上杭蛟洋铜冶炼厂铁路专用线改河隧洞工程掘进施工方案的探讨

上杭蛟洋铜冶炼厂铁路专用线改河隧洞工程掘进施工方案的探讨

摘要：根据隧洞工程工勘资料，如何较合理选择掘进施工方案，在保证开挖安全的前提下，加快掘进速度，尽量缩短基建工期，降低掘支成本，从而为上杭蛟洋铜冶炼厂铁路专用线早日建成投入使用有重大的意义。

关键词:隧洞、掘进、施工方案 1、工程概况

改河隧洞工程是上杭蛟洋二十万吨铜冶炼厂铁路专用线配套工程，该隧洞工程采用无压导流洞泄洪，导流洞长502.3m,开挖断面为9.56m×9.56m，衬砌后净断面为8m×8m城门型隧洞，工程概算总投资为2790.51万元，开挖工期5个月。

2、工程地质条件

工程区域位于闽西南拗陷带西侧，明溪—武平拗陷之连城～上杭复式面斜东南向翼部。工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，地震基本烈度为Ⅵ度。区内未发现有明显的新构造运动的迹象，为区域构造相对稳定区。

隧洞所穿越的地层岩性主要为燕山回旋早期第二次侵入的浅灰色中～粗粒黑云母花岗岩，隧洞中部为一闪长岩脉侵入，根据围岩主要工程地质特征，从洞的自稳能力和变形情况对引水隧洞进行围岩分类，隧洞围岩类别包括Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类，隧洞全长502.3m，其中Ⅲ类局部稳定性差围岩长120m，位于桩号为+240m～+360m处。Ⅳ类不稳定围岩长约187.1m，位于桩号为+52m～+137m、+360m～+380m及+405m～+487m处。Ⅴ类极不稳定围岩长约195.2m。位于桩号为+0m～+52m、+137m～+240m、+380m～+405m及+487m～+502.3m处。（见下图1)

（图1）

3、开挖方案

根据勘查资料及设计断面,确定分上下二个台阶开挖，上分层为9.56m×7.56m，下分层为9.56m×2m，先开挖上分层，上分层开挖完成，再开挖下分层，开挖采用钻爆法。开挖设备采用四台气腿式凿岩台车二台。施工顺序：在距进水洞口180m处设掘进支洞，先施工+180m～+502.3m上分层贯通后，再施工0.00m～+180m上分层，同时开挖+180m～+502.3m下分层。最后开挖0.00m～+180m下分层，同时对+180m～+502.3m进行二衬。对开挖施工提供以下二个施工方案。

3.1对Ⅴ类极不稳定围岩在开挖前，对拱顶先采用管棚超前支护后，管孔间

距80cm，对管棚注浆完成后再开挖。Ⅳ、Ⅴ类围岩直接开挖，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩初撑确定用18号工字钢架，Ⅳ、Ⅴ类围岩钢架间距为70cm，Ⅲ类局部稳定性差围岩钢架间距为90cm～100 cm，拱顶用4m长φ50mm×5mm无缝钢管作为超前锚杆，间距为500mm，排距3m；拱墙采用φ6mm钢筋网（网格为20cm×20cm）喷厚为20cm混凝土支护。对强风化围岩采用挖掘机直接挖掘，对弱风化围岩采用光爆。

3.2Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩直接开挖，对初撑确定用18号工字钢架间距进行调整，Ⅴ类极不稳定围岩钢架间距为60 cm，Ⅳ类不稳定围岩钢架间距为70 cm，Ⅲ类局部稳定性差围岩钢架间距为90cm～100 cm，拱顶均采用4m长φ50mm×5mm无缝钢管作为超前锚杆，间距为500mm，排距3m；拱墙采用φ6mm钢筋网（网格为20cm×20cm）喷厚为20 cm混凝土支护。对强风化围岩采用挖掘机直接挖掘，对弱风化围岩采用光爆。

3.3施工方案的选择

方案一 方案二 优 缺

点 安全可靠性较高。

根据施工要求需施工长195.2m管棚18根，工期较长。

在+180处无施工场地，需挖大量土石方，开挖边坡需处理。 直接进行开挖施工，施工速度快，工期短。

须多架设工字钢架47架。

易发冒顶，施工安全性较低。 费

用 195．2m/根×18根×235元/m=825696元。

还需挖掘大量土石方费用及开挖边坡处理费。

费用高。 47架×6750元/架=317250元（钢架含制安费）

费用低。

根据方案比较，开挖施工方案最终采用施工方案二。

3.4结论及存在的问题

通过实际开挖施工仅在+168m有小范围的冒顶，冒顶土石方约120m3及+196m处冒顶土石方约20m3。针对两处冒顶进行事故分析，+168m 处冒顶是由于挖掘机司机挖掘过深，超出超前锚杆支撑长度范围，并且有一断层切割，在断层水的作用下，导致拱顶土石方垮塌，造成冒顶。+196m处冒顶主要原因是砂石料供应不及时，未及时喷混凝土，导致拱顶冒落。

4、结语

总之，本工程工勘报告比较翔实，仅在局部有一些变化，施工方案对工勘报告针对性较强，分析准确。采用施工方案二后，实现全隧洞开挖贯通无人员伤亡及设备毁坏事故。全隧洞开挖贯通工期四个半月。保证开挖安全的前提下，加快掘进开挖速度，缩短基建工期，降低掘支成本达到预期的目标。

5、参考文献

(1)上杭冶炼厂铁路专用线弃土场河道改造工程初步设计，福建省安澜水利水电勘察设计院。

(2)矿山开采设计，冶金工业出版社。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。