10野三關(guān)隧道進(jìn)口段快速的施工技術(shù)

8/8野三關(guān)隧道進(jìn)口段快速施工技術(shù)張新洲(中鐵隧道集團(tuán)有限公司河南洛陽(yáng)４71009)摘要：文章結(jié)合野三關(guān)隧道進(jìn)口段創(chuàng)造了鐵路史上獨(dú)頭掘進(jìn)達(dá)8055米的紀(jì)錄，施工過(guò)程中一直保持均衡、高效的施工實(shí)踐；介紹長(zhǎng)大隧道從施工方案的選擇、施工設(shè)備配置及管理、施工技術(shù)管理、施工進(jìn)度管理等幾個(gè)方面內(nèi)容；對(duì)長(zhǎng)大隧道獨(dú)頭快速掘進(jìn)施工有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：隧道，均衡，高產(chǎn),施工,組織CｏnｓtｒuctiｏnｔｅｃｈｎoｌoｇｙofｌonｇａｎｄｂigｒailwaytunnelZhangXinzｈｏuAｂｓｔrａｃｔ:IncｏｍｂｉnationwｉtｈYesａnguａntｕnnｅleｎtｒanｃeｓｅｃtioncreａt(yī)estherecoｒｄofhｅadingupｔｏ8055meｔeｒｓ，thｅconstrｕcｔionprｏcessｈasｂeeｎｔomainｔainabaｌａｎcedandefｆicｉｅntcoｎstｒｕctionpracticｅ．Ｉntroｄucethｅｃhoiceofｃｏｎｓｔrｕcｔionｉnｍanagｅmeｎt，devｉceconfiguｒatｉonandmanagemeｎtｏｆconｓtｒuction,cｏnstruｃtiｏnｔeｃhnｏlｏgymanagｅment，theconstｒuctionscｈeduｌemａnａgｅmentanｄseveｒaｌｏtherasｐecｔｓ．IthasthｅrｅferencｅvａluetolongandbigｔunnelKeｙwｏrdｓ：tunnｅl,balance，ｈighpｒoｄｕction，proｃess，orｇanization引言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,人民生活水平的大幅度提高，交通建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大和線路標(biāo)準(zhǔn)的日益提高。鐵路、公路越來(lái)越多地采用長(zhǎng)大隧道的方案，使交通線路更為平直。長(zhǎng)大隧道施工能力也成了衡量施工企業(yè)綜合實(shí)力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。工程概況野三關(guān)隧道位于湖北省恩施州巴東縣野三關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)，隧道全長(zhǎng)１３84１米，為宜萬(wàn)鐵路全線最長(zhǎng)的隧道，工期緊,任務(wù)重，是全線關(guān)鍵控制性工程，隧道地質(zhì)條件非常復(fù)雜，為全線八座一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道之一。其中由中鐵隧道集團(tuán)承建的進(jìn)口段I線全長(zhǎng)為8055m，起訖里程為DK116+205～DＫ124＋26０,在預(yù)留Ⅱ線位置設(shè)貫通平導(dǎo)。隧道II線是由平導(dǎo)擴(kuò)挖而成。DK116＋20５~+３７４段為燕尾式隧道及小間距隧道,其余段為雙洞單線隧道，線間距３0ｍ.隧道最大埋深684ｍ，隧道設(shè)計(jì)為人字坡，DK１24+00０前為上坡,后為下坡。隧道進(jìn)口段1５3５ｍ處于半徑為16０0ｍ的曲線上，其余地段處于直線上.野三關(guān)隧道進(jìn)口段共穿越兩個(gè)褶皺（二溪河向斜、石馬壩背斜）,三個(gè)涌水帶（DＫ１16＋20５～DK１18+００0、DＫ118＋３75～DK119+7００、DＫ1１9+70０～DK1２1+050），五條斷層（柳山拐斷裂、堰潭沖斷裂、大坪斷裂F1２、水洞坪斷裂F１6、葉朝灣斷裂F17)，五種不良地質(zhì)(巖溶及巖溶突水、突泥、斷層破碎帶、高地應(yīng)力軟巖塑變、煤層瓦斯),最大設(shè)計(jì)涌水量為2352７m3／d.２施工方法及時(shí)效2。