某小型隧洞施工所遇問題的處理

楊建生

摘 要：本文通過對某小型隧洞施工所遇問題的處理，解決了不能爆破或有困難的隧洞開挖施工，以及施工安全輔助措施大管棚的替代措施，同時還解決了錨桿的施工困難。隨著我國城鎮(zhèn)化的發(fā)展，在城鎮(zhèn)改造建設中，對小型隧洞施工有一定的參考借鑒。

關鍵詞：隧洞開挖；管棚施工；成孔；小鋼管棚。

Problems encountered in a small tunnel construction process

Yang Jian-sheng

（Feng Xiang， Chongqing Construction Engineering Co.， Ltd.， Chongqing 408601）

Abstract： Based on the problems encountered in a small tunnel construction process， can not solve the difficulties tunnel blasting or excavation and construction safety measures bassoon studio auxiliary alternative measures， but also to solve the bolt construction difficulties. With the development of China's urbanization， the urban transformation of the construction， the construction of small tunnel has some reference reference.

Keywords： tunnel excavation； pipe roof construction； into the hole； small steel shed.

1.工程概況

該隧洞為某碼頭皮帶車廊道，設計隧洞凈寬5.5m，凈高3.79m，拱半徑為3.173m，隧洞長84.2m。

地質勘察隧洞前段為崩坡積粉質粘土及塊石土，成洞條件差，圍巖級別為VI級，后段為泥灰?guī)r，圍巖級別為IV級。粉質粘土稍濕，可塑狀，內夾塊石，塊石為泥灰?guī)r，塊徑多為50-1000mm，含量15-35%左右，質硬，呈中等風化狀。塊石土由泥灰?guī)r塊石和粘性土組成，塊石塊徑多為50-1000mm，含量60-85%左右，質硬，呈中等風化狀，充填粘性土，未膠結，結構稍密。泥灰?guī)r厚層狀結構，強風化巖體質軟，多破碎。

VI級圍巖：設計隧洞開挖前采取施工安全輔助措施為50 m鋼管棚，開挖后初期支護為R25N中空注漿錨桿掛鋼筋網(wǎng)噴護C20砼20cm厚，格柵拱骨架間距0.5m進行加勁，二次襯砌為C25鋼筋砼厚50cm。IV級圍巖：設計初期支護為R25N中空注漿錨桿掛鋼筋網(wǎng)噴護C20砼20cm厚，二次襯砌為C25鋼筋砼厚50cm。隧洞斷面圖及支護示意圖見圖一、圖二。

2.工程特點

（1）開挖斷面小。隧洞開挖最大寬度7.1m、最大開挖高度4.89m。開挖及出碴不利機械施工作業(yè)。

（2）地質條件差。圍巖為粉質粘土夾塊石土至塊石土，稍密狀，較破碎，整體性差，對成洞不利。

（3）有地下水。地下水由降水補給，由于巖體破碎，地表下圍巖為粉質粘土夾塊石土，地表水易于滲入，圍巖易軟化，強度降低。

3.施工方法

3.1超前管棚施工

根據(jù)隧洞的地質情況，隧洞前段為崩坡積粉質粘土及塊石土，成洞條件差，設計施工安全輔助措施為鋼管棚，深度為50米，結合管棚成孔擬采用地質鉆孔，而成孔當深度過長后鉆桿受重力的影響而下垂，管棚成孔很難準確定位。為了保證管棚成孔準確，不偏離隧洞邊沿或管棚不下垂至洞身位置，鋼管棚分為兩段施工。首先施工前段20米，一是保證管棚成孔定位準確，充分發(fā)揮管棚作用；二是縮短管棚施工時間，以便盡早進洞施工。第二段管棚在總結前段施工經(jīng)驗效果后，安排在洞內前段二次襯砌施工及養(yǎng)護時施工。

3.2隧洞開挖

綜合分析隧洞的開挖尺寸及地質條件，擬采取弱爆破全斷面短進尺開挖，小型裝載機除碴至洞外的方式施工。

其它方面的施工按常規(guī)方法施工，此處不詳述。

4.施工中出現(xiàn)的幾個問題及其解決方法

4.1隧洞開挖

隧洞開挖后發(fā)現(xiàn)洞體圍巖塊石土中泥灰?guī)r塊石分布極不均勻，塊石土中粘性土可塑至軟塑狀，并有地下水滲透。一方面導致爆破成孔困難：塊石土中遇到巖塊時采用風鉆成孔，遇到粘性土時采用螺旋電鉆成孔，如此交替施工難度較大，且風鉆易堵塞風口，如采用水鉆，則加劇圍巖不穩(wěn)定性，易坍塌。另一方面爆破開挖洞體邊界不易控制，巖體穩(wěn)定性較差，洞體易超挖，局部塊體較大的塊石又易欠挖。

