邢利華

XING Lihua

(中鐵十六局集團(tuán)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(zhǎng)6647 m，位于甘肅省漳縣境內(nèi)，隧道穿越地區(qū)山勢(shì)陡峻，沙棘樹(shù)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(qū)，地貌較為單一，山澗沖溝低緩丘陵。南坡較陡，測(cè)區(qū)內(nèi)縱向橫向溝谷普遍較為發(fā)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(duì)高差為650 m。隧道內(nèi)線路自進(jìn)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(shè)置輔助坑道張家山斜井1 座，位于甘肅省漳縣金鐘鎮(zhèn)，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(zhǎng)1310 m，采用無(wú)軌運(yùn)輸單道襯砌斷面。斜井進(jìn)入正洞后采用雙向施工，其中往重慶方向施工長(zhǎng)度120 m，往蘭州方向長(zhǎng)度1070 m，合計(jì)1190 m。見(jiàn)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?dāng)嗝娴臄M定及襯砌支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 張家山斜井?dāng)嗝鏀M定

斜井無(wú)軌運(yùn)輸斷面按單車(chē)道設(shè)計(jì)，斷面擬定考慮滿足各種因素，斜井?dāng)嗝鏀M采用5.0 m ×5.9 m(寬×高)的凈空。斜井內(nèi)間隔200～250 m 左右設(shè)置一處錯(cuò)車(chē)道，錯(cuò)車(chē)道長(zhǎng)20 m，并在兩端各5 m 范圍內(nèi)與單車(chē)道斷面過(guò)渡，錯(cuò)車(chē)道凈空尺寸為7.7 m×6.2 m(寬×高)，斜井設(shè)計(jì)縱坡為10%，井口標(biāo)高為2414.12 m。

2.2 襯砌支護(hù)設(shè)計(jì)

張家山斜井按非永久性工程設(shè)計(jì)，為單車(chē)道加錯(cuò)車(chē)道設(shè)計(jì)。待其承擔(dān)任務(wù)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(duì)其進(jìn)行封堵。

2.2.1 錯(cuò)車(chē)道設(shè)計(jì)

采用復(fù)合襯砌，局部圍巖地段設(shè)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(dǎo)管預(yù)支護(hù)，小導(dǎo)管長(zhǎng)3.5 m，環(huán)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(chē)道設(shè)計(jì)

采用噴錨襯砌，Ⅳ級(jí)圍巖采用噴錨襯砌，局部地段拱墻設(shè)I12.6 型鋼鋼架，縱向間距1.0 m。Ⅴ級(jí)圍巖采用復(fù)合襯砌，拱墻設(shè)I12.6 型鋼鋼架，縱向間距1.0 m，拱部采用Φ42 超前小導(dǎo)管注水泥漿預(yù)支護(hù)，小導(dǎo)管長(zhǎng)3.5 m，環(huán)向間距0.8 m。無(wú)軌單車(chē)道斜井支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 無(wú)軌單車(chē)道斜井支護(hù)參數(shù)表

3 張家山斜井施工優(yōu)化方案

3.1 優(yōu)化原因

后山坪隧道全長(zhǎng)6647 m，施工工期緊張，不能滿足業(yè)主的總體進(jìn)度要求，為加快施工進(jìn)度，解決隧道主體工程施工的運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、棄渣等特殊要求，決定對(duì)張家山斜井施工進(jìn)行方案優(yōu)化。

3.2 優(yōu)化方案

3.2.1 斜井平面位置優(yōu)化

后山坪隧道張家山斜井井口原設(shè)計(jì)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(cè)。

將井口位置優(yōu)化:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)情況，將井口位置向線路左側(cè)平移，洞口位置標(biāo)高為2456.13 m，與線路方向成65° 平面交角，優(yōu)化后斜井全長(zhǎng)809.11 m，縱坡為9.92%。見(jiàn)圖2。

3.2.2 斜井設(shè)計(jì)斷面及支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

3.2.2.1 設(shè)計(jì)斷面優(yōu)化 張家山斜井由原設(shè)計(jì)無(wú)軌單車(chē)道變更為無(wú)軌雙車(chē)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(yōu)化后平面布置示意圖

3.2.2. 2 支護(hù)參數(shù)優(yōu)化［1］Ⅴ級(jí)圍巖除井口26.2 m范圍內(nèi)采用復(fù)合式襯砌，其他地段采用噴錨襯砌。上、下臺(tái)階開(kāi)挖，初期支護(hù)采用I16 工字鋼，井口26. 2 m 內(nèi)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(zhǎng)L =3.5 m，間距1 m×1 m(環(huán)向×縱向)。拱墻設(shè)Φ8 鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距200 mm ×200 mm。拱部施作超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)L =4 m，環(huán)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(cè)邊墻底部預(yù)留5～8個(gè)Φ50 mm 泄水孔。

Ⅳ級(jí)圍巖地段采用全斷面開(kāi)挖，支護(hù)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(zhì)情況設(shè)置I16 工字鋼，間距1.0 m/榀，拱墻施作Φ22 全螺紋砂漿錨桿，長(zhǎng)L =3 m，間距1.2 m×1.2 m(環(huán)向×縱向)。拱墻設(shè)Φ8 鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距200 mm×200 mm。

Ⅲ級(jí)圍巖地段采用噴錨襯砌，初期支護(hù)為網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，厚度為120 mm，拱部設(shè)Φ22 全螺紋砂漿錨桿，長(zhǎng)L=2.5 m，間距1.5 m×1.2 m(環(huán)向×縱向)。

