新建蘭渝鐵路后山坪隧道斜井施工方案優化

邢利華

XING Lihua

(中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江湖州313000)

1 隧道概況

蘭渝鐵路后山坪隧道全長6647 m，位于甘肅省漳縣境內，隧道穿越地區山勢陡峻，沙棘樹等灌木叢生，人跡罕至，穿行等交通十分不便。隧道主要穿越西秦嶺高中山區，地貌較為單一，山澗沖溝低緩丘陵。南坡較陡，測區內縱向橫向溝谷普遍較為發育，且多呈“V”字型，線路穿越后山坪主峰，與線路走向迫于垂直，最高海拔為3065 m，相對高差為650 m。隧道內線路自進口分別為7‰、12.8‰、7‰的上坡及3‰的下坡。

后山坪隧道出口段5169 m，設置輔助坑道張家山斜井1 座，位于甘肅省漳縣金鐘鎮，斜井與正洞相交里程為DK159 +600，與線路方向成45°平面交角，全長1310 m，采用無軌運輸單道襯砌斷面。斜井進入正洞后采用雙向施工，其中往重慶方向施工長度120 m，往蘭州方向長度1070 m，合計1190 m。見圖1。

圖1 后山坪隧道張家山斜井平面布置示意圖

2 張家山斜井斷面的擬定及襯砌支護設計

2.1 張家山斜井斷面擬定

斜井無軌運輸斷面按單車道設計，斷面擬定考慮滿足各種因素，斜井斷面擬采用5.0 m ×5.9 m(寬×高)的凈空。斜井內間隔200～250 m 左右設置一處錯車道，錯車道長20 m，并在兩端各5 m 范圍內與單車道斷面過渡，錯車道凈空尺寸為7.7 m×6.2 m(寬×高)，斜井設計縱坡為10%，井口標高為2414.12 m。

2.2 襯砌支護設計

張家山斜井按非永久性工程設計，為單車道加錯車道設計。待其承擔任務完成后，在斜井井口及斜井與正洞交叉口位置采用C20 混凝土對其進行封堵。

2.2.1 錯車道設計

采用復合襯砌，局部圍巖地段設I16 型鋼鋼架，縱向間距0.8 m，噴射C25 混凝土，厚度230 mm。拱部采用Φ42 超前小導管預支護，小導管長3.5 m，環向間距0.5 m，搭接不小于1.0 m。模筑C30 混凝土，厚度350 mm。

2.2.2 單車道設計

采用噴錨襯砌，Ⅳ級圍巖采用噴錨襯砌，局部地段拱墻設I12.6 型鋼鋼架，縱向間距1.0 m。Ⅴ級圍巖采用復合襯砌，拱墻設I12.6 型鋼鋼架，縱向間距1.0 m，拱部采用Φ42 超前小導管注水泥漿預支護，小導管長3.5 m，環向間距0.8 m。無軌單車道斜井支護參數見表1。

表1 無軌單車道斜井支護參數表

3 張家山斜井施工優化方案

3.1 優化原因

后山坪隧道全長6647 m，施工工期緊張，不能滿足業主的總體進度要求，為加快施工進度，解決隧道主體工程施工的運輸、通風、排水、棄渣等特殊要求，決定對張家山斜井施工進行方案優化。

3.2 優化方案

3.2.1 斜井平面位置優化

后山坪隧道張家山斜井井口原設計位于一半山腰處，與正線線路相交于DK159 +600 處，交角為45°，位于線路左側。

將井口位置優化:根據現場地勢情況，將井口位置向線路左側平移，洞口位置標高為2456.13 m，與線路方向成65° 平面交角，優化后斜井全長809.11 m，縱坡為9.92%。見圖2。

3.2.2 斜井設計斷面及支護參數優化

3.2.2.1 設計斷面優化 張家山斜井由原設計無軌單車道變更為無軌雙車道，斷面凈空尺寸變更為7.7 m×7.0 m(寬×高)。

圖2 后山坪隧道張家山斜井優化后平面布置示意圖

3.2.2. 2 支護參數優化［1］Ⅴ級圍巖除井口26.2 m范圍內采用復合式襯砌，其他地段采用噴錨襯砌。上、下臺階開挖，初期支護采用I16 工字鋼，井口26. 2 m 內間距500 mm/榀，其他地段間距800 mm/榀，拱墻施作Φ22 全螺紋砂漿錨桿，長L =3.5 m，間距1 m×1 m(環向×縱向)。拱墻設Φ8 鋼筋網，網格間距200 mm ×200 mm。拱部施作超前小導管，長L =4 m，環向間距500 mm，縱向搭接不小于1 m，外插角3°～5°。洞口26.2 m 段二次襯砌厚度為450 mm，采用C30 鋼筋混凝土，每側邊墻底部預留5～8個Φ50 mm 泄水孔。

