牛 奔

（山西省水利水電科學研究院，山西 太原 030002）

1 中小型斷面長隧洞特點

隧洞作為一種常見的地下建筑物，由于地質情況的不同和使用目的各異，隧洞的型式多種多樣，長短不一。根據洞室斷面或跨度大小，隧洞可劃分為小斷面隧洞、中斷面隧洞、大斷面隧洞和特大斷面隧洞等4類；根據洞室獨頭進尺的長短，可分為短隧洞、中長隧洞、長隧洞和特長隧洞等4類，詳見表1和表2。

表1 按洞室斷面（或跨度）隧洞分類表

表2 按開挖長度隧洞分類表

隨著我國基礎設施建設力度的加大，大型水電站工程、引水工程、排污工程等建設項目越來越多，而中小型長隧洞施工更為常見。

中小型長隧洞的特點是“小”和“長”。小則受斷面尺寸的限制，在有限的空間內施工，工序交叉多，互相干擾大，在同一工作面上，鉆孔、爆破、出碴等工序只能周期性循環(huán)進行，無法在施工中運用高效的大型機械設備，而且也影響洞內管線的布設；長則受距離限制，帶來供電、供風、排水、排煙、出碴等一系列困難，施工環(huán)境較差，因此中小型斷面隧洞施工難度較大。但中小型斷面的隧洞具有單位長度開挖量少、出碴量少、受地質影響較小、安全支護比較方便等優(yōu)點；長隧洞一般具有斷面形式改變較少、縱向坡度較小等優(yōu)點。因此，只要施工組織措施得當，中小型長隧洞的施工困難是可以克服的。

2 中小型長隧洞施工方案優(yōu)化

2．1 設置施工支洞方案的優(yōu)化

設置施工支洞有以下好處：一是開辟多個工作面，實現“長洞短打”以縮短工期；二是有利于隧洞通風、排煙；三是有利于出碴；四是避開重要建筑物，有利于優(yōu)先進洞，避免施工干擾。設置施工支洞應以均衡施工為原則，既要快又要經濟。支洞越多，主洞工作面就越多，有利于加快進度，但增加了臨時工程量和工作量，不利于經濟施工。反之，支洞少或不設支洞，主洞工作面就越少，雖然降低了臨時工程量和工作量，但不利于主洞施工。因此，盡管支洞可以使長洞短打，但應考慮地形、地質、工期、效益等多方面因素。

2．2 配備施工機械的優(yōu)化

一是鉆孔設備的選擇。盡管多臂鉆鉆速快，但由于隧洞內空間小，且單位面積的鉆孔數比大洞多，多臂鉆的效率不能充分發(fā)揮優(yōu)勢；而手風鉆可以通過采用長短釬的作業(yè)方式或先導洞、后擴挖的施工方法，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，故可優(yōu)先選用手風鉆。

二是出碴設備的選擇。出碴工序是控制中小型長隧洞能否實現快速施工的關鍵工序之一，出碴安排是否得當直接影響下一循環(huán)的施工。一般選用側卸小型裝巖機配合小型自卸車或前裝后卸式單斗裝巖配合斗車或礦車出碴。若有避車洞，則可選擇較大的裝載機。出碴設備應根據隧洞的實際情況而定，通過計算裝載設備和運碴設備的工作效率，比較選出相互匹配又較合理的方案。

2．3 配備輔助設施的優(yōu)化

一是通風、排煙。隧洞工程施工中，由于開挖爆破分解不完全和內燃機燃燒不完全，經常產生大量有害氣體，必須及時通風凈化空氣。長隧洞的開挖中通風排煙問題更為突出。炮煙能否盡快排出洞外，決定著下一步工序的工效。實踐證明，混合式分散供風效果較好。另外，還可采用掛簾隔煙、噴霧除塵等輔助方法，加強除塵排煙效果。

二是供電。供電的最大困難是線損較大。減小線損影響，可采用電阻較小的銅芯電纜，也可采用線路末端設升壓變壓器的方法，保證施工設備正常使用。

三是供水、排水。供排水設施可集中設于隧洞一側。隧洞為順坡，排水比較簡單，一邊掘進一邊挖排水溝即可；隧洞為逆坡，排水應分散設置集水坑，間距控制在50～200 m，視隧洞底坡而定；隧洞開挖遇到斷層或破碎帶，有可能出現大量滲水或壅水，此時可在掌子面布置適量的排水孔或打入花管導水，最后可按梯級逐坑泵水出洞。

2．4 爆破循環(huán)的優(yōu)化

由于地質條件的差別和環(huán)境的不同，照搬已有的爆破設計，并不一定能達到最好的爆破效果。在施工中，應根據爆破試驗，調整各個爆破參數，以取得最優(yōu)的爆破效果。進尺和炮眼數目作為一項重要的爆破參數，直接影響每一個循環(huán)的效率，也應與循環(huán)時間協(xié)同考慮，以取得最佳的循環(huán)進尺。

3 結語

中小型斷面長隧洞在引水工程、城市供水工程、排污管道工程等水利工程上有較為廣泛的應用，施工中由于洞室斷面小，無法使用高效能的大型鉆和出碴等設備而影響進度，因單頭開挖長度大而使排煙、供水、供電困難，但中小型斷面長隧洞具有單位長度開挖量少、受地質影響小、安全支護方便等特點，只要在施工中結合工程實際，揚長避短，制訂出合理而經濟的施工組織設計，抓好每個循環(huán)環(huán)節(jié)的銜接，就可以實現中小型斷面長隧洞的快速施工。