检查, 在该部位灌浆结束后7d进行, 检查孔应布置在脱空较大、串浆孔集中以及灌浆情况异常的部位, 具体位置由监理工程师现场确定。检查孔的数量应为灌浆总孔数的3%~5%。质量检查采用钻孔注浆法, 检查孔钻孔成型后, 向孔内注入水灰比为2:1的水泥浆液, 在规定的压力下, 初始10min内注入量不超过10L, 则认为合格。

十、质量保证措施

㈠建立质量责任制

从施工方案的决策、各工序的施工直至工程材料的进场检验, 每个环节都纳入责任范畴, 使每一个参与和影响本标段工程质量的人都明确自己的责任。

㈡加强开挖质量

避免浇筑过程中欠挖处理, 加强支护质量, 杜绝二次塌方。

㈢加强教育

组织技术人员学习相应规范, 使全体参与施工的人员都能掌握工程的施工要点、工程技术标准和验收标准。

㈣建立严格的检查制度和工序交接制度

严格按照甘肃省水利水电工程局一贯的标准要求进行工序质量检验和交接班记录, 与监理单位、建设单位精诚合作, 共同把好质量关。

十一、结语

新技术、新工艺的利用对提高工程质量起着积极的促进作用。小洞径、长线路的隧洞施工是一种常见的施工, 但如何在有限的施工条件下快速的完成施工项目, 就非常值得讨论和研究。青海省湟水北干一期十二标引水隧洞是长洞身、小断面且沿线地理环境复杂, 造成独头掘进, 独头浇筑隧洞的典型工程。工程处于山区地区, 地质条件复杂, 地下水含量丰富, 施工干扰大, 施工质量、施工安全成为该工程的控制重点。通过因地制宜地选择有轨运输, 风机单向管道通风和高压进洞等施工方案, 采用挂网喷锚、圆木填充、锚杆超前支护等工程支护措施, 改善了施工环境, 确保了施工安全, 保证了施工质量和施工进度, 节约了工程投资, 并确保了工期, 为以后同类隧洞施工积累了工程经验。

小断面长隧洞施工管理 篇2

山西引黄工程交汾灵9# 支洞穿奥陶系中统峰峰组上段灰岩、白云岩, 钻孔揭露, 其采取率及RQD值均较低, 建议围岩单位弹性抗力系数K0=300~500MPa/m, 坚固系数f K=2~3, 泊松比 μ=0.29~0.32, 变形模量2~5GPa。围岩工程地质分类为Ⅳ~Ⅴ类, 围岩稳定性较差, 隧洞开挖时存在涌水、突水可能性。开挖断面尺寸为洞宽3.34m, 直腿段2.6m, 拱顶开挖半径1.24m。隧洞断面为洞为典型的小断面 (跨度<5m) 结构, 复杂的地质条件及小断面施工对隧洞的开挖爆破提出了较高的要求。项目经过多方摸索总结, 采用楔形掏槽导爆管毫秒雷管微差爆破法施工。

2 钻孔爆破参数确定

2.1 凿岩机具的选取

根据选取的爆破方案, 爆破钻孔机具采取YT28 型气腿式凿岩机, Φ42mm直径的钻头钻孔。钻头为“十”字型硬质合金钢, 钻杆规格为中空六棱型, 钻杆长度分别1.5m、2m、2.5m几种规格。

2.2 爆破器材的选取

根据爆破规模及岩石特性, 选用二级煤矿许可乳化炸药为主炸药、电雷管激发、非电导爆雷管起爆, 所需爆破器材见表1:

2.3 主要爆破参数的确定

本项目隧洞断面均较小, 采用全断面开挖, 爆破参数如下:

2.3.1 周边眼间距E、最小抵抗线W

周边眼间距E是直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素, 借助于经验公式E=Ki×d, 一般情况下E= (8~12) D (D为炮眼直径) ;抵抗线W= (1.0~1.5) E。本设计炮眼间距E为500-600 (mm) , 炮眼直径D为42mm, 满足对E、W值的要求, 施工过程根据爆破效果和具体岩层适当调整。

2.3.2周边眼每米装药长度L、装药集中度q

满足条件:每米装药长度L的精度达到0.005m即可。

m—不耦合系数m=D/d=42/35=1.2;

ρ0—炸药密度, 二级煤矿许可乳化炸药 (Φ35) , ρ0=1.1g/cm3;

[δ]c—岩石抗压强度, 弱风化灰岩, [δ]c=100MPa=1000Kg/cm2;

V0—标准状态下, 每克炸药生成气体的体积, 查表取8000cm3/g;

由于采用全断面一次爆破, 符合岩石乳化炸药对装药集中度q值的经验值范围。

2.3.3 炮眼数量N的确定

炮眼数量计算根据下列公式计算:N=S0/E+CS=13.2/0.5+1.4×12.13=44 (个)

S0—开挖面周长 (m) ;

E—周边眼间距 (m) ;

C—掏槽眼和扩大眼系数, 中硬岩取1.4 (m) ;

S—开挖隧道断面积 (m2) 。

实践证明, 该公式求得炮眼数量符合现场实际情况。

2.3.4每循环装药量Q

K—单位岩石炸药用量, 由修正的普氏公式q=1.1K0 (f/S) 0.5计算求得q=1.1Kg/m3, 根据实际K在此取1.3-1.4kg/m3为宜;

V—单循环爆破岩石体积 (m3) 。

按此公式计算, Q=1.35kg/m3×26.69m3=36kg。

2.3.5 各炮眼药量分配

装药密度, 光面爆破装药量按照下式确定:

q—单位体积炸药消耗量, 按照定额取1.1kg/m3;

a—炮眼平均间距, 取a=450mm;

W—最小抵抗线, 考虑到小断面夹制作用, 取最大值W=600mm;

L—炮眼平均深度, L=2.2m。

经计算, Q=0.653kg, qL=0.297kg/m, 结果符合中硬岩光面爆破线装药密度0.2~0.3Kg/m的允许范围, 可以使用。实际施工时根据岩石硬度来适当调整。

爆破关键技术, 遵循药包对殉爆距离的要求, 通过多个循环爆破效果对比分析, 优化炮眼中药量分配。掏槽眼及底眼采用大药量, 连续装药;辅助眼采用普通连续装药, 其装药量按照递减的原则进行分配;周边眼采用小药量间隔不耦合装, 各炮眼装药量详见钻爆设计图 (图1) 。

