孟良口子隧洞施工優(yōu)化方案

呂建遠(yuǎn)，于 毅，馬英豪

（山東省膠東調(diào)水局，山東 濟(jì)南 250014）

山東省膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程孟良口子隧洞位于煙臺(tái)市牟平區(qū)，為無(wú)壓引水圓拱直墻形隧洞（設(shè)計(jì)斷面2.1 m×1.9 m加半圓拱），全長(zhǎng)2 192 m，設(shè)計(jì)流量4.8 m3/s，比降1/1 000。該隧洞洞身斷面較小，施工場(chǎng)地狹窄、洞線長(zhǎng)、工序多、干擾大、工期長(zhǎng)。作為控制性節(jié)點(diǎn)工程，其施工進(jìn)度影響著整個(gè)工程工期。

施工自2010年7月進(jìn)場(chǎng)，前期因施工力量不足，工藝技術(shù)落后，隧洞掘進(jìn)進(jìn)度緩慢，到2011年7月洞身進(jìn)尺不足600 m，每天進(jìn)出口最多能各維持在一個(gè)循環(huán)（即2 m）進(jìn)尺的效率，不能滿足合同工期要求。

1 施工工序及工藝優(yōu)化

1.1 優(yōu)化爆破開挖方案，合理選擇掏槽方式

爆破效果的好壞關(guān)鍵看能否有效利用炮眼，掏槽是關(guān)鍵。從V型掏槽、楔形掏槽、直眼掏槽等掏槽類型中，選用直眼掏槽的爆破設(shè)計(jì)，做好鉆爆設(shè)計(jì)，并試爆取得最優(yōu)爆破參數(shù)，提高爆破質(zhì)量和每個(gè)循環(huán)的進(jìn)尺，可以減少大型塊石的數(shù)量，有利于增加鉆孔機(jī)械同時(shí)作業(yè)的空間布置。

與之前施工掏槽方式對(duì)比，避免了二次爆破、補(bǔ)炮等，減少了工時(shí)延誤。

1.2 合理設(shè)計(jì)避車洞間距

優(yōu)化施工前，進(jìn)出口進(jìn)尺總計(jì)超500 m，尚無(wú)避車洞，極大地影響了施工效率。各個(gè)作業(yè)面從優(yōu)化施工后開始每間隔150～200 m增加避車洞設(shè)計(jì)，避車洞的增加不僅解決了洞內(nèi)會(huì)車，運(yùn)載車輛掉頭及循環(huán)工作的問(wèn)題，同時(shí)便于存放大量施工器械，避免機(jī)械設(shè)備重復(fù)進(jìn)出洞內(nèi)。

1.3 優(yōu)化重點(diǎn)作業(yè)工序及循環(huán)時(shí)間

1.3.1 原施工工序及循環(huán)時(shí)間

測(cè)量放線→布孔鉆孔→裝藥起爆→排煙→安全檢查→出渣→掌子面清底→支護(hù)→下一循環(huán)，一個(gè)循環(huán)共計(jì)21 h。開控作業(yè)工序時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 開挖作業(yè)工序時(shí)間表h

1.3.2 優(yōu)化后施工工序及循環(huán)時(shí)間

上次爆破→排煙→安全處理→齊頭清理→施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→鉆孔→出渣→裝藥→下一循環(huán)。優(yōu)化作業(yè)工序時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 優(yōu)化作業(yè)工序時(shí)間表h

1）測(cè)量放線：根據(jù)所作控制點(diǎn)快速準(zhǔn)確放出開挖斷面輪廓線，并對(duì)上一循環(huán)的開挖斷面進(jìn)行檢查回測(cè)，以便處理大面積欠挖。

2）布孔鉆孔：風(fēng)槍數(shù)量由原來(lái)的每工作面3臺(tái)增加至5臺(tái)，在較好圍巖情況下，實(shí)現(xiàn)鉆孔與出渣交叉施工，同時(shí)進(jìn)行作業(yè)，工序間無(wú)縫連接。

