淺析小斷面大灣隧洞施工方式

陶海濱

（寧夏水利水電勘測設計研究院有限公司 銀川 750004）

1 工程概況

寧夏固原地區 （寧夏中南部）城鄉飲水安全水源工程是將寧夏固原地區南部六盤山東麓雨量較多、水量相對較豐沛的涇河流域地表水，經攔截、調蓄，向北輸送到固原中北部干旱缺水地區的區域性水資源優化配置工程。

工程布置隧洞10座，最短595m，最長10577m，總長36448m。隧洞圍巖以Ⅳ類為主，占隧洞總長的85.6%；Ⅴ類圍巖占隧洞總長的14.4%。隧洞圍巖總體較差，而且存在地下水，施工條件差。大灣隧洞施工是本工程的關鍵控制性工期，而且本工程隧洞為最小施工斷面隧洞，無法進行大規模機械化施工，施工效率低，工期長。

2 施工支洞布置

為了提高施工施工效率，對于長度超過4km的隧洞設施工支洞，支洞間距約為2km，斷面采用城門洞型，支洞與主洞連接方式采用斜井方式，大灣隧洞共布設4條支洞。

施工支洞洞口距主洞埋深≤60m時，采用坡比為1∶7的平洞；主洞埋深＞60m時，支洞采用坡比為1∶4或1∶5的斜井。

由于主洞斷面小，無論是軌道交通還是農用三輪車，在主洞內都無法錯車，如果單進單出，勢必影響工作效率，需在主動設置會車道，會車道間隔為500m，會車道長度8m，前后通過5m長漸變段與主動相連。施工支洞施工特性見下表。

表1 6＃大灣隧洞支洞施工特性表

3 進出口施工

隧洞進、出口大都為第四系地層，結構松軟，成洞條件差。參考區內外已建工程施工經驗，采用明洞（加強段）進行特殊處理。施工時，要求開挖后立即進行初期襯砌的施工，然后進行洞臉和排水體的施工。

洞臉開挖自上而下，同時做好排水和相應的坡面砌護工程。洞臉背部與明洞段頂部之間的空腔用砂壤土回填密實，壓實后的密實度≥0.95。

由于洞臉多位于高邊坡開挖，為防止滑坡，設置由堆石和土工布組成的排水體。

4 隧洞開挖

隧洞圍巖較差、斷面較小，采用全斷面光面爆破法施工。鉆孔機械選用物手持或氣功腿巖機，單鉆鑿孔，人工裝藥，電動起爆，徑向超挖值和開挖巖面的起伏差按不超過15cm控制。對于長度大于4000m的隧洞，結合地形條件，布置支洞，雙向掘進，增加工作面，提高施工效率。

支洞坡度為1∶4或1∶5，坡度陡，農用三輪車無法出渣，出渣方法為在主洞內鋪設0.6m寬礦車軌道，0.75m3曲軌側卸式礦車由電瓶車牽引至支洞陡坡段，再由JTK－1.6型礦用提升絞車提升至支洞洞口，最后用5t自卸卡車運至指定棄渣場堆放，施工支洞鋪設兩條0.6m寬雙軌道，主洞內鋪設一條0.6m寬雙軌道。大灣隧洞長度超過10km，需在中間位置結合施工支洞布置一條永久檢修支洞，其余支洞在隧洞施工完成后進行封堵。大灣隧洞3＃支洞進行二次襯砌后做補氣、檢修之用，其余隧洞檢修均在隧洞進出口設置檢修孔。

渣場一般在隧洞進出口或支洞口附近的洼地就近選擇，對于涉及六盤山自然保護區實驗區的，應選在保護區之外。渣場采用TY160推土機進行平整并設置干砌片石護腳，棄碴高度為3m。

5 隧洞襯砌

隧洞襯砌包括初期支護和永久支護。

初期支護在隧洞斷面開挖后緊接進行，要求緊跟隧洞開挖作業面，以使圍巖不再進一步風化、松動、脫落、變形。

隧洞開挖的初期支護主要根據圍巖條件擬定。對于Ⅳ類圍巖，隧洞進出口采取管棚支護，洞身段以噴錨支護為主，個別破碎段及軟弱夾層段采取拱架支護；對于Ⅴ類圍巖，采取管棚支護。

永久支護即為隧洞襯砌，采用C25預制鋼筋混凝土拱片襯砌方式。拱片分為2片側拱和1片底拱共3個拱片。拱片在規定預制場預制好后運至施工現場，待初期支護完成后緊跟掌子面進行拱片安裝。根據隧洞布置情況，輸水工程沿線共設5處預制場。

6 隧洞灌漿

鋼筋混凝土預制拱片拼裝后的頂部必須進行回填灌漿，回填灌漿的目的是對隧洞混凝土襯砌縫隙作灌漿填充，灌漿的范圍在頂拱中心角120°以內，孔距、排拒均為2.0m，灌漿孔按深入圍巖50mm控制，灌漿孔在預制側拱片時預留，每30m為一個灌漿單元?；靥罟酀{單元最后1組拱片在據掌子面30m后盡早進行。

為改善節理裂隙發育或有破碎帶的巖石的物理力學性能，對圍巖采取固結灌漿措施進行加固。固結灌漿排距采用3.0m，每排6孔，灌漿深度按洞寬的0.5倍控制，取1.2m。固結灌漿孔在預制側拱片時預留，每30m為一個灌漿單元。固結灌漿施工應在隧洞襯砌后完成。

7 施工排水

根據地質資料，隧洞施工過程中洞內集水主要是裂隙滲水，來自洞頂部和側壁?？梢越Y合臨時支護，在頂部鋪防雨布接水，并導向兩側，不至影響主要進出通道；然后分段設集水井抽排。所有污水經凈化后再排入洞外溪溝。

8 輔助作業

包括通風和施工用電。根據隧洞斷面尺寸、長度和以往的經驗，經計算，通風機選用SFD－Ⅰ－NO.10型隧道風機，風筒直徑1.0m，通風方式采用混合式通風。進出口及各支洞各設一臺通風機，風管懸掛于隧洞頂部，其末端至掌子面的距離為9m。整個風管接頭須做到嚴密牢固不透風。為了降低有害氣體濃度，降低粉塵含量，在掌子面30m處，距離地面3m處設兩個噴霧降塵器，進行水幕降塵。

隧洞施工用電，分系統供電和自備內燃機供電兩種。洞內施工照明采用電氣照明，用12～36V的低壓照明燈，手提作業燈用12～24V。照明線路布置在隧洞的左上方或右上方。燈頭間距6m，懸掛高度1.8m，燈炮容量40W。

9 結論

通過以上施工方法及措施，不僅提高了小斷面隧洞的施工效率，降低了工程投資，而且使工期大大減低到4年，滿足整個項目工期安排。因此，上述施工方法完全適宜本項目隧洞工程的施工。

1 《水利水電施工組織設計規范》（SL303－2004）

2 《施工隧洞設計規范》（SL303－2002）