开挖断面积为S=12.13m2, 布置总高3.84m, 总宽3.44m, 炸药单耗1.35kg/m3。

2.4 爆破开挖主要经济技术指标 (表3)

3 炮眼布置及爆破作业流程

3.1 炮眼布置

3.1.1 掏槽眼的布置

开挖采取全断面爆破开挖, 掏槽形式为斜向中心楔型掏槽;采用8 个孔径为42mm孔, 斜向中心楔形陶槽。

3.1.2 周边眼的布置

周边眼的布置一般沿设计轮廓均匀布置, 为了控制超欠挖以及便于下次钻眼作业时好落钻孔眼, 应将炮眼方向以3%~5%的斜率外插, 对于中硬岩石及硬岩, 眼底应落在设计轮廓线以外10cm地方。同时做好辅助眼的设置, 进一步扩大槽口, 为周边眼创造有利的爆破条件。

3.2 装药结构及堵塞

炸药用2# 岩石销铵炸药和岩石乳化炸药, 潜孔钻炮眼采用毫秒雷管起爆。掏槽眼、辅助眼、周边眼采用孔底连续装结构, 并采用炮泥全长堵塞, 加强孔口堵塞 (如图2 所示) 。

3.3 起爆网络的联接

起爆网络的联接采用:电雷管———导爆管雷管——非电起爆网络。为了保证后起爆的网络不被先起爆的炸断, 设计采用孔内微差的起爆网络。各炮孔内采用非电毫秒雷管微差起爆, 不但控制同段的最大药量, 又能有效的控制每段雷管间的起爆时间, 控制爆破震动。在掏槽眼、辅助眼及周边眼中, 每相邻段别雷管间隔时差为不小于50ms, 这样可以降低爆破震动危害 (如图3 所示) 。

3.4 起爆

各炮孔起爆顺序为:掏槽眼→辅助眼→周边眼。辅助眼2 层由里向外逐层起爆。采用起爆器同时或分批起爆, 由专业的接线人员用绝缘良好电线把该次需起爆的雷管线串连起来。毫秒雷管采用一次起爆, 其引线长度应保证人员在飞石距离之外, 必保证起爆人员随时在安全地点处。

3.5 爆破

施爆前, 应规定醒目清晰的爆破信号, 并发布通告, 及时疏散危险区内的人员设备及车辆等;并在危险区周围设警戒。起爆前15min, 由指挥发布起爆准备命令, 爆破站作最后一次验收检查和安全检查。如无新情况发生, 在接到起爆命令后立即合闸施爆。起爆后应迅速拉闸断电。起爆后15min, 由指定爆破作业人员进入爆破区内进行安全检查, 确认无拒爆现象和其他问题后, 方能解除警戒。

3.6 爆破后处理

石方地段爆破后, 必须确认已经解除警戒, 作业面上的悬岩危石也经检查处理后, 清理石方人员方准进入现场。撬动岩石必须由上而下逐层撬 (打) 落, 严禁上下双重作业, 不得将下面撬空使其上部自然坍落。撬棍的高度不宜超过人的肩膀, 不得将棍端紧抵腹部, 也不得把撬棍放在肩上施力。

4 施工控制要点

小断面隧洞钻爆法施工中, 钻爆施工除了制定合理的爆破参数外, 规范、精准的施工控制也是施工质量控制的重要影响因素。施工中准确测量画出开挖轮廓线对开挖面的超欠挖控制存在着直接的影响;人工钻爆中使用的气腿式风钻, 在打钻时必须有3°~5°的外插角, 钻孔深度越深, 外偏角越大, 造成的偏差就越大;掏槽眼要尽量保证在水平面上, 越平开挖爆破效果越好;周边眼间距控制和装药量控制为爆破质量控制的重点, 在周边眼的布置上, 要按照开挖面的围岩地质情况随时调整布眼的间距尺寸。施工过程中必须对这些因素重点控制, 以确保爆破效果。

5 结语

实践证明, 采用楔形掏槽导爆管毫秒雷管微差爆破法爆破效果较好, 平均超挖10cm, 最大超挖20cm, 无欠挖, 满足技术规范要求, 取得较好的经济效果。施工企业要想控制成本, 创造效益, 就需要不断提高管理的精细化程度。一方面, 要通过系统化分析制定合理的爆破方案, 另一方面, 要加强施工现场的管理。在施工过程中坚持做好开挖断面复测工作, 有利于班组随时调整爆破参数。以本工程为例, 通过不断改进技术方法和抓住关键控制点, 在钻爆施工中确保了安全质量, 取得了良好的经济效益。

摘要：近年来, 国民经济长足发展, 为满足工业生产、城镇居民生活用水及城市综合市政应用的需要, 大跨度的引水及城市综合管廊工程得到了较大的发展。这类工程的共同特点就是地质较为复杂, 且隧洞断面小。如何有效控制隧洞的开挖质量, 值得探讨研究。本文以山西引黄水利工程隧洞开挖爆破施工为例进行总结, 希望对类似工程施工者能提供一定帮助。

关键词：隧洞,小断面,开挖爆破,施工控制

参考文献

[1]顾义磊.隧道光面爆破合理爆破参数的确定[J].重庆大学学报, 2005 (03) .

[2]刘仁旭.公路隧道的光面爆破[J].重庆大学学报, 2005 (10) .

