孟良口子隧洞施工優化方案

呂建遠，于 毅，馬英豪

（山東省膠東調水局，山東 濟南 250014）

山東省膠東地區引黃調水工程孟良口子隧洞位于煙臺市牟平區，為無壓引水圓拱直墻形隧洞（設計斷面2.1 m×1.9 m加半圓拱），全長2 192 m，設計流量4.8 m3/s，比降1/1 000。該隧洞洞身斷面較小，施工場地狹窄、洞線長、工序多、干擾大、工期長。作為控制性節點工程，其施工進度影響著整個工程工期。

施工自2010年7月進場，前期因施工力量不足，工藝技術落后，隧洞掘進進度緩慢，到2011年7月洞身進尺不足600 m，每天進出口最多能各維持在一個循環（即2 m）進尺的效率，不能滿足合同工期要求。

1 施工工序及工藝優化

1.1 優化爆破開挖方案，合理選擇掏槽方式

爆破效果的好壞關鍵看能否有效利用炮眼，掏槽是關鍵。從V型掏槽、楔形掏槽、直眼掏槽等掏槽類型中，選用直眼掏槽的爆破設計，做好鉆爆設計，并試爆取得最優爆破參數，提高爆破質量和每個循環的進尺，可以減少大型塊石的數量，有利于增加鉆孔機械同時作業的空間布置。

與之前施工掏槽方式對比，避免了二次爆破、補炮等，減少了工時延誤。

1.2 合理設計避車洞間距

優化施工前，進出口進尺總計超500 m，尚無避車洞，極大地影響了施工效率。各個作業面從優化施工后開始每間隔150～200 m增加避車洞設計，避車洞的增加不僅解決了洞內會車，運載車輛掉頭及循環工作的問題，同時便于存放大量施工器械，避免機械設備重復進出洞內。

1.3 優化重點作業工序及循環時間

1.3.1 原施工工序及循環時間

測量放線→布孔鉆孔→裝藥起爆→排煙→安全檢查→出渣→掌子面清底→支護→下一循環，一個循環共計21 h。開控作業工序時間見表1。

表1 開挖作業工序時間表h

1.3.2 優化后施工工序及循環時間

上次爆破→排煙→安全處理→齊頭清理→施工準備→測量放線→鉆孔→出渣→裝藥→下一循環。優化作業工序時間見表2。

表2 優化作業工序時間表h

1）測量放線：根據所作控制點快速準確放出開挖斷面輪廓線，并對上一循環的開挖斷面進行檢查回測，以便處理大面積欠挖。

2）布孔鉆孔：風槍數量由原來的每工作面3臺增加至5臺，在較好圍巖情況下，實現鉆孔與出渣交叉施工，同時進行作業，工序間無縫連接。

3）裝藥起爆：采用光面爆破技術，利用自制高壓風管吹出孔內巖屑或積水，掏槽眼和崩落眼連續裝藥，周邊眼由炸藥綁扎于竹片上形成間隔裝藥。

4）排煙：采用功率55 kW大通風機，以縮短排煙時間。距掌子面20 m處利用直徑60 cm的通風管高壓通風，并采取用水淋透渣料等方法降低灰塵。

5）安全檢查及處理：每次爆破散煙后，先由施工人員檢查，無瞎炮盲炮和重大地質缺陷時，人工用釬桿輕擊輪廓面浮石、零星石塊，保證掌子面的安全。

6）出渣：增加裝運渣設備功率，采用新進2臺LW120型挖掘裝載機和每個作業面新增2臺3 m3的運碴車輛；增加1臺挖掘機進行扒渣，以實現在圍巖地質條件允許的情況下出渣與鉆孔同時進行；如前所述，由于避車洞的增加，解決了洞內會車及較大機械的存放問題，為鉆孔與出渣交叉施工創造了條件。在洞口卸渣轉運，以減少出渣時間。

7）初期支護：圍巖較好時可采用在初噴支護質量安全保證的前提下每10 m左右進行初期支護，圍巖較差時及時進行初期支護；另外，為保證初期支護的及時性和質量，每個作業面配備2臺以上混凝土噴射機，圍巖較好時用1臺（另一臺備用），圍巖較差地段噴射量較大時采用2臺同時進行作業。

