淺議隧洞洞徑對工程施工的影響

【摘要】隧洞洞徑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)單位一般按設(shè)計(jì)過流量確定隧洞洞徑，但在實(shí)際施工中，需綜合考慮的因素很多，既要滿足設(shè)計(jì)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(shí)例說明綜合確定隧洞洞徑的必要性。

【關(guān)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(shè)計(jì)流量70m3/s。樁號(hào)0+000～9+600為軟巖洞段，樁號(hào)4+400處設(shè)置有Z1#斜井支洞，支洞長450m，縱坡坡比為42.12%。樁號(hào)5+650處設(shè)置有Z2#斜井支洞，支洞長533.07m，縱坡坡比為38.64%，支洞進(jìn)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(shè)計(jì)均為馬蹄形斷面。斜井支洞超前支護(hù)為Φ63×6mm間距20—30cm的自進(jìn)式超前管棚，一次支護(hù)結(jié)構(gòu)采用U36型鋼鋼架、間距0.5m，掛設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片，Φ25系統(tǒng)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(dǎo)致的突泥、突水，單向掘進(jìn)4.5KM的通風(fēng)排煙、逆坡排水、穿越多條大斷層、不整合接觸帶處理等技術(shù)性難題。

2、本文就軟巖隧洞Z2#斜井按照設(shè)計(jì)斷面進(jìn)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(nèi)管道、有軌設(shè)備安裝及應(yīng)急逃生布置空間不足

（1）根據(jù)有關(guān)國家行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，確定人行通道寬度為80cm，人行通道距離礦車邊緣30cm。運(yùn)輸采用單軌運(yùn)輸，采用寬度為150cm的礦車。根據(jù)排水量計(jì)算，在洞壁布置一根Ф300排水管及一根Ф100應(yīng)急抽水管道。在排水管線同側(cè)洞壁還布置有施工動(dòng)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(yǎng)，在同側(cè)預(yù)留60cm的檢修通道。

（2）襯砌與開挖施工交叉作業(yè)：為滿足二次襯砌與開挖掌子面的設(shè)計(jì)步距要求，二次襯砌與隧洞開挖施工必須交叉作業(yè)。因此需考慮襯砌臺(tái)車內(nèi)部凈輪廓對有軌運(yùn)輸設(shè)備的影響。襯砌臺(tái)車門架凈寬2.6m，扒渣機(jī)寬度2.36m，安全行車間距12cm，不能滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求襯砌臺(tái)車與運(yùn)輸設(shè)備行車。

2.1.2 斜井N1+2洞段地質(zhì)情況復(fù)雜，部分洞段存在4MP的高承壓水，只滿足設(shè)計(jì)流量的洞徑，無法增加人行梭車，無法預(yù)留逃生通道，遇到突泥、突水等情況，存在較大的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

斜井N1+2洞段主要地質(zhì)災(zāi)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(zhì)巖呈土狀，斷層帶、古風(fēng)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(zhì)問題。本洞段具備形成嚴(yán)重-極嚴(yán)重?cái)D壓變形的條件；泥質(zhì)巖強(qiáng)度低，易破碎、軟化，施工擾動(dòng)、積水等易造成洞底巖土體泥化，圍巖失穩(wěn)，形成塌方。根據(jù)前期勘探資料顯示，斜井施工區(qū)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(jù)施工安排，斜井工作面負(fù)責(zé)3+900～5+200段排水。根據(jù)設(shè)計(jì)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(wěn)定單位涌水量0.1/d.m；洞身長度1300m；同時(shí)考慮斜井長度450m，總計(jì)長度1750m。

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

2.1.3 交叉作業(yè)。因圍巖破碎，二次襯砌與掌子面開挖施工必須滿足設(shè)計(jì)要求的安全步距，交叉作業(yè)必須考慮襯砌臺(tái)車凈輪廓與運(yùn)輸設(shè)備之間的行車關(guān)系，因斷面尺寸限制，襯砌臺(tái)車與機(jī)械設(shè)備關(guān)系。

2.1.4 斜井洞徑過小，受設(shè)備運(yùn)輸能力影響施工進(jìn)度?？此菩本脑O(shè)置增加了工作面，但受斜井洞徑尺寸影響，斜井內(nèi)施工只能布置單軌運(yùn)輸車，受材料運(yùn)輸及出碴效率的影響，實(shí)際效果不佳，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

3、結(jié)論

隧洞Z2斜井角度、垂直高差均較大，且所有進(jìn)洞和出洞的人員、設(shè)備、材料、巖渣、通風(fēng)、水、電等都必須從斜井進(jìn)出，是進(jìn)出洞室的唯一通道。設(shè)計(jì)在斜井洞徑尺寸上選擇了規(guī)范的最低標(biāo)準(zhǔn)，可以說是工況極為不利，不僅影響施工進(jìn)度，如遇特殊情況將造成安全隱患。綜上所述，設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)，不能單純依據(jù)設(shè)計(jì)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(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)。