小断面长隧洞施工管理 篇3

大坪滑坡群位于重庆市奉节县境内, 整个滑坡长约480m、宽约365m, 合计175200㎡。根据滑坡体综合治理需要, 在滑坡体中部设置排水隧洞, 全长390.75米, 隧洞埋深15~54m, 纵坡4%~5%。隧洞净宽2.0m, 净高2.018m。排水隧洞区域内表层为第四系全新统滑坡堆积、崩坡积碎石、粘性土混碎石组成, 隧道洞身围岩由强、中风化泥灰岩组成。

2 小断面隧道开挖施工方案

隧洞围岩主要位于基岩中, 而且断面较少, 全部采用全断面开挖。III、IV采用爆破, 进尺为2.0m, V级围岩采用轮胎式挖掘机开挖, 风镐配合, 进尺控制在1.0m以内。

2.1 主要爆破参数

(1) 炸药选型。一般地段采用二号岩石硝铵炸药, 如遇水地段则采用乳化炸药。炸药药卷直径为32mm。 (2) 炮眼直径。根据爆破药卷的偶合系数要求, 并考滤钻孔机具 (YT28型凿岩机) 钻孔效率, 钻孔直径选用42mm。 (3) 炮眼深度。隧洞爆破开挖每循环进尺为2m。所以设计掏槽眼深度为2.2m, 其他眼深度为2.1m。各单孔药量根据各炮孔作用不同采取合理的药量, 详见爆破参数表。 (4) 装药结构及堵塞。掏槽眼、辅助眼, 底板眼采用孔底连续装药结构, 周边眼采用不偶合装药结构, 并全部采用自制炮泥堵塞孔口。见下图。

3 小断面隧道出渣施工方案

3.1 有轨运输与无轨运输比选

3.1.1有轨运输优、缺点: (1) 排水隧道坡度较大, 安全隐患较大。 (2) 投入大, 需要投入轨道和道岔, 而且无法回收。 (3) 需要牵引设备和配套的维护设备。 (4) 铺轨后轮胎式扒渣机行走不便。

3.1.2 有轨运输优、缺点: (1) 机动性大。 (2) 成本投入较少。 (3) 采用小型三轮机动车、洞内排烟有一定影响。

3.2 装渣、运输方法

出碴运输采用专用扒渣机配合机动三轮车进行清渣及装运, 每50m设置一加宽道, 满足机动三轮掉头条件即可。

4 小断面初期支护施工方案

(1) III级围岩地段支护体系。III级围岩地段采用喷射混凝土+钢筋网片+系统锚杆联合支护体系, 其中喷射混凝土厚度为5cm, 拱部挂设φ8钢筋网片, 系统锚杆采用Φ22砂浆锚杆, 长度为2.0m。

(2) IV级围岩地段支护体系。IV级围岩地段采用喷射混凝土+钢筋网片+系统锚杆+格栅钢架+超前锚杆联合支护体系, 其中喷射混凝土厚度为16cm;拱部边墙挂设φ8钢筋网片;系统锚杆采用Φ22砂浆锚杆, 长度为2.0m;超前锚杆采用Φ22砂浆锚杆, 长度为3.5m, 每2m设置一环;格栅钢架间距为1.0m。

5 小断面隧道衬砌施工方案

洞身衬砌采用C25钢筋砼, 厚度为30cm。模板采用定型组合钢模, 边墙采用3015型模板、拱部采用1015型模板, 模板支撑采用工字钢拱架。每3m浇筑一次。

砼采用拌合站集中搅拌, 砼输送罐车运输至洞口, 小型机动三轮车运至浇筑处, 人工入模, 浇筑顺序为先墙后拱法, 最后在拱部合拢。

6 小断面隧道通风施工方案

通风采用1台SDF (A) NO3.0 (功率2.2KW) 型隧道施工专用轴流通风机, 风筒采用塑料风筒, 直径为0.8m。保持与开挖面15m距离。在隧洞顶部每5m安装挂钩, 根据隧洞开挖进度向前延伸, 派专人负责风筒的补修工作, 减少风压损失。同时每隔50m设置一道竖井, 兼做通风。

7 超前地质探测和预报方案

小截面地质预报采用超深钻孔法进行预测, 在开挖钻孔时布置3个超深钻孔, 每个钻孔长3~5米, 钻孔应超出隧道外轮廓1米, 可以获得地层、节理裂隙等特征, 结论直观、可靠。

8 监控量测方案

隧道量测采用新奥法施工监控量测方法, 主要进行拱顶下沉、净空水平收敛量测。拱顶下沉和水平收敛量测断面的间距为:正常地段10米, 围岩较差地段为5米。

拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行, 可采用水准仪测定下沉量。当地质条件复杂, 下沉量大时, 除量测拱顶下沉外, 尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测宜用相同的量测频率。

9 体会

通过390m排水隧道的施工, 成功解决了滑坡体治水的目的, 同时月开挖进尺达到了110m, 在小截面隧洞施工中还是少有的。而且总结出了小断面隧道开挖、支护、衬砌、通风、监测、地质预报的方法。同时我们得出以下几点体会: (1) 由于隧道截面较小, 爆破的临空面更小, 合理的爆破参数是安全、质量、进度的最基本保障。 (2) 设备选型是施工组织的首要任务, 合理的设备匹配能够达到事半功倍的效果。经过实施无轨运输更有利于小截面短隧洞的施工。 (3) 超前钻孔法在隧道预报中更能反映地质情况, 能够达到指导施工的目的, 在轮廓线外进行预测, 不能能扩大预报范围, 更能直接反映前方地质情况。

摘要：本工程以奉 (节) 巫 (溪) 高速公路大坪滑坡治理为背景, 对小截面 (2m×2m) 隧洞开挖、出渣、支护、通风等施工技术进行了阐述, 总结出了小截面隧洞的总体施工方法, 可为同类小截面隧洞施工提供参考依据。

关键词：小截面,隧洞,施工,技术

参考文献

小断面长隧洞施工管理 篇4

关键词：小断面长距离隧洞,钻爆法施工,爆破参数,关键技术

0 引言

引水隧洞因其功能多设计为小断面长隧洞。同为地下工程, 小断面长隧洞的施工又区别于常见的公路、铁路隧洞施工。它断面小 (S<20m2) , 受到断面尺寸的限制 , 大型施工设备无法在洞内使用。独头掘进距离长 (一般>1km) , 带来通风、排烟、出碴等一系列困难。单循环工程量小, 生产效率低使成本控制难度加大。

长期以来, 施工单位普遍采用以新奥法为主的钻爆施工方案。在隧洞施工中, 开挖工程所占比重达到总投资的30%以上。开挖质量的好坏又对初支和永久衬砌施工产生直接或间接地影响。可以这么说, 小断面隧洞的施工成败, 很大程度上取决于地下开挖工程的施工水平。因此, 如何有效的对隧洞钻爆法施工进行关键点进行控制, 通过系统化的管理来提高施工水平是值得探究的。本文以目前在建的山西省中部引黄工程引水隧洞施工为研究对象, 从爆破方案选择, 爆破参数确定, 钻爆施工控制要点三方面, 通过对施工经验的分析总结来探索小断面隧洞钻爆法施工的关键技术, 为今后类似工程施工方案的制定提供参考。