3）裝藥起爆：采用光面爆破技術(shù)，利用自制高壓風(fēng)管吹出孔內(nèi)巖屑或積水，掏槽眼和崩落眼連續(xù)裝藥，周邊眼由炸藥綁扎于竹片上形成間隔裝藥。

4）排煙：采用功率55 kW大通風(fēng)機(jī)，以縮短排煙時(shí)間。距掌子面20 m處利用直徑60 cm的通風(fēng)管高壓通風(fēng)，并采取用水淋透渣料等方法降低灰塵。

5）安全檢查及處理：每次爆破散煙后，先由施工人員檢查，無(wú)瞎炮盲炮和重大地質(zhì)缺陷時(shí)，人工用釬桿輕擊輪廓面浮石、零星石塊，保證掌子面的安全。

6）出渣：增加裝運(yùn)渣設(shè)備功率，采用新進(jìn)2臺(tái)LW120型挖掘裝載機(jī)和每個(gè)作業(yè)面新增2臺(tái)3 m3的運(yùn)碴車輛；增加1臺(tái)挖掘機(jī)進(jìn)行扒渣，以實(shí)現(xiàn)在圍巖地質(zhì)條件允許的情況下出渣與鉆孔同時(shí)進(jìn)行；如前所述，由于避車洞的增加，解決了洞內(nèi)會(huì)車及較大機(jī)械的存放問(wèn)題，為鉆孔與出渣交叉施工創(chuàng)造了條件。在洞口卸渣轉(zhuǎn)運(yùn)，以減少出渣時(shí)間。

7）初期支護(hù)：圍巖較好時(shí)可采用在初噴支護(hù)質(zhì)量安全保證的前提下每10 m左右進(jìn)行初期支護(hù)，圍巖較差時(shí)及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)；另外，為保證初期支護(hù)的及時(shí)性和質(zhì)量，每個(gè)作業(yè)面配備2臺(tái)以上混凝土噴射機(jī)，圍巖較好時(shí)用1臺(tái)（另一臺(tái)備用），圍巖較差地段噴射量較大時(shí)采用2臺(tái)同時(shí)進(jìn)行作業(yè)。

1.4 優(yōu)化資源配置

在施工過(guò)程中，對(duì)施工動(dòng)力供電、通風(fēng)散煙、設(shè)備維護(hù)等影響進(jìn)度效率的主要因素都進(jìn)行了相應(yīng)優(yōu)化。并在人力資源的合理配置上，從人數(shù)、專業(yè)技術(shù)水平、勞動(dòng)強(qiáng)度、輪班制度等方面進(jìn)行調(diào)整。

1.4.1 機(jī)械設(shè)備更新及添加

1）通風(fēng)設(shè)備：進(jìn)、出口各增加1臺(tái)55 kW的通風(fēng)機(jī)，增加通風(fēng)量，縮短排煙時(shí)間，在洞頂側(cè)上方布設(shè)60 cm的通風(fēng)管道各一條至施工作業(yè)面，以滿足施工高峰期的通風(fēng)需求（達(dá)到0.5 h內(nèi)洞內(nèi)完全排煙）。

2）高壓設(shè)備：進(jìn)、出口各增加1臺(tái)20 m3的空壓機(jī)，并鋪設(shè)高壓風(fēng)管進(jìn)入到施工掌子面附近。

3）裝運(yùn)渣設(shè)備：每個(gè)洞口各配置1臺(tái)LW120型挖掘裝載機(jī)和新增2臺(tái)3 m3的自卸車，1臺(tái)挖掘機(jī)（用于實(shí)現(xiàn)在圍巖地質(zhì)條件允許的情況下出渣與鉆孔同時(shí)進(jìn)行）。

