新型鐵路隧道防災救援工程施工技術

（中國友發國際工程設計咨詢有限公司 北京 100018）

新型鐵路隧道防災救援工程施工技術

王 濤

（中國友發國際工程設計咨詢有限公司 北京 100018）

關角隧道防災救援系統是新型鐵路防災救援的代表性工程，是國內功能最為完備的防災救援系統，通過對這一罕見施工項目的攻堅克難，以有效的施工組織解決了隧道內垂直立體施工難題，并成功的解決了防災救援工程中的一系列技術難題，為后續的鐵路隧道防災救援系統提供了很好的借鑒。

防災救援；豎井；風機房

1 工程簡介

關角隧道位于青藏線西寧至格爾木段增建第二線天棚車站與察汗諾車站之間，全長32.690km，為世界高原鐵路第一長隧。設計為兩座平行的單線隧道，線間距為40m，道床采用無碴軌道形式。

緊急救援站設在6號斜井與隧道交叉口（DK296+110）附近，主要工程包括：

兩條隧道間設12條救援橫通道，間隔50m。在隧道緊急救援站范圍內隧道拱頂每100mⅠ、Ⅱ線對稱設置1座排煙豎井，通過橫向排煙通道將其與縱向排煙通道連通，縱向排煙通道與斜井相連。在6號斜井斜1+53.22～斜3+34.44范圍內進洞右側設置安裝維修通道，并在斜2+43.8處設置風機房，風機房與安裝通道相連，見圖一~圖四。

圖一 安裝維修通道及風機房平面布置圖（單位：m）

圖二 橫通道、豎井及排煙通道平面布置圖（單位：m）

圖三 豎井、排煙通道與正洞立面圖（單位：cm）

圖四 豎井與排煙通道平面圖（單位：cm）

2 施工難點分析

2.1 關角隧道防災救援工程為新增施工項目，其施工嚴重滯后于正洞施工，且正洞施工尚在進行。排煙通道、豎井和正洞、橫通道間形成立體交叉施工，上方的開挖爆破對下方施工的影響尤其突出，如何進行合理的施工組織成為保證施工安全的重難點問題。

2.2 豎井施工在鐵路隧道內極為罕見，常見的豎井施工多為礦山、地鐵項目。由于隧道內斷面有限，已知的高效開挖方法及機械、設備無法展開。在施工中的鐵路隧道內正線上方修建十座豎井，且需將正洞拱頂打穿，無論是從施工技術難度、質量控制難度還是風險控制管理上，豎井施工無疑成為防災救援施工的核心及控制重點。

2.3 風機房位于安裝通道末端，并穿過斜井，總長度26.9m。其斷面形式為“蘑菇型”（兩側為直墻，拱部為圓弧形），開挖頂面高出斜井拱頂3.65m。風機房與安裝通道同底同中線，開挖頂面高出安裝通道拱頂3.38m。無論是風機房的開挖還是襯砌，其施工難度顯而易見。

3 現場施工組織

部分橫通道已與正洞施工完成，尚未完成的橫通道優先安排，并與排煙通道開挖至同里程前完成襯砌施工，以減少上方施工對橫通道的施工影響，確保其安全。

整個防災救援工程，以正洞上方的排煙通道及豎井施工為主線，同步進行安裝、維修通道及風機房的施工。根據現場實際情況協調各工作面，以求達到安全、高效、有序。

4 主要施工技術

4.1立體施工的安全技術措施

由于防災救援工程施工過程中，正洞施工尚未完成，不可避免的出現上下立體施工。在排煙通道及豎井的施工過程中，除采取“短進尺，弱爆破”及有效的安全防護措施外，為保證正洞的交通運輸安全，在豎井的開挖施工過程中，同組的Ⅰ、Ⅱ線豎井要依次順序進行，待一側豎井開挖支護且上下防護完成，正洞的交通導行之后再進行對側的豎井開挖。豎井開挖時的正洞交通可利用臨近的橫通道，將施工交通導行至不被豎井開挖影響的一側。