1 工程概况

山西中部引黄工程交汾灵支线长51.25km。主要建筑物为2级建筑、次要建筑物为3级建筑。目前施工的交汾灵支线2# 隧洞全长17.5km, 中间设置4个施工支洞。主洞为城门洞形断面 , 净宽2.5m, 净高3.04m, 直墙段高2.2m, 顶拱中心角135度, 半径1.35m。施工支洞为城门洞型, 宽3.65m, 高3.2m。

洞身穿过奥陶系中统峰峰组上段灰岩、白云岩。灰岩、白云岩为中硬岩, 据钻孔揭露, 其采取率及RQD值均较低, 建议围岩单位弹性抗力系数K0=300~500MPa/m, 坚固系数f K=2~3, 泊松比μ=0.29~0.32, 变形模量2~5GPa。围岩工程地质分类为Ⅳ类或Ⅴ类为主, 围岩稳定性差, 洞顶高程大部处在地下水位以下, 隧洞开挖时存在涌水、突水可能性。

2 爆破方案选择

2.1 小断面隧洞常用爆破方法

根据新奥法施工原理, 结合小断面隧洞的施工特点, 要形成平整光滑的开挖面, 并达到开挖面一次成型的效果, 主要依靠预裂爆破和光面爆破来实现。预裂爆破和光面爆破为新奥法施工的“三大支柱“之一, 这两种爆破方法原理相似, 但施工工艺和效果却存在一定差异。究竟哪种方法更加适合, 各自有什么特点, 下面来通过工程案例进行分析。

隧道光面爆破是支撑新奥法原理的重要技术之一, 优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用, 从而减少对围岩的扰动, 保持围岩的稳定, 充分发挥围岩的自承作用, 同时又能减少超欠挖, 提高工程质量和效率, 节约成本。本隧洞施工中, 主要采用全断面控制网光面爆破技术。从爆破效果来看, Ⅳ类及以上围岩光面效果较好, 残孔率可达到80%以上, Ⅴ类及不良地质洞段效果较差 , 残孔率不足30%, 超欠挖现象较为严重。

预裂爆破在洞室爆破中已不多见。本工程中为解决Ⅴ类围岩洞段光面爆破效果不理想的情况, 对预裂爆破效果做了试验, 发现软弱围岩下欲裂爆破对周边围岩的破坏率更甚于光面爆破。相关研究表明出预裂爆破对周边围岩的所产生的震动破坏要明显大于光面爆破[1]。所以如果单纯的追求开挖轮廓面的优良率, 是不主张采用预裂爆破的。但预裂爆破在减轻震动波传播方面具有一定优势, 预裂缝对主爆区的振动波起到了隔减作用[2]。本隧洞正是利用了它隔震的特点, 顺利穿过了人居村落的浅埋段。

2.2 爆破影响因素分析

隧洞爆破施工方法的选择是一个综合评估的过程, 需要考虑多方面的影响因素, 通过对主要影响因素的分析判断, 来进行爆破方案的比选和决策。在施工方案选取时, 以下几点因素应重点考虑:

1) 水文地质 : 水文地质条件的判定对地下工程施工是十分重要的, 它决定爆破方案的制定和实施。对于地质条件的判定主要有围岩的级别、岩石的种类、地下水的情况、有毒有害气体、不良地质情况判别等。以本工程为例:围岩工程地质分类以Ⅳ类或Ⅴ类为主, 围岩稳定性差, 隧洞开挖时存在涌水、突水可能性。这样的地质条件下, 爆破方法选取时就要侧重于减小围岩扰动, 在计划范围内尽可能缩短开挖进尺, 增加超前地质预报, 减少单孔装药量, 不宜使用烈性炸药, 不能使用导火索及火雷管等。

2) 技术条件 :包括施工队伍的整体素质 , 管理水平 , 炮工的技术经验等方面。就目前行业的施工现状来看, 虽然多数隧洞在施工前做过爆破参数计算, 但实际施工中却是由炮工班组根据自己的经验来施工, 技术和施工“两张皮”。炮工技术的好坏往往成为了爆破成功与否的关键。所以作为施工方, 不得不慎重考虑施工队伍的技术条件水平, 根据技术条件来制定可行性的施工方案。

3) 爆破器材的选取

根据国内民用爆破器材适用情况, 地下洞室爆破常用的炸药有岩石硝铵炸药和矿山乳化炸药等。下面以两种常见炸药对比分析:

本工程主洞独头通风距离最大为2.5km, 通风排烟十分困难, 洞室顶高程大部分处在地下水位以下, 施工中存在涌水、突水可能性。对这两种炸药性能分析后, 最终选定矿山乳化炸药。根据长期使用效果来看, 虽然材料成本有所增加, 但减少了通风设备资金投入的同时还降低了对环境的污染, 并在富水段施工中发挥了其防水性能方面的优势, 综合效益是良好的。

4) 安全及周边环境影响

地下工程因其特殊性, 安全风险控制一直是施工管理的重中之重, 安全问题产生原因主要是人为因素和外界环境两方面。通过制定科学的安全管理体系可将人为因素降到最小化。这里主要分析环境因素:对于小断面隧洞施工, 要考虑隧洞施工产生爆破震动、地表沉降、施工噪音、地下水位等影响程度。本工程一条支洞穿过村落, 隧洞埋深较浅。施工经过该段时爆破震动和噪音影响村民正常生活, 村内有些房屋年久失修, 抗震等级较低, 容易发生危险。为此, 请了专业机构对爆破影响范围进行监测, 对影响范围内房屋耐受性作了评估。根据监测结果调整装药量, 改光面爆破为预裂爆破法, 有效减小了爆破震动范围和幅度, 最终安全通过了该浅埋区。

3 爆破参数的选取

3.1 周边眼间距 E、最小抵抗线 W

周边眼间距E是直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素, 借助于经验公式:E=Ki×d, 一般情况下E= (8~12) d (d为炮眼直径)

