长大隧道施工技术分析

马飞

（张石高速公路张家口管理处，河北 张家口075000）

长大隧道施工技术分析

马飞

（张石高速公路张家口管理处，河北 张家口075000）

以大河湾长大隧道施工工程作为实例，分析了该工程的总体施工方式，以及应用到的相关技术（其中包括有TSP地质情况报告技术、TSP探测技术、GPS全球卫星定位系统）等，希望能给相关施工行业的从业者提供一些帮助，并期待这些先进技术能更多用于长大隧道的工程施工当中。

长大隧道;施工;技术分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.045

大河湾长大隧是道位于金沙江洛渡水电站之外的外界通车定制公路“2道1桥”的重大工程项目之一。其中，隧道的起始里程为K1+414～k4+530。本文以大河湾长大隧道修建为例展开讨论。

1 工程简介

大河湾隧道的长度为3116m，根据我国的隧道长度划分规定，该隧道属于特长公路隧道，隧道内要求的最低空间为10.7m（宽）×7.25m（高），原定计划是设计成可上下通行的双车道双向道。隧道当中，单车道的宽为9m，隧道的纵切面积为103m2,在隧道当中共计建有9个紧急减速带，减速带的宽度为12m,隧道开挖截面面积为137m2,隧道中还建有两个回车路，其路面宽度达到20m。回车路的挖掘断面面积达223m2,在行业当中属于大型隧道断面与超大型隧道断面。大河湾隧道横穿金沙江背面的一座山体，在进入山体之前，山体十分陡峭，与所修隧道制定的高度差超过了300m。在该山体最深处，隧道离山顶的距离超过了800m，大河湾隧道处于第三沉降带之中，该沉降带中的岩层主要由砂岩和碎石土构成。隧道周围的岩石较为松散，属于不良地质，很容易在施工过程中发生塌方等突发事件。

2 整体施工方式

大河湾隧道的整体施工方式采用双口挖掘模式，使用喷锚构件法开展对隧道的施工工作，在挖掘隧道之前，先使用相关技术，对前方的地质状况进行监控，并使用自创的简易钻孔支架与YT-28风枪钻机设备进行钻孔处理。在隧道挖掘伊始，先对山体进行光面爆破处理，并使用自行卸载式货车利用无轨运输的方法，将山体中多余的渣运送出山体，整体钢化车衬砌，利用罐车进行混凝土的运送工作。混凝土运送到相关泵车，泵车将混凝土浇筑建模。在整个隧道之中，使用到的混凝土全部都在隧道之外的两个搅拌点进行集中制造，然后运往

隧道中，对隧道中的洞口进行混凝土浇筑工作。

2.1 风力、电力、水力的供给

在隧道的两个入口处，分别建设1座压缩空气制造站，每个制造站当中安装5个30m3的电动空气压缩机。除此之外，再配置2台30m3的内燃空气压缩机，以备不时之需。抗高压风管使用半径为80mm的钢管，并将该导管引导进隧道之中。在隧道的进出口，都使用远距离单头压缩式通风装置，并且各安置1台天津制造的DT-125型号的大型横轴式通风设备，半径为0.8m的橡胶材料软管对隧道进行风力的运送。在隧道的所有进出口建设1座变电站，其变电的大小为700kV·A。除此之外，还需要配置1台200kV·A的运动变压器将电力资源安全运往隧道口之中，在山体隧道的每一个洞口之中各修建1个150m3的高位水坑，其高度应高于隧道洞口高度70m以上，它的入口利用了水往低处流的特点，出口是金沙江，并且经过4层过滤。

2.2 超前支护方式

在大河湾隧道口的出口，针对1类脆弱围岩岩层利用R25N自动锚杆组成预先短管棚，杆长约为6m，其中,锚杆每2.4m会出现1个循环节，所有循环节打进4m长的R25N自动锚杆201根。它的纵切面的水平连接长度不低于1.5m，支护方式的有效控制距离为隧道拱部到隧道墙体之间的最大横跨距离。

2.3 隧道挖掘办法

针对山体中的1类岩层，使用上台留内核土质法，2类岩层使用短台阶法，3类岩层使用台阶法，4、5类岩层使用完全截断法。1、2类岩层在进行施工的过程中，都使用挖掘机设备进行隧道挖掘，一些少数的零散石块利用爆破的方式，最大程度降低岩层的松动，同时提前对山体开展封闭工作。对于山体的数据变化，进行多方面测量，以此为基础开展对大河湾隧道的挖掘工作。3、4、5类的岩层直接运用爆破的方式，隧道的回车路都是属于5类岩层之中，在开展相关的挖掘工作时，首先针对普通的断层截面进行挖掘工作，再进行较为简易的支护施工，紧接着再开始相关的挖掘工作。这样做既可以让先头施工部队的工作不被延误，同时也可以增强后续维护人员的安全性，相关检测人员需要加强对山体状况的检测，一旦出现山体变动，需要立即撤出，确保相关人员的施工安全。

3 相关施工技术介绍

3.1 TSP地质情况报告技术

在与其他地质技术相比较的过程中，笔者发现，更为先进的TSP地质情况报告技术用于检测范围广，检测准确率高，受到电磁干扰时对数据无影响等优点。且相关的技术设备十分便于携带，所以，先进的TSP地质情况报告技术是在长大隧道挖掘过程中一项值得大力推广的技术