1.4 優化資源配置

在施工過程中，對施工動力供電、通風散煙、設備維護等影響進度效率的主要因素都進行了相應優化。并在人力資源的合理配置上，從人數、專業技術水平、勞動強度、輪班制度等方面進行調整。

1.4.1 機械設備更新及添加

1）通風設備：進、出口各增加1臺55 kW的通風機，增加通風量，縮短排煙時間，在洞頂側上方布設60 cm的通風管道各一條至施工作業面，以滿足施工高峰期的通風需求（達到0.5 h內洞內完全排煙）。

2）高壓設備：進、出口各增加1臺20 m3的空壓機，并鋪設高壓風管進入到施工掌子面附近。

3）裝運渣設備：每個洞口各配置1臺LW120型挖掘裝載機和新增2臺3 m3的自卸車，1臺挖掘機（用于實現在圍巖地質條件允許的情況下出渣與鉆孔同時進行）。

4）噴射機械：各洞口配置2臺潮式混凝土噴射機。

5）供電設備：根據機械設備配置及功率進行計算，空壓機150 kW、通風機55 kW、混凝土噴射機2臺及拌合機等100 kW，將進、出口段的變壓器增量至315 kW；同時對供電線路，通風管道和排水管道進行重新布置。在隧洞施工進出口各更換1臺315 kV變壓器。動力電纜和照明電纜分別鋪設，做好電氣設備工作及防雷接地，定期檢查測試接地電阻和漏電保護器。

6）日常維護：加強洞內排水工作，鋪設排水管路，安排專人抽水，加強道路的維修以及確保運輸車輛的完好率，提高運渣效率。做好機械設備的日常維護保養，關鍵設備特別易損配件有備用，確保機械設備的使用率和完好率。

1.4.2 勞動力配置

加大和優化作業隊伍的人力資源，每個作業面配備經驗豐富、技術嫻熟的操作工人50人左右，確保工作的高效率、高質量，做到息人不息設備。項目部人員現場值班，跟班作業，并明確職能，責任到人，及時發現解決施工現場出現的各種問題，在施工組織上嚴格控制各作業時間，做好各工序的緊密銜接。按每個工班進行改評，發現問題及時解決改進，杜絕工序間存在間隙時間，確保循環率。

2 隧洞安全質量管理

在安全管理上，隧洞施工屬于地下開挖工程，安全生產工作至關重要。施工單位進場后，設立安全管理機構，形成安全生產管理體系，在項目經理領導下，設立施工區專職安全員、工區安全員，并制定了具體安全措施。同時，對隧洞施工進行定期與不定期檢查，檢查機構、制度、措施的落實情況，一經發現不符合施工規范的情況，立即進行整改，以徹底消除安全隱患，確保安全生產。緊抓隧洞工程安全控制的重點，即洞內爆破作業安全、洞內運輸作業安全、用電安全。

在質量管理上，隧洞掘進過程中，主要抓好洞身開挖時超挖欠挖、直線度、進場原材料等方面。開挖質量控制的難點在于Ⅳ、Ⅴ類圍巖和穿過塘壩等水源洞段，施工采取短進尺、弱爆破、強支護、快襯砌、勤檢測的方式，防止塌方滲水，并將因地質因素造成的超挖控制在最小范圍。優化施工后，根據要求每個作業面配置一臺激光準直儀，縮短測量時間和提高精度，更為工程質量增加了保障。

3 結語

本項目屬較長隧洞、小斷面、復雜地質工程，施工優化后所選用的機具設備、人員配置、施工程序及措施在考慮工期、安全、質量、經濟等多個因素的情況下完全達到施工進度及各方面需求。尤其在施工進度方面，工作口總的平均進尺由4 m/d提高到8 m/d，從優化施工方案時剩余1 600 m隧洞來測算，施工時間由400 d縮短為190 d，極大地縮短施工工期，節省施工投入，達到建設目標要求。