某小型隧洞施工所遇问题的处理

杨建生

摘 要：本文通过对某小型隧洞施工所遇问题的处理，解决了不能爆破或有困难的隧洞开挖施工，以及施工安全辅助措施大管棚的替代措施，同时还解决了锚杆的施工困难。随着我国城镇化的发展，在城镇改造建设中，对小型隧洞施工有一定的参考借鉴。

关键词：隧洞开挖；管棚施工；成孔；小钢管棚。

Problems encountered in a small tunnel construction process

Yang Jian-sheng

（Feng Xiang， Chongqing Construction Engineering Co.， Ltd.， Chongqing 408601）

Abstract： Based on the problems encountered in a small tunnel construction process， can not solve the difficulties tunnel blasting or excavation and construction safety measures bassoon studio auxiliary alternative measures， but also to solve the bolt construction difficulties. With the development of China's urbanization， the urban transformation of the construction， the construction of small tunnel has some reference reference.

Keywords： tunnel excavation； pipe roof construction； into the hole； small steel shed.

1.工程概况

该隧洞为某码头皮带车廊道，设计隧洞净宽5.5m，净高3.79m，拱半径为3.173m，隧洞长84.2m。

地质勘察隧洞前段为崩坡积粉质粘土及块石土，成洞条件差，围岩级别为VI级，后段为泥灰岩，围岩级别为IV级。粉质粘土稍湿，可塑状，内夹块石，块石为泥灰岩，块径多为50-1000mm，含量15-35%左右，质硬，呈中等风化状。块石土由泥灰岩块石和粘性土组成，块石块径多为50-1000mm，含量60-85%左右，质硬，呈中等风化状，充填粘性土，未胶结，结构稍密。泥灰岩厚层状结构，强风化岩体质软，多破碎。

VI级围岩：设计隧洞开挖前采取施工安全辅助措施为50 m钢管棚，开挖后初期支护为R25N中空注浆锚杆挂钢筋网喷护C20砼20cm厚，格栅拱骨架间距0.5m进行加劲，二次衬砌为C25钢筋砼厚50cm。IV级围岩：设计初期支护为R25N中空注浆锚杆挂钢筋网喷护C20砼20cm厚，二次衬砌为C25钢筋砼厚50cm。隧洞断面图及支护示意图见图一、图二。

2.工程特点

（1）开挖断面小。隧洞开挖最大宽度7.1m、最大开挖高度4.89m。开挖及出碴不利机械施工作业。

（2）地质条件差。围岩为粉质粘土夹块石土至块石土，稍密状，较破碎，整体性差，对成洞不利。

（3）有地下水。地下水由降水补给，由于岩体破碎，地表下围岩为粉质粘土夹块石土，地表水易于渗入，围岩易软化，强度降低。

3.施工方法

3.1超前管棚施工

根据隧洞的地质情况，隧洞前段为崩坡积粉质粘土及块石土，成洞条件差，设计施工安全辅助措施为钢管棚，深度为50米，结合管棚成孔拟采用地质钻孔，而成孔当深度过长后钻杆受重力的影响而下垂，管棚成孔很难准确定位。为了保证管棚成孔准确，不偏离隧洞边沿或管棚不下垂至洞身位置，钢管棚分为两段施工。首先施工前段20米，一是保证管棚成孔定位准确，充分发挥管棚作用；二是缩短管棚施工时间，以便尽早进洞施工。第二段管棚在总结前段施工经验效果后，安排在洞内前段二次衬砌施工及养护时施工。

3.2隧洞开挖

综合分析隧洞的开挖尺寸及地质条件，拟采取弱爆破全断面短进尺开挖，小型装载机除碴至洞外的方式施工。

其它方面的施工按常规方法施工，此处不详述。

4.施工中出现的几个问题及其解决方法

4.1隧洞开挖

隧洞开挖后发现洞体围岩块石土中泥灰岩块石分布极不均匀，块石土中粘性土可塑至软塑状，并有地下水渗透。一方面导致爆破成孔困难：块石土中遇到岩块时采用风钻成孔，遇到粘性土时采用螺旋电钻成孔，如此交替施工难度较大，且风钻易堵塞风口，如采用水钻，则加剧围岩不稳定性，易坍塌。另一方面爆破开挖洞体边界不易控制，岩体稳定性较差，洞体易超挖，局部块体较大的块石又易欠挖。