1隧道快速施工方法全隧采用鉆爆法施工，利用超前平導(dǎo)經(jīng)橫通道進(jìn)入Ⅰ線增加工作面,從而實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)隧短打。Ⅰ線貫通后又經(jīng)橫通道進(jìn)入平導(dǎo)進(jìn)行Ⅱ線隧道的擴(kuò)挖。2。2隧道快速施工的時(shí)效情況隧道施工一直保持在均衡、高效的狀態(tài)下進(jìn)行。平導(dǎo)（如圖1所示）月完成開(kāi)挖、初支150米以上和2５0米以上的月份分別占施工月份的92％和６0％，月完成最高值為41０米。圖1平導(dǎo)開(kāi)挖進(jìn)度時(shí)效圖Ⅰ、Ⅱ線正洞開(kāi)挖(如圖2所示)、初支月完成１00米以上和200米以上的月份分別占施工月份的９4。1１％和６6。６７%,月開(kāi)挖最高達(dá)到712米。圖2Ⅰ、Ⅱ線正洞開(kāi)挖進(jìn)度時(shí)效圖Ⅰ、Ⅱ線襯砌(如圖3所示）月完成１00米以上和200米以上的月份分別占施工月份的90．19％和８4.３1%，月完成最高75６米。圖３Ⅰ、Ⅱ線線襯砌進(jìn)度時(shí)效圖3施工方案及組織管理3.1開(kāi)挖支護(hù)隧道根據(jù)不同圍巖級(jí)別及周邊環(huán)境選擇相應(yīng)工法，Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖采用光面爆破施工技術(shù)，斜眼掏槽，全斷面開(kāi)挖。Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖的施工按臺(tái)階法施工，首先開(kāi)挖上半斷面,待開(kāi)挖至相關(guān)規(guī)范的長(zhǎng)度后，錯(cuò)開(kāi)馬口開(kāi)挖下半斷面，上下半斷面分三步同時(shí)并進(jìn)的施工方法。開(kāi)挖后及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)，保證掌子面2~３臺(tái)噴漿機(jī)，施工作業(yè)時(shí)確保2臺(tái)能正常作業(yè)，盡量縮短支護(hù)時(shí)間，保證開(kāi)挖、支護(hù)工序連續(xù)。在施工過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化工藝，有效控制項(xiàng)目的責(zé)任成本,加強(qiáng)正洞的超欠挖控制,提高隧道爆破的成型質(zhì)量。同時(shí)根據(jù)隧道設(shè)計(jì)情況,加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，圍巖監(jiān)控量測(cè)管理。根據(jù)量測(cè)結(jié)果，及時(shí)申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)變更調(diào)整預(yù)留變形量及支護(hù)參數(shù)。３.2隧道襯砌施工二次襯砌是隧道工程永久性承力結(jié)構(gòu)的一部分,對(duì)提高隧道使用壽命和外觀質(zhì)量具有重要的作用。本隧道二次襯砌采用全斷面液壓模板臺(tái)車(chē)襯砌，混凝土由洞外自動(dòng)計(jì)量拌合站拌制，混凝土運(yùn)至輸送泵,泵送入模,附著式振搗器振搗.拱墻襯砌澆注采用12ｍ軌行式襯砌模板臺(tái)車(chē)施工,為保證隧道二次襯砌成型要求,臺(tái)車(chē)模板每次澆注完后必須打磨光滑，除銹、涂刷脫模劑、并保證模板臺(tái)車(chē)無(wú)變形和破損.二次襯砌的成型很大程度上取決于混凝土的質(zhì)量,因此在混凝土入模前嚴(yán)格控制其質(zhì)量，同時(shí)也是保證襯砌質(zhì)量的重要因素之一，混凝土嚴(yán)格控制計(jì)量、運(yùn)輸過(guò)程監(jiān)控、入模溫度、脫模強(qiáng)度、養(yǎng)護(hù)的多個(gè)方面進(jìn)行控制，避免浪費(fèi)，既降低工程成本，又提高工程質(zhì)量.3。3施工運(yùn)輸組織及管理野三關(guān)隧道在施工高峰時(shí)開(kāi)挖掌子面共有８?jìng)€(gè)，4個(gè)襯砌工作面,4個(gè)撿鋪底面同時(shí)施工,有軌運(yùn)輸機(jī)械主要承擔(dān)各斷面出碴運(yùn)輸、初支拱架和噴漿料運(yùn)輸、二次襯砌以及檢鋪底混凝土運(yùn)輸任務(wù).