[科普中國]-漏斗棚架法

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

施工程序漏斗棚架法又稱下導(dǎo)坑先墻后拱法，它的施工程序是：在最前方開挖的部分是下導(dǎo)坑①，在下導(dǎo)坑開挖面后約30~50米處，開始架設(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棚架漏斗口向下裝入停放在下導(dǎo)坑的斗車中，并運出洞外。拆除棚架以后，再開挖兩側(cè)⑥部和水溝，完成整個斷面的開挖。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)坑是分部開挖法的關(guān)鍵工序，它能為后續(xù)開挖工序創(chuàng)造臨空面，以提高爆破效果，同時能作為開展工作面進(jìn)行擴(kuò)大的基地，在導(dǎo)坑開挖中能查明實際的地質(zhì)情況，能用來排除地下水使坑道保持干燥，能用它來鋪設(shè)管道、電纜線和運輸軌道，能便利地下測量工作，及早打通導(dǎo)坑，能使中線得到校核，同時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I臨空面，超前進(jìn)入山體深處，運輸距離最遠(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)。同時相對于后續(xù)開挖工序來說，導(dǎo)坑的開挖工作、出碴運輸、通風(fēng)、排水、測量工作以及鋪設(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，出碴運輸?shù)裙ば蛟诓僮魃系囊?，同時應(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。在堅硬巖層一般采用矩形。在較破碎的地層時宜用梯形，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。這樣的支撐對于承受側(cè)向圍巖壓力比較穩(wěn)定。

下導(dǎo)坑中心線一般與隧道中心線一致，其底面標(biāo)高應(yīng)與隧道底面標(biāo)高平齊。掘進(jìn)時一定要注意，不要使導(dǎo)坑底面標(biāo)高升起，以免以后“檢底”。1

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

棚架是一個臨時結(jié)構(gòu)，主要按一次爆破后在棚架上堆積的②，⑧部的石碴重量來設(shè)計，對于沖擊力，則考慮另加臨時中間支柱來加固。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。棚架總長度應(yīng)按②～⑤部的漏碴需要而定，一般60~70米。有時為了縮短棚架總長度，而將④，⑤兩部合拼為一次開挖。

漏斗棚架開挖法的②③④⑤部挑頂擴(kuò)大的爆破都有2個臨空面，爆破條件較好。此時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。

漏斗棚架法特點綜合上述的漏斗棚架法施工，它的優(yōu)點有：

(一)便于手持鑿巖機(jī)的使用，上部斷面的石碴裝車，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：

(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部爆破時容易打壞管路和堵塞運輸線路。

(三)拱部爆破分部較多，不利于光面爆破。2

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