考虑隧洞开挖出现的的问题、人工开挖的成本及洞体开挖人员的安全性，结合当地施工机械，决定采取小型挖掘机，将挖斗更换为破碎头，进行机械凿挖。开挖效果良好，保证了洞体围岩稳定及洞体边界精准，杜绝了超欠挖现象。

4.2超前管棚施工

隧洞开挖后发现，前段施工的管棚进洞10米后成孔位置准确性较差，位置偏移较大，个别偏移至洞身位置。一影响了洞体开挖。二由于管位偏移较大，不能形成管棚，洞体开挖时不能对洞体围岩很好地支护，危及洞体开挖人员的安全。分析原因：洞体围岩块石分布的不均匀性是其关键因素。水平钻孔时，钻孔过深后除钻具重力影响外，洞体围岩块石分布及块石岩块软硬严重影响钻孔孔位位置。当钻头接触处不全是土体或岩石块体而是部分岩石块体时，钻头接触处受力不均，钻头将向软弱方向偏移。当钻孔越深，钻头越不容易控制，钻孔孔位偏移越大，故管棚进洞10米后位置偏移较大。

解决以上问题办法：如缩短管棚施工段长度，势必增加管棚洞内施工次数，随即增加洞内施工难度，延长施工工期。根据工程实际情况，分析考虑各种因素，决定取消管棚洞内段施工，采取小钢管棚解决施工安全辅助措施。小钢管棚支护示意图见图三。

施工顺序：洞体开挖—初喷混凝土—安装钢筋网片—型钢拱就位固定—施工小钢管棚—初期支护混凝土复喷。

洞体第一次开挖施工段开挖0.8-1.0m，安装第一榀型钢拱时，按设计间距0.5m安装，与洞体开挖面保持0.3-0.5m距离，以便型钢拱安装及小钢管棚施工，以后按0.5m为一个施工循环段开挖施工直至洞体开挖完成。

4.3小钢管棚施工

无论是注浆锚杆还是小型钢管棚施工，其难点在于成孔，如前所述洞体开挖爆破钻孔中成孔困难的原因一样，无法采用机械钻孔。根据现场试验，取消注浆锚杆，采取与小型钢管棚相同的直接打入式施工方法解决。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘机振动破碎头，采取振动直接将钢管打入洞体围岩内。型钢拱就位固定后，在型钢拱外铡紧靠型钢拱，按设计环向间距，外径48×4.25加厚钢管与洞壁纵向向外围岩方向保持5°的角度低速打入围岩内，施工完毕将钢管尾端与型钢拱焊接。为了确保钢管打入时，不变形弯曲，对钢管进行加强处理。将钢管打入端加工呈锥尖形；打击接触尾端处钢管外侧，采用直径8-10的钢筋加工呈环状加劲箍，与钢管焊接牢固，详见图四。

小型钢管采取直接振动打入，不但解决了成孔困难，而且钢管打入围岩时对围岩进行了挤密加强，洞体开挖后围岩更加稳定，确保了洞体开挖安全。

5.总结

通过此隧洞施工，特别是对施工中所遇问题的解决，有以下几点体会，对今后类似工程施工有一定参考借鉴。

（1）利用小型机械—凿岩机开挖小型隧洞，既能降低人工开挖强度，保证开挖人员安全，又能开挖采取爆破开挖有困难的块石类土或破碎类岩石围岩的隧洞。

（2）对于小型类隧洞，施工安全辅助措施可以采取施工简单方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工艺复杂、成本较高的大管棚。

（3）钢管直接打入式施工方法，不但解决了注浆锚杆、小管棚的施工困难，而且还对洞体围岩有进一步挤密加强作用，更有利于洞体安全开挖。

参考文献

岩土锚固技术手册.人民交通出版社

解决以上问题办法：如缩短管棚施工段长度，势必增加管棚洞内施工次数，随即增加洞内施工难度，延长施工工期。根据工程实际情况，分析考虑各种因素，决定取消管棚洞内段施工，采取小钢管棚解决施工安全辅助措施。小钢管棚支护示意图见图三。

施工顺序：洞体开挖—初喷混凝土—安装钢筋网片—型钢拱就位固定—施工小钢管棚—初期支护混凝土复喷。

洞体第一次开挖施工段开挖0.8-1.0m，安装第一榀型钢拱时，按设计间距0.5m安装，与洞体开挖面保持0.3-0.5m距离，以便型钢拱安装及小钢管棚施工，以后按0.5m为一个施工循环段开挖施工直至洞体开挖完成。

