李艷玲等

摘要：南方頁巖地區(qū)隧道施工工藝與其他地區(qū)要進(jìn)行區(qū)別，重點(diǎn)解決施工過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，然后對(duì)頁巖氣地段隧道施工技術(shù)進(jìn)行分析探討，為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：頁巖氣隧道施工工法 工法效益

1 頁巖氣地段隧道施工工法比選

頁巖氣地段頁巖氣隧道施工中備選的工法有“加強(qiáng)通風(fēng)方案”和“防爆設(shè)置改裝方案”兩種方案，在確定頁巖氣地段頁巖氣隧道施工工法時(shí)，借鑒相似工況頁巖氣隧道進(jìn)行工法比選。綜合經(jīng)濟(jì)、安全和工期等多角度的分析對(duì)比，確定適合頁巖氣地段隧道施工的工法。

2 頁巖氣地段隧道施工工法技術(shù)要點(diǎn)

2.1 頁巖氣隧道施工工藝流程

頁巖氣隧道施工管理的重點(diǎn)是防止甲烷燃燒和爆炸的災(zāi)害性事故的發(fā)生，頁巖氣地段隧道的防治手段主要從4個(gè)方面考慮，即：隧道頁巖氣的超前預(yù)測(cè)、通風(fēng)設(shè)備的選定及管理、確定檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)、施工用機(jī)械和電氣設(shè)備的選用和管理。施工中采取超前鉆孔探測(cè)預(yù)測(cè)隧道前方頁巖氣的發(fā)育情況，通過加強(qiáng)通風(fēng)降低頁巖氣的濃度，采用有效的頁巖氣檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控頁巖氣的濃度，控制隧道各個(gè)不同作業(yè)面內(nèi)的頁巖氣濃度在安全作業(yè)許可條件內(nèi)，選用防爆的電氣設(shè)備控制火源等手段，確保了隧道的安全施工。頁巖氣隧道施工工藝流程如圖1所示。

2.2 隧道開挖

2.2.1 洞身開挖

頁巖氣地段隧道施工根據(jù)地質(zhì)情況選擇施工工藝。

2.2.2 鉆爆設(shè)計(jì)

根據(jù)隧道地質(zhì)條件，Ⅲ級(jí)圍巖段可采用中深孔光面爆破，Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖段可采用淺孔微振動(dòng)控制爆破。根據(jù)圍巖條件選用不同的炸藥，頁巖氣隧道爆破作業(yè)必須采用煤礦許用炸藥。

2.2.3 出渣運(yùn)輸

出渣采用無軌運(yùn)輸方式，在出碴過程中必須加強(qiáng)頁巖氣濃度檢測(cè)，當(dāng)頁巖氣濃度超過規(guī)定值時(shí)停止出碴作業(yè)。隧道出渣棄于指定棄土場(chǎng)。

2.2.4 不良地質(zhì)段防坍塌措施

根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的反饋情況，對(duì)有可能發(fā)生塌方的地段的施工遵循：“管超前、短開挖、弱爆破、快襯砌、勤檢查、勤量測(cè)”的原則施工。

2.3 隧道支護(hù)

2.3.1 噴射混凝土支護(hù)

掌子面開挖后，為減少工作面頁巖氣溢出，必須立即進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)，及時(shí)封閉頁巖氣。噴射采用濕噴施工，分初噴、復(fù)噴和終噴（保護(hù)層）三階段進(jìn)行，噴射機(jī)選用濕噴機(jī)。

2.3.2 小導(dǎo)管徑向注漿支護(hù)

在圍巖較破碎，頁巖氣溢出較多，易風(fēng)化段落，為防止圍巖坍塌，提高圍巖密實(shí)性，減少頁巖氣排放，采用小導(dǎo)管徑向注漿。

2.3.3 氣密性混凝土襯砌支護(hù)

頁巖氣地段襯砌采用C35氣密性混凝土，混凝土摻加氣密劑，其氣密性混凝土透氣系數(shù)不應(yīng)大于10-11cm/s，氣密劑摻量為水泥用量的10%，氣密性混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)取樣化驗(yàn)結(jié)果和采用外加劑的技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)整配置。低頁巖氣地段采用C35普通砼進(jìn)行襯砌施工。

