小斷面超長隧洞快速施工方法的研究

摘要：小斷面超長隧洞施工方法的研究及應用，在保證隧洞開挖支護質量的前提下，提高隧洞施工的速度。為今后在其他小斷面隧洞開挖支護提供經驗及技術支持。

關鍵詞：考慮因素；保證質量及進度；提高經濟效益

1、目的和意義

1.1針對景泰縣目前的環境及復雜地形地貌施工特點，如何合理安排雨季作業環境下施工，且要保證質量、進度、安全等條件下，順利完成小斷面超長隧洞快速施工方法的研究。

1.2景泰川電力提灌引水工程的技術難點主要表現在以下兩個方面：一是隧洞設計斷面小；隧洞開挖凈空為6.86㎡，襯砌后凈空位4.23㎡，寬*高為2.8m*2.9m。洞身襯砌為全斷面一次成型，因此難以組織開挖與襯砌實施平行作業。洞內采用電瓶車牽引，有軌運輸，在很大程度上限制了風機和通風筒的尺寸，即限制了通風量。二是單口通風距離長，單口通風距離長達3771.869m。要保證相應的掘進速度，對通風時間有嚴格的限制，所以，具有很大的技術難度。

1.3在目前全國范圍內，小斷面隧洞施工方法的研究施工技術在市政引水工程中應用發展形勢很好，但相對于景泰川電力提灌引水工程這種小斷面超長隧洞快速施工項目較少，可借鑒的施工經驗很少，再加上該項工程由于地理位置制約影響，無法進行支洞施工；施工難度較大，主要體現在以下幾個方面：①開挖斷面小，工作空間有限，正常出渣機械無法進洞施工，隧洞出渣難度較大；②隧洞較長，送風排煙難度較大；③地質條件復雜：巖層地下水較多、排水困難等。本隧道區及周邊山體地下水以巖石裂隙為主，采用“以排為主，防、排、截、堵相結合”的綜合治理原則，使達到排水通暢、防水可靠、經濟合理、不留后患。針對景泰川電力提灌引水隧洞地質情況復雜，施工工期緊張，隧洞開挖與襯砌不能同時進行，且施工無經驗可供借鑒的特點，考慮到工程質量及經濟效益，有必要立項進行專項研究，也為以后其它類似工程積累寶貴的經驗及技術信息。因此研究如何進行小斷面超長隧洞快速施工的技術方法已變得勢在必行。

1.4 小斷面超長隧洞施工，若采用常規技術施工作業，則工效低，工作面轉換時間長，且難以選配機械設備；僅靠小型機具操作，進度慢，隨著洞身的延伸，運輸困難，施工難度更大。針對這種狀況，尋找一種快速的施工組織模式，采用配套的專項機械設備組成機械化施工作業線，形成較高的、均衡的生產能力是確保項目按期完成的關鍵。在小斷面超長隧洞內采用機械設備配套技術組成隧洞開挖與混凝土襯砌作業線，存在以下難點：①要求洞內運輸設備容量大、運輸能力大，如此可以減少工序銜接時間；②要求運輸設備橫截面小、機動性強，減小與洞內其它設施之間的干擾；③如何快速完成出渣，保證進度。

1.5由于景泰川電力提灌引水工程項目黃村崖隧洞受自然條件的影響，無法進行機械（盾構機等）施工，故采用常見的鉆爆法進行施工，在保證安全的情況下，通過優化施工工藝，減少各工序間。確保景泰川電力提灌引水工程按期完成。通過對小斷面超長隧洞施工技術的研究，可以在保證隧洞施工安全與質量的前提下，優化施工工藝，減少工序的銜接時間，加快施工進度、提高經濟效益。

1.6采用小斷面超長隧洞快速施工方法，可以在保證施工安全和質量的同時，投入相同的資源，能夠減少了各工序的銜接時間，提高了施工進度，增加經濟及社會效益。

1.7小斷面隧洞快速施工技術適用于水利、石油化工、路橋、市政等各行業工期緊的小斷面超長隧洞工程。在國內引水隧洞工程越來越多的情況下，具有非常積極的實踐意義。引水隧洞采用小斷面隧洞設計，縮短了工期，大大提高了成本，減少破壞生態環境面積。

第一：引水管道采用順山繞行，管道總長度約36公里，占地面積約360000㎡，混凝土約95000m2，而采用小斷面隧洞引水架管，管道總長縮短了8km，可減少占地面積約78000㎡，節約混凝土15000m2，可節省投資580萬元，經濟效益顯著。

第二：通過試驗及研究分析各項指標數據，以論小斷面隧洞快速施工方法的經濟性，并探索施工經驗，提出小斷面超長隧洞快速施工最優施工工藝，編制《小斷面超長隧洞快速施工施工工法》，并進行技術交底，指導現場施工，并總結施工經驗，不斷改進完善施工工法內容，以利于推廣應用，為以后其它類似工程積累寶貴的經驗及技術信息，保證工程項目減少工程造價，提前完成施工取得良好的技術、經濟和社會效益。

2、國內外研究水平綜述

2.1目前，國內關于小斷面超長隧洞快速施工方法的研究及應用非常少，與本工程隧洞施工相類似情況幾乎沒有，鑒于本工程難點、特點，有必要深入研究

2.2國外對小斷面超長隧洞快速施工方法，只有歐美、日本等發達國家采用機械（懸臂式掘進機等）進行施工，且施工投資較大，對設備使用條件限制較大，應用較少。

3、課題的理論和實踐依據

3.1小斷面超長隧洞快速施工方法研究技術是利用有限的資源對隧洞的各施工工序進行合理的安排，可以減少施工安全風險、保證工程質量，提高施工進度間的干擾，從而保證工程順利進行。

3.2通過組織實施，收集、統計和研究分析各項指標數據，不斷改進完善施工工藝或方法。

3.3分析研究各項指標數據，研究一套切實可行的小斷面超長隧洞快速施工工藝及施工方法并總結施工經驗，提出技術總結性文件。

4、課題研究內容和實施方案

4.1分析論證小斷面長隧洞快速施工技術對施工工期的影響，通過編制研究試驗大綱，組織現場對比試驗，論證小斷面長隧洞快速施工技術研究在不同施工條件下應用效果及可行性；

4.2根據試驗分析論證結果，提出小斷面長隧洞快速施工技術最優施工工藝，編制施工工法，進行技術交底并做好各項指標數據的統計及現場實施；

4.4做好小斷面長隧洞快速施工技術研究成果的統計分析及總結。

5、預期目標和成果形式

5.1課題研究成斷面超長隧洞施工方法的研究及應用，在保證隧洞開挖支護質量的前提下，提高隧洞施工的速度。為今后在其他小斷面隧洞開挖支護提供經驗及技術支持。

作者簡介：余曉英（1988-），籍貫：甘肅白銀人，助理工程師，主要從事水利水電工程，學歷：本科，單位：甘肅省景泰川電力提灌管理局。endprint