小断面超长隧洞快速施工方法的研究

摘要：小断面超长隧洞施工方法的研究及应用，在保证隧洞开挖支护质量的前提下，提高隧洞施工的速度。为今后在其他小断面隧洞开挖支护提供经验及技术支持。

关键词：考虑因素；保证质量及进度；提高经济效益

1、目的和意义

1.1针对景泰县目前的环境及复杂地形地貌施工特点，如何合理安排雨季作业环境下施工，且要保证质量、进度、安全等条件下，顺利完成小断面超长隧洞快速施工方法的研究。

1.2景泰川电力提灌引水工程的技术难点主要表现在以下两个方面：一是隧洞设计断面小；隧洞开挖净空为6.86㎡，衬砌后净空位4.23㎡，宽*高为2.8m*2.9m。洞身衬砌为全断面一次成型，因此难以组织开挖与衬砌实施平行作业。洞内采用电瓶车牵引，有轨运输，在很大程度上限制了风机和通风筒的尺寸，即限制了通风量。二是单口通风距离长，单口通风距离长达3771.869m。要保证相应的掘进速度，对通风时间有严格的限制，所以，具有很大的技術难度。

1.3在目前全国范围内，小断面隧洞施工方法的研究施工技术在市政引水工程中应用发展形势很好，但相对于景泰川电力提灌引水工程这种小断面超长隧洞快速施工项目较少，可借鉴的施工经验很少，再加上该项工程由于地理位置制约影响，无法进行支洞施工；施工难度较大，主要体现在以下几个方面：①开挖断面小，工作空间有限，正常出渣机械无法进洞施工，隧洞出渣难度较大；②隧洞较长，送风排烟难度较大；③地质条件复杂：岩层地下水较多、排水困难等。本隧道区及周边山体地下水以岩石裂隙为主，采用“以排为主，防、排、截、堵相结合”的综合治理原则，使达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患。针对景泰川电力提灌引水隧洞地质情况复杂，施工工期紧张，隧洞开挖与衬砌不能同时进行，且施工无经验可供借鉴的特点，考虑到工程质量及经济效益，有必要立项进行专项研究，也为以后其它类似工程积累宝贵的经验及技术信息。因此研究如何进行小断面超长隧洞快速施工的技术方法已变得势在必行。

1.4 小断面超长隧洞施工，若采用常规技术施工作业，则工效低，工作面转换时间长，且难以选配机械设备；仅靠小型机具操作，进度慢，随着洞身的延伸，运输困难，施工难度更大。针对这种状况，寻找一种快速的施工组织模式，采用配套的专项机械设备组成机械化施工作业线，形成较高的、均衡的生产能力是确保项目按期完成的关键。在小断面超长隧洞内采用机械设备配套技术组成隧洞开挖与混凝土衬砌作业线，存在以下难点：①要求洞内运输设备容量大、运输能力大，如此可以减少工序衔接时间；②要求运输设备横截面小、机动性强，减小与洞内其它设施之间的干扰；③如何快速完成出渣，保证进度。

1.5由于景泰川电力提灌引水工程项目黄村崖隧洞受自然条件的影响，无法进行机械（盾构机等）施工，故采用常见的钻爆法进行施工，在保证安全的情况下，通过优化施工工艺，减少各工序间。确保景泰川电力提灌引水工程按期完成。通过对小断面超长隧洞施工技术的研究，可以在保证隧洞施工安全与质量的前提下，优化施工工艺，减少工序的衔接时间，加快施工进度、提高经济效益。

1.6采用小断面超长隧洞快速施工方法，可以在保证施工安全和质量的同时，投入相同的资源，能够减少了各工序的衔接时间，提高了施工进度，增加经济及社会效益。

1.7小断面隧洞快速施工技术适用于水利、石油化工、路桥、市政等各行业工期紧的小断面超长隧洞工程。在国内引水隧洞工程越来越多的情况下，具有非常积极的实践意义。引水隧洞采用小断面隧洞设计，缩短了工期，大大提高了成本，减少破坏生态环境面积。

第一：引水管道采用顺山绕行，管道总长度约36公里，占地面积约360000㎡，混凝土约95000m2，而采用小断面隧洞引水架管，管道总长缩短了8km，可减少占地面积约78000㎡，节约混凝土15000m2，可节省投资580万元，经济效益显著。

第二：通过试验及研究分析各项指标数据，以论小断面隧洞快速施工方法的经济性，并探索施工经验，提出小断面超长隧洞快速施工最优施工工艺，编制《小断面超长隧洞快速施工施工工法》，并进行技术交底，指导现场施工，并总结施工经验，不断改进完善施工工法内容，以利于推广应用，为以后其它类似工程积累宝贵的经验及技术信息，保证工程项目减少工程造价，提前完成施工取得良好的技术、经济和社会效益。

2、国内外研究水平综述

2.1目前，国内关于小断面超长隧洞快速施工方法的研究及应用非常少，与本工程隧洞施工相类似情况几乎没有，鉴于本工程难点、特点，有必要深入研究

2.2国外对小断面超长隧洞快速施工方法，只有欧美、日本等发达国家采用机械（悬臂式掘进机等）进行施工，且施工投资较大，对设备使用条件限制较大，应用较少。

3、课题的理论和实践依据

3.1小断面超长隧洞快速施工方法研究技术是利用有限的资源对隧洞的各施工工序进行合理的安排，可以减少施工安全风险、保证工程质量，提高施工进度间的干扰，从而保证工程顺利进行。

3.2通过组织实施，收集、统计和研究分析各项指标数据，不断改进完善施工工艺或方法。

3.3分析研究各项指标数据，研究一套切实可行的小断面超长隧洞快速施工工艺及施工方法并总结施工经验，提出技术总结性文件。

4、课题研究内容和实施方案

4.1分析论证小断面长隧洞快速施工技术对施工工期的影响，通过编制研究试验大纲，组织现场对比试验，论证小断面长隧洞快速施工技术研究在不同施工条件下应用效果及可行性；

4.2根据试验分析论证结果，提出小断面长隧洞快速施工技术最优施工工艺，编制施工工法，进行技术交底并做好各项指标数据的统计及现场实施；

4.4做好小断面长隧洞快速施工技术研究成果的统计分析及总结。

5、预期目标和成果形式

5.1课题研究成断面超长隧洞施工方法的研究及应用，在保证隧洞开挖支护质量的前提下，提高隧洞施工的速度。为今后在其他小断面隧洞开挖支护提供经验及技术支持。

作者简介：余晓英（1988-），籍贯：甘肃白银人，助理工程师，主要从事水利水电工程，学历：本科，单位：甘肃省景泰川电力提灌管理局。endprint