輸煤管道隧道工程施工關(guān)鍵點(diǎn)分析
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1.影響隧道設(shè)計(jì)的主要因素
同油氣管道隧道設(shè)計(jì)理念相似，輸煤管道隧道是為所通過的管線服務(wù)的，是為了滿足管線的安裝、調(diào)試及服務(wù)年限內(nèi)的安全運(yùn)營而建。與公路隧道相比，管道隧道更側(cè)重于支護(hù)結(jié)構(gòu)的坡度、穩(wěn)定性、強(qiáng)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(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下主要因素:1)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性:在滿足隧道內(nèi)管線的運(yùn)輸、焊接及回填施工所需空間等前提下，設(shè)計(jì)從隧道的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性及安全性等角度出發(fā)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(shè)坡度不大于14%，同時(shí)管線要埋設(shè)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(shè)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(fù)雜，管線多沿著沖溝、河道敷設(shè)，同時(shí)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(shí)，在滿足管線整體布局的前提下，需重點(diǎn)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(shè)。
受上述因素的影響，多數(shù)隧道存在一個(gè)或多個(gè)施工難點(diǎn)，這些難點(diǎn)是隧道施工的關(guān)鍵，是隧道施工的重中之重。現(xiàn)把主要關(guān)鍵點(diǎn)做如下探析，以便指導(dǎo)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(jìn)出口位于沖溝內(nèi)、河床旁，洞口標(biāo)高低于地表及河床標(biāo)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(shè)計(jì)時(shí)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(jìn)場施工前應(yīng)先對不出洞一端的洞口、河床洪水位標(biāo)高進(jìn)行了復(fù)核，保證隧道不出洞端與河床間有足夠厚的隔水層。當(dāng)施工至洞口段時(shí)停止施工，對洞外河道進(jìn)行改移，根據(jù)滲水情況考慮進(jìn)行注漿止水等措施，然后開挖至隧道洞口，加強(qiáng)洞口段的圍巖支護(hù)，采取磚封堵隧道進(jìn)口，待管道鋪設(shè)時(shí)，避開雨季從洞口開挖，短時(shí)間內(nèi)完成管道鋪設(shè)，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(yīng)急響應(yīng)預(yù)案及專項(xiàng)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(qiáng)與氣象部門、水文部門聯(lián)系，掌握雨情水情，按當(dāng)?shù)卣徒ㄔO(shè)方的防汛要求，組織好防汛隊(duì)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(luò)暢通。3)隧道洞口設(shè)置順暢的排水系統(tǒng);隧道洞口邊仰坡設(shè)置截、排水溝，雨季及時(shí)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(shí)觀察水位上漲情況，必要時(shí)對洞口采取防洪圍擋，保證洞內(nèi)施工安全。5)加強(qiáng)洞口下方溝谷的水流疏導(dǎo)，雨季期間應(yīng)及時(shí)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(dǎo)致洪水倒灌隧道。6)儲備應(yīng)急防洪物資，如沙袋、粘土等;若雨量大，排水困難時(shí)，臨時(shí)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(shè)計(jì)中根據(jù)具體圍巖情況，采用超前小導(dǎo)管+9號礦用工字鋼+掛網(wǎng)噴漿80mm+砌碹200mm+鋪底200mm支護(hù)形式。小導(dǎo)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(dǎo)管施作范圍及間距，工字鋼間距等視圍巖情況進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)。施工過程中要求嚴(yán)格遵循“管超前、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測、及時(shí)封閉”的原則，同時(shí)加強(qiáng)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(fù)雜，掘進(jìn)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(diǎn)和難點(diǎn)所在。支護(hù)形式設(shè)計(jì)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(hù)。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(zāi)害，制定切實(shí)可行的施工方案和施工方法;同時(shí)，加強(qiáng)開挖后圍巖變形量測，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握圍巖的變形量、變形時(shí)間和變形規(guī)律，并分析整理數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整施工方案，以達(dá)到減小危害，指導(dǎo)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(shè)計(jì)情況，設(shè)計(jì)中制定了合理的支護(hù)形式及措施保證。施工單位進(jìn)場前，首先要求辦理通過權(quán)手續(xù)，然后對照實(shí)際情況制定具體的下穿公路施工方案。設(shè)計(jì)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(yīng)嚴(yán)格按照“短進(jìn)尺、勤量測、強(qiáng)支護(hù)、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(shè)監(jiān)測點(diǎn)，測點(diǎn)沿公路平行布置，均勻分布于隧道中線兩側(cè)，兩測點(diǎn)間縱向間距10m，施工期間對測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整支護(hù)參數(shù)。3)按照設(shè)計(jì)下穿里程段，結(jié)合圍巖狀況，在施作交叉段時(shí)，優(yōu)先采取人工配合破碎錘機(jī)械開挖，減少爆破擾動，并采取必要的地面加固措施。4)設(shè)置管棚或超前小導(dǎo)管，進(jìn)行超前支護(hù)。在超前支護(hù)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(shí)，各工字鋼支架下方需用縱向托梁32槽鋼進(jìn)行支墊，以增加鋼架底腳的承力面積，并設(shè)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(yīng)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(shè)立限速標(biāo)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(yùn)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(shè)計(jì)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(yīng)大，容易對地表建筑物內(nèi)產(chǎn)生擾動。故設(shè)計(jì)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(chǔ)上，除了采取加強(qiáng)支護(hù)措施外，還要對隧道的施工方案進(jìn)行優(yōu)化，竭力減少地下施工對地面的擾動。在組織施工時(shí)，要求嚴(yán)格按照“弱爆破、短進(jìn)尺、勤量測、強(qiáng)支護(hù)、快循環(huán)、早封閉”的原則組織施工，編制專項(xiàng)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(guān)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(shí)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(hù)、明槽段上方設(shè)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(guān)系到后續(xù)隧道內(nèi)管線安裝及運(yùn)營能否順利進(jìn)行。在施工前，結(jié)合設(shè)計(jì)，通過對施工過程中可能發(fā)生的難點(diǎn)提前預(yù)測，制定相應(yīng)的解決對策，做到了未雨綢繆。在上述施工關(guān)鍵點(diǎn)措施的指導(dǎo)下，全線60隧道均保質(zhì)保量的實(shí)現(xiàn)安全順利貫通，對后續(xù)管道項(xiàng)目的施工建設(shè)起到了很好的鋪墊作用。同時(shí)，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(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司