4.3小钢管棚施工

无论是注浆锚杆还是小型钢管棚施工，其难点在于成孔，如前所述洞体开挖爆破钻孔中成孔困难的原因一样，无法采用机械钻孔。根据现场试验，取消注浆锚杆，采取与小型钢管棚相同的直接打入式施工方法解决。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘机振动破碎头，采取振动直接将钢管打入洞体围岩内。型钢拱就位固定后，在型钢拱外铡紧靠型钢拱，按设计环向间距，外径48×4.25加厚钢管与洞壁纵向向外围岩方向保持5°的角度低速打入围岩内，施工完毕将钢管尾端与型钢拱焊接。为了确保钢管打入时，不变形弯曲，对钢管进行加强处理。将钢管打入端加工呈锥尖形；打击接触尾端处钢管外侧，采用直径8-10的钢筋加工呈环状加劲箍，与钢管焊接牢固，详见图四。

小型钢管采取直接振动打入，不但解决了成孔困难，而且钢管打入围岩时对围岩进行了挤密加强，洞体开挖后围岩更加稳定，确保了洞体开挖安全。

5.总结

通过此隧洞施工，特别是对施工中所遇问题的解决，有以下几点体会，对今后类似工程施工有一定参考借鉴。

（1）利用小型机械—凿岩机开挖小型隧洞，既能降低人工开挖强度，保证开挖人员安全，又能开挖采取爆破开挖有困难的块石类土或破碎类岩石围岩的隧洞。

（2）对于小型类隧洞，施工安全辅助措施可以采取施工简单方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工艺复杂、成本较高的大管棚。

（3）钢管直接打入式施工方法，不但解决了注浆锚杆、小管棚的施工困难，而且还对洞体围岩有进一步挤密加强作用，更有利于洞体安全开挖。

参考文献

岩土锚固技术手册.人民交通出版社

解决以上问题办法：如缩短管棚施工段长度，势必增加管棚洞内施工次数，随即增加洞内施工难度，延长施工工期。根据工程实际情况，分析考虑各种因素，决定取消管棚洞内段施工，采取小钢管棚解决施工安全辅助措施。小钢管棚支护示意图见图三。

施工顺序：洞体开挖—初喷混凝土—安装钢筋网片—型钢拱就位固定—施工小钢管棚—初期支护混凝土复喷。

洞体第一次开挖施工段开挖0.8-1.0m，安装第一榀型钢拱时，按设计间距0.5m安装，与洞体开挖面保持0.3-0.5m距离，以便型钢拱安装及小钢管棚施工，以后按0.5m为一个施工循环段开挖施工直至洞体开挖完成。

4.3小钢管棚施工

无论是注浆锚杆还是小型钢管棚施工，其难点在于成孔，如前所述洞体开挖爆破钻孔中成孔困难的原因一样，无法采用机械钻孔。根据现场试验，取消注浆锚杆，采取与小型钢管棚相同的直接打入式施工方法解决。

直接打入式施工方法就是利用小型挖掘机振动破碎头，采取振动直接将钢管打入洞体围岩内。型钢拱就位固定后，在型钢拱外铡紧靠型钢拱，按设计环向间距，外径48×4.25加厚钢管与洞壁纵向向外围岩方向保持5°的角度低速打入围岩内，施工完毕将钢管尾端与型钢拱焊接。为了确保钢管打入时，不变形弯曲，对钢管进行加强处理。将钢管打入端加工呈锥尖形；打击接触尾端处钢管外侧，采用直径8-10的钢筋加工呈环状加劲箍，与钢管焊接牢固，详见图四。

小型钢管采取直接振动打入，不但解决了成孔困难，而且钢管打入围岩时对围岩进行了挤密加强，洞体开挖后围岩更加稳定，确保了洞体开挖安全。

5.总结

通过此隧洞施工，特别是对施工中所遇问题的解决，有以下几点体会，对今后类似工程施工有一定参考借鉴。

（1）利用小型机械—凿岩机开挖小型隧洞，既能降低人工开挖强度，保证开挖人员安全，又能开挖采取爆破开挖有困难的块石类土或破碎类岩石围岩的隧洞。

（2）对于小型类隧洞，施工安全辅助措施可以采取施工简单方便、成本低廉的小管棚方案，而不必采用施工工艺复杂、成本较高的大管棚。

（3）钢管直接打入式施工方法，不但解决了注浆锚杆、小管棚的施工困难，而且还对洞体围岩有进一步挤密加强作用，更有利于洞体安全开挖。

参考文献

岩土锚固技术手册.人民交通出版社