考慮隧洞開挖出現(xiàn)的的問題、人工開挖的成本及洞體開挖人員的安全性，結合當?shù)厥┕C械，決定采取小型挖掘機，將挖斗更換為破碎頭，進行機械鑿挖。開挖效果良好，保證了洞體圍巖穩(wěn)定及洞體邊界精準，杜絕了超欠挖現(xiàn)象。

4.2超前管棚施工

隧洞開挖后發(fā)現(xiàn)，前段施工的管棚進洞10米后成孔位置準確性較差，位置偏移較大，個別偏移至洞身位置。一影響了洞體開挖。二由于管位偏移較大，不能形成管棚，洞體開挖時不能對洞體圍巖很好地支護，危及洞體開挖人員的安全。分析原因：洞體圍巖塊石分布的不均勻性是其關鍵因素。水平鉆孔時，鉆孔過深后除鉆具重力影響外，洞體圍巖塊石分布及塊石巖塊軟硬嚴重影響鉆孔孔位位置。當鉆頭接觸處不全是土體或巖石塊體而是部分巖石塊體時，鉆頭接觸處受力不均，鉆頭將向軟弱方向偏移。當鉆孔越深，鉆頭越不容易控制，鉆孔孔位偏移越大，故管棚進洞10米后位置偏移較大。

解決以上問題辦法：如縮短管棚施工段長度，勢必增加管棚洞內施工次數(shù)，隨即增加洞內施工難度，延長施工工期。根據(jù)工程實際情況，分析考慮各種因素，決定取消管棚洞內段施工，采取小鋼管棚解決施工安全輔助措施。小鋼管棚支護示意圖見圖三。

施工順序：洞體開挖—初噴混凝土—安裝鋼筋網(wǎng)片—型鋼拱就位固定—施工小鋼管棚—初期支護混凝土復噴。

洞體第一次開挖施工段開挖0.8-1.0m，安裝第一榀型鋼拱時，按設計間距0.5m安裝，與洞體開挖面保持0.3-0.5m距離，以便型鋼拱安裝及小鋼管棚施工，以后按0.5m為一個施工循環(huán)段開挖施工直至洞體開挖完成。

4.3小鋼管棚施工

無論是注漿錨桿還是小型鋼管棚施工，其難點在于成孔，如前所述洞體開挖爆破鉆孔中成孔困難的原因一樣，無法采用機械鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場試驗，取消注漿錨桿，采取與小型鋼管棚相同的直接打入式施工方法解決。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘機振動破碎頭，采取振動直接將鋼管打入洞體圍巖內。型鋼拱就位固定后，在型鋼拱外鍘緊靠型鋼拱，按設計環(huán)向間距，外徑48×4.25加厚鋼管與洞壁縱向向外圍巖方向保持5°的角度低速打入圍巖內，施工完畢將鋼管尾端與型鋼拱焊接。為了確保鋼管打入時，不變形彎曲，對鋼管進行加強處理。將鋼管打入端加工呈錐尖形；打擊接觸尾端處鋼管外側，采用直徑8-10的鋼筋加工呈環(huán)狀加勁箍，與鋼管焊接牢固，詳見圖四。

小型鋼管采取直接振動打入，不但解決了成孔困難，而且鋼管打入圍巖時對圍巖進行了擠密加強，洞體開挖后圍巖更加穩(wěn)定，確保了洞體開挖安全。

5.總結

通過此隧洞施工，特別是對施工中所遇問題的解決，有以下幾點體會，對今后類似工程施工有一定參考借鑒。

（1）利用小型機械—鑿巖機開挖小型隧洞，既能降低人工開挖強度，保證開挖人員安全，又能開挖采取爆破開挖有困難的塊石類土或破碎類巖石圍巖的隧洞。

（2）對于小型類隧洞，施工安全輔助措施可以采取施工簡單方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工藝復雜、成本較高的大管棚。

（3）鋼管直接打入式施工方法，不但解決了注漿錨桿、小管棚的施工困難，而且還對洞體圍巖有進一步擠密加強作用，更有利于洞體安全開挖。

參考文獻

巖土錨固技術手冊.人民交通出版社

解決以上問題辦法：如縮短管棚施工段長度，勢必增加管棚洞內施工次數(shù)，隨即增加洞內施工難度，延長施工工期。根據(jù)工程實際情況，分析考慮各種因素，決定取消管棚洞內段施工，采取小鋼管棚解決施工安全輔助措施。小鋼管棚支護示意圖見圖三。

施工順序：洞體開挖—初噴混凝土—安裝鋼筋網(wǎng)片—型鋼拱就位固定—施工小鋼管棚—初期支護混凝土復噴。

洞體第一次開挖施工段開挖0.8-1.0m，安裝第一榀型鋼拱時，按設計間距0.5m安裝，與洞體開挖面保持0.3-0.5m距離，以便型鋼拱安裝及小鋼管棚施工，以后按0.5m為一個施工循環(huán)段開挖施工直至洞體開挖完成。

