刘 智

(中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，湖北 武汉 430000)

输煤管道工程中浅埋长距离小断面隧道施工工艺

刘 智

(中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，湖北 武汉 430000)

以输煤管道项目洛河隧道工程为基础，结合地质条件及工程施工难点，介绍了浅埋长距离小断面隧道施工工艺，对隧道开挖、排渣、支护、通风、排水等系统进行了论述，分析了各工序施工难点和要点，总结了采用浅埋长距离小断面隧道施工工艺特点及效果，取得了良好的经济和社会效益。

浅埋，长距离，小断面隧道，施工工艺

1 工程概况

神渭输煤管道作为亚洲第一条长距离输煤管道工程，北起神木红柳林煤矿，南至蒲城，纵贯陕西省榆林、延安和渭南3市16个区县，全长727 km，设计年输煤能力1 000万t。洛河隧道位于陕西省渭南市白水县，长度为2 287 m，坡度为9.21%～10.75%。隧道采用直墙半圆拱形，净断面：2.5 m×2.8 m。本工程的设计服务年限为30年。

洛河隧道埋深10 m～180 m，揭露的地层主要为：崩积块石、黄土状粉土、黄土、砂砾石、风化砂岩、中风化砂岩。其中：崩积块石、黄土状粉土、黄土为Ⅴ级围岩，其余岩层为Ⅳ级。

支护形式：隧道进、出口段主要岩性为崩积块石、黄土状粉土、黄土。该段长度为792.18 m，采用9号矿用工字钢+挂网喷浆(T=80 mm)+浇筑(T=200 mm)复合式衬砌，铺底:钢筋网+混凝土200 mm；隧道洞身段主要岩性为中风化砂岩、局部强风化砂岩，采用锚网喷支护(T=100 mm)，不铺底。考虑洞身段揭露基岩较破碎，锚网喷支护不能满足支护要求时，采用9号矿用工字钢+锚网喷(T=120 mm)进行加强支护。各断面特征见表1，各断面布置图见图1。

表1 断面特征表

2 施工工艺

根据现场实际情况，隧道进、出口明槽段为明挖，其余段均采用矿山巷道掘进法施工。明槽及黄土段隧道施工采用挖掘机、履带式挖掘装载机配合人工施工；进入风化基岩段后，采用光面爆破、风镐修边，全断面掘进的施工方法。

2.1 工艺流程

1)黄土段工艺流程：工作面安全检查→作业前准备→采用矿用履带式挖掘装载机→支工字钢支架挂金属网→立模板→浇筑混凝土→清理卫生。

2)黄土夹杂碎石段：工作面安全检查→作业前准备→打眼→装药→爆破→出矸→支工字钢支架喷浆→立模板→浇筑混凝土→清理卫生。

3)风化基岩段：工作面安全检查→作业前准备→敲帮问顶→打眼→装药→爆破→出矸→打注锚杆、挂网→喷射混凝土→清理卫生。

2.2 隧道开挖

表土段开挖：考虑到隧道断面较小(宽2.5 m，净断面6.3 m2)，一般挖掘机无法施工；人工开挖劳动量大。施工采用矿用履带式挖掘装载机(STB-80)开挖，人工手稿修边的方式。该设备尺寸为4 500 mm×1 600 mm×1 700 mm(长×宽×高)、适应坡度小于16°，能够满足隧道断面尺寸及坡度要求。

黄土碎石夹杂段开挖：由于该层为黄土夹杂碎石段，采用矿用履带式挖掘装载机开挖容易损设备，且人工修边困难较大。因此，采用放小震动炮、光面爆破的方式掘进。严格控制炮眼数量、深度及装药量，短掘短支，杜绝空顶作业，取得较好效果。

风化基岩、基岩段开挖:此段围岩岩性较硬，按照全断面光面爆破施工。采用YT28型气腿式风动凿岩机，φ42 mm一字合金钢钻头,中空六角钢钎φ22 mm×2 000 mm钻杆钻孔。小断面光面爆破掏槽眼和周边眼布置比较重要，施工中掏槽眼采用直眼掏槽，共布42个炮眼。炮眼布置见图2。

