便捷式隧道开挖台架施工

便捷式隧道开挖台架施工

鹿路

中铁六局集团太原铁路建设有限公司  山西省太原市030000

摘要：

伴随着我国经济的飞速发展，城市的迅速扩展，还有对城市间建设的长远规划，人们对地下空间的需求不断增加，其应用也变得更加广泛，技术也变得更加成熟。因此，地下工程的研究有飞跃式的进步。在隧道及地下洞室工程中，其核心问题都可以归纳为开挖和衬砌这两大关键工序。山岭隧道的出现，更是对以上两个关键工序提出了更高的要求。尤其在山岭隧道施工中，由于隧道岩体坚硬，开挖方法时刻变换，施工进度要求严格。为适应以上施工条件开挖台架工装成为施工过程中的难题。本文以武隆至两江新区高速公路雪峰山隧道施工为背景，根据现场施工具体情况，从而总结出成熟施工工艺，为优化出土工艺流程，设计并制作出便捷式开挖台架辅助施工，取得了明显的社会效益和经济效益。

关键词：便捷式隧道开挖台架；台架改造；台架施工

目录

1、工程概况

2、工艺原理

3、施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

3.2操作要点

4、材料与设备

5、效益分析

6、质量控制

7、安全措施

8、环保措施

9、结语

引言

当前，在我国的高速公路施工中，隧道施工工艺已经得到了广泛的应用和普及，可以说大部分的公路工程施工对此技术的需求越来越大。在我国基础建设的迅速发展背景下，隧道开挖工艺得到了前所未有的进步，所以在隧道施工中不仅能保障施工质量，还能在施工成本和施工安全性上起到明显的控制作用。

1、工程概况

雪峰山隧道位于涪陵区同乐乡，隧道左线长4550m，右线长4559m，为特长隧道，是项目控制性工程之一。左线出口段桩号ZK17+110-ZK14+832.5，施工长度2272.5米；右线出口段桩号K17+155-ZK14+875.5，施工长度2279.5米；隧道线间距进口-洞身-出口为13.8-30-16.2m，出口段ZK17+000-ZK17+110，K17+000-K17+155段隧道线间距13.7-20m，该范围隧道设置为一般小净距隧道。

2、工艺原理

便捷式隧道开挖台架包括支撑主骨架、侧翼伸缩作业平台、风水钻枢纽站及配套设施。施工现场材料焊接成型，就地取材，快速焊接安装成台车；侧翼伸缩杆安设在工字钢腹腰里，节约空间；风水管枢纽站附着在开挖台架，更加便捷的供风供水开钻；合理增设增压泵及小型球阀，解决了管送压力不足及多个手持风钻同时施工等问题；台架在原开挖台架基础上改造，方便施工；台架合理配备小型风机，小功率防爆灯，三级配电箱及干粉灭火器，确保施工安全；整套台架易于改装，适应多种施工环境。

3、施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

3.2操作要点

3.2.1超前地质预报

在掌子面施工之前，按照前期地质勘查成果，采用超前水平钻探+地质雷达法方式，对工作面前一定区域的围岩地质情况进行了分析，并对工作面前的不利地质和潜在的重要地质问题进行了分析。

图一 第三方超前地质预报

3.2.2主洞台架改造

根据开挖台架改装计划对材料进行选择，在选择完成之后对其进行分类，并选取充足的材料。如I18工字钢、15mm钢板、42mm小导管、直径110套管、直径108mm/80mm铁管、直径25mm/50mm胶管、直径25mm/50mm球阀、若干钢筋等。

现场由技术员指导，持有焊工证件的焊工进行焊接操作。①通过设计图纸尺寸，裁取相应钢管、钢板及槽钢，将主洞台架进行加固。②伸缩杆制作：在侧翼平台工字钢腹腰上，各焊接两个110钢套管。将108铁管嵌套在套管里，利用插销固定住108管尾部；采用80钢管嵌套108管。同样利用插销固定80钢管。③风管制作：使用2块I18工字钢采用内扣内的方法进行焊接，将两腹腰空间作成风管，将50/25球阀在工字钢的合适位置进行焊接，当作风管枢纽装置。④水管制作：按照支架形状尺寸，用108铁管焊接成水管，附着在工字钢腹腰上。同样的，在适当位置将50/25球阀焊接上，当作水管枢纽装置。

