延安南沟门水利枢纽工程有限责任公司陕西延安716000
摘要：随着社会的不断发展，引水工程和水电工程在国民经济中的地位和作用越来越重要。因此，有必要研究和做好小断面隧道的施工。调水工程、水电工程乃至国民经济都具有重要意义。合理规划和布置支护洞的施工是长导流隧洞施工的前提，运用成熟的施工技术，建立良好的运行机制，是工程建设顺利发展的保证，有限工作面开挖施工隧道与施工作业空间。本文向我们全面探讨关于小断面长隧洞开挖与支护施工。
关键词：小断面；长隧洞；开挖；支护；施工
引言：隧洞引水工程将继续增加小断面，而长隧洞由于体积小、长度长，在引水工程中更为普遍。小断面长隧洞的合理、经济的施工组织设计难以施工、研究、探索，施工人员应该进一步实现快速施工和推广，实现远距离输水。
1.隧洞开挖采用施工方法
隧道开挖采用“新奥法”施工，全断面光面爆破，楔形开槽，YT-28手持式气动钻机，自制可拆卸施工工作平台，无轨运输矿渣，装有电渣装载机，采用装载机配合电动扒渣机装2-3m3自卸汽车出渣。
1.1测量放线
控制点由全站仪测量，进入孔后，在孔内安装红外导向器，控制隧道面的开挖。每次钻进前，采用中心法和距离法放线，用红色油漆开挖工作面。在地表标出开挖轮廓，利用全站仪对隧道断面进行检测、复核和测量。
1.2钻孔爆破作业
YT-28手持式风钻钻进，整个断面开挖爆破。槽孔采用楔形槽，槽的钻孔深度为2.5m，辅助孔的钻孔深度为2.2m，周围孔的钻孔深度为2.0m，槽和辅助孔连续充电，周边孔光滑，周边孔采用光面爆破间隔装药。
1.3隧洞通风
隧洞通风采用压入式轴流风机独头通风。
1.4找顶安全排除
隧道爆破通风后，对隧道拱顶危险岩体进行搜索，及时排除隐患。炉渣完工后，再次进行防火安全检查，为下次施工做好安全施工准备。
1.5出渣方式
装载机与电渣载渣结合使用。当掘进工作面距错车孔70m以下时，装载渣优于扒渣机，当掘进工作面距错车孔100m以上时，矿渣机性能优良。
1.6隧洞立拱支护
拱架采用I14工字钢加工，经统计土洞立拱支护需要3个小时，岩洞立拱支护需要3.5个小时。
2.施工中存在的问题
2.1出渣问题
由于采用20装载机配合电机扒渣机装渣，自卸汽车出渣，设备质量较差，运用2-3个月后，虽然经常进行检修，但也经常出现损坏现象，影响施工进度。
2.2通风问题
窑洞烟气主要是爆破后的烟气和炉渣设备的排烟。在实际施工过程中，喷水器没有就位，车辆没有排气过滤装置。随着隧道开挖进尺的不断延长，通风和排气时间将越来越长。虽然可以设置串联通风装置，但由于电压，它可能不能达到理想状态。开挖深度越大，开挖通风时间占开挖周期时间的比例越大。
2.3洞内电源电压问题
伴随着隧道开挖的延伸，洞内电压将继续降低，隧道开挖后期电压将不足。洞内设备不能正常启动，严重影响隧道开挖。
2.4隧洞施工方案优化
2.4.1设置施工支洞，长洞短打
该支护孔的施工具有以下优点：1）掘进工作面多，实现了“长孔短打”，缩短了施工周期（单头控制适合1000m左右）；2）有利于隧道通风和排放；3）有利于滞后放电。支护孔的施工应遵循平衡施工的原则，既快又经济。主孔支护孔多，工作面多，有利于主孔施工进度，但临时施工量增加，不利于经济施工。相反，在支护孔中很少有或没有支护孔，活动工作面很少，不利于主动施工，影响后期施工的因素很多。
2.4.2施工机械设备选型
钻孔设备选择：尽管多臂钻钻孔快，手持风钻钻孔慢，但由于隧洞内空间小，单位面积的钻孔数比大洞多，多臂钻的效率不能充分发挥；自制可拆卸施工作业平台，采用手持风钻通过长、短钎的作业方式，可以充分发挥手持风钻的优势，故优先考虑手持风钻。
出渣设备配套：出渣工序是控制施工进度的关键环节，出渣设备选型是否得当，直接影响施工进度。一般选用电动扒渣机配合小型自卸车，或选用小型装载机配合小型自卸车；经我项目统计验证，小型装载机配合扒渣机装渣，小型自卸车出渣，开挖出渣效率较高。若条件允许，考虑通风排烟问题，首先考虑有轨运输，轨道为轻轨，单轨铺设，每200m设置20m长的会车道，有利于后期施工设备维修、保养，有轨运输设备故障率远远低于无轨运输。
