小断面隧道硬岩明洞棚架结构快速进洞施工技术

小断面隧道硬岩明洞棚架结构快速进洞施工技术

王孝辉,刘洋,周耀庭,徐凯

中铁七局集团武汉工程有限公司，湖北武汉  430074

摘要:以三峡枢纽江南成品油翻坝项目两河口隧道为例,对硬岩明洞棚架结构快速进洞的施工背景进行了介绍,分析了明洞棚架结构的设计方法,并闸述了硬岩明洞棚架结构快速进洞的施工工艺,指出采用棚架结构快速进洞施工技术具有经济、安全等优点,值得推广。

关键词：小断面;硬岩明洞;棚架结构;设计

0 前言

近年来，随着国内的管道运输及水利工程等行业的快速发展，山岭隧道的应用也越来越广泛，隧道施工也面临着地形复杂、位置偏僻、交通不便等诸多难题。在隧道洞口施工时，采用机械开挖至明暗交界位置，后施作导向墙和超前大管棚，即可进行暗洞施工。若明洞处围岩为坚硬岩，但因周围环境因素而不能爆破时，采用机械凿出将造成大量人力、物力等资源的消耗，工期也无法满足要求。本文对在三峡枢纽江南成品油翻坝项目两河口隧道进口采用棚架结构快速进洞施工技术过程中总结出来的一些方法和体会,进行简单介绍。

1 工程概况

江南成品油翻坝项目的建设，对于贯彻落实习近平总书记“共抓大保护，不搞大开发”重要指示精神，完善三峡翻坝运输体系，破解三峡通航瓶颈，畅通长江航运物流，助力宜昌建设长江大保护典范城市，推动长江经济带高质量发展具有重要意义。

三峡枢纽江南成品油翻坝项目管道工程Ⅱ标段位于湖北省宜昌市境内，包含14座成品油管道隧道，总长18.98km。隧道断面为城门洞形式，净宽3m，直墙高度2m，拱部半径1.5m。

2 施工背景

两河口隧道进口设计明洞起点至明暗交界处距离约8m。现场地质条件复杂，明洞段存在硬岩斜坡，裸露基岩为坚硬岩，机械凿除异常困难，同时隧道洞口处于高速公路、特高压线路影响范围，不能进行露天爆破作业。

根据隧道现场实际情况,如果采用机械凿除法施工，不仅施工进度缓慢,而且在长时间破碎作业过程中会产生大量的噪声污染及空气污染，对周边居民的生活环境造成严重影响，同时机械作业产生的废机油等易造成水环境污染；如果采用棚架结构施工，可直接进行爆破作业，只需做好棚架结构的保护及洞口的防护工作，规避爆破作业对高速公路及特高压线路产生的飞石风险，工效快、更环保。

3 棚架结构设计

出于施工安全、环境保护及减少对周围建筑物破坏的原则，对先在明洞起点位置施作一小段导向墙，再对不能进行露天爆破作业的洞口段硬岩斜坡进行回填土处理，利用回填土作为土模，浇筑混凝土形成防护棚架结构（见下图），外侧进行回填土处理后，在棚架内进行开挖支护作业，直至完全进洞施工。

4 快速进洞施工工艺

4.1测量放样

按照设计图纸规定的坐标系统进行洞外平面及高程控制测量，每个洞口平面控制点不少于3个，高程控制点不少于2个。测量人员依据设计图纸，利用GPS测量出边仰坡开口线。

4.2洞口开挖及边仰坡防护

洞口位置较缓地带采用挖机直接开挖，坡度较陡位置采取分级放坡开挖,开挖完成后按设计要求进行洞顶仰坡防护及截水沟施工，完善排水系统。

4.3导向墙施工

依据设计图纸，采用全站仪测量出洞口明暗交界位置及导向墙位置，采用挖机进行导向墙基础开挖，浇筑基础混凝土，安装导向墙钢拱架及导向管，再进行模板安装，浇筑混凝土，导向墙施工完成。

4.4土模施工

导向墙施工完成后，对明洞段硬岩斜坡，采用回填土进行处理，回填土夯实至隧道设计开挖轮廓线（暗洞顶标高），形成土模。

4.5管棚施工

管棚入土深度结合地形、地质情况确定，管棚伸入山体的长度不低于设计搭接长度。施工前在山体上测量出管棚位置并采用红油漆进行标记。管棚按设计图纸在钢构件加工厂统一制作，钻孔环向间距、外插角及布置范围满足设计要求。管棚钻孔采用履带式潜孔钻机，钻孔完成后进行清孔，管棚安装采用潜孔钻机进行顶进。

4.6混凝土防护棚架施工

管棚施工完成后，沿管棚外侧进行挂网处理，利用土模浇筑混凝土，混凝土将管棚包裹，厚度与导向墙厚度一致，形成混凝土防护棚架，混凝土达到强度后，对管棚进行注浆处理，后将棚架两侧进行回填土处理，回填材料及压实度按明洞回填标准执行。

4.7开挖、支护

硬岩明洞段采用底板放抬炮进行开挖，先清除防护棚架内洞顶1m范围回填土作为临空面，后沿底板开挖轮廓线进行周边眼钻孔，按设计间距及数量进行辅助眼钻孔（钻孔数量依据断面面积进行调整，最大深度不超过规范要求的循环进尺），钻孔完成后，进行装药爆破作业。采用爆破施工减噪装置，加强洞口防护，减少飞石隐患。   

出渣完成后，按V级围岩支护形式进行支护作业，拱架及钢筋网片在加工厂集中加工，利用自行式钻爆台车运进洞内，由人工进行安装。喷射混凝土施工采用PZ-6喷浆机，喷射作业应分片进行，可按照先边墙后拱脚，最后喷射拱顶的顺序施喷。喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的砼层面平顺光滑。

4.8回填

明洞段施工完成后，待混凝土达到设计强度，按明洞回填标准进行后背回填。

5 结语

经工程实践，证明小断面隧道硬岩明洞棚架结构快速进洞施工技术基于对洞口段原地貌进行回填土处理，减少了机械凿除硬岩的时间，同时降低了施工成本，节约了工期；打破了因无法进行露天爆破作业而纯粹采用机械凿除硬岩的局限性，具有广阔的应用前景，适合推广应用。

[1]  GB50424-2015，《油气输送管道穿越工程施工规范》；

[2]  JTG/T 3660-2020，《公路隧道施工技术规范》；

[3]  GB6722-2014，《爆破安全规程》；

[4]  SY/T4216.2-2017《石油天然气建设工程施工质量验收规范油气输送管道穿越工程第2部分：钻爆隧道穿越》。