小断面隧洞施工技术研究

小断面隧洞施工技术研究

张韬

中铁一局集团第五工程有限公司 陕西 宝鸡 721000

摘要：我国建筑工程行业不断发展，隧洞、隧道等建构物施工的难度也在不断加大，小断面隧洞施工存在空间狭小、岩土脆弱等问题，因此施工过程中需要利用缩小作业断面的方式规避技术难度和安全风险，保障隧洞施工优质高效完成。本文分析归纳小断面隧洞技术应用期间的各种难题，就施工过程的技术应用要点进行研究讨论，希望能对小断面隧洞施工技术有更加深入的了解和领会，提升应用成效，保证隧洞施工按期完成。

关键词：小断面隧洞；施工；技术

引言：小断面隧洞施工技术应用，虽然较之传统大断面开挖作业方式有了很大改进，也体现出巨大应用优势，但是这项技术仍然存在单向开挖距离超长，不同地层条件需要频繁设置相应断面等难点。因此，施工企业应科学组织策划施工方案的合理设计，选择适用的掘进方式，科学控制超挖以及欠挖问题，对包括淋水路段以及塌方路段等不良地质进行有效处理，规范化落实技术要点，保证小断面隧洞施工安全有序推进。

1小断面隧洞施工实例概况

某隧洞全长为2404米，采用城门洞型断面设计，尺寸为2.20米（宽）×2.32米（高），设计流量为1.79立方米/秒。隧洞最大埋深约为118.5米，过沟库尾段最小埋深约为13.0米，且无支洞。洞内避车道间距为200米，纵向比降为1/1500，具有两个平面转角（21.8°，半径60米；50.6°，半径50米）。地质条件方面，隧洞位于地下水位线以下，围岩整体较差，地层主要由中细粒岩屑石英砂岩组成，具有较强的抗风化和抗软化能力。受地域构造影响，断层构造发育为主，同时存在规模较小的断面，但对周围掩体影响不大。整体岩石力学性质以压性和压扭性为主，且局部渗水量较大。综合考虑设计要求和地质条件，该隧洞设计无支洞，需要充分考虑围岩较差、局部渗水量大等因素对隧洞稳定性的影响。在施工和运营阶段，需特别关注支护和排水措施，以确保隧洞的安全性和畅通性。

2工程难点分析

首先，单向掘进距离超过2100米可能导致施工周期较长，需要特别关注施工效率和进度管理。长距离的单向掘进可能涉及较多的岩层和地质条件变化，需要进行详细的勘察和评估，以制定适当的施工计划。拐弯施工对通风、供电、排水、出渣等方面提出了较高要求。在拐弯处，隧道的横断面曲率较大，可能需要采取特殊的施工方法，例如曲线切削和导向技术，以确保施工的准确性和稳定性。圆形开挖断面和马蹄形开挖断面的选择需要根据具体的土层条件进行。不同土层具有不同的稳定性和承载能力，因此在设计隧道断面时需要考虑土层的工程地质特征。圆形开挖断面通常适用于较坚固的岩石和土壤，具有良好的稳定性。然而，对于较软弱的土层，可能需要采用马蹄形断面来增加隧道的承载能力和稳定性。圆形开挖断面可能需要在底部铺垫石渣以提高排水效果和增加地质稳定性。这会增加后期清理工作的工作量和施工难度，需要在成本和工程进度方面进行综合考虑。圆形开挖断面的石渣铺垫需要注意后期的清理工作。石渣堆积可能导致施工现场的杂乱和安全隐患，因此清理工作应该及时进行。

3施工方案的设计确定

首先，需要前往施工现场进行实地勘察，收集相关数据，包括地质情况、水文地质条件、围岩情况等。基于实地勘察数据，进行施工图纸的制定和绘画，明确隧洞的设计参数、断面要求、通风系统、供电系统等细节。根据施工图纸，设计整体施工方案，包括开挖、通风、出渣、支护等关键步骤的规划。开挖是指通过机械或爆破等方式将土石材料从地下挖掘出来，通风是为了保持施工现场的空气流通和作业人员的安全，出渣是将挖掘出的土石材料及时清理出施工现场，而支护是为了保证隧洞在开挖过程中的稳定性和安全性。这四个环节需要紧密协调和循环施工，确保整个掘进过程的顺利进行。最后，严格按照相关施工标准和规范进行施工，加强质量管理和监督，提高工程的质量和安全性。