2.3 隧道排渣

由于隧道断面小，净宽2.5 m，净高2.8 m，运输距离较长(隧道全长2 287 m)，坡度为9.21%～10.75%，角度不大，适合小型胶轮运输、轨道运输、皮带运输。因此，最初排渣方式考虑采用皮带运输、小型胶轮及轨道运输三种。各方案优缺点对比分析见表2。综合上述分析，施工采用小型胶轮车排渣，每百米设倒车硐室，四辆小型胶轮车循环配合连续排渣，满足排渣需求，同时解决支护材料下放问题。施工中采取及时对隧道底板污泥进行清理、尽可能将施工辅助管线布置到胶轮车运行影响范围以外等措施，保证排渣、下放材料的顺利进行，取得了较好的效果。

表2 各方案优缺点对比分析

2.4 隧道支护

隧道支护在整个隧道施工中具有重要的作用。根据岩性支护方式主要为：表土段采用9号工字钢+挂网喷浆(T=80 mm)+浇筑混凝土(T=200 mm)；基岩段采用锚网喷支护(T=120 mm)；风化基岩(破碎)采用钢拱架+锚网喷支护(T=120 mm)。

1)支护9号工字钢+挂网喷浆+浇筑混凝土。

钢拱架安装要点：安装前检查开挖断面轮廓、中线、高程；安装时确保钢拱架放在牢固的基础上；钢拱架分节段安装，两节段之间通过钢板用螺栓连接，连接钢板与拱架轴线垂直；钢架立起后按中线、腰线将其校正到正确位置；两架钢拱架之间用4根φ20圆钢连接固定。

挂网：挂网与钢拱架安装基本同时进行。钢筋网在洞外分片制作，制作尺寸按施工方法及循环进尺确定(本次采用1.2 m×2.0 m)，安装时搭接长度不小于10 cm。人工铺设贴近岩面，与锚杆或钢架绑扎连接牢固。钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧，确保整体结构受力平衡。

喷浆：分析日进尺、各工序之间的衔接等因素，喷浆施工滞后掌子面5 m～10 m。在喷射混凝土前，将受喷面粉尘和杂物清除干净、检查喷浆机及管路的连接情况；拌料时潮湿石子与水泥按比例搅拌不少于两次，再与砂子搅拌，搅拌后能用手捏成团，松手即散为宜；喷射时喷距控制在0.8 m～1.2 m之间，且垂直于岩面；初喷厚度3 cm～5 cm，复喷至设计厚度。 喷浆结束4 h后，进行洒水养护，7 d内每班养护一次，7 d后每天养护一次，直至进行二次浇筑。

浇筑：主要步骤为拆除有关设备→检查→架设模板→立堵→浇筑→拆模→清理。混凝土采用边浇筑边振动的方法，遵守“快插慢提、深度适宜、分层浇筑、振捣均匀的原则”保证质量，消灭蜂窝、麻面。混凝土浇筑后要进行洒水养护，并持续28 d。

2)锚网喷支护。

锚杆支护：顶部锚杆采用MQT-130/3.0C型气动锚杆钻机，帮部采用YT28型气腿式风动凿岩机，φ28 mm一字合金钢钻头,中空六角钢钎φ22 mm×2 200 mm钻杆钻孔。锚杆眼深度应与锚杆长度相匹配，打眼时应在钎杆上做好标志，严格按锚杆长度打锚杆眼。安装前应将眼孔内的积水、岩粉用吹风管吹扫干净。由于隧道断面小，顶部采用φ20×2 000 mm、帮部采用φ20×1 600 mm普通螺纹钢锚杆。锚固剂为MZS2335型。喷浆与上述工艺一致，喷浆养护时间不少于28 d。