①頁巖氣隧道結(jié)構(gòu)襯砌復(fù)合防水施工要點(diǎn)。②頁巖氣施工縫施工要點(diǎn)。由于頁巖氣工區(qū)頁巖氣濃度大，施工縫是襯砌滲漏的關(guān)鍵，施工縫必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，施工完成必須對(duì)施工縫進(jìn)行氣密處理。③隧道洞內(nèi)頁巖氣排放施工要點(diǎn)。在排水管終點(diǎn)處設(shè)置氣水分離裝置-窨井，井身和井蓋采用氣密性混凝土，井蓋周圍縫隙采用玻璃膠密封，分離出的頁巖氣氣體用金屬管道引出洞外在山坡高處放散。④氣密性混凝土施工。⑤隧道空隙回填施工方法。頁巖氣工區(qū)頁巖氣段均采用復(fù)合式襯砌，在二次襯砌拱頂剎尖部位常有大量空隙，為防止頁巖氣聚積，確保拱頂密實(shí)，在二次襯砌需預(yù)埋注漿管，待二次襯砌混凝土施工完畢后，用壓注水泥漿充填拱頂板后的空隙。⑥隧道仰拱氣密性混凝土施工方法。仰拱氣密性混凝土原材料要求與二襯氣密性混凝土原材料相同，仰拱必須盡早開挖，盡量確保邊墻與仰拱能同步施工防止底部頁巖氣溢出。⑦材料與設(shè)備。頁巖氣隧道頁巖氣溢出濃度較大，且頁巖氣需向洞外排放，電氣設(shè)備和作業(yè)機(jī)械以及固定設(shè)備和照明也必須采用防爆型。⑧質(zhì)量控制。頁巖氣隧道施工的防爆通風(fēng)和氣密性質(zhì)量是關(guān)鍵。頁巖氣隧道施工通風(fēng)采用材料的品種、規(guī)格、性能和等級(jí)，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。防水板、施工縫、氣密性混凝土施工質(zhì)量必須嚴(yán)格控制。

2.4 其他施工要點(diǎn)

2.4.1 防排水施工

頁巖氣工區(qū)鋪設(shè)全封閉防水板，低頁巖氣工區(qū)鋪設(shè)防水板。防水板在具備條件時(shí)均采用熱熔焊接工藝。

2.4.2 施工用電

頁巖氣地段隧道施工可采用雙路供電：其一洞內(nèi)洞外用電相分離；其二洞內(nèi)施工用電與照明用電相分離。洞內(nèi)洞外相分離可保證任何一處有問題不影響其他電路，洞內(nèi)施工用電與照明用電相分離有利于洞內(nèi)電路標(biāo)準(zhǔn)化管理。在使用過程中可按照頁巖氣濃度<0.4%時(shí)，正常供電；頁巖氣濃度≥0.4%且<0.5%時(shí)，通過加強(qiáng)通風(fēng)降低頁巖氣濃度；頁巖氣濃度≥0.5%時(shí)，停止施工供電，關(guān)閉機(jī)械，撤離人員，查找隱患，加強(qiáng)通風(fēng)。

2.4.3 施工防火

①頁巖氣隧道洞內(nèi)施工中可能產(chǎn)生高溫、明火的電氣焊、防水板焊接等工序界定為特殊工序，實(shí)行動(dòng)火管理制度。其它特殊工序的界定由項(xiàng)目分部總工程師根據(jù)施工具體情況組織相關(guān)部門予以確定。②特殊工序施工確定后，由項(xiàng)目分部工程部編制特殊工序的作業(yè)指導(dǎo)書，制定出切實(shí)可行的安全保證措施及操作細(xì)則，經(jīng)項(xiàng)目分部總工程師批準(zhǔn)后實(shí)施。③特殊工序施工前，首先由技術(shù)主管根據(jù)施工計(jì)劃提前一天提出計(jì)劃，經(jīng)架子隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)審核后，報(bào)項(xiàng)目分部總工程師審批，并由分部項(xiàng)目副經(jīng)理下達(dá)操作指令，架子隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)監(jiān)督按計(jì)劃實(shí)施，實(shí)施過程中必須嚴(yán)格按作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行。④特殊工序施工時(shí)，瓦檢員必須全過程監(jiān)測(cè)頁巖氣濃度，同時(shí)作業(yè)地點(diǎn)采用局部通風(fēng)措施，保證該范圍內(nèi)頁巖氣濃度不超標(biāo)。⑤特種工序施工現(xiàn)場(chǎng)無專職瓦檢員監(jiān)控和消防設(shè)施不齊不得實(shí)施作業(yè)。

3 頁巖氣地段隧道施工工法效益分析

①本工法在頁巖氣地段頁巖氣隧道施工可進(jìn)行推廣和運(yùn)用，可為以后在頁巖氣隧道施工中積累了經(jīng)驗(yàn)，具有指導(dǎo)意義。②在施工過程采用的頁巖氣隧道綜合施工技術(shù)很好地規(guī)避了頁巖氣突出、爆炸造成的人財(cái)損失。③施工過程鍛煉了施工隊(duì)伍，培養(yǎng)了一批頁巖氣隧道施工的技術(shù)人才。

4 小結(jié)

本文淺析了頁巖氣隧道施工工法，總結(jié)如下：①分析了頁巖氣地段隧道快速施工的總體技術(shù)思路，把握好洞口施工、洞身施工、監(jiān)測(cè)、通風(fēng)、運(yùn)輸、防排水、支護(hù)等各個(gè)隧道施工的流程關(guān)鍵技術(shù)，為施工安全、穩(wěn)定、快速地進(jìn)行打下了基礎(chǔ)。②綜合經(jīng)濟(jì)、安全、工期等多角度的對(duì)比，頁巖氣地段頁巖氣隧道宜采用加強(qiáng)通風(fēng)型工法，不配置防爆型設(shè)備，在保證隧道頁巖氣施工安全、質(zhì)量的前提下，更能實(shí)現(xiàn)資源合理的配置，用最少的資源投入，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

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