孟良口子隧洞施工优化方案

吕建远，于 毅，马英豪

（山东省胶东调水局，山东 济南 250014）

山东省胶东地区引黄调水工程孟良口子隧洞位于烟台市牟平区，为无压引水圆拱直墙形隧洞（设计断面2.1 m×1.9 m加半圆拱），全长2 192 m，设计流量4.8 m3/s，比降1/1 000。该隧洞洞身断面较小，施工场地狭窄、洞线长、工序多、干扰大、工期长。作为控制性节点工程，其施工进度影响着整个工程工期。

施工自2010年7月进场，前期因施工力量不足，工艺技术落后，隧洞掘进进度缓慢，到2011年7月洞身进尺不足600 m，每天进出口最多能各维持在一个循环（即2 m）进尺的效率，不能满足合同工期要求。

1 施工工序及工艺优化

1.1 优化爆破开挖方案，合理选择掏槽方式

爆破效果的好坏关键看能否有效利用炮眼，掏槽是关键。从V型掏槽、楔形掏槽、直眼掏槽等掏槽类型中，选用直眼掏槽的爆破设计，做好钻爆设计，并试爆取得最优爆破参数，提高爆破质量和每个循环的进尺，可以减少大型块石的数量，有利于增加钻孔机械同时作业的空间布置。

与之前施工掏槽方式对比，避免了二次爆破、补炮等，减少了工时延误。

1.2 合理设计避车洞间距

优化施工前，进出口进尺总计超500 m，尚无避车洞，极大地影响了施工效率。各个作业面从优化施工后开始每间隔150～200 m增加避车洞设计，避车洞的增加不仅解决了洞内会车，运载车辆掉头及循环工作的问题，同时便于存放大量施工器械，避免机械设备重复进出洞内。

1.3 优化重点作业工序及循环时间

1.3.1 原施工工序及循环时间

测量放线→布孔钻孔→装药起爆→排烟→安全检查→出渣→掌子面清底→支护→下一循环，一个循环共计21 h。开控作业工序时间见表1。

表1 开挖作业工序时间表h

1.3.2 优化后施工工序及循环时间

上次爆破→排烟→安全处理→齐头清理→施工准备→测量放线→钻孔→出渣→装药→下一循环。优化作业工序时间见表2。

表2 优化作业工序时间表h

1）测量放线：根据所作控制点快速准确放出开挖断面轮廓线，并对上一循环的开挖断面进行检查回测，以便处理大面积欠挖。

2）布孔钻孔：风枪数量由原来的每工作面3台增加至5台，在较好围岩情况下，实现钻孔与出渣交叉施工，同时进行作业，工序间无缝连接。

3）装药起爆：采用光面爆破技术，利用自制高压风管吹出孔内岩屑或积水，掏槽眼和崩落眼连续装药，周边眼由炸药绑扎于竹片上形成间隔装药。

4）排烟：采用功率55 kW大通风机，以缩短排烟时间。距掌子面20 m处利用直径60 cm的通风管高压通风，并采取用水淋透渣料等方法降低灰尘。

5）安全检查及处理：每次爆破散烟后，先由施工人员检查，无瞎炮盲炮和重大地质缺陷时，人工用钎杆轻击轮廓面浮石、零星石块，保证掌子面的安全。

6）出渣：增加装运渣设备功率，采用新进2台LW120型挖掘装载机和每个作业面新增2台3 m3的运碴车辆；增加1台挖掘机进行扒渣，以实现在围岩地质条件允许的情况下出渣与钻孔同时进行；如前所述，由于避车洞的增加，解决了洞内会车及较大机械的存放问题，为钻孔与出渣交叉施工创造了条件。在洞口卸渣转运，以减少出渣时间。

7）初期支护：围岩较好时可采用在初喷支护质量安全保证的前提下每10 m左右进行初期支护，围岩较差时及时进行初期支护；另外，为保证初期支护的及时性和质量，每个作业面配备2台以上混凝土喷射机，围岩较好时用1台（另一台备用），围岩较差地段喷射量较大时采用2台同时进行作业。

