浅谈江底隧道施工技术及管理

浅谈江底隧道施工技术及管理（西二线东段项目部）2013/9/1215:31浅谈江底隧道施工技术及管理

陈忠矫利川通过对工图的研究，并结合现有的施工人员、设备及技术，确定施工方案，并选配相应的设备。江底隧道施工技术管理的难点主要在于开挖、出渣、提升、超探、排水及测量六个方面。一、开挖作为水下隧道的开挖，特别是在全岩大倾角斜井中开挖，从目前国内的生产水平而言，最经济的方式还是采用钻爆开挖的方式进行；对于钻爆设备，国内性价比较高的还是YT-28凿岩机。人工钻爆开挖非常经济，但其主要矛盾在于施工人员，且该矛盾将随着社会经济的发展不断放大。目前的人工费不断上涨，国内小断面隧道的建设项目越来越多，掘进工可选择的范围也越来越大。水下隧道相对于山岭隧道而言，条件更为苛刻，掘进工的要价自然是水涨船高；而且正是这种较山岭隧道苛刻的施工环境，让很多掘进工在施工过程中离职。这样，工作的主动性将不再属于管理人员，而在于施工人员。我认为解决该问题的方式在于不再依赖掘进工。通过对相关资料的研究，目前国内有很多小型企业生产出了简易的钻爆台车（其实就是将小型挖机的前臂改装），我们何不采购或自行研制这种设备，达到让技术员带领几个辅助工就能掘进的地步，从而掌握生产的主动性，提高生产效率。二、出渣作为水下隧道，必然伴随着斜井或竖井。由于竖井隧道建设我没有参与过，暂且不表。斜井出渣的方式目前大体上分为：人工出渣、扒渣机出渣和挖掘机出渣三种。1．人工出渣

虽然可以排除机械故障所带来的工期影响，但其效率太低，且现在的施工人员已很难找到能干这种工作的人了。但作为断面太小的隧道，也只能选择这种方式。2．扒渣机出渣

作为传统的机械化出渣方式，功效较高。特别是这种出渣方式可以与掘进平行作业。但其缺点在于：1）不能将底板两侧清理干净，必须人工配合。2）遇到出水后的泥岩、砂砾等淤泥状、颗粒状渣石将无能为力。3．挖掘机出渣

作为近几年新型的出渣方式，功效较高。特别是对于扒渣机不能清理的淤泥状、颗粒状渣石都能得到清理；而且其出渣时，不需要人工配合，在经济上比较占有优势。但其缺点在于：

1）不能与掘进平行作业；

2）洞内底板感官质量较差。以上三种出渣方式各有其的优缺点。在选择出渣方式前，只能通过对现场施工条件的判断，选择出合理的出渣方式。三、提升及平巷运输斜井提升方案的选择极为关键，因为斜向提升存在很大安全风险，所以对卷扬机以及矿车选用要准确，目前大多采取有轨运输。在运输过程中，因矿车容量有限，应提倡采用串车作业，或采取大容积侧翻式矿车，以提高提升效率。但我认为，若采用大功率绞车带动小型自卸汽车进行无轨运输，这样不但可以提高提升效率，还可减掉钉道这一工序

对于江底平巷运输，很多都采取人工推斗的方式进行。通过东江隧道的施工，我认为还是采取柴油机车运输的方式效率更高。

四、超前钻探超前钻探是江底隧道技术及施工管理的重点和难点，其方案的编制和具体实施的情况决定了江底隧道的成败。超前钻探的目的主要有两个方面，其一是超前地质钻探，以判断前方围岩的地质情况；其二是超前探水，以判断前方是否存在水系。

1.超前地质钻探。

目前采用的钻机多为ZDY-620坑道钻机，通过取芯及对出水颜色的变化、钻屑颗粒状况、钻机钻进过程等情况进行综合分析，也可从大体上掌握前方围岩的岩性、裂隙位置及大小、破碎程度等。所以，在钻进过程中的第一手资料非常重要，必须做到真实记录、客观分析。

2.超前探水虽然ZDY-620坑道钻机的标称最大钻进深度为100m，但由于其扭矩只有380N.m，在硬岩（如砂岩、花岗岩）中若钻进深度过大，其方向将无法控制，也就失去了钻进的意义。所以，通过长期的试验，一般采取钻进40m～50m。对于超前长探水孔的布置，在一般段落至少需要探出一个无水孔；对于特殊地段，如破碎段、富水段等，则需布置5个以上的钻孔；对于特别需要查明的段落，则需按照帷幕注浆的布孔方式进行布孔。当然，超前长探只能在战略上控制前方出水情况，在每一循环，还需增加5个短探孔。只有通过长短探的有机结合，才能有效的探明和控制前方的出水。3.探水设备。

