浅析小断面大湾隧洞施工方式

陶海滨

（宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司 银川 750004）

1 工程概况

宁夏固原地区 （宁夏中南部）城乡饮水安全水源工程是将宁夏固原地区南部六盘山东麓雨量较多、水量相对较丰沛的泾河流域地表水，经拦截、调蓄，向北输送到固原中北部干旱缺水地区的区域性水资源优化配置工程。

工程布置隧洞10座，最短595m，最长10577m，总长36448m。隧洞围岩以Ⅳ类为主，占隧洞总长的85.6%；Ⅴ类围岩占隧洞总长的14.4%。隧洞围岩总体较差，而且存在地下水，施工条件差。大湾隧洞施工是本工程的关键控制性工期，而且本工程隧洞为最小施工断面隧洞，无法进行大规模机械化施工，施工效率低，工期长。

2 施工支洞布置

为了提高施工施工效率，对于长度超过4km的隧洞设施工支洞，支洞间距约为2km，断面采用城门洞型，支洞与主洞连接方式采用斜井方式，大湾隧洞共布设4条支洞。

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

由于主洞断面小，无论是轨道交通还是农用三轮车，在主洞内都无法错车，如果单进单出，势必影响工作效率，需在主动设置会车道，会车道间隔为500m，会车道长度8m，前后通过5m长渐变段与主动相连。施工支洞施工特性见下表。

表1 6＃大湾隧洞支洞施工特性表

3 进出口施工

隧洞进、出口大都为第四系地层，结构松软，成洞条件差。参考区内外已建工程施工经验，采用明洞（加强段）进行特殊处理。施工时，要求开挖后立即进行初期衬砌的施工，然后进行洞脸和排水体的施工。

洞脸开挖自上而下，同时做好排水和相应的坡面砌护工程。洞脸背部与明洞段顶部之间的空腔用砂壤土回填密实，压实后的密实度≥0.95。

由于洞脸多位于高边坡开挖，为防止滑坡，设置由堆石和土工布组成的排水体。

4 隧洞开挖

隧洞围岩较差、断面较小，采用全断面光面爆破法施工。钻孔机械选用物手持或气功腿岩机，单钻凿孔，人工装药，电动起爆，径向超挖值和开挖岩面的起伏差按不超过15cm控制。对于长度大于4000m的隧洞，结合地形条件，布置支洞，双向掘进，增加工作面，提高施工效率。

支洞坡度为1∶4或1∶5，坡度陡，农用三轮车无法出渣，出渣方法为在主洞内铺设0.6m宽矿车轨道，0.75m3曲轨侧卸式矿车由电瓶车牵引至支洞陡坡段，再由JTK－1.6型矿用提升绞车提升至支洞洞口，最后用5t自卸卡车运至指定弃渣场堆放，施工支洞铺设两条0.6m宽双轨道，主洞内铺设一条0.6m宽双轨道。大湾隧洞长度超过10km，需在中间位置结合施工支洞布置一条永久检修支洞，其余支洞在隧洞施工完成后进行封堵。大湾隧洞3＃支洞进行二次衬砌后做补气、检修之用，其余隧洞检修均在隧洞进出口设置检修孔。

渣场一般在隧洞进出口或支洞口附近的洼地就近选择，对于涉及六盘山自然保护区实验区的，应选在保护区之外。渣场采用TY160推土机进行平整并设置干砌片石护脚，弃碴高度为3m。

5 隧洞衬砌

隧洞衬砌包括初期支护和永久支护。

初期支护在隧洞断面开挖后紧接进行，要求紧跟隧洞开挖作业面，以使围岩不再进一步风化、松动、脱落、变形。

隧洞开挖的初期支护主要根据围岩条件拟定。对于Ⅳ类围岩，隧洞进出口采取管棚支护，洞身段以喷锚支护为主，个别破碎段及软弱夹层段采取拱架支护；对于Ⅴ类围岩，采取管棚支护。

永久支护即为隧洞衬砌，采用C25预制钢筋混凝土拱片衬砌方式。拱片分为2片侧拱和1片底拱共3个拱片。拱片在规定预制场预制好后运至施工现场，待初期支护完成后紧跟掌子面进行拱片安装。根据隧洞布置情况，输水工程沿线共设5处预制场。

6 隧洞灌浆

钢筋混凝土预制拱片拼装后的顶部必须进行回填灌浆，回填灌浆的目的是对隧洞混凝土衬砌缝隙作灌浆填充，灌浆的范围在顶拱中心角120°以内，孔距、排拒均为2.0m，灌浆孔按深入围岩50mm控制，灌浆孔在预制侧拱片时预留，每30m为一个灌浆单元。回填灌浆单元最后1组拱片在据掌子面30m后尽早进行。

为改善节理裂隙发育或有破碎带的岩石的物理力学性能，对围岩采取固结灌浆措施进行加固。固结灌浆排距采用3.0m，每排6孔，灌浆深度按洞宽的0.5倍控制，取1.2m。固结灌浆孔在预制侧拱片时预留，每30m为一个灌浆单元。固结灌浆施工应在隧洞衬砌后完成。

7 施工排水

根据地质资料，隧洞施工过程中洞内集水主要是裂隙渗水，来自洞顶部和侧壁。可以结合临时支护，在顶部铺防雨布接水，并导向两侧，不至影响主要进出通道；然后分段设集水井抽排。所有污水经净化后再排入洞外溪沟。

8 辅助作业

包括通风和施工用电。根据隧洞断面尺寸、长度和以往的经验，经计算，通风机选用SFD－Ⅰ－NO.10型隧道风机，风筒直径1.0m，通风方式采用混合式通风。进出口及各支洞各设一台通风机，风管悬挂于隧洞顶部，其末端至掌子面的距离为9m。整个风管接头须做到严密牢固不透风。为了降低有害气体浓度，降低粉尘含量，在掌子面30m处，距离地面3m处设两个喷雾降尘器，进行水幕降尘。

隧洞施工用电，分系统供电和自备内燃机供电两种。洞内施工照明采用电气照明，用12～36V的低压照明灯，手提作业灯用12～24V。照明线路布置在隧洞的左上方或右上方。灯头间距6m，悬挂高度1.8m，灯炮容量40W。

9 结论

通过以上施工方法及措施，不仅提高了小断面隧洞的施工效率，降低了工程投资，而且使工期大大减低到4年，满足整个项目工期安排。因此，上述施工方法完全适宜本项目隧洞工程的施工。

1 《水利水电施工组织设计规范》（SL303－2004）

2 《施工隧洞设计规范》（SL303－2002）