小断面引水隧洞施工探讨

小断面引水隧洞施工探讨

摘要：引水隧洞是输水工程的主要组成项目之一，长期以来由于输水隧洞断面小，长隧方案难以实施，常

成为项目方案比选的重点，也是项目施工的控制点。六盘水市玉舍供水工程嘎木隧洞全长4235.4m，衬砌后净空为

1.6m×1.9m

马蹄形断面。小断面隧洞施工难以实现开挖与衬砌平行作业，嘎木隧洞按先行开挖和初期支护，待洞身

开挖贯通后再进行混凝土衬砌的施工程序，投入配套的非标机械设备组成开挖、混凝土衬砌作业线，提高单项工序

的生产能力和设备利用率，大幅压缩了工期、降低了成本，实现了预期的质量、安全和工期目标。

关健词：小断输水隧洞长距离独头施工综合配套技术

一、工程概况

六盘水市玉舍供水工程嘎木隧洞长4235.4m，是玉

舍供水工程的输水道组成之一。隧洞进口位于珠江流域

北盘江支流舍嘎河下方，出口与下游方发塘隧洞相连。

坡降1/1500，设计流量1.2 m3/ 秒，最大流量1.8 m3/ 秒；

隧洞为无压隧洞，衬砌后净空为1.6m×1.9m 马蹄形断

面，隧洞穿过地层进口端735m 为煤系地层，其余为软

质岩类，局部破碎稳定性差。

二、问题的提出

嘎木隧洞横断面净空小，最大独头施工长度在2km

左右，若采用开挖与衬砌逐段顺序作业，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。在小断面引水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；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；

2. 嘎木隧洞开挖净空为2.4 ｍ×2.7 ｍ，衬砌后净空为1.6 ｍ×1.9 ｍ（马蹄形断面），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。

3. 若采取洞身开挖完成后再进行混凝土衬砌，则

从洞身开挖成型到混凝土衬砌完成间隔时间过长，期间为确保洞身围岩稳定，需加强日常监控量测，及时对洞身变形地段采取临时补强支护措施。

经过对嘎木隧洞的多方案比较分析，确定的基本

施工顺序为：洞身开挖完成后再进行混凝土衬砌，在洞身开挖成型后辅以补强临时支护措施保证在隧洞未衬砌

之前的洞身稳定，如此可以避开洞身开挖与衬砌作业两条施工作业线之间的运输干扰。总体施工顺序为隧洞开挖期间组织开挖及初期支护两条作业线，两工作面平行向纵深掘进；洞身开挖及初期支护结束后再进行混凝土衬砌作业，期间由里向外组织混凝土衬砌、钢筋绑扎、工作面清理三个工作面向外退出。

选用有轨运输设备组成开挖、衬砌运输作业线，

经比选确定开挖作业线的组成为：气腿式凿岩机钻孔，60m3/h 耙斗式装岩机装碴，12ｔ电瓶车牵引8m3 梭式

矿车出碴；洞身混凝土衬砌作业线组成为：模型采用

2 ～

3 套定型组合钢模交替倒益，用12 ｔ电瓶车牵引6m3 轨行式混凝土输送车运输混凝土至工作面，泵送混凝土入模。通过设备的选型和配套，以实现了较高的、稳定的生产能力。

三、嘎木隧洞总体施工布置

总体施工方案；长隧短做，按“两平一斜、三工区、

四工作面”布置，即；设进口工区、出口工区、斜井工区，其中；斜井工区、进口工区主攻向为进口端及煤系地层。整个隧道地质复杂、埋深大、工作面狭小、单口施工距离较长，如何组织实现快速施工，选配适当的机械设备、确定正确的施工方法，十分关键。我们选用有轨运输模式，组配轨行式机械设备施工，组建开挖装运、

喷锚支方护、混凝土衬砌机械化作业线；遵循“地探超

前、控制爆破成型、临时支护紧跟、监控量测反馈”的

作业方针；总体施工顺序为全隧开挖完成后，从中间开

始向两端衬砌。

主要技术难点有：洞身开挖快速施工的组织与实

施、防坍、临时支护补强及稳定性监测、洞身砼衬砌

快速施工的组织与实施

四、洞身开挖程序和施工方法

1、施工方法

全断面开挖一次爆破成型、有轨运输出碴。使用

yt －28 气腿式凿岩机钻孔，光面（预裂）爆破开挖成

作者简介：谢成涛（1968-），男，贵州遵义人，1987年毕业于西南交通大学铁道工程大专专业，工程师，从

事工程管理工作

118 城市建设理论研究

城市建设理论研究2011 年10 月25 日cheng shi jian she li lun yan jiu经济建筑

型，耙斗式装岩机装碴，12t电瓶车牵引8m3 梭式矿车

运碴至洞外弃碴场。选用8m3 梭式矿车，该矿车容量

大横截面小，能满足行车界限要求，若每循环进尺２ｍ、

碴量２１m3，仅装４矿车，出碴速度大为提高。采用

耙斗式装岩机装碴可以利用调车间隙或先行清理出开挖面的弃碴，实现出碴与钻孔平行作业。

2、施工工艺流程

开始→进入工作面→洒水找顶→装碴→画断面及

钻孔准备→钻孔（爆破孔、锚杆孔）→装药爆破→进入下一作业循环

3、施工辅助措施

①采用激光指向仪控制隧洞中线、高程，确定开

挖轮廓。

②根据开挖地质情况调整爆破参数。

③按三班制六循环组织施工，实行以岗定人，一

专多能的用工制度。

④采用收敛量测监控围岩度变形，必要及时进行

支付补强，通过监控防止围岩变形、危及洞身稳定。

4、主要施工设备及料具

钻孔设备：yt-28 气腿式凿岩机

装碴设备：60m3/h耙斗式装岩机

转碴设备：皮带转碴机

运碴设备：s8梭式矿车

牵引设备：scd-12ｔ电瓶车

轨道：采用24kg/m 钢轨铺设

通风设备：nkj-no5通风机