2.5辅助设施配置
2.5.1通风、排烟：
火药的挖掘是否尽快喷出，决定是否能及时进行。在参观其他施工现场后，结合目前的实际情况和检测数据，混合气源效果较好。混合式送风通风，孔内设置专用喷水器，尾部设置过滤装置，提高除尘排烟效果。
2.5.2供电：
电源的最大困难是大的线路损耗。为了减少线损的影响，可以使用电阻小的铜芯电缆来降低线损，在线路的末端可以使用升压变压器来确保施工设备的正常使用。电源的最大困难是大的线路损耗。为了减少线损的影响，可以使用电阻较小的铜芯电缆来降低线损；可以在线路的末端使用升压变压器，以确保施工设备的正常使用。
2.5.3爆破循环控制：
由于隧道施工的地质差异，按照既定的爆破设计往往不能达到最佳的爆破效果。在施工过程中，应根据实际围岩地质条件及时调整爆破参数，以获得最佳的爆破效果。开挖进尺是重要的爆破参数，要与循环时间协调考虑，才能获得最佳的循环进尺。
2.6台阶法施工
台阶法是先开挖上半断面，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面，上、下半断面同时并进的施工方法；按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。近年由于大断面隧道的设计，又有三台阶临时仰拱法，甚至多台阶法。至于施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条件来决定：
（1）初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短。
（2）上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。
在软弱围岩中应以前一条为主，兼顾后者，确保施工安全。在围岩条件较好时，主要是考虑如何更好的发挥机械效率，保证施工的经济性，故只要考虑后一条件。
2.7台阶开挖法的优缺点：
台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度。但上、下部作业有干扰；台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数，但台阶有利于开挖面的稳定。尤其是上部开挖支护后，下部作业就较为安全，但应注意下部作业时对上部稳定性的影响。
2.8环形开挖留核心土法
环形开挖留核心土法应注意以下几点：
（1）环形开挖进尺宜为0.5-1.0m，核心土面积应不小于整个断面面积的50%。
（2）开挖后应及时施工喷锚支护、安装钢架支撑，相邻钢架必须用钢筋连接，并应按施工要求设计施工锁角锚杆。
（3）围岩地质条件差，自稳时间短时，开挖前应按设计要求进行超前支护。
（4）核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完成后、喷射混凝土达到设计强度的70%。
2.8.1中隔壁法（CD法）
CD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法，主要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道（Ⅳ级围岩）地段。
结语：对于小断面隧道的施工，我们认为选择设备是保证施工的关键。正确合理的设备选型和配套，可以保证正常的施工进度。合理、科学的人员、设备和机械能更有效地改善生产，只有当每个环节被占用，我们才能取得更好的收获。
参考文献：
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[2]王鑫圆；黄伟杰；张博；浅析小断面长隧洞挖开方案研究[J]郑州大学.2016（05-99）
[3]王伟杰；张黄博；浅析小断面长隧洞开挖解决方案[J]河南大学.2017（05-90）