4小断面隧洞施工技术要点

4.1掘进的方法

这项工程项目在施工过程中主要采用新奥法理论来指导，并以新奥法支护施工流程为主。新奥法是一种支护技术，旨在提高施工效率和质量。由于隧洞空间较小，需要根据实地情况具体制定施工方案。这包括考虑地质条件、土层特性等因素，以确保施工的可行性和安全性。工程项目的目的是提高开挖土层的工作质量，即在施工过程中保证土层的稳定和完整性。同时，尽可能降低对周边土层的影响，以确保工程的可持续性和稳定性。

4.2隧洞超挖、欠挖的控制

隧洞在掘进过程中，严禁出现欠挖的情况。径向超开挖值应控制在150mm以内，以确保开挖的准确度和质量。在开挖过程中，要严格控制各项开挖参数，确保质量符合标准要求。这包括开挖速度、开挖深度、开挖角度等参数的控制。在开挖前，要根据实际情况进行分析，合理选择开挖设备，以提高施工质量。不同的地质条件和隧道要求可能需要不同的设备和工艺。施工故工程中，应当通过总结过往的经验，不断调整工作以获取最佳效果。这包括对施工过程中的问题和挑战进行反思和改进，以提高开挖质量和效率。特别是对周边打眼的准确度要提高，因为它会影响超挖值。

4.3特殊地质的处理

对于存在断层和复杂地层的隧洞施工，确实需要针对不同的地质土层采用不同的支护手段来保障施工质量。

①在淋水段隧洞施工中，首先需要将裂隙中的水导出，以减少涌水的风险。这可以通过排水井或其他排水设施来实现，确保隧洞的工作面保持干燥。为了控制隧洞的变形，可以在淋水段采用拱形钢架支护。拱形钢架外部铺设塑料布，而钢架下方则设置有水井。这种拱形钢架支护结构可以提供稳定的支撑，并有效控制隧洞的变形。淋水段通过塑料布将水引入水井中，然后使用泵将水排出隧洞。这样可以保持隧洞内的水位低于工作面，确保施工环境的干燥和安全。

②隧洞开挖过程中可能出现的不同类型的塌方问题以及相应的解决方法。对于小型裂隙扩张塌方，可以采用加强锚喷网法来解决。这意味着在塌方区域使用金属锚杆和喷射混凝土进行支撑，同时加固锚杆与喷射混凝土的连接，以形成整体的支护结构。对于狭长小型的塌方体，可以采用挑梁支撑，并进行锚喷网修补。这意味着在塌方区域设置梁支撑，然后进行锚喷网修补，以加固和修复塌方区域。对于大约10米左右的中型塌方体，可以使用锚喷网法或插筋排架法进行处理。锚喷网法和插筋排架法都是通过金属锚杆和混凝土支撑来加固塌方区域，以恢复隧洞的稳定性。锚喷支护是指利用金属锚杆和喷射混凝土来支撑隧洞的一种支护方法，可以分为永久和临时两种形式。通过锚喷网的应用，锚杆、混凝土和土体可以形成一个整体，解决了塌方问题的同时保障了施工的安全性。

隧洞施工过程中地下情况常常是复杂多变的，可能出现不同类型的塌方问题。针对塌方问题，没有固定的处理模式可供选择，需要根据现场实际情况进行具体分析，并选取合理的塌方处理方法。

结束语：总而言之，作为隧洞施工期间常用的技术类型，小断面施工技术的引进利用有着积极的建设成效。隧洞开挖作业如果继续沿用传统技术模式，施工过程不仅效率偏低，延误工期，而且极易发生安全事故。为此，技术人员通过不断努力，终于研发成功全新隧洞开挖技术，就是小断面施工技术。这种先进技术应用于隧洞开挖作业，摒弃了传统开挖作业断面过大的弊端，通过压缩作业断面，减轻施工过程地下水渗漏、地层沉降变形等风险，实现高效开挖，对促进隧洞工程施工有积极的促进意义，值得大力推广。

参考文献

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