淺議隧洞洞徑對工程施工的影響

【摘要】隧洞洞徑設計時，設計單位一般按設計過流量確定隧洞洞徑，但在實際施工中，需綜合考慮的因素很多，既要滿足設計過流量的要求，又需考慮施工布置及施工安全。本文就工程實例說明綜合確定隧洞洞徑的必要性。

【關鍵詞】隧洞洞徑；施工影響；施工安全

1、工程簡介

X隧洞工程全長41.82公里，洞徑5.3m，設計流量70m3/s。樁號0+000～9+600為軟巖洞段，樁號4+400處設置有Z1#斜井支洞，支洞長450m，縱坡坡比為42.12%。樁號5+650處設置有Z2#斜井支洞，支洞長533.07m，縱坡坡比為38.64%，支洞進口高程為1428.5m，交叉口處高程為1258.68m，垂直高差為169.52m。斷面設計均為馬蹄形斷面。斜井支洞超前支護為Φ63×6mm間距20—30cm的自進式超前管棚，一次支護結構采用U36型鋼鋼架、間距0.5m，掛設雙層鋼筋網片，Φ25系統砂漿錨桿，主洞Ⅳ類圍巖洞段采用HW125型鋼拱架，噴砼均為C30纖維混凝土，厚度20cm，襯砌采用50cm厚鋼筋混凝土，采用鉆爆法施工。該隧洞存在軟巖大變形、高承壓水導致的突泥、突水，單向掘進4.5KM的通風排煙、逆坡排水、穿越多條大斷層、不整合接觸帶處理等技術性難題。

2、本文就軟巖隧洞Z2#斜井按照設計斷面進行施工過程中存在的問題，淺議隧洞洞徑對施工的影響。

2.1 工程施工中存在問題

2.1.1 斜井洞內管道、有軌設備安裝及應急逃生布置空間不足

（1）根據有關國家行業規范標準要求，確定人行通道寬度為80cm，人行通道距離礦車邊緣30cm。運輸采用單軌運輸，采用寬度為150cm的礦車。根據排水量計算，在洞壁布置一根Ф300排水管及一根Ф100應急抽水管道。在排水管線同側洞壁還布置有施工動力線路、照明線路、砼輸送管道等各種線路及管道，為方便各種線路及管道的維修保養，在同側預留60cm的檢修通道。

（2）襯砌與開挖施工交叉作業：為滿足二次襯砌與開挖掌子面的設計步距要求，二次襯砌與隧洞開挖施工必須交叉作業。因此需考慮襯砌臺車內部凈輪廓對有軌運輸設備的影響。襯砌臺車門架凈寬2.6m，扒渣機寬度2.36m，安全行車間距12cm，不能滿足國家行業標準要求襯砌臺車與運輸設備行車。

2.1.2 斜井N1+2洞段地質情況復雜，部分洞段存在4MP的高承壓水，只滿足設計流量的洞徑，無法增加人行梭車，無法預留逃生通道，遇到突泥、突水等情況，存在較大的施工安全風險。

斜井N1+2洞段主要地質災害為（N1+2）巖層中含有多層承壓含水層，水頭高，部分砂巖、砂礫巖呈松散狀，部分泥質巖呈土狀，斷層帶、古風化殼等巖石破碎，隧洞施工存在高壓力涌水、涌砂、涌泥等地質問題。本洞段具備形成嚴重-極嚴重擠壓變形的條件；泥質巖強度低，易破碎、軟化，施工擾動、積水等易造成洞底巖土體泥化，圍巖失穩，形成塌方。根據前期勘探資料顯示，斜井施工區域附近完成地勘鉆孔工作位置有：（1）3+900位置，JDZK30鉆孔；（2）4+250位置，JDZK14鉆孔；（3）5+000位置，JDZK16鉆孔。

根據施工安排，斜井工作面負責3+900～5+200段排水。根據設計圖紙，△H=1420-1261.2=158.8m。該段范圍一般洞段最大單位涌水量0.3m3/d.m；穩定單位涌水量0.1/d.m；洞身長度1300m；同時考慮斜井長度450m，總計長度1750m。

故斜井段最大涌水量：Qmax=0.3×1750=525m3/d；穩定涌水量：Q穩=0.1×1750=175m3/d；斜井段最大排水總量：按照計算最大涌水量的4.5Qmax=4.5×456.7=2362.5m3/d考慮；斜井段穩定排水總量：按照計算穩定涌水量的4.5Q穩=4.5×175=787.5m3/d考慮；綜合考慮排水及前期提供的3個地勘鉆孔資料的局限性，斜井施工實際出現的涌水量具有明顯的不可預見性，一旦出現更大的涌水突發情況，斜井逃生安全將成為關鍵性問題。

2.1.3 交叉作業。因圍巖破碎，二次襯砌與掌子面開挖施工必須滿足設計要求的安全步距，交叉作業必須考慮襯砌臺車凈輪廓與運輸設備之間的行車關系，因斷面尺寸限制，襯砌臺車與機械設備關系。

2.1.4 斜井洞徑過小，受設備運輸能力影響施工進度。看似斜井的設置增加了工作面，但受斜井洞徑尺寸影響，斜井內施工只能布置單軌運輸車，受材料運輸及出碴效率的影響，實際效果不佳，嚴重影響施工進度。

3、結論

隧洞Z2斜井角度、垂直高差均較大，且所有進洞和出洞的人員、設備、材料、巖渣、通風、水、電等都必須從斜井進出，是進出洞室的唯一通道。設計在斜井洞徑尺寸上選擇了規范的最低標準，可以說是工況極為不利，不僅影響施工進度，如遇特殊情況將造成安全隱患。綜上所述，設計單位在設計時，不能單純依據設計過流量確定隧洞施工洞徑，還要綜合考慮施工安全及施工布置，在保證安全及施工可操作的前提下達到相關設計指標。