图二 台架伸缩杆及风管制作

3.2.3台架实施方式

（1）用装载机将开挖台架拖到掌子面，开挖断面放样后，工人将伸缩杆摆开，用插销将其固定，再将焊接好的钢筋网片放置在伸缩杆上，展开侧翼平台。

（2）风力经空气压缩机、增压泵及空气软管到达隧道洞内，通过50胶管（一头接在风水管分解器上，一头接在开挖台架50球阀上）进入开挖台架里。

（3）接着将25球阀及25胶管接在一二三平台上的手持风钻上，实行多钻施工。

（4）在安装完成后，可以将各种类型的胶管先拆下，然后钢收起筋网片，将伸缩杆收进工字钢的腰腹。

3.2.4测量放线断面轮廓

测量人员对隧道加宽段轮廓线进行放样，复核无误后，采用油漆将隧道轮廓线画出来（包括底板爆破眼）并且按设计要求将断面加宽一侧超欠挖数据标明在围岩侧壁上。

图三 测量放线及往回打装药

3.2.5隧道光爆斜插角施工

第一步 根据掌子面地质条件，开挖断面尺寸、开挖进尺，爆破器材等条件设计出爆破开挖周边眼间距、炸药数量、炮眼方向等光爆参数。依据前期爆破实践爆破效果，加以检验修正后，确定周边眼间距取值45cm，最小抵抗性抵抗线取60cm，炮眼深度3m，采用间隔装药。辅助眼间距取0.6-1m，深度3m，连续装药。底板眼间距取1m，深度3m。各边眼装药数量由爆破单孔装药公式可得。

第二步 现场开挖人员手持风钻，依据爆破参数，分层分片负责爆破眼打钻作业。在施工加宽一侧周边眼时，打钻角度开钻可外插15°左右。辅助眼与掏槽眼数量适当增加。各爆破眼施工完毕，采用塑料导爆管、非电毫秒雷管起爆系统，毫秒雷管采用8段别毫秒雷管，炸药采用乳化炸药，选用φ32药卷（每卷长0.15m，重0.15kg），装药爆破→清危排险→出渣→打锚杆、挂网片→喷混凝土→稳定安全检查及监控量测→下一循环。出碴排险完成后，先进行初喷砼，然后进行喷锚支护，支护紧跟开挖，以确保施工安全。

3.2.6监控量测及初支二衬施工

监控量测作为隧道必备工序，能客观、真实、全面地掌握隧道围岩、支护结构及周边环境安全的关键指标，确保工程安全。按照规范及设计要求，10m一断面，一断面5个监测点（一个拱顶沉降点，两对收敛变化点）。围岩变化处应适当加密。每日监测形成日报。如发生异常情况，及时向有关领导反映，以便做出应急措施。

加宽段初支施工完毕，待监测数据稳定无变化后，及时进行隧道防排水及仰拱二衬施工，做到“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”等施工方针。

图四 隧道二台阶施工及二衬浇筑

4、材料与设备

表5.1 设备、材料需用表

5、效益分析

在隧道开挖施工中,运用此种开挖工装，施工便捷，缩短了工期，操作简便，确保了施工中人员、机械、财产的安全，缩短了工期，产生了很好的社会效益和经济效益。

6、质量控制

（1）在隧道地质比较复杂的地段采用新技术、先进仪器等综合超前地质预测预报，查明不良地质，实施专项施工方案，做好防护加固措施。

（2）改造台车架，必须在持有焊工证的专业人员下进行加固改良。

（3）加宽段开挖施工及隧道初支立架严格按设计要求施工，指派专人盯控现场。

（4）安排测量人员对隧道光爆进行断面测量，合理控制超欠挖，减少爆破对围岩的扰动

（5）隧道施工中应坚持“管超前、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、及时衬砌”的原则。

（6）将围岩和初期支护视为受力结构的主体，应严格按有关规定和要求施工，保证施工质量，同时施工中发现安全隐患应及时、主动的采取处理措施。

（7）应现场对锁脚锚管及锚管进行抗拔试验。

（8）施工中应严格控制台阶长度，上台阶每循环开挖进尺不应大于1榀钢架间距；边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距。

