隧洞掘進技術及其安全防護探討

摘 要：本文結合某公路隧道施工工程，探討了隧洞掘進的主要技術和安全防護措施，為同類工程提供了參考。

關鍵詞：隧洞施工 掘進技術 安全防護 鑿巖機

中圖分類號：U459 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0057-01

1 工程概況

某高速公路路線沿山坡布線，全長6.479 km（起訖里程：K58+901～K65+380），其中某隧道從出口、另一隧道從進口單頭掘進，單頭掘進最長1570 m，采用新奧法施工，隧道棄渣場位于隧道口，部分棄渣用于加工碎石。

2 復雜地層掘進技術措施

對于本隧道工程在破碎、松散等不良復雜地層段中掘進，應遵守“超前錨、短開挖、弱爆破、早支護、快封閉、勤量測”的原則及時采取措施，派有經驗的人員統一指揮，確保安全通過。不同類別的圍巖，采用不同結構形式的安全防護技術。

2.1 鑿巖機鉆眼掘進

針對本工程采取鑿巖機鉆眼掘進，在開眼時采取慢速轉動，待孔的深度到達10～15 mm以后，再逐漸轉入全運轉。在鑿巖過程中，要按孔位設計使釬桿直線前進，并位于孔的中心。考慮到軸推力過小，機器產生回跳，振動增大，鑿巖效率降低；軸推力過大，釬子頂緊眼底，使機器在超負荷下運轉，易過早磨損零件，使鑿巖速度減慢，在鑿巖時采取合理試駕軸推力。鑿巖機卡釬時，應減軸推力，即可逐步趨于正常。在鉆眼過程中觀察注油的儲量和出油情況，調節好注油量。無油作業時，容易使零件過早磨損。當潤滑油過多時，會造成工作面污染。

操作向上式鑿巖機時應注意氣腿的給氣量，防止鑿巖機上下擺動造成事故。手握緊機器時不能過緊更不能騎在器腿上以防止傷人損機。尤其是觀察巖石情況，避免沿層理、節理和裂隙穿孔，禁止打殘眼，隨時觀察有無冒頂、片幫得危險。為了有效使用開孔功能，開孔時用降低了沖擊壓力和固定的推進壓力來完成的。

結合工程實踐情況來看，為了有效地提高鑿巖效率，首先應合理選擇與正確使用鑿巖機。司機操作要熟練，并要加保養與維修鑿巖機，保證鑿巖機正常運轉。同時應當控制工作面風壓0.5 MPa。從實踐效果來看，當風壓提高或降低0.1 MPa，相應的鉆速就能提高或降低30%左右。過高不好，它會引起鑿巖機劇烈震動，是零部件磨損加快、耗氣量增大。正確確定眼徑和眼深：炮眼直徑和深度加大，鉆速必然下降，氣腿式鑿巖機適合的炮眼直徑為38～46，眼深不宜超過5 m。另外應當嚴禁在廢炮眼上鉆孔和騎馬式操作，鉆孔進鉆桿與鉆孔中心線應保持一致。嚴禁在未經處理的殘眼上直接鉆孔；如遇殘眼，應在爆破員及安全員的指導下，使用風吹或水沖等方式確保殘留的炸藥、雷管處理干凈。

2.2 掘進中特殊地層處理

施工中一發現可能出現破碎帶的跡象，馬上沿隧洞輪廓線鉆孔，孔深至少應大于循環進尺1 m（一般為3～5 m），然后充填砂漿，再插入錨桿，錨桿的外插角宜為5°～10°，安設的錨桿使一定區域成為一個整體，以錨桿長度作為控制長度形成模擬擋土墻，通過這個擋土墻來抵抗背后土壓，以達到超前支護的效果。噴錨的效果來源于它的及時性、獨特性、靈活性及柔性密貼性。噴射混凝土具有比較好的柔韌性，其蠕變性和可壓縮性都相當大，其延伸率可達10%，為了改善噴射混凝土的靜態抗拉強度、撓性疲勞強度、沖擊強度、抗振性能、柔韌性和抗裂性能，可在每立方米素砼混合料中加入80～100 kg的鋼纖維。這是一種安全、快速、有效的臨時支護方法。