斜井內(nèi)間隔200 m 設(shè)置一處緩坡段，長(zhǎng)30 m，坡度為2% 緩坡段設(shè)置錯(cuò)車(chē)洞，錯(cuò)車(chē)洞凈空尺寸為7 m×6 m×6 m(寬×高×長(zhǎng))。優(yōu)化后無(wú)軌雙車(chē)道斜井支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 優(yōu)化后無(wú)軌雙車(chē)道斜井支護(hù)參數(shù)表

3.2.3 變更斜井進(jìn)洞方案

3.2.3.1 斜井原設(shè)計(jì)進(jìn)洞方案 洞口段采用30 m長(zhǎng)Φ108 管棚注漿預(yù)支護(hù)，注漿采用水泥單液漿，水灰比1∶1。開(kāi)挖采用兩臺(tái)階開(kāi)挖，光面爆破。支護(hù)采用模筑襯砌，拱墻設(shè)I16 工字鋼，間距0.8 m/榀。二襯混凝土厚350 mm。

3.2.3.2 進(jìn)洞方案優(yōu)化 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況，取消原設(shè)計(jì)Φ108 管棚注漿預(yù)支護(hù)，采用Φ42 雙層小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)。小導(dǎo)管設(shè)置拱部120°范圍，長(zhǎng)度為4.0 m，環(huán)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(dǎo)管配合型鋼鋼架使用，用于斜井洞口圍巖拱部超前注漿預(yù)支護(hù)，其縱向搭接長(zhǎng)度不小于1.5 m。開(kāi)挖采用兩臺(tái)階開(kāi)挖，光面爆破。支護(hù)采用模筑襯砌，拱墻設(shè)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(chǎng)位置優(yōu)化

后山坪張家山斜井原定棄渣場(chǎng)位于后山坪出口，占地3.49 hm2，棄渣場(chǎng)位置在半山處，若按原地棄渣，運(yùn)距較遠(yuǎn)，運(yùn)輸費(fèi)用較高，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，且該棄渣場(chǎng)滿足不了斜井和正洞棄渣方量，經(jīng)筆者單位與地方國(guó)土局、林業(yè)局、環(huán)保局、水保局等相關(guān)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，一致認(rèn)定棄渣場(chǎng)移至斜井洞口左側(cè)150 m處的一天然溝壑，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，此區(qū)域可容納約30 余萬(wàn)方棄渣，完全滿足張家山斜井棄渣用地的需求，棄渣運(yùn)距約0. 55 km，比原棄渣場(chǎng)運(yùn)距縮短了1500 m。

4 優(yōu)化后的效果

通過(guò)對(duì)后山坪張家山斜井施工方案優(yōu)化，效果如下:(1)斜井長(zhǎng)度減小，可以提前進(jìn)入正洞施工，有利于加快正洞施工進(jìn)度，同時(shí)有利于斜井的通風(fēng)排煙，也降低了工程造價(jià)。(2)斜井改為雙車(chē)道可以提高運(yùn)輸效率及提高通風(fēng)排煙效果，由于現(xiàn)在均是采用大型機(jī)械施工，單車(chē)道運(yùn)輸不能發(fā)揮大型機(jī)械的優(yōu)勢(shì)，從而降低了工作效率，而雙車(chē)道可以發(fā)揮大型機(jī)械的優(yōu)勢(shì)，包括裝渣、會(huì)車(chē)、運(yùn)輸?shù)确矫妗?3)坡度減小，可以提高運(yùn)輸效率、行車(chē)安全及運(yùn)輸車(chē)輛的行車(chē)損耗。(4)進(jìn)洞方案的優(yōu)化，在保證安全的前提下加快了施工進(jìn)度，由于大管棚的施工對(duì)鉆機(jī)機(jī)械及工藝有特殊的要求，施工難度大，進(jìn)度慢。而采用小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)施工可以采用普通的風(fēng)槍就可以施工，從而大大提高了施工進(jìn)度。

斜井單、雙道通風(fēng)排煙量對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 斜井單、雙道通風(fēng)排煙量對(duì)比表

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)后山坪隧道張家山斜井施工優(yōu)化方案的實(shí)行，斜井提前5 個(gè)月進(jìn)入正洞施工，同時(shí)為后山坪隧道正洞施工做好了保障，現(xiàn)已完成正洞施工1290 m，超額完成任務(wù)。經(jīng)實(shí)際證明此方案是可行的，施工安全質(zhì)量可以保證。但是，我們?cè)诮窈蟮氖┕み^(guò)程中更要遵循以下施工原則:

(1)隧道施工質(zhì)量控制是一個(gè)貫穿施工全過(guò)程、全方位的綜合工作，需要施工單位各部門(mén)、各崗位的通力協(xié)作和有機(jī)配合。只有抓住施工過(guò)程中的每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和施工工序，嚴(yán)格按照施工規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求去積極實(shí)施、落實(shí)，才能使工程質(zhì)量得到有效地控制。

(2)施工質(zhì)量和安全控制是關(guān)鍵，施工過(guò)程中要加強(qiáng)圍巖監(jiān)控量測(cè)工作，貫徹始終。一旦發(fā)現(xiàn)圍巖發(fā)生變化，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施。

［1]唐南生，薛吉崗，劉志江，等.鐵路工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)使用手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2006.