浅析小断面隧洞开挖方式

【主要提要】宁夏固原地区（宁夏中南部）城乡饮水安全水源工程是将宁夏固原地区南部六盘山东麓雨量较多、水量相对较丰沛的泾河流域地表水，经拦截、调蓄，向北输送到固原中北部干旱缺水地区的区域性水资源优化配置工程。其中隧洞工程总长36.448km，最长大湾隧洞10577m，目前在我区水利工程输水隧洞中属于最长，无较成熟经验借鉴，本文就大湾隧洞施工方法进行论证。

【关键词】隧洞、施工支洞、钻爆发 一 工程概况

宁夏固原地区（宁夏中南部）城乡饮水安全水源工程布置隧洞10座，最短595m，最长10577m，总长36448m。隧洞围岩以Ⅳ类为主，占隧洞总长的85.6%；Ⅴ类围岩占隧洞总长的14.4%。隧洞围岩总体较差，而且存在地下水，施工条件差。大湾隧洞施工是本工程的关键控制性工期，而且本工程隧洞为最小施工断面隧洞，无法进行大规模机械化施工，施工效率低，工期长。

二 施工支洞布置

为了提高施工施工效率，对于长度超过4km的隧洞设施工支洞，支洞间距约为2km，断面采用城门洞型，支洞与主洞连接方式采用斜井方式，大湾隧洞共布设4条支洞。

施工支洞洞口距主洞埋深≤60m时，采用坡比为1：7的平洞；主洞埋深>60m时，支洞采用坡比为1：4或1：5的斜井。

由于主洞断面小，无论是轨道交通还是农用三轮车，在主洞内都无法错车，如果单进单出，势必影响工作效率，需在主动设置会车道，会车道间隔为500m，会车道长度8m，前后通过5m长渐变段与主动相连。施工支洞施工特性见下表。

施工支洞施工特性表

隧洞名称 （支洞编号） 支洞洞口高程(m) 1975 主洞洞底高程(m) 1887.48 支洞进口至主埋深(m) 87.52 水平距离 (m) 500 支洞长度(m) 坡度 斜段 438 水平段 71 总长 出渣型式 桩号 6#大湾隧洞 1#41+635 1/5 509 牵引式轨道 支洞 2#支洞 3#支洞 4#支洞 43+535 2050 1886.42 163.58 690 1/4 654 56 711 牵引式轨道 45+605 2000 1885.59 114.41 600 1/5 572 40 612 牵引式轨道 47+985 1950 1884.64 65.36 350 1/5 327 30 357 牵引式轨道 三 进出口施工

隧洞进、出口大都为第四系地层，结构松软，成洞条件差。参考区内外已建工程施工经验，采用明洞（加强段）进行特殊处理。施工时，要求开挖后立即进行初期衬砌的施工，然后进行洞脸和排水体的施工。

洞脸开挖自上而下，同时做好排水和相应的坡面砌护工程。洞脸背部与明洞段顶部之间的空腔用砂壤土回填密实，压实后的密实度≥ 0.95。

由于洞脸多位于高边坡开挖，为防止滑坡，设置由堆石和土工布组成的排水体。

四 隧洞开挖

隧洞围岩较差、断面较小，采用全断面光面爆破法施工。钻孔机械选用物手持或气功腿岩机，单钻凿孔，人工装药，电动起爆，径向超挖值和开挖岩面的起伏差按不超过15cm控制。对于长度大于4000m的隧洞，结合地形条件，布置支洞，双向掘进，增加工作面，提高施工效率。

支洞坡度为1：4或1：5，坡度陡，农用三轮车无法出渣，出渣方法为在主洞内铺设0.6m宽矿车轨道，0.75m3曲轨侧卸式矿车由电瓶车牵引至支洞陡坡段，再由JTK-1.6型矿用提升绞车提升至支洞洞口，最后用5t自卸卡车运至指定弃渣场堆放，施工支洞铺设两条0.6m宽双轨道，主洞内铺设一条0.6m宽双轨道。大湾隧洞长度超过10km，需在中间位置结合施工支洞布置一条永久检修支洞，其余支洞在隧洞施工完成后进行封堵。大湾隧洞3#支洞进行二次衬砌后做补气、检修之用，其余隧洞检修均在隧洞进出口设置检修孔。

渣场一般在隧洞进出口或支洞口附近的洼地就近选择，对于涉及六盘山自然保护区实验区的，应选在保护区之外。渣场采用TY160推土机进行平整并设置干砌片石护脚，弃碴高度为3m。

五 隧洞衬砌

隧洞衬砌包括初期支护和永久支护。

初期支护在隧洞断面开挖后紧接进行，要求紧跟隧洞开挖作业面，以使围岩不再进一步风化、松动、脱落、变形。

隧洞开挖的初期支护主要根据围岩条件拟定。对于Ⅳ类围岩，隧洞进出口采取管棚支护，洞身段以喷锚支护为主，个别破碎段及软弱夹层段采取拱架支护；对于Ⅴ类围岩，采取管棚支护。 1

永久支护即为隧洞衬砌，采用C25预制钢筋混凝土拱片衬砌方式。拱片分为2片侧拱和1片底拱共3个拱片。拱片在规定预制场预制好后运至施工现场，待初期支护完成后紧跟掌子面进行拱片安装。根据隧洞布置情况，输水工程沿线共设5处预制场，

六 隧洞灌浆

七 施工排水

根据地质资料，隧洞施工过程中洞内集水主要是裂隙渗水，来自洞顶部和侧壁。可以结合临时支护，在顶部铺防雨布接水，并导向两侧，不至影响主要进出通道；然后分段设集水井抽排。所有污水经净化后再排入洞外溪沟。 八 辅助作业

包括通风和施工用电。

根据隧洞断面尺寸、长度和以往的经验，经计算，通风机选用SFD-Ⅰ-NO.10型隧道风机，风筒直径1.0m，通风方式采用混合式通风。进出口及各支洞各设一台通风机，风管悬挂于隧洞顶部，其末端至掌子面的距离为9m。整个风管接

头须做到严密牢固不透风。为了降低有害气体浓度，降低粉尘含量，在掌子面30m处，距离地面3m处设两个喷雾降尘器，进行水幕降尘。

隧洞施工用电，分系统供电和自备内燃机供电两种。洞内施工照明采用电气照明，用12～36V的低压照明灯，手提作业灯用12～24V。照明线路布置在隧洞的左上方或右上方。灯头间距6m，悬挂高度1.8m，灯炮容量40W。 九 结论

通过以上施工方法及措施，不仅提高了小断面隧洞的施工效率，降低了工程投资，而且使工期大大减低到4年，满足整个项目工期安排。因此，上述施工方法完全适宜本项目隧洞工程的施工。