輸煤管道隧道工程施工關鍵點分析

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1.影響隧道設計的主要因素

同油氣管道隧道設計理念相似，輸煤管道隧道是為所通過的管線服務的，是為了滿足管線的安裝、調(diào)試及服務年限內(nèi)的安全運營而建。與公路隧道相比，管道隧道更側(cè)重于支護結(jié)構(gòu)的坡度、穩(wěn)定性、強度及耐久性，而在平曲線、襯砌及路面外觀美感等方面要求低些。受輸煤工藝及所處地質(zhì)工程條件等方面的影響，輸煤管道隧道設計時主要考慮以下主要因素:1)經(jīng)濟實用性:在滿足隧道內(nèi)管線的運輸、焊接及回填施工所需空間等前提下，設計從隧道的經(jīng)濟性、實用性及安全性等角度出發(fā)，經(jīng)技術經(jīng)濟分析，隧道斷面形式采用直墻半圓拱形，凈斷面尺寸為:2．5m×2．8m(寬×高)。2)工藝要求:受漿體水力特性的限制，要求管線敷設坡度不大于14%，同時管線要埋設在凍土層厚度以下。受此工藝的要求，多數(shù)隧道洞口需通過施作加深段以滿足管線敷設的要求。3)地形地質(zhì):神渭輸煤管道工程線路長、區(qū)域跨度大，所處地形起伏不平，地質(zhì)條件復雜，管線多沿著沖溝、河道敷設，同時需考慮不同等級的地震烈度及泥石流的防治。隧道洞口位置選址時，在滿足管線整體布局的前提下，需重點考慮地形、地質(zhì)條件的影響，合理選擇隧道的洞口位置，有利于后續(xù)隧道的施工建設。

2.施工關鍵點分析

受上述因素的影響，多數(shù)隧道存在一個或多個施工難點，這些難點是隧道施工的關鍵，是隧道施工的重中之重?，F(xiàn)把主要關鍵點做如下探析，以便指導后續(xù)的施工。

2.1沖溝內(nèi)、鄰河床施工

由于本工程多數(shù)隧道進出口位于沖溝內(nèi)、河床旁，洞口標高低于地表及河床標高，隧道施工面臨沖溝內(nèi)雨季施工、鄰近河床施工等問題。全線存在此類隧道34條，為確保施工安全，設計時對面臨水患的一端采用不出洞的形式，從另一端單掘施工。要求施工單位進場施工前應先對不出洞一端的洞口、河床洪水位標高進行了復核，保證隧道不出洞端與河床間有足夠厚的隔水層。當施工至洞口段時停止施工，對洞外河道進行改移，根據(jù)滲水情況考慮進行注漿止水等措施，然后開挖至隧道洞口，加強洞口段的圍巖支護，采取磚封堵隧道進口，待管道鋪設時，避開雨季從洞口開挖，短時間內(nèi)完成管道鋪設，封閉洞口。具體要求為:1)做好前期調(diào)查工作。提前編制防洪倒灌應急響應預案及專項施工組織方案，做好洞口的防排水措施，建立系統(tǒng)的防洪體系。2)加強與氣象部門、水文部門聯(lián)系，掌握雨情水情，按當?shù)卣徒ㄔO方的防汛要求，組織好防汛隊伍，備足防汛物資和器材，安排專人24h防汛值班，確保通訊聯(lián)絡暢通。3)隧道洞口設置順暢的排水系統(tǒng);隧道洞口邊仰坡設置截、排水溝，雨季及時清理，確保排水暢通。4)洞口主要防排水結(jié)構(gòu)在洪水期來臨之前修建完畢，雨季來臨后及時觀察水位上漲情況，必要時對洞口采取防洪圍擋，保證洞內(nèi)施工安全。5)加強洞口下方溝谷的水流疏導，雨季期間應及時清理溝谷水流方向的障礙物，保證水流暢通，不得因溝谷阻塞導致洪水倒灌隧道。6)儲備應急防洪物資，如沙袋、粘土等;若雨量大，排水困難時，臨時封堵隧道洞口，確保洪水不灌入隧道。

2.2存在軟弱破碎圍巖段隧道施工

全線存在軟弱破碎圍巖段的隧道有22條，設計中根據(jù)具體圍巖情況，采用超前小導管+9號礦用工字鋼+掛網(wǎng)噴漿80mm+砌碹200mm+鋪底200mm支護形式。小導管采用42mm壁厚3．5mm、長3．5m無縫熱軋鋼管加工制作，外插角為7°，搭接長度為1m;工字鋼采用9號礦用工字鋼加工制作，每榀鋼拱架打4根鎖腳鋼管固定，一側(cè)兩根。導管施作范圍及間距，工字鋼間距等視圍巖情況進行了合理設計。施工過程中要求嚴格遵循“管超前、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測、及時封閉”的原則，同時加強監(jiān)控量測，確保不塌方、不停工，做到穩(wěn)中求快，確保施工安全。