運(yùn)輸任務(wù)繁重可想而知,能不能有效組織和合理配置機(jī)械,對(duì)施工進(jìn)度至關(guān)重要.有軌運(yùn)輸在實(shí)際使用過(guò)程中對(duì)線路要求比較嚴(yán)格，能否有效合理的鋪設(shè)軌線，對(duì)運(yùn)輸效率和行車(chē)安全有著至關(guān)重要的影響,所以在鋪設(shè)線路時(shí)要遵循一定的技術(shù)要求和運(yùn)輸量的需求進(jìn)行設(shè)置。洞口設(shè)總調(diào)度室，對(duì)所有車(chē)輛進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，安排進(jìn)洞材料的規(guī)格、數(shù)量、運(yùn)達(dá)時(shí)間和位置,出碴車(chē)排空后及時(shí)進(jìn)洞待命。根據(jù)施工的不同階段，選擇最佳位置設(shè)洞內(nèi)調(diào)度值班室，向進(jìn)洞待命的碴車(chē)下達(dá)運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù),明確到達(dá)的地點(diǎn)，運(yùn)輸?shù)膬?nèi)容，進(jìn)入和返回的路線等.每輛車(chē)配備電瓶車(chē)司機(jī)一人，車(chē)輛引導(dǎo)員一人,車(chē)輛引導(dǎo)員始終位于車(chē)輛前進(jìn)方向的前端，依據(jù)調(diào)度命令引導(dǎo)車(chē)輛運(yùn)行和會(huì)讓.設(shè)備的管理，設(shè)物部主要對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型和配套工作，設(shè)備到達(dá)后制定相應(yīng)的管理制度并監(jiān)督實(shí)施.在日常工作中除保證運(yùn)行材料、配件等能滿足行車(chē)要求外,制定了詳細(xì)的維修保養(yǎng)計(jì)劃并監(jiān)督機(jī)械隊(duì)、運(yùn)輸隊(duì)對(duì)機(jī)、礦車(chē)維修、保養(yǎng)落實(shí)情況，保證設(shè)備利用率和完好率。安全管理：針對(duì)長(zhǎng)隧獨(dú)頭掘進(jìn)，作業(yè)面多,運(yùn)輸管理戰(zhàn)線長(zhǎng)的實(shí)際,針對(duì)運(yùn)輸隊(duì)勞務(wù)工多,司機(jī)、調(diào)車(chē)員工作特殊性,管理難度大，安全隱患多，工區(qū)加強(qiáng)運(yùn)輸系統(tǒng)的組織管理,重視運(yùn)輸保障工作。把運(yùn)輸安全放在首位；堅(jiān)持從提高隊(duì)伍素質(zhì)入手,加強(qiáng)員工運(yùn)輸安全教育，嚴(yán)格交接班和司機(jī)、調(diào)車(chē)員安全操作規(guī)范，加強(qiáng)操作人員的安全技能培訓(xùn),做到會(huì)操作、會(huì)保養(yǎng)。對(duì)車(chē)輛運(yùn)輸實(shí)行了“三工制”管理。即：工前安全行車(chē)檢查、工中運(yùn)行情況跟蹤、工后嚴(yán)格車(chē)況交接。堅(jiān)持工作總結(jié)分析制度,對(duì)運(yùn)輸中有阻礙施工生產(chǎn)的重大問(wèn)題，生產(chǎn)副經(jīng)理及時(shí)組織相關(guān)人員進(jìn)行召開(kāi)專題會(huì)進(jìn)行討論，分析原因、找出問(wèn)題、制定解決方案,確保施工運(yùn)輸正常運(yùn)行.3.4施工通風(fēng)管理3.野三關(guān)隧道進(jìn)口段長(zhǎng)8055m,中間沒(méi)有設(shè)置斜堅(jiān)井，新風(fēng)的進(jìn)入和污風(fēng)的排出均要經(jīng)隧道進(jìn)口實(shí)現(xiàn)。針對(duì)通風(fēng)距離長(zhǎng)，開(kāi)挖工作面多，施工通風(fēng)困難大的特點(diǎn)。在施工過(guò)程中跟據(jù)不同的施工階段采用巷道式通風(fēng)+局部壓入式通風(fēng)相結(jié)合的方式解決長(zhǎng)大隧道的通風(fēng)問(wèn)題.３。