小断面长隧洞施工技术研究Word格式文档下载.docx

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Abstract:

Thepapergivesallintroductiontothenewtracklessconstructiontechnologyofsuccessfullyconveyingag-

gregatesbymeansofalongtunnelwithasmallcrosssectionforconstructionofXiangiiabahydropowerprojectandsums

upitsrelevantkeytechnicalproblemssuchasventilationandsmokedischarging.Thepaperespeciallymakesastuayof

selectionandcombinationoftracklessmuckingwaysandmuckingequipmentfromalongtunnelwithasmallcrosssec-

tion.

Keywords:

smallCroSSsection;

longtunnel;

constructiontechnology

1引言

近十几年我国基础建设飞速发展,大型水利水

电工程中的皮带输送洞,排水洞等小断面长隧洞工

程不断增多.小断面长隧洞由于施工难度较大,所

需用的施工工期较长,往往会成为工程的关键线路,

为保证总工期的实现,要求它必须快速施工.例如

向家坝水电站的骨料输送线工程,隧洞长l2.28km,

天荒坪及惠州抽水蓄能电站工程,其厂房排水廊道

长都在3km以上,独头开挖最长在2km以上,断面

尺寸为3.5m×

3m;

浙江赵山渡引水工程输水渠工

程,输水隧洞长63879.6m,独头开挖最长为2852.4

m;

浙江省温岭市排污工程,排污隧洞长5428m,独

头开挖最长为2751.86m.

小断面长隧洞的特点是"

小"

和"

长"

.小则受断

面尺寸的限制,无法在施工中运用高效的大型机械

设备;

长则受距离限制,带来供电,供风,排水,排烟,

出碴等一系列困难.尽管小断面长隧洞有种种困

难,但它还是有一定优越性,有利于施工的.小断面

的隧洞具有单位长度开挖量少,出碴量少,受地质影

响较小,支护比较方便等优点.因此,只要施工组织

措施得当,小断面长隧洞的施工困难是可以克服的.

小断面隧洞传统的施工方法来源于煤碳系统,

一

般采用轨道式立爪装岩机装渣,防爆型电瓶机车

配梭式矿车有轨运输;

但采用有轨运输方式后,投入

大量的材料和设备,造成资金的巨大占用.向家坝

水电站骨料输送线土建工程Ⅱ标段,全长13.9km,

其中隧洞长12.28km,如采用传统有轨出渣方式,将

投入轨道14.5km（约400万元）,轨道式立爪装岩

机,电瓶机车梭式矿车占用资金约1200万元,将使

整个项目造成巨大的资金压力.

2工程概况

向家坝水电站位于金沙江下游,是金沙江梯级

开发的最后一级电站.坝址位于向家坝峡谷出口

处,左岸为四川省宜宾县,右岸为云南省水富县,坝

址距下游水富县城约1.5km.电站设计正常蓄水

位380.00m,最大坝高161m,总装机容量6000

MW.

收稿日期:

2010—03一l6

作者简介:

张传茂（1968一）,男.云南文山人,工程师,主要从事水电施工和技术管理工作.

张传茂,张宝忠,武飞周小断面长隧洞施工技术研究157

太平料场至坝区的骨料运输,采用长距离带式

输送机输送,输送线设计运输能力为3000t/h,从太

平料场半成品料调节料堆至坝区右岸砂石加工系

统,布置了5条长距离带式输送机,总长约31km,单

条输送机长度在3.9～8.3km之间.

骨料输送线Ⅱ标段起止桩号K17+139.261～

K31+043.192范围内土建工程,线路长13.904km,

其中隧洞长l2.28km;

骨料输送线Ⅱ标隧洞特性见

表1.

表l向家坝骨料输送线Ⅱ标段隧洞特性表

隧洞断面形式见图1,断面面积为19.69Hl2.

图1Ⅱ标隧洞断面图

3无轨施工技术

向家坝太平料场骨料输送线土建工程Ⅱ标段主

要应用三种无轨施工技术:

1）0.6m3电动侧卸装载机配合自卸车出渣;

2）1.45m3柴油侧卸装载机配合自卸车出渣;

3）3m3柴油侧卸装载机配合自卸车出渣.

3.10.6m3电动侧卸装载机配合自卸车出渣

0.6m3侧卸电动装载机应用在8号隧洞出口工

作面,8号隧洞全长4654m,由进,出口两个工作面

施工,出口独头掘进2811m;

洞内施工设备选择以

电动设备为主.

3.1.1施工技术及爆破设计

8号隧洞出口地层主要为厚,巨厚层泥岩,粉沙

岩,泥质沙岩和沙岩互层,出口段受风化,卸荷等因

数影响,K30+500.7～K30+468段为V类围岩,

K30+468K30+103段为Ⅳ类围岩段,其余洞段为

Ⅲ类围岩;

1）V类围岩.V类围岩洞挖采用"

短进尺,小

药量,弱爆破"

的原则,0.81.0m一个循环,周边

孔采用密孑L,小药量,隔孔装药光爆.每排炮爆破后

立即喷C20混凝土3～5cm封闭开挖岩面,出渣结

束后立即施工锚杆,挂网,钢支撑,喷C20混凝土等

加强支护,支护完成后方能进行下一循环施工.V

类围岩段开挖结束后,及时进行洞口混凝土衬砌施

工,形成稳定的洞口后,进入洞挖施工.出渣利用明

挖设备ZL50C装载机抬渣出洞,在洞外配合5t自卸

车装渣.

