浅析小断面输气管道隧道施工方式

【主要提要】为满足北京市未来天然气需求，建设陕京三线、四线输气工程。陕京四线输气工程起于内蒙古乌苏里格天然气首站，途经陕西、内蒙、山西、河北等省市，到达北京市顺义区高丽营门站，管线全长1330公里，设计年输气能力200亿立方米。工程实施后，将更好地保障北京市及环渤海地区天然气安全稳定供应。输气管道断面形式为直墙圆弧拱形，净宽3.2m，净高3.2m，其中墙高1.85m，拱高1.35m。目前在我国输气管道隧道中，此断面为较小断面，本文就小断面隧道如何开挖，加快进度，保证质量进行探讨。

【关键词】小断面、隧道、开挖、进度

中图分类号： U455文献标识码：A

一、工程概况

大杨山隧道进洞口位于北京市怀柔区九渡河镇四渡河村南约2.5km处，出洞口位于北京市怀柔区桥梓镇上王峪村上铺西北约800m处，向东距怀柔城区约15km，向西南距昌平城区约25km，属于山岭隧道，实际长度2337m。隧道围岩总体较差，而且存在地下水，隧道以Ⅴ类围岩为主，占隧道总长的50%，大杨山隧道为本工程的控制性工程，而且该隧道断面为最小施工断面隧道，无法进行大规模机械化施工，施工效率低，工期长。

二、工作面布置

为了提高施工效率，此隧道采用双面掘进，采用全断面开挖形式，考虑现场实际情况，该隧道采用无轨运输。由于隧道断面小，在洞内都无法错车，如果单进单出，势必影响工作效率，需在洞内设置会车道，会车道间隔为300m，会车道长度10m，前后通过5m长渐变段与主洞相连。

三、洞口施工

洞口开挖时，应先清除洞口上方的松散层（包括稳定性差的砂土状和碎块状强风化层），对洞口上方坡面进行系统锚杆喷射混凝土支护，做好措施防止洞口边坡失稳坍塌。同时在距洞口上部一定距离设置截排水沟。洞口开挖可采用钢拱作临时支护，围岩变形稳定后，采用钢筋混凝土作永久性支护。

四、隧道开挖

洞身采用钻爆法施工，洞口衬砌段采用分部开挖法，其余地段均采用全断面法开挖，开挖爆破采用全断面光面爆破。隧道进出口端及断裂破碎带岩体较破碎，施工时短掘短砌，严禁用大药量爆破。进口段若岩体破碎则采用风镐掘进。

隧道出碴采用装载机装碴，农用汽车运输，施工期间加强隧道内运输车辆检修保养，并制定完善的保养措施和作业制度，确保施工中行车安全。

出碴时，装载机将碴装入农用车内，由农用车运至洞外碴场。各工作面配ZWY-80/24.2型扒斗式装载机一台，农用自卸车4台，放炮排烟后，进入工作面，由装载机装碴，农用车运至洞外弃临时弃碴场，对于弃碴场距离施工洞口较近的可直接运输到弃碴场，对于距离较远的可采用装载机配合自卸汽车运输到指定弃碴场。

五、隧道衬砌

隧道衬砌包括初期支护和二次衬砌。

初期支护在隧道断面开挖后紧接进行，要求紧跟隧道开挖作业面，以使围岩不再进一步风化、松动、脱落、变形。

根据地质情况采用锚杆、挂网、喷射混凝土、格柵钢架、工字钢架等一种或几种方式联合支护。施工时，若围岩类别与地质不符，可根据围岩稳定性及破碎情况，支护材料供应和施工机具等因素，酌情改变支护方式。

本隧道局部支护采用φ22锚杆，锚入深度分别为：Ⅲ级围岩为1.5米、Ⅳ级围岩为2米、V级围岩为2.5米。

对于V级围岩采用工14钢支撑进行支护。Ⅳ级围岩采用格柵钢架进行支护。

二次衬砌应在围岩和锚喷支护变形基本稳定后进行。混凝土采用集中拌合，衬砌混凝土采用混凝土运输车运送到施工断面；混凝土浇筑采用输送泵浇注方式。隧道衬砌模板采用组合钢模板。

六、施工排水

隧道洞身排水在右侧底板处设置排水沟，底板向排水沟侧设置1.0%的坡度，排水沟纵向坡度按隧道坡度设置，洞内水通过排水沟自然排出洞外。

隧道洞口仰坡以外5m设置截水沟，洞口位置可设置浆砌片石散水，防止洞外雨水流入隧道。

七、辅助作业

1、隧道通风方案

隧道通风采用压入式通风，采用维纶塑胶帆布风管送风，为便于施工，通风管设在隧道侧壁上。风机功率及送风管的大小充分考虑排烟、除尘、瓦斯等因素，每个洞口采用一台JDZ-I-NO.7.0压入式风机送风。

2、隧道供风方案

本工程施工点集中，主要为开挖、支护等提供用风，供风同样采用集中布置。根据施工现场分布特点及工程进度安排，各种设备用风量及不同时系数计算每个施工断面高峰期用风量，因而在每个隧道施工口各设置一座空压机房,布置两台20m3/min固定式空压机(LWJ-20/7)，进场时先安装一台，掘进500m后安装第二台。

3、隧道施工用电

大杨山隧道附近无电站及高压电线通过，协调当地供电局进行架设至施工现场地附近。在大杨山隧道进口、出口各设1台315KVA变压器。

4、隧道施工用水

隧道出口采取从洞口附近泉水处抽水满足生活、施工需要，隧道进口采用距洞口约2.5km处泉水处抽水满足生活、施工需要。在泉水无法满足施工需要时，采用水车拉水进行施工，施工现场设置蓄水池，蓄水池蓄水量满足一周施工需要。

5、隧道施工照明

由于管线运营期间无需照明，照明仅考虑施工期间临时照明，对于不含可燃气体隧道，采用普通带面罩钨灯照明；对于含有瓦斯等可燃气体的隧道采用防爆灯具照明。

八、结论

通过以上施工方法及措施，不仅提高了小断面隧道的施工效率，降低了工程投资，而且保证在要求工期内完工，满足业主的工期及质量要求，因此，上述施工方法完全适宜本项目隧道工程的施工。

参考文献

1、《陕京四线输气管道隧道工程第二标段工程施工组织设计》

2、《油气输送管道穿越工程施工规范》 GB50424-2007

3、《石油天然气建设工程施工质量验收规范 管道穿跨越工程》SY4207-2007

作者简介：

第一作者：司兆辉（1981-），男，天津人，工程师

第二作者：牛卫杰（1982-），男，河南人，工程师