3.2 TSP检测程序

3.2.1 在检测开始前的准备工作

大体有两点准备工作，首先是震源布置，依照长大隧道的已经挖掘地面的现有状况与该片已挖掘区域所处的岩层带，在离挖掘机工作处10m左右的地方钻设一爆破点，直径约为40mm，爆破点的深度约为10m，和隧道底部之间的距离大约在1m左右。并且与隧道轴之间呈现出90°的夹角，按照这个规律，每1.5m左右向隧道洞口之外设置20个震源引爆点，并且每个引爆点当中放置40g TNT炸药，用雷管进行相互连接。第二步就是安装接受传感装置，在距离隧道施工挖掘点50m左右的地方，安装最后一个爆炸点，在山体隧道中对称安装2个传感器点，每个点位的深度约为2m，每个传感器点孔的半径约为20mm。并且，在离隧道底部1m左右的位置，朝下往隧道洞口偏斜15°左右。在安装完所有的爆破点之后，使用固定装置将每一个爆破点填满，之后再插入相关的接收设备。需要注意的是，接收装置的安装必须要保证岩层与雷管之间不存在有缝隙，才可以真正保证传感器所接受到的相关信息准确无误。

3.2.2 现场监控

首先把隧道挖掘过程中的相关数据包括该工程的名字、修建时间、修建全长等以及测量的数据即接收器和爆破点的具体坐标位置输入计算机当中。接下来将传感器每一个都插进相应的管套至之中，确定连接完毕，检查信号无误。再把挖掘过程中其他设备的电线等连接妥当，开启数据记录设备，并对计算机进行噪声检测与线路故障检测。最后，在离传感器设备最近的一个爆破孔当中注入清水封死爆破口，并拉动引爆装置，引爆该爆破孔。对于爆破产生的振幅与震波进行数据采集，并以上述动作作为循环，开始完成所有爆破孔的数据采集。

3.2.3 分析数据

在现场数据采集工作完毕之后，相关检测人员利用

电脑所记录下的相关数据开始对施工地段地质状况开始加以分析。依照计算机绘出的该隧道的相关图像和数据的分析，结合现场初步调查所采集的数据样本，解读在接下来的挖掘工作中可能会出现的岩层的状况、位置，还有规模大小。

3.3 使用GPS系统用于隧道挖掘工程中的数据测量

大河湾隧道在进行挖掘工作时，在入口的山体与地面呈现的夹角接近90°，并且与隧道之间的高度差达到了300m以上。所以，在挖掘隧道的过程中，想要对隧道内的数据监测往往有很大的难度，若采用传统的布网方式进行数据监测，那么，所布网的长度将会接近有20km。如此长的网，控制精度会出现极大的困难，针对这种状况，运用到了先进的GPS卫星定位导航就可以很轻松解决这个问题。在大河湾隧道挖掘期间，工程队在进行隧道挖掘的过程中，运用了GPS技术，并使用了其他相关监控技术给予辅助。结果表明，GPS技术用于大河湾隧道的挖掘工作，所给出的数据误差极小，完全满足施工方对大河湾隧道施工所提出的要求，其在进行测量中，主要表现出以下几个优点。

1）不需要建立多个测量站台，节约了测量站台在建立过程中的花费。

2）给出的数据准确度较高，降低了因为大河湾隧道在进行挖掘工作时因为复杂的地理条件的限制而产生的数据精度偏低的现象。

3）测量数据的耗时较短，大量降低了人力资源的消耗，若采用传统方法进行定位或数据测量，往往需要9d甚至更长的时间。但是，使用GPS数据仅仅需要传统方法一半的时间就可以得到比原有数据更为精准的数据，大大降低了人力资源的使用，节省的施工企业的成本。

4）操作方便。GPS卫星定位设备具有极高的自动化程度，在进行位置监控和数据采集时，相关测量人员只需要安装装置的相应开关，测量海拔高度和控制相关仪器的正常运行就可以了，因此,GPS系统操作极为简单。

5）可全天工作，使用GPS系统，可以不受到天气的影响，在任何地点都能够自由运行。

4 结语

在对大河湾隧道这样的大长隧道进行施工挖掘的工程当中，因为山体地质欠佳，所以，使用传统的数据监控手段以及施工技术就很有可能会造成在该工程修建过程中出现严重的问题。因此，施工单位大胆使用TSP技术和GPS全球卫星定位导航技术来增强获取数据的准确性，也让该工程在开展时，安全系数大幅度提升，有效地降低了施工成本，使得大长隧道施工质量有了保证。

【1】徐婷,曹世理,周伟,王元庆.长大隧道施工人员定位跟踪系统设计研究[J].公路,2014（2）:113-117.

【2】张文元.解析长大隧道施工地质超前预报工作[J].低碳世界, 2014（7）:191-192.

【3】邓勇.我国长大隧道施工发展趋势探讨[J].铁道建筑技术,2009（11）:72-75.

Analysis on the Construction Technology of Long Tunnel

MA Fei
(ZhangShiZhangjiakouHighwayManagementOffice,Zhangjiakou 075000,China)

Thispaper to the riverbaygrewup tunnel construction project asan example,analyzed the overall construction method,and appliedtotherelatedtechnology(includingtheTSPgeologicaltechnicalreport,TSPdetectiontechnology,GPSglobalsatellitepositioning system),hopecangiverelevantconstructionindustrypractitionerstoprovidesomehelp,andlookforwardtotheadvancedtechnologycanbe moreforlongtunnelconstruction.

longtunnel；construction；technologyanalysis

U455

A

1007-9467（2016）07-0166-03

2016-01-19

马飞（1981～），男，吉林四平人，工程师，从事公路工程项目管理，（电子信箱）736089088@qq.com。