目前采用的钻机多为ZDY-620坑道钻机。其在泥岩和硬度不大的砂岩中效率较高，但若在硬质花岗岩等硬岩中钻进，其效率就较低。我认为，在以后的工程中，还是需要根据图纸提供的地质情况，选择不同的钻机。五、排水江底隧道在施工过程中，虽然进行了超前探水和注浆止水，但每一次出水的治余量也不可小觑；而抽排水的功效，决定着江底隧道施工的进度和成本。江底隧道的排水主要分两个方面，其一是斜井掘进期间的排水，其二是平巷排水。1.斜井排水

在斜井掘进期间，出水一旦未能得到及时的抽排，将聚集在碛头底部，导致底板无法掘进，甚至造成淹井。而在斜井掘进期间，除非水量非常大，否则不会安装大型排水设备，所以只能采取多级排水的方式进行排水。a设备安装

对于排水设备的安装，一定要采取打水坑的形式进行安装潜水泵，即临时小水仓一定要低于隧道底板标高，切不可采取油桶、矿车等代替，只有这样才能有效的对上部散水进行截流；在水坑中利用浮力原理安装行程开关，让水泵自动运行。b管路安装

排水管路的安装，目前大多采用钢管进行丝接。我认为，在斜井排水期间，可采用Φ50硬质塑料管作为小型潜水泵排水管路。其造价低廉、安装便捷，而且其受压能力也完全能满足常规的江底隧道埋深。c水泵配置

由于潜水泵的寿命较短，而斜井的排水又是采取多级排水的方式进行，任何一台水泵的损坏，都会导致整个排水系统的瘫痪。所以，必须在地面配备多套完好的水泵作为备用，而损坏的水泵，必须立即抢修。所以，我认为在地面只能看到完好的水泵，以及正在抢修的水泵。2.平巷落平点排水。

隧道进入平巷后，平巷、斜井的出水，将聚集在落平点的水仓中进行抽排。落平点排水的技术要点在于水仓、设备硐室的设计以及排水设备的选配。a水仓、设备硐室的设计。

由于平巷掘进期间，几乎所有的设备都要安装在落平点处，所以设备硐室的设计一定要与水仓有机的结合在一起。首先是水仓一定要大，而且要便于清理，一般采取延伸斜井的方式直接进行开挖；前部设置沉淀池，在水仓内部也要进行分级沉淀；在距离落平点上部10～15m处也应设置一较大的水仓，用于在隧道落平初期使用（因为此时隧道平巷还没有水仓），也可作为以后二衬时期的备用水仓。其次，在水仓顶部设置简易吊车，便于设备的安装，最好为电动。最后，所有设备的安装，应尽量的抬高，以便日后应急所需。b排水设备的选配。

基于我们施工的电力条件，不可能像煤矿一样采取专用大型的排水设备进行排水，所以对于水量的控制来讲，最重要的还是进行探防水。但因为治余量的原因，也要进行排水作业。所以在平巷落平点，至少应安装两台水泵，根据隧道斜井的高差、排量要求，合理选配水泵。对于能效比而言，我个人认为选配多级潜水泵较离心泵有一定的优势，但其磨损率较高，所以对水泵日常的维护和保养要求相对较高。六、测量对于隧道工程的测量工作，其重要性非同小可，一旦测量有误，将会造成巨大的损失。对于测量工作，其技术难点主要在于以下几个方面：1.控制网的布测

虽然大多数隧道工程在开始之前，都有设计院交定的基准桩，但其准确性和可操作性是受到质疑的。所以，在隧道开挖之前，必须以设计桩作为基准点，重新进行控制网的布测。控制网的布测过程中，要遵循“可追溯、可使用、不位移、能闭合”的原则，所以对选点、制桩和测量的要求较高，测量人员必须先做方案，再进行布测。2.洞内导线测量和激光安装

由于小断面隧道内部无法布设闭合导线，所以在测量的过程中，其对点精度要求较高；特别是对激光的安装和校核，每一次的测量都要做到认真负责。3.平巷导线校核

由于隧道内导线为支导线，到达落平点后，实际施工的导线与设计肯定有一定的偏差。所以，在隧道落平后，应对平巷导线的方位进行校核，以达到贯通测量的精度要求。管道局青年“五小”成果-石方段采用袋装土包裹管道小回填建议2013/9/2913:43​徐郧背景中缅油气管道工程(缅甸段)PL05标段CD001-CD013N区间地处伊洛瓦底江平原及掸邦高原交界处，地势跌宕起伏，管线在9.4KM长度范围内快速爬升，油气管线并行敷设。整个区段内，地表植被稀疏，石方裸露，基本无土方覆盖层，石质以灰岩为主，硬度较大。因地势起伏，多个区段轮式车辆无法进入。因管线全部采用沟下焊接，施工过程采用防塌箱防护，管沟沟底尺寸达到2.6米，管沟一次回填所需细土方量较大。因区段内基本无土方可以利用，一次回填所需细土基本全部需要从外部购买拉运，造成施工成本的极大增加。纯石方地段开挖后的管沟内容对于较宽的管沟，在一次回填时如按照传统回填方法进行满沟回填，势必造成管材有效保护范围以外细土的浪费，尤其是在纯石方细土取土困难的地段，造成细土拉运成本的增加。据此，在一次回填时，可采用袋装细土对管线四周300-500mm范围进行全方位的包裹，该方法不仅加强了对管材本身的保护，而且使细土得以充分有效的利用，减少了保护层以外细土的浪费。包裹方法示意如下图：

