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        淺談小斷面隧洞開挖施工方法

        2015-12-31 00:00:00于成博
        基層建設(shè) 2015年35期

        于成博

        中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司 重慶 401121

        摘要:小斷面長隧洞是水電工程中必不可少的工程項(xiàng)目。本文即結(jié)合具體工程案例詳細(xì)闡述了小斷面長隧洞快速施工的優(yōu)化技術(shù)措施。

        關(guān)鍵詞:小斷面;長隧洞;鉆孔;爆破;通風(fēng)

        一、工程施工概況

        山西省辛安泉供水改擴(kuò)建工程長治支線隧洞施工標(biāo)隧洞總長6584.47m,共布置3個(gè)工區(qū)(進(jìn)口、出露段、出口),4個(gè)工作面(隧洞進(jìn)口、出露段上游、出露段下游、隧洞出口),隧洞進(jìn)口至出露段上游開挖支護(hù)1963.8m,隧洞出露段下游至隧洞出口開挖支護(hù)4523.34m。隧洞圍巖總體較差,隧洞開挖出現(xiàn)煤層、滲水、巖溶、溶腔等不良地質(zhì),施工條件差。隧洞出露段下游至隧洞出口開挖是本工程的關(guān)鍵控制性工期,隧洞斷面?。ㄗ畲髮挾?.5m,最大高度3.885m),無法采用大型機(jī)械設(shè)備施工,施工效率較低,獨(dú)頭通風(fēng)壓力大。

        二、隧洞開挖采用施工方法

        隧洞開挖采用“新奧法”施工,全斷面光面爆破,楔型掏槽,YT-28型手持風(fēng)鉆鉆孔,自制可拆卸施工作業(yè)平臺,無軌運(yùn)輸出渣,采用裝載機(jī)配合電動扒渣機(jī)裝2-3m3自卸汽車出渣。

        (一)測量放線

        控制點(diǎn)測量采用全站儀,進(jìn)洞后洞內(nèi)安裝紅外線導(dǎo)向儀進(jìn)行隧洞掌子面開挖控制,每次鉆孔前采用圓心法和支距法進(jìn)行放線,采用紅油漆在開挖掌子面上標(biāo)示開挖輪廓線,定期采用全站儀對隧洞內(nèi)紅外線導(dǎo)向儀進(jìn)行檢查、復(fù)核和對隧洞斷面進(jìn)行測量。

        (二)鉆孔爆破作業(yè)

        鉆孔采用YT-28型手持風(fēng)鉆鉆孔,全斷面一次開挖爆破成型。掏槽孔采用楔型掏槽,掏槽孔鉆孔深度2.5m,輔助孔鉆孔深度2.2m,周邊孔鉆孔深度2.0m;掏槽孔、輔助孔采用連續(xù)裝藥,周邊孔采用光面爆破間隔裝藥。

        (三)隧洞通風(fēng)

        隧洞通風(fēng)采用壓入式軸流風(fēng)機(jī)獨(dú)頭通風(fēng)。

        (四)找頂安全排除

        隧洞爆破通風(fēng)后,對隧洞拱頂危石進(jìn)行排查找頂,發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)排除處理,出渣完成后,再次進(jìn)行排險(xiǎn)和安全檢查,為下一步施工做好安全防范和施工準(zhǔn)備。

        (五)出渣方式

        采用裝載機(jī)配合電動扒渣機(jī)裝渣,開挖工作面距離錯(cuò)車洞小于70m時(shí),裝載機(jī)出渣優(yōu)于扒渣機(jī),隨著開挖工作面距離錯(cuò)車洞大于100m時(shí),扒渣機(jī)的優(yōu)于裝載機(jī)。

        (六)隧洞立拱支護(hù)

        拱架采用I14工字鋼加工,經(jīng)統(tǒng)計(jì)土洞立拱支護(hù)需要3個(gè)小時(shí),巖洞立拱支護(hù)需要3.5個(gè)小時(shí)。

        (七)噴射混凝土

        隧洞噴射混凝土采用潮噴,根據(jù)統(tǒng)計(jì)土洞每循環(huán)噴護(hù)需要3.5小時(shí),Ⅴ類圍巖每循環(huán)噴護(hù)需要3.5小時(shí),Ⅲ類圍巖每循環(huán)噴護(hù)需要2小時(shí)。

        各級圍巖每循環(huán)開挖時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 單位:h

        項(xiàng)目土洞V級圍巖III級圍巖備注

        開挖233含裝藥時(shí)間

        出碴2.533含找頂時(shí)間

        立拱33.5

        噴射混凝土3.532

        總計(jì)1112.58

        三、施工中存在的問題

        根據(jù)項(xiàng)目施工實(shí)際情況,項(xiàng)目施工過程中主要存在以下幾方面問題;

        (一)出渣問題

        由于采用20裝載機(jī)配合電機(jī)扒渣機(jī)裝渣,自卸汽車出渣,設(shè)備質(zhì)量較差,運(yùn)用2-3個(gè)月后,雖然經(jīng)常進(jìn)行檢修,但也經(jīng)常出現(xiàn)損壞現(xiàn)象,影響施工進(jìn)度。

