牛 奔

（山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002）

1 中小型斷面長隧洞特點(diǎn)

隧洞作為一種常見的地下建筑物，由于地質(zhì)情況的不同和使用目的各異，隧洞的型式多種多樣，長短不一。根據(jù)洞室斷面或跨度大小，隧洞可劃分為小斷面隧洞、中斷面隧洞、大斷面隧洞和特大斷面隧洞等4類；根據(jù)洞室獨(dú)頭進(jìn)尺的長短，可分為短隧洞、中長隧洞、長隧洞和特長隧洞等4類，詳見表1和表2。

表1 按洞室斷面（或跨度）隧洞分類表

表2 按開挖長度隧洞分類表

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的加大，大型水電站工程、引水工程、排污工程等建設(shè)項(xiàng)目越來越多，而中小型長隧洞施工更為常見。

中小型長隧洞的特點(diǎn)是“小”和“長”。小則受斷面尺寸的限制，在有限的空間內(nèi)施工，工序交叉多，互相干擾大，在同一工作面上，鉆孔、爆破、出碴等工序只能周期性循環(huán)進(jìn)行，無法在施工中運(yùn)用高效的大型機(jī)械設(shè)備，而且也影響洞內(nèi)管線的布設(shè)；長則受距離限制，帶來供電、供風(fēng)、排水、排煙、出碴等一系列困難，施工環(huán)境較差，因此中小型斷面隧洞施工難度較大。但中小型斷面的隧洞具有單位長度開挖量少、出碴量少、受地質(zhì)影響較小、安全支護(hù)比較方便等優(yōu)點(diǎn)；長隧洞一般具有斷面形式改變較少、縱向坡度較小等優(yōu)點(diǎn)。因此，只要施工組織措施得當(dāng)，中小型長隧洞的施工困難是可以克服的。

2 中小型長隧洞施工方案優(yōu)化

2．1 設(shè)置施工支洞方案的優(yōu)化

設(shè)置施工支洞有以下好處：一是開辟多個工作面，實(shí)現(xiàn)“長洞短打”以縮短工期；二是有利于隧洞通風(fēng)、排煙；三是有利于出碴；四是避開重要建筑物，有利于優(yōu)先進(jìn)洞，避免施工干擾。設(shè)置施工支洞應(yīng)以均衡施工為原則，既要快又要經(jīng)濟(jì)。支洞越多，主洞工作面就越多，有利于加快進(jìn)度，但增加了臨時工程量和工作量，不利于經(jīng)濟(jì)施工。反之，支洞少或不設(shè)支洞，主洞工作面就越少，雖然降低了臨時工程量和工作量，但不利于主洞施工。因此，盡管支洞可以使長洞短打，但應(yīng)考慮地形、地質(zhì)、工期、效益等多方面因素。

2．2 配備施工機(jī)械的優(yōu)化

一是鉆孔設(shè)備的選擇。盡管多臂鉆鉆速快，但由于隧洞內(nèi)空間小，且單位面積的鉆孔數(shù)比大洞多，多臂鉆的效率不能充分發(fā)揮優(yōu)勢；而手風(fēng)鉆可以通過采用長短釬的作業(yè)方式或先導(dǎo)洞、后擴(kuò)挖的施工方法，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，故可優(yōu)先選用手風(fēng)鉆。

二是出碴設(shè)備的選擇。出碴工序是控制中小型長隧洞能否實(shí)現(xiàn)快速施工的關(guān)鍵工序之一，出碴安排是否得當(dāng)直接影響下一循環(huán)的施工。一般選用側(cè)卸小型裝巖機(jī)配合小型自卸車或前裝后卸式單斗裝巖配合斗車或礦車出碴。若有避車洞，則可選擇較大的裝載機(jī)。出碴設(shè)備應(yīng)根據(jù)隧洞的實(shí)際情況而定，通過計(jì)算裝載設(shè)備和運(yùn)碴設(shè)備的工作效率，比較選出相互匹配又較合理的方案。

2．3 配備輔助設(shè)施的優(yōu)化

一是通風(fēng)、排煙。隧洞工程施工中，由于開挖爆破分解不完全和內(nèi)燃機(jī)燃燒不完全，經(jīng)常產(chǎn)生大量有害氣體，必須及時通風(fēng)凈化空氣。長隧洞的開挖中通風(fēng)排煙問題更為突出。炮煙能否盡快排出洞外，決定著下一步工序的工效。實(shí)踐證明，混合式分散供風(fēng)效果較好。另外，還可采用掛簾隔煙、噴霧除塵等輔助方法，加強(qiáng)除塵排煙效果。

二是供電。供電的最大困難是線損較大。減小線損影響，可采用電阻較小的銅芯電纜，也可采用線路末端設(shè)升壓變壓器的方法，保證施工設(shè)備正常使用。

三是供水、排水。供排水設(shè)施可集中設(shè)于隧洞一側(cè)。隧洞為順坡，排水比較簡單，一邊掘進(jìn)一邊挖排水溝即可；隧洞為逆坡，排水應(yīng)分散設(shè)置集水坑，間距控制在50～200 m，視隧洞底坡而定；隧洞開挖遇到斷層或破碎帶，有可能出現(xiàn)大量滲水或壅水，此時可在掌子面布置適量的排水孔或打入花管導(dǎo)水，最后可按梯級逐坑泵水出洞。

2．4 爆破循環(huán)的優(yōu)化

由于地質(zhì)條件的差別和環(huán)境的不同，照搬已有的爆破設(shè)計(jì)，并不一定能達(dá)到最好的爆破效果。在施工中，應(yīng)根據(jù)爆破試驗(yàn)，調(diào)整各個爆破參數(shù)，以取得最優(yōu)的爆破效果。進(jìn)尺和炮眼數(shù)目作為一項(xiàng)重要的爆破參數(shù)，直接影響每一個循環(huán)的效率，也應(yīng)與循環(huán)時間協(xié)同考慮，以取得最佳的循環(huán)進(jìn)尺。

3 結(jié)語

中小型斷面長隧洞在引水工程、城市供水工程、排污管道工程等水利工程上有較為廣泛的應(yīng)用，施工中由于洞室斷面小，無法使用高效能的大型鉆和出碴等設(shè)備而影響進(jìn)度，因單頭開挖長度大而使排煙、供水、供電困難，但中小型斷面長隧洞具有單位長度開挖量少、受地質(zhì)影響小、安全支護(hù)方便等特點(diǎn)，只要在施工中結(jié)合工程實(shí)際，揚(yáng)長避短，制訂出合理而經(jīng)濟(jì)的施工組織設(shè)計(jì)，抓好每個循環(huán)環(huán)節(jié)的銜接，就可以實(shí)現(xiàn)中小型斷面長隧洞的快速施工。