抵抗线W= (1.0~1.5) E

设计炮眼间距E为400~500 (mm) , 炮眼直径D为42mm, 满足对E、W值的要求 , 考虑到隧洞断面小 , 岩壁对爆破有夹制作用。在施工中经过试验调整, 取E=400mm爆破效果较好。

3.2 不耦合系数

本隧洞围岩主要以弱风化灰岩为主, 硬度较低, 周边眼装药采用空气间隔不耦合装药。不耦合装药使药包四周存在空隙, 爆炸时空气对爆炸波有缓冲作用, 既降低了爆炸的峰压, 防止对孔壁的粉碎破坏, 又储存了部分能量, 使爆压作用时间增长, 提高了爆破能量利用率[3]。炮眼直径与药包直径的比值称为不耦合系数, 本隧洞眼炮眼直径取Φ42mm, 药包直径取Φ35mm, 不耦合系数=D/d=42/35=1.2。

3.3 装药密度

光面爆破装药量按照下式确定:

q———单位体积炸药消耗量, 按照定额取1.1kg/m3;

a———炮眼平均间距, 取a=450mm;

W———最小抵 抗线 , 考虑到小 断面夹制 作用 , 取最大值W =600mm;

L———炮眼平均深度 , L=2.5m。

经计算, Q=0.74kg, qL=0.296kg/m, 结果符合中硬岩光面爆破线装药密度0.2~0.3 Kg/m的允许范围, 可以使用。实际施工时根据岩石硬度来适当调整。

3.4 装药形 式

本隧洞以Ⅳ类和Ⅴ类围岩为主, 施工中掏槽眼和辅助眼采用连续装药, 周边眼及底眼采用空气间隔不耦合装药, 由竹片捆绑后送入炮孔内, 将导爆插入中下部药卷, 使炸药均匀分布。但需要特别注意的是药卷间隔装药之间的距离要小于药包的殉爆距离。炮眼用炮泥堵塞, 长度不小于25cm。对于光面爆破采用不耦合装药, 炮眼的堵塞质量应得到重视。装药结构如下图1。

3.5 爆破网络

光面爆破起爆顺序为:掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼。为了达到精确控制的分层网络起爆效果, 现场采用电雷管激发, 毫秒微差导爆管起爆的控制爆破网络。试验研究表明, 周边眼相邻炮眼的时差越小, 所产生的光爆效果越明显, 相邻炮孔起爆的时差不大于0.1s。采用相同段位的毫秒微差导爆管, 可满足起爆时差要求。另外, 爆破网络各排孔之间的时差不宜过大也不宜过小, 过大则无法利用前一排爆破所产生的作用力, 过小则无法形成层间的自由面, 达不到分层控制爆破的效果。研究表明起爆时差控制在50~100ms之间为宜。本设计爆破网络时层间间隔2个段位 (>50ms) 由里到外递增。

4 钻爆施工控制要点

在小断面隧洞钻爆法施工中, 钻爆施工除了制定合理的爆破参数外, 在施工中还有一些重要的影响因素, 在施工过程中必须对这些因素重点控制。

4.1 测量放线

由测量错误引起的炮孔定位误差在隧道施工中是经常见到的。通过科学的技术管理可规避此类风险。由于客观原因限制测量班如果无法对每一循环测量放样, 可借助隧洞用激光指向仪辅助测量。本隧洞在施工中借助两侧的激光指向仪把方位参照点标注到掌子面上, 对于周边眼定位相对困难的拱顶的圆弧段, 用圆钢按设计轮廓尺寸做好定位模具, 工人利用模具可以方便准确的在开挖面上定位布点, 有效控制拱顶轮廓尺寸。

4.2 钻孔精度

开眼位置和钻孔方向偏差是影响爆破效果的主要原因。由偏位计算公式S=e+Ltanθ可知, 钻孔深度越深, 外偏角越大, 造成的偏差就越大。人工钻爆中使用的气腿式风钻, 在打钻时必须有3°~5°的外插角。隧洞中造成超挖严重的一个主要原因就是工人钻孔技术不过关, 钻杆的外偏角过大。为爆出平整的开挖面, 首先要提高施钻工人的技术水平, 保证钻孔时各炮孔眼底尽量落在同一个平面上, 掏槽眼可在此基础上加深20cm。

4.3 施工工艺

在全断面开挖掘进中, 为了创造出光爆所需的两个临空面, 首先要在开挖面上形成一个足够大的空腔, 这个空腔需要由掏槽眼爆破来产生。小断面爆破一般选择直眼掏槽和斜眼掏槽两种方式, 两种掏槽眼的适用特点见表2。掏槽方式的选择, 要根据开挖面岩层地质结构动态调整。我部在Ⅴ类围岩及不良地质段施工中, 采用菱形直眼掏槽, 施工方便。在Ⅳ类及以上围岩地质段采用“水平八字”斜眼掏槽, 同等药量下掏槽效果好, 更加经济合理。

4.4 地质条件

主要指围岩的节理、裂隙等非主观因素的影响。由于隧洞围岩存在节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等, 爆破后围岩不沿周边炮孔的切割线破坏, 而极有可能沿这些结构或软弱面破坏, 形成主观很难控制的施工缺陷。因此, 在施工中对围岩地质情况的判断和预测工作要作为一项常态工作。现场技术人员要通过不断地观察和分析, 来提高对围岩变化的认识。坚持做好地质素描可预测岩层的节理走向和变化规律, 为爆破施工指明方向。虽然小断面隧洞对围岩变化的敏感性相对较弱, 但需要注意的是, 如果开挖面附近有溶洞、采空区等潜在威胁时, 应采取超前地质钻探和施工中加深炮孔相结合的地质预报措施, 确保施工安全。

5 结语

小断面隧洞因开挖面小, 施工效率低下等因素造成成本控制难度加大, 施工企业要想创造效益, 就需要不断提高管理的精细化程度。一方面要通过系统化分析制定合理的爆破方案, 另一方面要加强施工现场的管理。在施工过程中坚持做好开挖断面复测工作, 将复测结果及时交底给工班, 有利于班组随时调整爆破参数。以本工程为例, 通过不断改进技术方法和抓住关键控制点, 在钻爆施工取得了良好的经济效益和安全效益。

参考文献

[1]郭尧, 袁甲.光面与预裂爆破对隧道围岩损伤的试验研究[J].程爆破, 1066-7051{2011}04-0031-05.