        (二)通風(fēng)問題

        洞內(nèi)煙塵主要為爆破后的炮煙和出渣設(shè)備尾氣。實(shí)際施工過程中灑水撲塵不到位,車輛未加裝尾氣過濾裝置,隨著隧洞開挖進(jìn)尺的不斷延長,通風(fēng)排煙時(shí)間也就越來越長。雖然可以設(shè)置串聯(lián)通風(fēng)設(shè)備,但受電壓影響,可能無法達(dá)到理想狀態(tài),隨著開挖深度越長,開挖通風(fēng)時(shí)間占據(jù)開挖循環(huán)時(shí)間的比例越大。

        (三)洞內(nèi)電源電壓問題

        隨著隧洞開挖的延伸,洞內(nèi)電壓不斷的下降,洞挖后期會出現(xiàn)電壓不足,洞內(nèi)設(shè)備無法正常啟動運(yùn)轉(zhuǎn),嚴(yán)重影響隧洞開挖。

        四、隧洞施工方案優(yōu)化

        根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際施工情況和成本分析得出,中小型長隧洞開工需從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化;

        (一)設(shè)置施工支洞,長洞短打

        設(shè)置施工支洞有以下好處:①開票多個(gè)工作面,實(shí)現(xiàn)“長洞短打”以縮短工期(獨(dú)頭掘進(jìn)控制在1000m左右比較適合);②有利于隧洞通風(fēng)、排煙;③有利于出渣。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)。支洞多,主洞工作面就多,有利于主洞施工進(jìn)度,但增加了臨時(shí)工程量,不利于經(jīng)濟(jì)施工。反之,支洞少或不設(shè)支洞,主動工作面少,不利于主動施工,后期施工影響因素較多。

        (二)施工機(jī)械設(shè)備選型

        1.鉆孔設(shè)備選擇

        盡管多臂鉆鉆孔快,手持風(fēng)鉆鉆孔慢,但由于隧洞內(nèi)空間小,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;自制可拆卸施工作業(yè)平臺,采用手持風(fēng)鉆通過長、短釬的作業(yè)方式,可以充分發(fā)揮手持風(fēng)鉆的優(yōu)勢,故優(yōu)先考慮手持風(fēng)鉆。

        2.出渣設(shè)備配套

        出渣工序是控制施工進(jìn)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié),出渣設(shè)備選型是否得當(dāng),直接影響施工進(jìn)度。一般選用電動扒渣機(jī)配合小型自卸車,或選用小型裝載機(jī)配合小型自卸車;經(jīng)我項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證,小型裝載機(jī)配合扒渣機(jī)裝渣,小型自卸車出渣,開挖出渣效率較高。若條件允許,考慮通風(fēng)排煙問題,首先考慮有軌運(yùn)輸,軌道為輕軌,單軌鋪設(shè),每200m設(shè)置20m長的會車道,有利于后期施工設(shè)備維修、保養(yǎng),有軌運(yùn)輸設(shè)備故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于無軌運(yùn)輸。

        (三)輔助設(shè)施配置

        1.通風(fēng)、排煙

        開挖炮煙是否盡快吹散排出洞外,決定下到工序是否可以及時(shí)進(jìn)行。經(jīng)走訪其他工地,結(jié)合目前實(shí)際情況和查閱資料證明,混合式供風(fēng)效果較好,混合式是指吹吸結(jié)合通風(fēng);之外,洞內(nèi)設(shè)置專人灑水撲塵,車輛尾部加裝過濾裝置等設(shè)施,加強(qiáng)除塵排煙效果。

        2.供電

        供電的最大困難是線路損耗較大。減少線路損耗的影響,可采用電阻較小的銅芯電纜,減少線路損耗;也可采用線路末端設(shè)升壓變壓器的方法,保證施工設(shè)備的正常使用。

        (四)爆破循環(huán)控制

        由于隧洞施工地質(zhì)差別,按照已定的爆破設(shè)計(jì)并不一定能達(dá)到最好是爆破效果。在施工過程中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)圍巖情況,及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù),以取得最佳爆破效果。開挖進(jìn)尺為一種重要的爆破參數(shù),應(yīng)與循環(huán)時(shí)間協(xié)調(diào)考慮,以取得最佳循環(huán)進(jìn)尺。

        五、結(jié)語

        小斷面隧洞施工,我們認(rèn)為設(shè)備的選型是確保施工的關(guān)鍵,正確合理的設(shè)備的選型及搭配可以保證正常施工進(jìn)度,合理科學(xué)的人員、設(shè)備、機(jī)械調(diào)派才能更有效的提高生產(chǎn),施工從各個(gè)環(huán)節(jié)抓起,才能取得更好的效益。

        參考文獻(xiàn):

        [1]周長春.小型斷面隧洞快速襯砌施工的方法[J].科技資訊. 2013(32)

        [2]王鑫,張保圓,王博. 隧道簡易鋼模臺車混凝土襯砌施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù).2010(05)

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