3)钢拱架+锚网喷支护。

钢拱架+锚网喷支护形式是在未施工前，考虑洞身段揭露基岩较破碎时采用的加强型支护方式。洛河隧道施工过程中在黄土段与基岩交接处出现了6 m距离破碎带。施工过程中及时进行了调整。具体方法与前述相似。

3 施工通风

洛河隧道主要采用钻爆法掘进、无轨胶轮车运输，通风距离最长为1 200 m。因此，结合施工工艺、运输方式、通风距离等特点，该隧道采用压入式通风方式。

考虑到隧道内满足最小风速要求的需风量、同时施工最大班人数需风量、同时爆破的炸药产生的有害气体降到最低所需的风量、同时运行的机动车所需的风量、洞内施工用的压风设备等因素，通过风量及风压计算，隧道施工需风量135 m3/min，风压1 578 Pa。因此选用2BKJNo5.6/30型对旋轴流式通风机，功率2×15 kW。

风筒可根据制造材料的不同,分成由帆布、人造革、塑料及胶皮等做成的柔性风筒和由铁皮、铝板等做成的金属风管。根据本工程的特点，选用帆布风筒,它具有重量轻,连接、悬吊方便等特点。风筒直径为800 mm，安装在隧道左壁上方1.8 m处，不影响车辆通行，且便于维护。

4 施工排水

1)洞外排水。

施工前先做好临时排水设施(包括洞顶截水沟、施工场地快速排水系统)，确保暴雨时，洞口周围雨水能快速排走。由于出口段为下坡施工，且明槽长度较长(约40 m)，在明槽段顶部安设防雨棚、洞口位置设积水坑及潜水泵等设施，防止雨季雨水倒灌。

2)洞内排水。

为了加快进度，洛河隧道采用两端施工。因出口端为反坡施工，且施工643 m～1 100 m区段时，帮部及底板中有渗水情况，渗水量每小时0.3 m3。由于反坡施工,必须使用机械抽排方式把洞内渗水排出。因此，根据施工情况，洛河隧道在出水段每百米设蓄水池一个,容量约8 m3,洞内排水采用潜水泵排出洞外。入口段施工时做排水沟，渗水自流排出洞外。

5 结语

神渭输煤管道洛河隧道全长2 287 m，净断面6.3 m2，采用双头掘进，出口段掘进长度1 200 m。 隧道施工工期8.0个月，月成巷最高达到182 m(锚网喷段)。洛河隧道的成功实施，为亚洲第一条长距离输煤管道的成功实施奠定了基础，为浅埋长距离小断面隧道的施工在开挖、排渣、支护、通风、排水等施工工艺上积累了成功的经验。

[1] GB 50299—1999，地下铁道工程施工及验收规范2003版[S].

[2] TB 10003—2005，铁路隧道设计规范[S].

[3] GB 6722—2003，爆破安全规程[S].

[4] GB 50423—2007，油气输送管道穿越工程设计规范[S].

[5] SY 4027—2007，石油天然气建设工程施工质量验收规范管道穿跨越工程[S].

[6] 胡海英.小断面隧道施工关键技术[J].山西建筑，2009，34(17)：318-319.

The shallow buried long distance of small section tunnel project in coal slurry pipeline technology

Liu Zhi

(WuhanDesign&ResearchInstituteCo.,LtdofChinaCoalTechnology&EngineeringGroup,Wuhan430000,China)

On the basis of the Luohe tunnel project of coal slurry pipeline, combined with the geological conditions and engineering construction difficulties, introduces the technology of shallow buried long distance of small section tunnel construction. Discussed the excavation, slag discharge, supporting, ventilation and drainage of tunnel, analyzed the construction difficulties and key points of each process, summarizes the technology’s characteristics and effect of shallow buried long distance of small section tunnel construction, achieved good economic and social benefits.

shallow buried， long distance， small section tunnel， construction technology

1009-6825(2015)02-0157-03

2014-11-09

刘 智(1982- )，男，硕士，工程师

U455

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