1.4 优化资源配置

在施工过程中，对施工动力供电、通风散烟、设备维护等影响进度效率的主要因素都进行了相应优化。并在人力资源的合理配置上，从人数、专业技术水平、劳动强度、轮班制度等方面进行调整。

1.4.1 机械设备更新及添加

1）通风设备：进、出口各增加1台55 kW的通风机，增加通风量，缩短排烟时间，在洞顶侧上方布设60 cm的通风管道各一条至施工作业面，以满足施工高峰期的通风需求（达到0.5 h内洞内完全排烟）。

2）高压设备：进、出口各增加1台20 m3的空压机，并铺设高压风管进入到施工掌子面附近。

3）装运渣设备：每个洞口各配置1台LW120型挖掘装载机和新增2台3 m3的自卸车，1台挖掘机（用于实现在围岩地质条件允许的情况下出渣与钻孔同时进行）。

4）喷射机械：各洞口配置2台潮式混凝土喷射机。

5）供电设备：根据机械设备配置及功率进行计算，空压机150 kW、通风机55 kW、混凝土喷射机2台及拌合机等100 kW，将进、出口段的变压器增量至315 kW；同时对供电线路，通风管道和排水管道进行重新布置。在隧洞施工进出口各更换1台315 kV变压器。动力电缆和照明电缆分别铺设，做好电气设备工作及防雷接地，定期检查测试接地电阻和漏电保护器。

6）日常维护：加强洞内排水工作，铺设排水管路，安排专人抽水，加强道路的维修以及确保运输车辆的完好率，提高运渣效率。做好机械设备的日常维护保养，关键设备特别易损配件有备用，确保机械设备的使用率和完好率。

1.4.2 劳动力配置

加大和优化作业队伍的人力资源，每个作业面配备经验丰富、技术娴熟的操作工人50人左右，确保工作的高效率、高质量，做到息人不息设备。项目部人员现场值班，跟班作业，并明确职能，责任到人，及时发现解决施工现场出现的各种问题，在施工组织上严格控制各作业时间，做好各工序的紧密衔接。按每个工班进行改评，发现问题及时解决改进，杜绝工序间存在间隙时间，确保循环率。

2 隧洞安全质量管理

在安全管理上，隧洞施工属于地下开挖工程，安全生产工作至关重要。施工单位进场后，设立安全管理机构，形成安全生产管理体系，在项目经理领导下，设立施工区专职安全员、工区安全员，并制定了具体安全措施。同时，对隧洞施工进行定期与不定期检查，检查机构、制度、措施的落实情况，一经发现不符合施工规范的情况，立即进行整改，以彻底消除安全隐患，确保安全生产。紧抓隧洞工程安全控制的重点，即洞内爆破作业安全、洞内运输作业安全、用电安全。

在质量管理上，隧洞掘进过程中，主要抓好洞身开挖时超挖欠挖、直线度、进场原材料等方面。开挖质量控制的难点在于Ⅳ、Ⅴ类围岩和穿过塘坝等水源洞段，施工采取短进尺、弱爆破、强支护、快衬砌、勤检测的方式，防止塌方渗水，并将因地质因素造成的超挖控制在最小范围。优化施工后，根据要求每个作业面配置一台激光准直仪，缩短测量时间和提高精度，更为工程质量增加了保障。

3 结语

本项目属较长隧洞、小断面、复杂地质工程，施工优化后所选用的机具设备、人员配置、施工程序及措施在考虑工期、安全、质量、经济等多个因素的情况下完全达到施工进度及各方面需求。尤其在施工进度方面，工作口总的平均进尺由4 m/d提高到8 m/d，从优化施工方案时剩余1 600 m隧洞来测算，施工时间由400 d缩短为190 d，极大地缩短施工工期，节省施工投入，达到建设目标要求。