4.2豎井施工及防護

豎井結構形式見圖三、圖四。豎井深度隨里程的增加而增加，由6.65m～13.09m（見表一）

表一 豎井深度表

4.2.1 豎井的開挖必須在橫向排煙通道襯砌之后

在圖四中可以看出，豎井襯砌砼邊緣至橫向排煙通道邊緣僅為0.5m，去除襯砌0.3m，豎井初支面至橫向排煙通道襯砌的最小距離僅為0.2m。若橫向排煙通道尚未襯砌即進行豎井開挖，那么橫向排煙通道的襯砌施工將會極為困難。

4.2.2 豎井開挖

豎井采用“鉆爆法”開挖。首先由上向下與初期支護循環交替進行，每次爆破后均將底面虛碴清理干凈，按要求打設錨桿、噴射砼，每循環進尺1m左右。豎井內部突入巖層的“楔形”部位開挖完成后，正洞拱頂至豎井開挖底面的最小距離將小于1m，這時需同時在開挖面的上、下同時進行爆破作業，上部進行爆除剩余巖層施工，下部進行爆除豎井范圍正洞二襯砼及多余巖層施工。

4.2.3 豎井襯砌

豎井的襯砌采用正洞的襯砌臺車作為底模，在二襯臺車上搭設工字鋼作為模板骨架，外掛木模或鋼模進行襯砌施工。豎井襯砌由下向上分段進行澆筑，每段澆筑高度為2m左右，最上層2m必須作為獨立單元進行澆筑。

4.2.4 豎井的安全防護

通過豎井將正洞與排煙通道連通，豎井頂面至正洞仰拱面的最小距離將超過12m，為防止人員的意外墜落及石碴、機具掉落對正洞施工人員、機具設備的危害，必須在豎井的上、下部設置必要的安全防護設施。

上部安全防護，無論是豎井貫通前還是襯砌完成后，豎井頂部均需設置防護欄桿，防止人員、設備機具的意外墜落。豎井襯砌至頂面時，按設計要求設置永久護欄，并在所有施工尚未完全結束前，設置水平安全網作為雙層保護。

在豎井開始開挖前，即在其下方的正洞仰拱面上放置防水板臺架，在其上方堆放草袋，作為掉落物品的緩沖層，同時可起到攔截的作用。直至豎井襯砌施工前。

4.3風機房施工

風機房的開挖類似于斜井進正洞的挑頂施工，由風機房和安裝通道的分界處開始以20%的坡度進行挑頂，在進入斜井時拱頂基本到位，拱頂標高到位后，水平開挖至斜井對側風機房邊緣，然后反方向水平開挖至安裝通道的分界處，最后由風機房和安裝通道的分界處向斜井對側開挖下部剩余部分。風機房的開挖與支護施工交替進行，每開挖完成一循環即進行噴錨施工。

風機房的襯砌采用拱架外掛木模或鋼模的方式，由于風機房的斷面較大且為“蘑菇型”，可采取“先墻后拱”的方式，采用工字鋼作為模板骨架，同時利用工字鋼、鋼管、圓木等材料制作橫撐、斜撐及剪刀撐。首先，分段澆筑直墻，根據現場實際情況分段進行，每次的砼澆筑高度以2m為宜，且兩側對稱進行。直墻施工完成后，在直墻頂部支立弧形拱架，進行風機房拱部襯砌。拱部拱架的內支撐與直墻的襯砌支撐連接設置。模板及拱架、支撐的卸落自上向下進行，逐層拆除支撐、拱架及模板。

5 現場和實際效果情況

關角隧道防災救援工程于2014年3月21日正式開始施工，2014年8月29日豎井全部襯砌完成，確保了正線無砟軌道施工的如期進行，為整個隧道按期交驗奠定了堅實的基礎。同時隨著2014年12月31日風機房的襯砌完成，關角隧道防災救援土建施工宣告結束，并于2015年初隨主洞驗交通過。

關角隧道防災救援實際完成效果見圖五~圖八。

圖五 仰視豎井

圖六 俯視豎井

圖七 竣工后的排煙通道

圖八 設備安裝完成的風機房

6 結束語

通過精細的施工組織和周密的施工安排，攻堅克難，圓滿的完成了新型鐵路防災救援這一罕見項目施工，積累了寶貴的施工經驗。同時培養了一批優秀的技術干部和管理人才，樹立了良好的形象。

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