2）Ⅳ类围岩.Ⅳ类围岩段开挖按"

短进尺,弱

爆破"

的原则,1.0～2.0m一个循环,周边孔光爆;

出渣结束后立即进行锚杆,挂网,钢支撑,喷C20混

凝土（厚12cm）等加强支护,支护完成后方能进行下

循环施工.出渣用ZC一3B型侧卸电动装载机迎

头面配合5t自卸车出渣.

3）Ⅱ,Ⅲ类围岩.Ⅱ,Ⅲ类围岩段施工采用全

断面爆破开挖,周边孔光爆,2.5m一个循环;

ZC一

3B型侧卸电动装载机迎头面配合5t自卸车出渣,

洞内约200m的部位设置一个回车道.爆破设计见

图2.爆破参数见表2.单耗为1.46kg/rn3～1.55

kg/m~.

图2Ⅱ,Ⅲ类围岩段全断面爆破设计图

一,..........L

云南水力发电2010年第3期

表28号隧洞爆破参数表

注:

围岩为微风化长石石英中细砂岩,粉沙岩及泥岩可适

当调整.装药量合计73.2kg.

严重,应用了"

短进尺,弱爆破,强支护"

等软岩施工

技术,8号隧洞出口段施工进度情况见表3.

表38号隧洞出口施-r进度表

季备注

/（年一季）/（m/季）…

最高月进尺为213rn,月,隧洞月平均进尺176m.

3.1.2施工进度

8号隧洞出口进洞后,穿越V类围岩段32m,lV8号隧洞洞挖施工作业循环情况见表4.

类围岩段365m,节理发育,渗水量较大,岩体风化

表48号隧洞各类围岩排炮循环时间表min

1,V类围岩主要集中在进洞口32m的范围内.

3.1.3通风散烟

通风散烟应用大功率的通风设施,进行远距离

供风,在洞口设置一台2X55kW（风量为1500In3/

min）的轴流风机正压长距离通风,风管采用j51.0m

的软布风管;

风管安装要求整条管路稳,平,直,无扭

曲,无褶皱,尽量减少风阻.

3.1.4测量技术

由于隧洞较长,洞内导线采用回归直伸导线环,

在洞内布置,如图3中①～③环所示的导线网,施工

中导线边长控制为100—200m左右1条,隧洞工作

导线为A—l一2—3—6—7—8一ll一12一l3等,在

开挖推进500～600m时,进行一次导线环平差校

核,如A一1—2—3—叫一5一A闭合环,确保有效的

图3回归直伸导线环图

控制导线的精度.8号隧洞轴线为直线,放样应用

两台XHJ一800激光发生器控制拱部定位.

隧洞贯通后,经测量显示导线控制的方法及

XHJ一800激光发射器进行洞室放样控制能满足施

工精度要求.且很大程度提高进度,减少测量人员

和减轻测量人员的劳动强度.

3.1.5施工方案的优缺点

优点:

①使用电动设备减少洞内污染,噪声小.

②迎头面直接出渣,加快了出渣速度,减少了回车道

的数量.③使用电源成本低.缺点:

①电动装载机

需增加洞内供电系统（特别是高压系统）.②活动范

围有限,机动性不强.适用于3m×

2.5m以上的断

面和单头掘进3.0km的隧洞施工.

3.21.45rn3柴油侧卸装载机配合自卸车出渣

1.45rn3柴油侧卸装载机主要应用于8号进口,

7号出口,7号进口,6号出口等工作面,8号隧洞进

口掘进l854na,7号隧洞长3772m（单头掘进2109

m和l663m）,6号隧洞长9311'

/1.采用1.45柴

张传茂.张宝忠,武飞周小断面长隧洞施工技术研究159

油侧卸装载机迎头面配合5t自卸车出渣.

wF32oF型原设计为前卸装载机,由于其宽度尺

寸仅为225cm和5t自卸车配合可以进行迎头面直

接装载,经和厂家协商后,将WF320F型装载机改为

侧卸形式,满足4m×

5m断面隧洞在迎头面装渣的

需求.以7号隧洞进口工作面应用为例.

3.2.1施工技术及爆破设计

7号隧洞进口围岩条件较好,进洞口采用斜交

进洞,除洞口段约10m为Ⅳ类围外,其余段为Ⅲ类

围岩.

采用全断面爆破开挖,周边孔光爆,2.3m一循

环;

7号进口工作面支护和开挖平行作业,支护和开

挖相距最大为80m.利用WF320F型侧卸装载机迎

3.2.2施工进度

7号隧洞进口进洞段,地质条件较好,混凝土衬

砌具备在隧洞贯通后再施工的条件;

7号隧洞进口

施工进度情况见表5.

裹57号隧洞进口施工进度表

备注

（年一季）,（rn,季）～

最高月进尺为232Il1,月.

3.2.3通风散烟

供风,在洞口设置一台2×

55kW的轴流风机正压长

距离通风,风管采用1.2m,7号隧洞进口独头供风

2109m;

在施工过程中,采用煤炭科学院研究总院

重庆分院生产的AZD一1型智能多参数检测报警仪

对隧洞内空气质量（氧气,一氧化碳,甲烷及温度等

指标）进行检测.根据不同工况进行检测,见表6.

得出一般的规律.氧气含量基本保持在20%;

一氧

化碳含量较大,特别是出渣时,高达93ppm超过国

家标准24ppm;

甲烷含量基本无变化,为0.04～

0.05%;

洞内温度基本上保持在20℃左右,出渣时,

洞内温度有所升高,升高幅度为1～2~C.根据各种

作业工况看,除出渣工况时,洞内空气质量