4）噴射機(jī)械：各洞口配置2臺(tái)潮式混凝土噴射機(jī)。

5）供電設(shè)備：根據(jù)機(jī)械設(shè)備配置及功率進(jìn)行計(jì)算，空壓機(jī)150 kW、通風(fēng)機(jī)55 kW、混凝土噴射機(jī)2臺(tái)及拌合機(jī)等100 kW，將進(jìn)、出口段的變壓器增量至315 kW；同時(shí)對(duì)供電線路，通風(fēng)管道和排水管道進(jìn)行重新布置。在隧洞施工進(jìn)出口各更換1臺(tái)315 kV變壓器。動(dòng)力電纜和照明電纜分別鋪設(shè)，做好電氣設(shè)備工作及防雷接地，定期檢查測(cè)試接地電阻和漏電保護(hù)器。

6）日常維護(hù)：加強(qiáng)洞內(nèi)排水工作，鋪設(shè)排水管路，安排專人抽水，加強(qiáng)道路的維修以及確保運(yùn)輸車輛的完好率，提高運(yùn)渣效率。做好機(jī)械設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，關(guān)鍵設(shè)備特別易損配件有備用，確保機(jī)械設(shè)備的使用率和完好率。

1.4.2 勞動(dòng)力配置

加大和優(yōu)化作業(yè)隊(duì)伍的人力資源，每個(gè)作業(yè)面配備經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)嫻熟的操作工人50人左右，確保工作的高效率、高質(zhì)量，做到息人不息設(shè)備。項(xiàng)目部人員現(xiàn)場(chǎng)值班，跟班作業(yè)，并明確職能，責(zé)任到人，及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種問(wèn)題，在施工組織上嚴(yán)格控制各作業(yè)時(shí)間，做好各工序的緊密銜接。按每個(gè)工班進(jìn)行改評(píng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決改進(jìn)，杜絕工序間存在間隙時(shí)間，確保循環(huán)率。

2 隧洞安全質(zhì)量管理

在安全管理上，隧洞施工屬于地下開挖工程，安全生產(chǎn)工作至關(guān)重要。施工單位進(jìn)場(chǎng)后，設(shè)立安全管理機(jī)構(gòu)，形成安全生產(chǎn)管理體系，在項(xiàng)目經(jīng)理領(lǐng)導(dǎo)下，設(shè)立施工區(qū)專職安全員、工區(qū)安全員，并制定了具體安全措施。同時(shí)，對(duì)隧洞施工進(jìn)行定期與不定期檢查，檢查機(jī)構(gòu)、制度、措施的落實(shí)情況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)不符合施工規(guī)范的情況，立即進(jìn)行整改，以徹底消除安全隱患，確保安全生產(chǎn)。緊抓隧洞工程安全控制的重點(diǎn)，即洞內(nèi)爆破作業(yè)安全、洞內(nèi)運(yùn)輸作業(yè)安全、用電安全。

在質(zhì)量管理上，隧洞掘進(jìn)過(guò)程中，主要抓好洞身開挖時(shí)超挖欠挖、直線度、進(jìn)場(chǎng)原材料等方面。開挖質(zhì)量控制的難點(diǎn)在于Ⅳ、Ⅴ類圍巖和穿過(guò)塘壩等水源洞段，施工采取短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快襯砌、勤檢測(cè)的方式，防止塌方滲水，并將因地質(zhì)因素造成的超挖控制在最小范圍。優(yōu)化施工后，根據(jù)要求每個(gè)作業(yè)面配置一臺(tái)激光準(zhǔn)直儀，縮短測(cè)量時(shí)間和提高精度，更為工程質(zhì)量增加了保障。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目屬較長(zhǎng)隧洞、小斷面、復(fù)雜地質(zhì)工程，施工優(yōu)化后所選用的機(jī)具設(shè)備、人員配置、施工程序及措施在考慮工期、安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)因素的情況下完全達(dá)到施工進(jìn)度及各方面需求。尤其在施工進(jìn)度方面，工作口總的平均進(jìn)尺由4 m/d提高到8 m/d，從優(yōu)化施工方案時(shí)剩余1 600 m隧洞來(lái)測(cè)算，施工時(shí)間由400 d縮短為190 d，極大地縮短施工工期，節(jié)省施工投入，達(dá)到建設(shè)目標(biāo)要求。