[2]王梦恕, 等.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京:人民交通出版社, 2010, 5.

[3]梁为民.不耦合装药结构对岩石爆破的影响[J].北京理工大学学报, 2012, 32 (12) .

小断面长隧洞施工管理 篇5

一、小断面隧洞施工面临的主要问题

在引洮总干支渠隧洞施工建设过程中遇到的主要问题有隧洞涌水、岩体垮塌等。隧洞涌水对长隧洞的施工以及建成后的维修养护有非常重要的影响。如果隧洞在施工过程中发生涌水, 对围岩稳定性造成一定程度的破坏, 而且对混凝土的凝结性造成一定程度的影响, 日后还会给施工带来很多的不利影响, 如果遇到有大量高压水涌出的情况, 处理不当往往会酿成重大事故。

小断面岩体在靠近涌水带胶结的砂岩、泥岩等, 在施工过程中有时会遇到稳定性相对较差的软弱围岩, 一旦遇涌水就容易使隧道积水, 设备被水淹没, 危及工作人员的生命健康。

二、小断面隧洞施工渗水处理方案

根据工程特点, 受隧洞断面小、工期紧和裂隙面进一步加大等情况的影响, 在隧洞处安放多台排水设备。在工程开挖期间, 主要采用强排的方式排水, 用混凝土衬砌排水机, 用无缝排水钢管排水。随着隧洞的进一步深入挖掘和排水设备的不断增加, 在排水过程中, 对较为集中的涌水点以堵、排等为主要方式。引加排使整条隧洞在汛期达到最大排水量。工作面的渗水情况采用不同排水布置。

引洮总干十支渠隧洞的集中涌水点主要分布在支洞下游, 有三处, 呈喷射状涌出, 通过对最大涌水点的出水量计算, 出水量大约为45升/秒。对于较为集中的断面出水情况的处理, 可以利用汛期隧洞内的积水, 使隧洞内外积水的压力保持一致, 是灌浆封堵减少出水的有利时机, 可以从地表对应的涌水点进行灌浆封堵, 并以涌水点为中心直径圆周上设灌浆孔, 1米直径上设2个灌浆出水孔, 采用少量水泥砂浆和水玻璃同时进行灌浆封堵;采用洞内封堵, 并根据出水量的大小和涌水点的形状采用不同的封堵措施。

其次直接采用洞内封堵的方法, 结合施工过程中的实际情况, 对隧洞的涌水点进行挖掘, 之后, 将出水用管道引排在隧洞外部, 引排的过程中在管道周边增加钢结构的支撑点, 同时采用C15型号的快硬水泥对管道和岩石层面周边间隙进行封堵, 封堵完毕, 测定使之达到一定强度, 再采用反压灌浆法将出水点最后封闭。二是对出水量不是很大的涌水点, 可以通过扩挖的方式, 对周边涌水点进行适当排水, 然后采用管道进行引排, 最后用C15型号的快硬水泥材料对管道和岩石层面周边空腔进行封堵。三是对隧洞内出水较少的涌水点, 不提倡用封堵的措施处理。经过多年的施工经验, 对这种情况采用引排的方式, 暂不做封堵处理。另外, 对于所有采取封堵措施的出水断面, 都不能占用沿开挖面横向设置排水盲管形成排水环。

三、总结

引洮总干十支渠隧洞工程在建设时沿线穿过多个村庄和荒山, 部分隧洞埋深在25米左右, 部分隧洞位于地下水位线以下。在隧洞施工开挖过程中有时会出现集中涌水和多段分散渗水的情况, 采用国内较为常规的涌水处理方式处理已经不能满足引洮总干十支渠隧洞施工需要, 通过实际情况采取较为系统的处理方案后, 隧洞已全面贯通。隧洞的混凝土底板也完全浇筑完成。通过采取一系列的措施, 创造干地施工条件, 确保总干十支渠的总体施工有好的质量, 确保工程在正常工期内完成。

小断面长隧洞施工管理 篇6

某水电站计划建引水工程一项, 用作增强效益, 解决短缺的入库水量, 工程建设的过程中, 引水隧洞可以说发挥着至关重要的主导功效, 隧洞总长12590m。隧洞进口位置的总施工长度达到了2092.5m, 通过钻爆法进行施工作业, 挖掘整个断面, 牵引选择的为电瓶车, 运输为有轨施工, 经过施工, 单面通风顺利完成。

2 通风之技术难点

(1) 整个断面从设计到开挖, 都比较小, 规格为4.1m×6.7m工程隧洞的牵引设备为电瓶车, 运输装置为有轨运输, 运输设备的规格为1.35m×1.2m, 因为别的设施的存在, 整个隧洞基本上没有很多生于空间, 也就是说风机以及通风筒在尺寸层面上受到了相当大的限制, 这也直接的制约了通风量; (2) 单口通风因为距离比较长, 对应的掘进速度就要求比较高, 也就是说在时间上受到了较大的限制, 故而在技术层面, 难度比较大。

3 确定通风方案

3.1 计算选择风机

先计算通风量, 考虑的具体通风方式为压入式。巷道掘进因为距离比较长, 炮烟经过稀释, 达到安全状况的时候, 这个情况就必须要被考虑到具体的计算中, 借助于对系统动静压的精确计算, 选择供风风压对应的具体标准, 最终选择合适规格的风机用于施工。

3.2 通风方案选定的必须依据

(1) 按照设计, 对于该洞, 在施工角度上, 通风工作是分段进行的, 具体分作从洞口到泄水洞, 又从泄水洞到下一标段的具体交汇位置, 对这些不同的路段进行对应的不同设计。 (2) 所有阶段, 进行通风设计的时候, 选择的通风方式为管道压入式, 对于确有必要的地方, 增设局扇。 (3) 对于长距离的管洞, 选择的通风方法为直径比较大的风筒, 因为在空间方面受到了限制, 所以风筒的规格最高不能够超过800mm, 较小的风筒直径带来的结果就是通风系统面临的风阻比较大, 有基于此, 无论是在漏风率, 还是风阻层面上, 对于风筒都有很严的要求, 这些要求的严格保证是通风效果可以得到很好地实现的基础。 (4) 风筒在超过2000m长的时候, 1台风机根本不能够满足施工的对应要求, 这种情况下, 就需借助多台风机进行串联作业, 将问题解决。