纯石方地段袋装土包裹管线成效1.减少了细土用量：直接采用细土回填方式进行小回填，单条管线每延米管沟回填细土用量在3.5方左右(考虑部分耗损)，采用袋装土包裹管道回填方式每延米用量在1方左右，单条管线每延米管沟细土用量节省约2.5方。2.降低了施工成本：根据缅甸当地市场情况，细土拉运到现场的平均单价为45元每立方，因此每延米管沟减少细土采购单价为(3.5-1)*45=112.5元；另外采用袋装土包裹管道增加人工装土、包裹费为每延米35元；因此综合计算每延米管沟减少费用112.5-35=77.5元。管沟袋装土包裹油气双线长度累计约15km，共计节约成本116.25万元人民币。该方法减少了纯石方等取土困难地段细土回填用量，有效降低了施工成本。

“五小创新成果彰显青工风采”-2013年一等奖2014/4/2410:02

​挖掘机铲斗铰接座孔部位的改造

设备管理中心

李峰背景

由中缅项目返回的挖掘机在整修过程中发现，由于缅甸当地雨水多，石方施工强度大，整个工期都处在亚热带地区进行施工。在这种异常恶劣的施工条件下，造成挖掘机斗销及座孔磨损严重。而挖掘机铲斗铰接部位是整机工作条件最恶劣的部位，又是最薄弱的位置所在，需要经常保养。该部位在正常工作状态下每8h

应从黄油嘴加注黄油一次,

并要保证黄油能从铲斗轴套与铲斗铰接座孔外端之间的间隙溢出，如：挖掘沙石或在水下挖掘,

则必须每4

h

加注一次黄油,

否则会很快地造成铲斗铰接座孔磨损，座孔失圆并磨成喇叭口，从而使铲斗轴中部受力,

抗弯强度很快下降,

出现断裂。

如果从厂方直接购买，势必造成公司项目维修成本升高，所以针对这种情况对挖掘机铲斗座孔进行改造，在满足现场设备对环境及施工要求的同时，又节约了项目修理成本。

内容

针对挖掘机斗轴及座孔磨损严重的情况，制定了行之有效的维修方案，进行针对性的维修，满足设备的使用要求。

维修过程1、确定镗孔量2、镗孔作业3、镗孔完成后达到镶套标准

4、镶套完成后铲斗座孔达到使用标准

成效

如果购置原厂铲斗每台需要3万元左右，6个铲斗座孔重新镶套改造后，改进后的铲斗铰接座孔部位镶有带油槽的轴套，和连杆连接之间装半浮式油封。它由半浮式油封滑环和O形密封圈组成，其中的半浮式油封滑环为自制件,

其工作面须经平面磨光；O形圈为标准件,从结构上保证铲斗轴销不能与铲斗轴套相对转动和左右移动。为防止所加注的黄油通过铲斗轴销和铲斗轴套之间的间隙外漏,

设置了0

形密封圈，保证加注一次黄油后能在较长时间内，有良好的润滑效果。减少斗轴及铰接座孔等部位的磨损，延长了铰接部位及斗轴的使用寿命。即使出现轴套磨损只需更换新套即可，方便了再次维修，节省了劳动力，减轻了劳动强度，提高了检修效率，节约了材料费用支出。这个小改造使得维修每个铲斗大约节省3万元的成本。五小创新成果彰显青工风采2014/5/139:09

石方段管沟细土回填巧用沟箱小发明土石方工程处

陈晓虎

背景

陕京三线（良乡-西沙屯）段输气管道工程北京市门头沟区段内，管线跨越太行山余脉，管线线路起伏较大。全线山区石方管沟敷设长度41.9Km。全线基本无土方覆盖层，石质以灰质岩为主，硬度较大，细土回填需要全部外购土方。

因为社会依托很差，进入作业带无依托道路，细土运输全部要进行装载机和挖掘机二次或多次倒运。倒运过程中细土损耗较大。造成成本增加。所以我项目部发明回填沟箱应用于细土回填工序，减少土方回填量，减少倒运损耗，减少成本流失。

内容

细土回填工序是对管沟内管道上方0.3m以下进行细土回填以防止回填中存在石块砸伤管道，避免造成瘪管及防腐层破损。因管沟为石方爆破形成，实际管沟较设计管沟较宽，会造成细土回填土方量增加，所以我项目部应用沟箱细土回填，减少细土回填量，缩减项目成本。

成效1、首先沟箱设计保证细土回填的厚度；沟箱扣在管道上方，摆放沟箱时需要人工配合，保证沟箱两侧与管道距离平均。对其内部进行细土回填，

2、沟箱细土填满后，对其外侧使用原状土回填，按照原土回填要求，保证回填石方直径不大于