2.3淺埋偏壓隧道施工

全線存在淺埋偏壓圍巖隧道22條。該類隧道由于地形復雜，掘進施工易產(chǎn)生變形，且變形量大，甚至發(fā)生突發(fā)事件，是隧道施工的重點和難點所在。支護形式設計采用9號礦用工字鋼+掛網(wǎng)噴漿80mm+砌碹200mm+鋪底200mm，要求二襯緊跟初支，盡早完成永久支護。并且要求施工單位在施工前首先弄清楚圍巖的工程地質(zhì)特性和可能發(fā)生的各種災害，制定切實可行的施工方案和施工方法;同時，加強開挖后圍巖變形量測，及時準確地掌握圍巖的變形量、變形時間和變形規(guī)律，并分析整理數(shù)據(jù)，及時調(diào)整施工方案，以達到減小危害，指導施工的目的。

2.4淺埋暗挖下穿公路隧道施工

全線存在淺埋暗挖下穿公路隧道約有11條。針對每條隧道具體的覆蓋層厚度及公路的路基等設計情況，設計中制定了合理的支護形式及措施保證。施工單位進場前，首先要求辦理通過權(quán)手續(xù)，然后對照實際情況制定具體的下穿公路施工方案。設計中，對該類隧道具體的施工措施要求為:1)對淺埋暗挖下穿公路段，應嚴格按照“短進尺、勤量測、強支護、快循環(huán)、早封閉”的原則組織施工。2)在施作下穿公路段前，在地表埋設監(jiān)測點，測點沿公路平行布置，均勻分布于隧道中線兩側(cè)，兩測點間縱向間距10m，施工期間對測點進行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整支護參數(shù)。3)按照設計下穿里程段，結(jié)合圍巖狀況，在施作交叉段時，優(yōu)先采取人工配合破碎錘機械開挖，減少爆破擾動，并采取必要的地面加固措施。4)設置管棚或超前小導管，進行超前支護。在超前支護施工過程中要盡量少擾動土體，避免高速公路路基的坍塌，確保施工安全。必要時，各工字鋼支架下方需用縱向托梁32槽鋼進行支墊，以增加鋼架底腳的承力面積，并設置42鎖腳錨管(L=4．0m)將鋼架兩底腳牢固鎖定，以防止鋼架下沉或兩底腳回收。5)為了減少地表振動，應與公路管理部門聯(lián)系，在與公路交叉前后100m公路醒目位置上設立限速標志，降低車速。6)與公路管理部門聯(lián)系，在隧道穿越公路地段根據(jù)覆蓋層厚度滿鋪合適厚度的鋼板，以減小單位面積的承載力，減小地面大型車輛對隧道施工的擾動。這樣，既能確保隧道施工安全，又能保證公路的正常運營。

2.5下穿建筑物隧道施工

全線存在下穿建筑物隧道約有10條。在設計中，根據(jù)隧道與所穿建筑物之間的凈巖柱距離有兩種形式:淺埋暗挖下穿建筑物、深埋暗挖下穿建筑物。為避免隧道施工造成地表建筑物及其附屬建筑發(fā)生裂縫引起的糾紛，特別是巖石隧道鉆爆法施工，因其施工過程中產(chǎn)生的振動效應大，容易對地表建筑物內(nèi)產(chǎn)生擾動。故設計中，對隧道下穿建筑物施工，在對隧道上覆巖層巖性做充分分析的基礎上，除了采取加強支護措施外，還要對隧道的施工方案進行優(yōu)化，竭力減少地下施工對地面的擾動。在組織施工時，要求嚴格按照“弱爆破、短進尺、勤量測、強支護、快循環(huán)、早封閉”的原則組織施工，編制專項的施工方案。

2.6下坡隧道施工

一端為河流，必須從另一端采用明槽開挖下坡施工的隧道，全線約有13條。對該類隧道施工，解決防排水問題是關鍵。施工中要求制定防止地表水流入隧道的安全措施，防止雨季來臨時雨水倒灌隧道，影響隧道的正常施工。如采取避開雨季開挖、提前修筑好洞內(nèi)外的防排水系統(tǒng)、邊仰坡防護、明槽段上方設置遮雨棚等措施，確保洞口施工安全。

3.結(jié)語

管道輸煤，隧道先行。隧道施工情況的好壞，直接關系到后續(xù)隧道內(nèi)管線安裝及運營能否順利進行。在施工前，結(jié)合設計，通過對施工過程中可能發(fā)生的難點提前預測，制定相應的解決對策，做到了未雨綢繆。在上述施工關鍵點措施的指導下，全線60隧道均保質(zhì)保量的實現(xiàn)安全順利貫通，對后續(xù)管道項目的施工建設起到了很好的鋪墊作用。同時，上述輸煤管道隧道的施工方法及措施，可以為其他類似管道的隧道施工提供借鑒。

作者：鄭彬 單位：中煤科工集團武漢設計研究院有限公司