3.3 确定通风布局

分阶段开展通风策划作业以期实现工程的目的, 其主要包括以下的几个阶段:第一个阶段是进口处到泄水洞共350m, 送风主要用的是1台风机管筒柔性压入式的, 排烟是由已经掘好的巷道进行的;第二个阶段是泄水洞到正洞集合处到出口方向的2092m, 送风用的是串联风机管筒柔性压人式的, 排烟的路径为通过已完成挖掘的巷道开展实施。

4 实施并改进具体的通风方案

4.1 实施通风方案

4.1.1 第一阶段

这个阶段也就是进口到泄水洞共3 5 0 m和泄水洞长度在4 2 5 m处的通风策划。在考虑了众多的因素后, 最终选择YBT52-2轴流防爆式的局扇风机, 它的性能包括:风机策划的功率是2×5.5kW·h, 策划风量每分钟在1 4 5～2 2 5 m 3之间, 策划的全风压保持在2400～500Pa。依照通风对应的具体设计改造风筒, 改造的方法为扩径, 也就是说将原本的400mm的直径扩大到500mm, 将原本的10m单节长度扩大到30m的单节长度, 接头的具体型式也从原来的插接式变更为钢圈式。

对于洞内空间, 重新予以分配, 最大化利用效率, 移动运输轨道, 让其向无通风筒那边靠近50cm, 改造电瓶车, 将高度予以降低, 这样电瓶车在运行的时候, 就最终做到尽可能的沿隧洞一边行进, 在另一侧, 布设通风筒, 这种设计方法能够让风筒直径被加大之后的空间需求也可以得到很好的满足。

经过改造, 可以发现, 通风得到了明显的改善, 排烟时间也由1 2 0 m i n缩减到了30min, 施工进度明显加快。

4.1.2 第二阶段

泄水洞和正洞完成贯通后, 施工按照第二阶段进行。设备沿用第一阶段的, 不过经过试验比对, 可以发现, 对于风机的具体位置, 比较适合的地方如下:第二阶段能够满足的通风距离只有1100m。造成这种现象的主要原因为:首先进风口和洞口之间距离太近, 进风量受到了很大的影响;其次风筒年限较长, 老化现象严重, 吊环脚的地方还存在明显的破损现象, 进而造成了较高的漏风率, 通风效果就较差。

按照设计和施工经验, YBT52-2轴流式风机在送风能力上部能够满足2092m的要求, 所以通风系统更换为串联式的风机, 风筒选择的为新型增强PVC维纶布拉链式。

4.2 改进方案

工程进展中, 对通风的具体状况予以了动态性的检测, 按照获得的结果不断的改进整个通风系统, 以其能够工程的具体需求。等到施工第二阶段的时候, 对通风方案进行了改善, 改善后明显的发现, 通风效果有了很大的提升, 无论是掘进循环, 还是排烟, 时间上都有了很大的缩减。

此外, 为了让整个通风系统的效应最大化, 对应的通风管理也需要与工程之间具有很好的匹配度。施工进行的过程中, 对施工作业予以不断的探索, 细化通风作业, 并高标准的执行。在完善的基础之上, 有如下几个方面的具体作业细则:作业组, 安装悬挂风筒的铁线, 吊装风筒, 平顺风筒;操作管理通风机械设备, 维修管路, 通风时间……整体而言, 施工效果非常的明显, 贯通点施工到达的时候, 整个工作面达到了6min的通风时间, 每分钟大约有12.28m3的新鲜空气输送到工作面。

5 结论

(1) 具体施工条件下, 通风在技术层面面临着一定的难度, 对于工程予以详细具体的分析之后, 可以发现习惯的施工方法经过改善能够达到施工目的。 (2) 通风的具体效果如何, 一个决定性的前提条件就是系统设计, 按照工程状况的不同, 借助于良好的理论, 进行高水平的设计, 对施工予以很好的指导。 (3) 及时了解掌握通风施工中使用的材料和设备, 借助于高性能, 低价格的设备取得最好的施工效果。 (4) 对于整个通风系统来讲, 其运行的关键制约因素还有现场的管理和组织。为了实现最好的通风效果, 施工人员一定要具备很强的技术能力, 很强的责任心, 对于整个系统的管理工作, 一定要明晰权责。 (5) 对于通风系统来讲, 决定其费用的成本为电耗, 在电耗之外, 系统使用的材料和设备仅仅占据到总费用的1/5左右, 所以为了实现成本的控制, 降低费用, 一定要科学地进行风机的配置, 降低系统整体运转的总功率。 (6) 如果选用柔性风筒到工程之中, 需要借助于现场的具体试验, 科学的数据计算, 确定串联风机的具体位置, 避免发生风筒缩径。

参考文献

[1]水利水电施工组织设计手册.通风, 散烟及排尘部分[M].中国水利水电出版社, 2007.

小断面长隧洞施工管理 篇7

桐梓电厂发电有限公司2×600 MW机组工程位于遵义市桐梓县城东南侧，距县城直线距离约2.5 km，公路距离约3.3 km。桐梓供水工程从距厂址1.6 km处的天门河水库取水，以满足电厂生产用水需求。输水隧洞开挖采用城门洞形，隧洞净空断面为3 m×3 m(宽×高)。桩号从K0+000～K1+265，总长1 265 m，无施工支洞，最大单头开挖长度为700 m。

2 施工难点及对策

针对输水隧洞洞径小、工作面长(1 265 m)、工期紧(须在4个月内完成洞挖和支护施工)、任务重的特点，制定了以下措施:

1)工程开工后，立即开展以洞挖为主线的生产计划和施工组织，确保洞挖工作目标如期开展;2)配备有类似工程丰富施工管理经验的指挥、操作人员参与本工程的管理、施工，确保施工组织有序、各工序顺利衔接;3)制定具有针对性的洞挖、支护方案，以确保施工进度、安全;4)配备成龙配套的施工机械、设备，确保施工顺利进行;5)制定施工目标计划和激励机制:根据总计划制定详细月施工计划、周施工计划，做到以周计划保月计划完成、以月计划保总计划完成，各目标计划完成后及时兑现奖励。