Ⅳ級圍巖地段采用全斷面開挖，支護取消二次襯砌，一般地段采用噴錨襯砌，厚度180 mm，局部地段視圍巖及地質情況設置I16 工字鋼，間距1.0 m/榀，拱墻施作Φ22 全螺紋砂漿錨桿，長L =3 m，間距1.2 m×1.2 m(環向×縱向)。拱墻設Φ8 鋼筋網，網格間距200 mm×200 mm。

Ⅲ級圍巖地段采用噴錨襯砌，初期支護為網噴混凝土支護，厚度為120 mm，拱部設Φ22 全螺紋砂漿錨桿，長L=2.5 m，間距1.5 m×1.2 m(環向×縱向)。

斜井內間隔200 m 設置一處緩坡段，長30 m，坡度為2% 緩坡段設置錯車洞，錯車洞凈空尺寸為7 m×6 m×6 m(寬×高×長)。優化后無軌雙車道斜井支護參數見表2。

表2 優化后無軌雙車道斜井支護參數表

3.2.3 變更斜井進洞方案

3.2.3.1 斜井原設計進洞方案 洞口段采用30 m長Φ108 管棚注漿預支護，注漿采用水泥單液漿，水灰比1∶1。開挖采用兩臺階開挖，光面爆破。支護采用模筑襯砌，拱墻設I16 工字鋼，間距0.8 m/榀。二襯混凝土厚350 mm。

3.2.3.2 進洞方案優化 根據現場的地質情況，取消原設計Φ108 管棚注漿預支護，采用Φ42 雙層小導管注漿預支護。小導管設置拱部120°范圍，長度為4.0 m，環向間距500 mm，傾角為外插角3°～5°，注漿采用水泥單液漿，水灰比1∶1。超前小導管配合型鋼鋼架使用，用于斜井洞口圍巖拱部超前注漿預支護，其縱向搭接長度不小于1.5 m。開挖采用兩臺階開挖，光面爆破。支護采用模筑襯砌，拱墻設I16 工字鋼，間距0.6 m/榀，二襯采用C30 鋼筋混凝土，厚450 mm。

3.2.4 棄渣場位置優化

后山坪張家山斜井原定棄渣場位于后山坪出口，占地3.49 hm2，棄渣場位置在半山處，若按原地棄渣，運距較遠，運輸費用較高，經現場測量，且該棄渣場滿足不了斜井和正洞棄渣方量，經筆者單位與地方國土局、林業局、環保局、水保局等相關部門現場調查，一致認定棄渣場移至斜井洞口左側150 m處的一天然溝壑，經過現場勘測，此區域可容納約30 余萬方棄渣，完全滿足張家山斜井棄渣用地的需求，棄渣運距約0. 55 km，比原棄渣場運距縮短了1500 m。

4 優化后的效果

通過對后山坪張家山斜井施工方案優化，效果如下:(1)斜井長度減小，可以提前進入正洞施工，有利于加快正洞施工進度，同時有利于斜井的通風排煙，也降低了工程造價。(2)斜井改為雙車道可以提高運輸效率及提高通風排煙效果，由于現在均是采用大型機械施工，單車道運輸不能發揮大型機械的優勢，從而降低了工作效率，而雙車道可以發揮大型機械的優勢，包括裝渣、會車、運輸等方面。(3)坡度減小，可以提高運輸效率、行車安全及運輸車輛的行車損耗。(4)進洞方案的優化，在保證安全的前提下加快了施工進度，由于大管棚的施工對鉆機機械及工藝有特殊的要求，施工難度大，進度慢。而采用小導管預支護施工可以采用普通的風槍就可以施工，從而大大提高了施工進度。

斜井單、雙道通風排煙量對比見表3。

表3 斜井單、雙道通風排煙量對比表

5 結 語

通過后山坪隧道張家山斜井施工優化方案的實行，斜井提前5 個月進入正洞施工，同時為后山坪隧道正洞施工做好了保障，現已完成正洞施工1290 m，超額完成任務。經實際證明此方案是可行的，施工安全質量可以保證。但是，我們在今后的施工過程中更要遵循以下施工原則:

(1)隧道施工質量控制是一個貫穿施工全過程、全方位的綜合工作，需要施工單位各部門、各崗位的通力協作和有機配合。只有抓住施工過程中的每一個關鍵點和施工工序，嚴格按照施工規范和相關標準要求去積極實施、落實，才能使工程質量得到有效地控制。

(2)施工質量和安全控制是關鍵，施工過程中要加強圍巖監控量測工作，貫徹始終。一旦發現圍巖發生變化，應及時采取相應措施。

［1]唐南生，薛吉崗，劉志江，等.鐵路工程質量驗收標準使用手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，2006.