第一階段通風(fēng)布置和實(shí)施開(kāi)工后，洞口燕尾段隧道施工期間，平導(dǎo)施工進(jìn)入Ⅰ線施工時(shí)的通風(fēng)方式。如圖4,第二階段通風(fēng)布置和實(shí)施燕尾段隧道施工完成以后，隨著Ⅰ線與洞口貫通的掌子面的前移，具備利用巷道通風(fēng)條件時(shí)，采用如圖5所示的通風(fēng)方式。新風(fēng)從平導(dǎo)進(jìn)入,污風(fēng)經(jīng)橫通道由Ⅰ線正洞排出。隨著施工的進(jìn)展,風(fēng)機(jī)位置逐段前移。第三階段通風(fēng)布置和實(shí)施?Ⅱ線擴(kuò)挖階段的通風(fēng)及施工后期，由于新增工程量部分，采用I、IＩ線同時(shí)掘進(jìn)，利用I線做進(jìn)風(fēng)通道，Ｉ線布置射流風(fēng)機(jī)引射新風(fēng),利用平導(dǎo)和擴(kuò)挖中的II線排出污風(fēng),II線設(shè)置射流風(fēng)機(jī)引導(dǎo)污風(fēng),在每一個(gè)擴(kuò)挖掌子面配備一臺(tái)挖掘機(jī),爆破后及時(shí)清通封堵平導(dǎo)口,保證污風(fēng)的及時(shí)排出。如圖6所示,４高效、均衡生產(chǎn)的組織管理4．１人員機(jī)構(gòu)管理首先從隊(duì)伍的架構(gòu)上組織專業(yè)協(xié)作,選擇具有良好施工業(yè)績(jī)的隧道公司為工區(qū)的主體;由中鐵隧道設(shè)計(jì)院工勘分院組織了強(qiáng)有力的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)隊(duì)伍,負(fù)責(zé)地質(zhì)補(bǔ)勘、超前探測(cè)、地質(zhì)資料的綜合分析及超前地質(zhì)的預(yù)報(bào)工作，承擔(dān)與深孔鉆探有關(guān)的作業(yè)(如：大管棚、帷幕注漿、錨索的施工等)；由中鐵隧道集團(tuán)科研所通風(fēng)組負(fù)責(zé)洞內(nèi)通風(fēng)方案的設(shè)計(jì)、研究完善和通風(fēng)管理；由中鐵隧道集團(tuán)物資中心宜萬(wàn)材料廠負(fù)責(zé)工地所需甲供料、甲控料、火工品、油料、木材等大宗料的集中采購(gòu)。分工協(xié)作，各負(fù)其責(zé)，無(wú)縫對(duì)接,高效運(yùn)轉(zhuǎn)。其次,工區(qū)作業(yè)層形成分工明確，界面清楚，相互配合的多個(gè)生產(chǎn)單元流水作業(yè)，在以生產(chǎn)經(jīng)理為中心的生產(chǎn)調(diào)度的統(tǒng)一指揮下，根據(jù)各作業(yè)面的輕重緩急，按照合理、高效的原則，組織各生產(chǎn)單元有序的開(kāi)展工作.4．2機(jī)械設(shè)備的配套及組織管理4。2。１4。２4.２4．24.２4．24．3機(jī)械配套4。正洞及平導(dǎo)均采用鉆爆法施工。利用多功能臺(tái)鑿巖臺(tái)架配ＹT2８型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)實(shí)施斷面開(kāi)挖，平導(dǎo)開(kāi)挖工作面1個(gè),正洞開(kāi)挖工作面由前向工作面和利用超前的平導(dǎo)通過(guò)橫洞進(jìn)入正線的工作面組成，一般情況下有3～4個(gè).開(kāi)挖設(shè)備的動(dòng)力為壓縮空氣，由洞口的空壓站及洞內(nèi)的移動(dòng)空壓機(jī)向其供應(yīng)。4。野三關(guān)隧道進(jìn)口洞內(nèi)采用有軌運(yùn)輸方式,鋪設(shè)３8kg／ｍ鋼軌的軌道，軌距為76２mm。開(kāi)挖出碴及各種材料的運(yùn)送均由電瓶機(jī)車(chē)牽引梭式礦車(chē)來(lái)完成。正洞全斷面開(kāi)挖或擴(kuò)挖掌子面的裝碴由輪式裝載機(jī)進(jìn)行，正洞導(dǎo)坑開(kāi)挖和平導(dǎo)開(kāi)挖掌子面的裝碴由WZ1６0型挖裝機(jī)進(jìn)行。洞外棄碴的二次倒運(yùn)由輪式裝載機(jī)配大型自卸汽車(chē)實(shí)施。電瓶車(chē)和梭礦的數(shù)量確認(rèn):根據(jù)進(jìn)度要求,隧道掘進(jìn)每個(gè)循環(huán)要求出渣2４0ｍｉｎ,考慮到供電、清渣等輔助工作，必須保證在200min內(nèi)為正常的出渣時(shí)間，而每循環(huán)進(jìn)尺3。