（9）隧道开挖后初期支护应及时封闭成环。

（10）安排测量人员对加宽段进行沉降观测，及时处理与反馈，尤其是在初支施工期间，需加强观测。

7、安全措施

（1）做到“安全第一，预防为主”，落实安全生产责任制，实施网格化安全责任制度，抓好工程的爆破员及焊工应持证上岗。

（2）隧道内必须连续通风。粉尘等有害气体含量值不得高于规范要求；风量、风速满足规范要求，人均新鲜空气≥ 3m3/min。

（3）开挖班组到达工作地点后分别对工作面进行巡视，对机械和设备的安全状况进行检查，并对支护和拱部的稳定性进行细致的检查，如果发现有松脱或裂缝，及时加固。

（4）当采用带支架的风钻进行钻孔施工时，必须将支架架固定好。当站在碴堆上钻孔时，要注意石碴的稳定性，以防操作中石碴滑塌伤人。在拱部扩大及马口部位钻挑顶眼、爬眼、斜插眼及吊眼时要注意有无松动石块，以防落石伤人。

（5）每次爆破都必须有安全警戒负责人，并向爆破区周围派出警戒人员。

（6）隧道施工中按要求布设监控量测点，勤量测，及时采取措施消除隐患，确保施工安全。

（7）作业台架应在技术人员验收合格后，方可使用，在台架的周围要安装防护栏。

（8）隧道开挖时，应选用机械开挖，人工配合的方式，当采用人工开挖时，作业人员要在安全操作距离外进行施工，并有专人指挥

（9）在进行喷砼施工之前，必须对施工区域内的松散岩体进行清理，确保施工区域内没有塌方、落石等危险因素

（10）现场施工人员必须佩带安全帽，高空作业人员系好安全带，机械操作人员必须经过专业培训，禁止无证操作。

（11）遵循国家或行业相关环境保护要求及标准。

8、环保措施

（1）隧道施工中弃土应尽快运到指定的排放场，避免乱取乱弃，破坏自然环境。运输弃土车辆不得超载、要加盖篷布，且应对车辆进行冲洗，做到文明施工。弃渣场的弃土应用密目网覆盖。

（2） 粉尘环境施工人员必须配备劳保用品。

（3）施工产生的污染水不得直接排入河流和渠道。

（4）每天定时安排洒水车对工地及周边进行洒水降尘。

9、结语

本次隧道施工作业在施工过程中存在较多的难点，因此对施工的安全和进程也有更高的要求。本次工程确定使用便捷式隧道开挖台架施工技术，介绍了施工设计、施工流程及施工原理等，根据施工的具体情况做好针对性的监控工作，遵守施工中的规范，保证施工的安全和进度，使得工程可以顺利的完成。

主要参考文献：

[1]浅谈高速公路隧道施工质量控制要点[J]. 宋文奇.四川建筑,2022(04)

[2]复杂地质环境下高速公路隧道施工技术分析[J]. 杨永贵.科技创新与应用,2022(18)

[3]高速公路隧道施工管理的措施[J]. 唐生桥.四川建材,2022(01)

[4]高速公路隧道施工技术及控制关键点研究[J]. 俞振源.甘肃科技纵横,2021(11)

[5]对当前高速公路隧道施工技术的分析与探究[J]. 王德民.建筑与预算,2021(10)

[6]高速公路隧道施工技术及控制要点分析[J]. 王冀.黑龙江交通科技,2020(11)