4.3小鋼管棚施工

無論是注漿錨桿還是小型鋼管棚施工，其難點在于成孔，如前所述洞體開挖爆破鉆孔中成孔困難的原因一樣，無法采用機械鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場試驗，取消注漿錨桿，采取與小型鋼管棚相同的直接打入式施工方法解決。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘機振動破碎頭，采取振動直接將鋼管打入洞體圍巖內。型鋼拱就位固定后，在型鋼拱外鍘緊靠型鋼拱，按設計環(huán)向間距，外徑48×4.25加厚鋼管與洞壁縱向向外圍巖方向保持5°的角度低速打入圍巖內，施工完畢將鋼管尾端與型鋼拱焊接。為了確保鋼管打入時，不變形彎曲，對鋼管進行加強處理。將鋼管打入端加工呈錐尖形；打擊接觸尾端處鋼管外側，采用直徑8-10的鋼筋加工呈環(huán)狀加勁箍，與鋼管焊接牢固，詳見圖四。

小型鋼管采取直接振動打入，不但解決了成孔困難，而且鋼管打入圍巖時對圍巖進行了擠密加強，洞體開挖后圍巖更加穩(wěn)定，確保了洞體開挖安全。

5.總結

通過此隧洞施工，特別是對施工中所遇問題的解決，有以下幾點體會，對今后類似工程施工有一定參考借鑒。

（1）利用小型機械—鑿巖機開挖小型隧洞，既能降低人工開挖強度，保證開挖人員安全，又能開挖采取爆破開挖有困難的塊石類土或破碎類巖石圍巖的隧洞。

（2）對于小型類隧洞，施工安全輔助措施可以采取施工簡單方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工藝復雜、成本較高的大管棚。

（3）鋼管直接打入式施工方法，不但解決了注漿錨桿、小管棚的施工困難，而且還對洞體圍巖有進一步擠密加強作用，更有利于洞體安全開挖。

參考文獻

巖土錨固技術手冊.人民交通出版社

解決以上問題辦法：如縮短管棚施工段長度，勢必增加管棚洞內施工次數(shù)，隨即增加洞內施工難度，延長施工工期。根據(jù)工程實際情況，分析考慮各種因素，決定取消管棚洞內段施工，采取小鋼管棚解決施工安全輔助措施。小鋼管棚支護示意圖見圖三。

施工順序：洞體開挖—初噴混凝土—安裝鋼筋網(wǎng)片—型鋼拱就位固定—施工小鋼管棚—初期支護混凝土復噴。

洞體第一次開挖施工段開挖0.8-1.0m，安裝第一榀型鋼拱時，按設計間距0.5m安裝，與洞體開挖面保持0.3-0.5m距離，以便型鋼拱安裝及小鋼管棚施工，以后按0.5m為一個施工循環(huán)段開挖施工直至洞體開挖完成。

4.3小鋼管棚施工

無論是注漿錨桿還是小型鋼管棚施工，其難點在于成孔，如前所述洞體開挖爆破鉆孔中成孔困難的原因一樣，無法采用機械鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場試驗，取消注漿錨桿，采取與小型鋼管棚相同的直接打入式施工方法解決。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘機振動破碎頭，采取振動直接將鋼管打入洞體圍巖內。型鋼拱就位固定后，在型鋼拱外鍘緊靠型鋼拱，按設計環(huán)向間距，外徑48×4.25加厚鋼管與洞壁縱向向外圍巖方向保持5°的角度低速打入圍巖內，施工完畢將鋼管尾端與型鋼拱焊接。為了確保鋼管打入時，不變形彎曲，對鋼管進行加強處理。將鋼管打入端加工呈錐尖形；打擊接觸尾端處鋼管外側，采用直徑8-10的鋼筋加工呈環(huán)狀加勁箍，與鋼管焊接牢固，詳見圖四。

小型鋼管采取直接振動打入，不但解決了成孔困難，而且鋼管打入圍巖時對圍巖進行了擠密加強，洞體開挖后圍巖更加穩(wěn)定，確保了洞體開挖安全。

5.總結

通過此隧洞施工，特別是對施工中所遇問題的解決，有以下幾點體會，對今后類似工程施工有一定參考借鑒。

（1）利用小型機械—鑿巖機開挖小型隧洞，既能降低人工開挖強度，保證開挖人員安全，又能開挖采取爆破開挖有困難的塊石類土或破碎類巖石圍巖的隧洞。

（2）對于小型類隧洞，施工安全輔助措施可以采取施工簡單方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工藝復雜、成本較高的大管棚。

（3）鋼管直接打入式施工方法，不但解決了注漿錨桿、小管棚的施工困難，而且還對洞體圍巖有進一步擠密加強作用，更有利于洞體安全開挖。

參考文獻

巖土錨固技術手冊.人民交通出版社