5m,以掘進(jìn)400０m時(shí)為例，每循環(huán)需出渣車(chē)數(shù):(75×１。6５×3。5）/(16×0．8）=３5（車(chē))；式中：1。6５為渣堆的松散系數(shù)；0。8為裝渣時(shí)梭礦的容積系數(shù)；每車(chē)的平均時(shí)間要求為：T1=200/３５=5．7(min)每一車(chē)從裝卸到往返的總時(shí)間計(jì)算：T=２L/Ｖ+T’+Ｔ’’式中：T'為每個(gè)梭礦的裝車(chē)時(shí)間，取平均時(shí)間5min；T’’為洞口調(diào)車(chē)及卸渣時(shí)間，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)8ｍin;Ｖ是電瓶車(chē)的運(yùn)行速度，?。?ｋm/h.所以在4０00米內(nèi)：T=４5min，需列車(chē)數(shù)：N＝４5/５。7=７。89輛.根據(jù)計(jì)算，一個(gè)作業(yè)面需配備10臺(tái)電瓶車(chē),相應(yīng)配備1２臺(tái)梭礦?？紤]到施工高峰時(shí)有3個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行出渣作業(yè)，應(yīng)配備30臺(tái)電瓶車(chē)，相應(yīng)配備35臺(tái)梭礦。.此配套施工的運(yùn)行效果：每循環(huán)出渣35車(chē)，最快出渣20０ｍｉn，一般情況下２1０min~2３0mｉn就可完成一個(gè)循環(huán)的出渣.４.野三關(guān)隧道仰拱鋪底和襯砌用混凝土由洞外混凝土攪拌站進(jìn)行生產(chǎn)，由混凝土攪拌輸送車(chē)向洞內(nèi)運(yùn)送，再由混凝土輸送泵一次將混凝土泵送到位，其襯砌模具根據(jù)不同的襯砌類型設(shè)計(jì)，分別采用不同的模板臺(tái)車(chē),形成了混凝土襯砌施工機(jī)械化作業(yè)線。４.野三關(guān)隧道進(jìn)口地段地質(zhì)復(fù)雜,部分地段圍巖破碎、且正線還要穿過(guò)部分高壓富水充填性溶洞,開(kāi)挖前必須進(jìn)行全斷面帷幕注漿和頂水注漿，以改善和加固開(kāi)挖圍巖的施工條件，并堵截大部分壓力水從洞內(nèi)排出,以形成安全、良好的施工環(huán)境。其注漿設(shè)備由MＫ-５坑道和7～30Mpａ的單、雙液注漿泵組成。4.野三關(guān)隧道施工采用巷道式通風(fēng)和局部壓入式通風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式，由射流風(fēng)機(jī)22～５5kw和７4～110kw軸流式通風(fēng)機(jī)以不同的組合方式來(lái)完成隧道施工不同階段的通風(fēng)工作.5總結(jié)野三關(guān)隧道進(jìn)口之所以取得了較好的成績(jī)，是重點(diǎn)抓了“地質(zhì)為綱、專業(yè)協(xié)作、平導(dǎo)超前、均衡高產(chǎn)”四個(gè)方面的工作。簡(jiǎn)述如下，希望能對(duì)今后長(zhǎng)大隧道的施工組織和管理有所幫助。5．1地質(zhì)為綱在長(zhǎng)大隧道的施工組織設(shè)計(jì)中,施工方案的確定,施工進(jìn)度的安排,施工機(jī)械，人員的配置都是建立在對(duì)地質(zhì)條件的充分認(rèn)知的基礎(chǔ)上的。施工過(guò)程中各掌子面的進(jìn)度安排、施工方案的調(diào)整都是在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)測(cè)預(yù)工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，一座長(zhǎng)大隧道的施工能否安全、高效、有序的展開(kāi)是與組織管理人員對(duì)施工地質(zhì)工作的重視程度和對(duì)地質(zhì)環(huán)境的了解程度有直接關(guān)系的。從某種意義上講,施工地質(zhì)工作就是長(zhǎng)大隧道施工的綱，只要抓住了這個(gè)綱，就會(huì)對(duì)所施工區(qū)域的地質(zhì)條件了如指掌，安排工作就會(huì)有針對(duì)性，將起到事半功倍的效果。