3 隧洞开挖采用的施工方法

3.1 施工方法

本工程隧洞成型后的断面尺寸为3 m×3 m(宽×高)，施工开挖按整个断面一次钻爆开挖成洞施工，钻孔设备选用YT-28手风钻钻孔，作业平台为自制可拆卸简易平台，爆破采用导爆管分段起爆，光面孔用传爆线起爆，自内向外依次分段毫秒微差起爆。爆破后通风排烟，然后作业面安全检查排险后开始出渣，出渣选用ZL20c装载机装渣、自卸汽车运输出渣。Ⅲ类围岩段采取喷混凝土和钻设结构锚杆支护，Ⅳ类围岩段采用钢支撑及锚喷支护紧跟掌子面的施工方法。1)开挖准备。开挖施工洞内风、水、电就绪，施工人员、机具准备就位。2)测量放线。洞内导线控制网测量采用全站仪进行。施工测量采用红外光电测距仪配水准仪进行。测量作业由专业人员实施，每排炮后进行设计规格线测放，断面测量滞后开挖面10 m～15 m，按5 m间距进行，每个月进行一次洞轴线及坡度的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。3)钻孔作业。由熟练的台车技工严格按照设计钻爆图进行钻孔作业。各钻手分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻手作业质量经济责任制。每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查。掏槽孔孔深3.0 m，爆破孔孔深2.5 m，周边采用光面爆破，孔深2.5 m，孔距0.5 m，允许超钻20 cm。为满足钻孔时的操作空间，采用稍有超挖的方式钻孔，开口在设计轮廓线外2 cm左右。钻孔前做到布孔准确，深度相同、方位及孔斜率一致，角度偏差不大于1°，开孔位置偏差不超过3 cm。根据我公司地下洞室施工经验和本工程实际地质情况，本工程地下洞室相邻两排炮槎错台控制在10 cm内，检查合格后方能进行装药施工。4)装药爆破。爆破材料选用乳化炸药，炮工在凿岩台车装药平台上按钻爆设计参数装药，崩落孔采用32 mm药卷、Ⅳ类围岩崩落孔采用32 mm和25 mm药卷连续装药，周边孔采用25 mm药卷间隔装药，孔口均用砂袋或炮泥堵塞严实。装药完成后，由技术员和专业炮工分区分片检查，联结爆破网络，撤退工作面设备、材料至安全位置，非电毫秒雷管引爆，周边光面齐爆。5)通风散烟。洞室在整个施工过程中一直启动通风设备通风，爆破散烟结束后，开挖面爆破渣堆洒水除尘。由于隧洞较长，每次爆破完成后每次循环通风排烟时间为0.5 h。6)安全处理。爆破后，人工清除掌子面及边墙、顶拱上的浮石和松石，保证出渣和下一循环施工安全。岩面破碎洞段可先喷一层5 cm厚C20混凝土，出渣后再次进行安全检查及处理。7)出渣及清底。隧洞石方开挖出渣采用1.1 m3小型装载机配自卸车运输出渣。出渣完毕后用扒炮出工作面底部积渣并整平，为下一循环钻爆作业做好准备。隧洞进出口开挖掘进300 m内，出渣时采用小型装载机运至洞口，然后再进行装运渣料到渣场，进出口各每隔300 m左右断面处开挖出渣中转平台，以利用装载机装渣料。8)支护。开挖过程中必须坚持每完成一个循环即每爆破一次，完成处理和出渣后，就及时进行锚喷(或挂网)支护。不完成锚喷护壁，决不允许进行下一循环的爆破开挖，避免井壁因不及时支护暴露过久，引起井壁塌方的重大质量安全事故的发生。所有地下开挖应严格按照施工图纸所标明的设计开挖线进行放线，不允许任何形式的欠挖;对不衬砌或喷混凝土衬砌的地下洞室，在设计开挖线以内的岩尖角、局部喷混凝土面和锚杆头等，均需按监理的指示进行处理。

3.2 计划的各类围岩洞挖工序作业循环时间表

隧洞施工采用手风钻全断面开挖，设计轮廓光面爆破，中央设直眼掏槽孔。共布置38个炮孔，孔径42 mm，孔深2.5 m，预期进尺2.3 m～2.5 m。其中光爆孔16个，孔距50 cm～55 cm，光爆抵抗线70 cm，线装药密度250 g/m;崩落孔9个，孔深2.5 m，孔距90 cm～110 cm，层间抵抗线80 cm～100 cm;底孔8个，孔深2.7 m，孔距60 cm～70 cm;掏槽孔5个，中央直眼掏槽，孔深2.7 m。

开挖排炮循环时间见表1～表3。

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4 存在的问题及原因分析

1)通风排烟问题。洞内烟尘主要为爆破后的炮烟和出渣机械的尾气。随着隧洞开挖进尺的不断延长，通风排烟时间也越来越长。虽然实际中我们在洞口布置了一台压入式风机并在隧洞内部安置了一台吸出式风机配合通风排烟，但受隧洞洞身小的影响，难以达到理想效果，特别是在出渣的时候排烟效果不佳。2)出渣中转平台施工难度大的问题。随着洞挖进尺的延长，必须施工出渣中转平台(回车道)，但由于只能使用正铲装载机，为保证装载机装渣的高度及宽度，回车道施工时采取了顶部及洞身右侧扩挖的方法，扩挖高度及宽度较大，需要增强临时支护措施，增加了施工时间。

5 结语

在隧洞施工过程中，我们严格按照“新奥法”原理施工，坚持“一炮一设计”，并且在施工过程中根据地质条件不断调整爆破参数和支护形式。开工至今已完成了65%的开挖量，围岩完整部位半孔率达到90%以上，未发生任何安全事故，进度基本满足合同要求。笔者认为:要实现小断面长隧洞的快速施工，关键在于选择合理的钻爆参数，尽量采用“短进尺，多循环”，减小洞室对围岩的夹制作用，同时加强对资源的合理配置，这样就能确保整个工程的安全、高效推进。

摘要：以桐梓火电厂供水系统小断面隧洞开挖为例,对小断面隧洞开挖的方法进行了详细阐述,针对施工中存在的通风排烟及出渣中转平台施工难度大的问题进行了分析,以提高施工技术水平。