[科普中國(guó)]-漏斗棚架法

漏斗棚架法（hopper shed support tunnelling method）也稱(chēng)下導(dǎo)坑先墻后拱法。適用于較堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖層。施工時(shí)先開(kāi)挖下導(dǎo)坑，在導(dǎo)坑上方開(kāi)始由下向上作反臺(tái)階式的擴(kuò)大開(kāi)挖，直至拱頂；隨后在兩側(cè)由上向下作正臺(tái)階式的擴(kuò)大開(kāi)挖，直至邊墻底；全斷面完全開(kāi)挖后，再由邊墻到頂拱修筑襯砌。

施工程序漏斗棚架法又稱(chēng)下導(dǎo)坑先墻后拱法，它的施工程序是：在最前方開(kāi)挖的部分是下導(dǎo)坑①，在下導(dǎo)坑開(kāi)挖面后約30~50米處，開(kāi)始架設(shè)“漏斗棚架”，然后在漏斗棚架上方逐步向上擴(kuò)大②③④及⑤各部。它們的間距以互不干擾為原則，一般可采用15~20米，②、③、④、⑤部擴(kuò)大的鉆眼工作可在棚架的碴堆上進(jìn)行。它們爆落的石碴通過(guò)棚架漏斗口向下裝入停放在下導(dǎo)坑的斗車(chē)中，并運(yùn)出洞外。拆除棚架以后，再開(kāi)挖兩側(cè)⑥部和水溝，完成整個(gè)斷面的開(kāi)挖。最后，在一定的安全距離(約30~50米)以外就可灌注邊墻和拱圈混凝土襯砌。1

關(guān)鍵因素導(dǎo)坑是分部開(kāi)挖法的關(guān)鍵工序，它能為后續(xù)開(kāi)挖工序創(chuàng)造臨空面，以提高爆破效果，同時(shí)能作為開(kāi)展工作面進(jìn)行擴(kuò)大的基地，在導(dǎo)坑開(kāi)挖中能查明實(shí)際的地質(zhì)情況，能用來(lái)排除地下水使坑道保持干燥，能用它來(lái)鋪設(shè)管道、電纜線(xiàn)和運(yùn)輸軌道，能便利地下測(cè)量工作，及早打通導(dǎo)坑，能使中線(xiàn)得到校核，同時(shí)能顯著地改善施工通風(fēng)條件。在另一方面講，導(dǎo)坑本身的尺寸較小，只有一個(gè)I臨空面，超前進(jìn)入山體深處，運(yùn)輸距離最遠(yuǎn)，而且地質(zhì)情況還有待查明，可能遇到地質(zhì)突然變化而影響前進(jìn)。同時(shí)相對(duì)于后續(xù)開(kāi)挖工序來(lái)說(shuō)，導(dǎo)坑的開(kāi)挖工作、出碴運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、測(cè)量工作以及鋪設(shè)管路等方面都是比較困難的。正是由于這些原因，導(dǎo)坑的掘進(jìn)成為全隧道施工過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，有效地組織導(dǎo)坑快速掘進(jìn)，使導(dǎo)坑掘進(jìn)領(lǐng)先于其他工序，為加快整個(gè)隧道施工進(jìn)度創(chuàng)造條件。

導(dǎo)坑的最小尺寸主要應(yīng)滿(mǎn)足打眼放炮、質(zhì)條件，支撐形式和管路布置等情況而定，出碴運(yùn)輸?shù)裙ば蛟诓僮魃系囊?，同時(shí)應(yīng)結(jié)合地以保證正常施工的需要。

為了架設(shè)漏斗棚架，下導(dǎo)坑還要求加高到3.2~3.4米。導(dǎo)坑形狀通常用矩形或梯形。在堅(jiān)硬巖層一般采用矩形。在較破碎的地層時(shí)宜用梯形，兩側(cè)斜度約為10∶1，這樣可縮短橫梁的跨度，有利于承受豎向的圍巖壓力。這樣的支撐對(duì)于承受側(cè)向圍巖壓力比較穩(wěn)定。

下導(dǎo)坑中心線(xiàn)一般與隧道中心線(xiàn)一致，其底面標(biāo)高應(yīng)與隧道底面標(biāo)高平齊。掘進(jìn)時(shí)一定要注意，不要使導(dǎo)坑底面標(biāo)高升起，以免以后“檢底”。1

漏斗棚架的類(lèi)型漏斗棚架的類(lèi)型與下導(dǎo)坑寬度有關(guān)。為了漏碴和運(yùn)碴互不干擾，一般采用雙運(yùn)輸?shù)赖膶?dǎo)坑。

棚架是一個(gè)臨時(shí)結(jié)構(gòu)，主要按一次爆破后在棚架上堆積的②，⑧部的石碴重量來(lái)設(shè)計(jì)，對(duì)于沖擊力，則考慮另加臨時(shí)中間支柱來(lái)加固。橫梁通常采用西25~30厘米的圓木，立柱采用Φ20厘米的圓木。為了保持棚槊的穩(wěn)定和整體性，需加設(shè)縱撐，一般采用西15厘米的圓木。棚架總長(zhǎng)度應(yīng)按②～⑤部的漏碴需要而定，一般60~70米。有時(shí)為了縮短棚架總長(zhǎng)度，而將④，⑤兩部合拼為一次開(kāi)挖。

漏斗棚架開(kāi)挖法的②③④⑤部挑頂擴(kuò)大的爆破都有2個(gè)臨空面，爆破條件較好。此時(shí)要注意炮眼布置和裝藥放炮工作，盡量減少超挖、欠挖和減少對(duì)巖層的震松。并要注意爆落的石塊不致太大，以免堵塞漏斗口或打壞棚架和斗車(chē)。

漏斗棚架法特點(diǎn)綜合上述的漏斗棚架法施工，它的優(yōu)點(diǎn)有：

(一)便于手持鑿巖機(jī)的使用，上部斷面的石碴裝車(chē)，可不用裝碴機(jī)械。

(二)領(lǐng)先的下導(dǎo)坑能及早探明前方山體的地質(zhì)條件，疏干圍巖的地下水，以及使隧道提早貫通。

(三)工作面較多，可同時(shí)流水作業(yè)。如需要加快隧道掘進(jìn)進(jìn)度，下導(dǎo)坑可趕前較遠(yuǎn)，以增加中間的擴(kuò)大工作面。

由此可以看出，漏斗棚架法對(duì)予用人力和小型機(jī)具相配合的半機(jī)械化隧道施工是很適合的。

但這一施工方法也存在一些缺點(diǎn)：

(一)棚架需要木材較多，且易被爆破損壞而消耗大。

(二)工作面分散，通風(fēng)條件較差。管路布置也比較分散，側(cè)墻⑥部爆破時(shí)容易打壞管路和堵塞運(yùn)輸線(xiàn)路。

(三)拱部爆破分部較多，不利于光面爆破。2

(四)巖層暴露時(shí)間較長(zhǎng)，而且分次向上擴(kuò)大，若要支撐，只能等到擴(kuò)大出整個(gè)坑道輪廓時(shí)，才能架設(shè)，因此限制了這個(gè)方法只能用在比較堅(jiān)固穩(wěn)定的巖層。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

陳紅 - 副教授 - 西南大學(xué)