鋼筋網的作用在于提高噴射混凝土結構物的整體性，使噴層中的應力均勻分布，避免應力局部集中，提高噴射混凝土支護抵抗長期機械震動和爆破震動的能力，可以避免個別危石冒落，并可以防止或減少因混凝土收縮而產生的裂紋，為了起到上述作用，要求鋼筋直徑不宜過大，網度不宜過密，應緊貼巖石。施工中鋼筋采用Φ6～10 mm鋼筋，間距為200～300 mm。

在破碎帶與地質條件特差的地段，則在錨網噴的基礎上再結合超前錨桿采取格柵拱模噴復合支護措施。現場圍巖量測是錨噴支護監控設計和施工管理的重要內容。通過量測可及時掌握圍巖動態和支護受力情況，判斷圍巖穩定程度和支護效果，為設計和施工提供信息，以便檢驗、修改支護參數和修改施工方法。為了安全、順利地通過斷層，為了保證工程質量，要及時采取以下措施。

因巖石很松散，易掉塊，開挖時應采用小裝藥、弱爆破、短進尺的方法，減少圍巖受爆破影響程度，且巖層的暴露空間小，不至于出現大量的掉塊、塌方。在碰到斷層前1～2 m，即開始打超前錨桿進行超前支護，對圍巖進行超前加固。每一循環爆破完后，立即進行噴砼，噴層厚為5 cm，以封閉巖石軟弱面，使其形成一層柔性薄壁支護，暫時穩固圍巖。待砼噴完后立即打系統錨桿。確保圍巖不出現有害松動，然后再掛上一層鋼筋網，最后再噴上一層砼，徹底封閉圍巖。

在采取以上的支護措施的同時再通過圍巖位移量測來觀察圍巖，了解圍巖的變化情況，具體量測方法可采用木楔法、觀察法、聽音判斷法、震動法中的一種或幾種，再配合收斂計等儀器觀測圍巖，以便采取相應的措施。當施工中遇地下水有變大情況時，應進行超前探水，放水引排。應配備足夠的排水設備。當涌水量較大時，應先灌漿封堵止水，后進行支護。

3 隧道掘進安全防護措施

各種鑿巖機械必須保持技術狀況良好、安全、靈活、可靠。操作人員須按操作規程作業。作業前應檢查壓氣膠管接頭，機械連接螺帽等是否安全牢固。鑿巖前必須進行“四檢查”和“四清除”。即檢查和清除炮煙和殘炮；檢查和清除盲炮（由爆破員處理）；檢查和清除頂、幫、掌子面浮石；檢查和清除支護的不安全因素。鑿巖時應做到“四嚴禁”。即嚴禁打殘眼；嚴禁打干眼；嚴禁戴手套扶釬桿；嚴禁站在鑿巖機釬桿下。開鉆時先給水，后給風。停鉆時：先關風，后關水。開眼時先低速運轉，待鉆進一定深度后再全速鉆進，鉆眼時扶釬人員不準戴手套。鑿巖中發現不正常聲音，排粉出水不正常時，應停機檢查，找出原因并消除后，才能繼續鉆進。在離地3 m以上或邊坡上作業時，必須栓好安全帶，不得在山坡拖拉風管，如必須拖拉時，應先讓坡下的作業人員撤離。

退出鑿巖機或更換釬桿時，應減速慢退，切實注意釬桿位置，避免釬桿脫落傷人。鑿巖臺架應安裝牢固，周邊應與洞幫相頂實，前部與掌子面距離應小于50 cm。鑿巖時若遇流砂層或突然涌水地段，應停止作業，并迅速報告有關部門，制定安全措施。

4 結語

隧洞的安全性關乎著隧道交通的安全，各施工單位務必對施工環境進行詳細的考察，根據實際情況制定相關的施工方案和質量管理措施，確保施工能夠順利進行以及施工質量能夠達到國家安全標準。

參考文獻

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