新建兰渝铁路后山坪隧道斜井施工方案优化

邢利华

XING Lihua

(中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州313000)

1 隧道概况

兰渝铁路后山坪隧道全长6647 m，位于甘肃省漳县境内，隧道穿越地区山势陡峻，沙棘树等灌木丛生，人迹罕至，穿行等交通十分不便。隧道主要穿越西秦岭高中山区，地貌较为单一，山涧冲沟低缓丘陵。南坡较陡，测区内纵向横向沟谷普遍较为发育，且多呈“V”字型，线路穿越后山坪主峰，与线路走向迫于垂直，最高海拔为3065 m，相对高差为650 m。隧道内线路自进口分别为7‰、12.8‰、7‰的上坡及3‰的下坡。

后山坪隧道出口段5169 m，设置辅助坑道张家山斜井1 座，位于甘肃省漳县金钟镇，斜井与正洞相交里程为DK159 +600，与线路方向成45°平面交角，全长1310 m，采用无轨运输单道衬砌断面。斜井进入正洞后采用双向施工，其中往重庆方向施工长度120 m，往兰州方向长度1070 m，合计1190 m。见图1。

图1 后山坪隧道张家山斜井平面布置示意图

2 张家山斜井断面的拟定及衬砌支护设计

2.1 张家山斜井断面拟定

斜井无轨运输断面按单车道设计，断面拟定考虑满足各种因素，斜井断面拟采用5.0 m ×5.9 m(宽×高)的净空。斜井内间隔200～250 m 左右设置一处错车道，错车道长20 m，并在两端各5 m 范围内与单车道断面过渡，错车道净空尺寸为7.7 m×6.2 m(宽×高)，斜井设计纵坡为10%，井口标高为2414.12 m。

2.2 衬砌支护设计

张家山斜井按非永久性工程设计，为单车道加错车道设计。待其承担任务完成后，在斜井井口及斜井与正洞交叉口位置采用C20 混凝土对其进行封堵。

2.2.1 错车道设计

采用复合衬砌，局部围岩地段设I16 型钢钢架，纵向间距0.8 m，喷射C25 混凝土，厚度230 mm。拱部采用Φ42 超前小导管预支护，小导管长3.5 m，环向间距0.5 m，搭接不小于1.0 m。模筑C30 混凝土，厚度350 mm。

2.2.2 单车道设计

采用喷锚衬砌，Ⅳ级围岩采用喷锚衬砌，局部地段拱墙设I12.6 型钢钢架，纵向间距1.0 m。Ⅴ级围岩采用复合衬砌，拱墙设I12.6 型钢钢架，纵向间距1.0 m，拱部采用Φ42 超前小导管注水泥浆预支护，小导管长3.5 m，环向间距0.8 m。无轨单车道斜井支护参数见表1。

表1 无轨单车道斜井支护参数表

3 张家山斜井施工优化方案

3.1 优化原因

后山坪隧道全长6647 m，施工工期紧张，不能满足业主的总体进度要求，为加快施工进度，解决隧道主体工程施工的运输、通风、排水、弃渣等特殊要求，决定对张家山斜井施工进行方案优化。

3.2 优化方案

3.2.1 斜井平面位置优化

后山坪隧道张家山斜井井口原设计位于一半山腰处，与正线线路相交于DK159 +600 处，交角为45°，位于线路左侧。

将井口位置优化:根据现场地势情况，将井口位置向线路左侧平移，洞口位置标高为2456.13 m，与线路方向成65° 平面交角，优化后斜井全长809.11 m，纵坡为9.92%。见图2。

3.2.2 斜井设计断面及支护参数优化

3.2.2.1 设计断面优化 张家山斜井由原设计无轨单车道变更为无轨双车道，断面净空尺寸变更为7.7 m×7.0 m(宽×高)。

图2 后山坪隧道张家山斜井优化后平面布置示意图

3.2.2. 2 支护参数优化［1］Ⅴ级围岩除井口26.2 m范围内采用复合式衬砌，其他地段采用喷锚衬砌。上、下台阶开挖，初期支护采用I16 工字钢，井口26. 2 m 内间距500 mm/榀，其他地段间距800 mm/榀，拱墙施作Φ22 全螺纹砂浆锚杆，长L =3.5 m，间距1 m×1 m(环向×纵向)。拱墙设Φ8 钢筋网，网格间距200 mm ×200 mm。拱部施作超前小导管，长L =4 m，环向间距500 mm，纵向搭接不小于1 m，外插角3°～5°。洞口26.2 m 段二次衬砌厚度为450 mm，采用C30 钢筋混凝土，每侧边墙底部预留5～8个Φ50 mm 泄水孔。

Ⅳ级围岩地段采用全断面开挖，支护取消二次衬砌，一般地段采用喷锚衬砌，厚度180 mm，局部地段视围岩及地质情况设置I16 工字钢，间距1.0 m/榀，拱墙施作Φ22 全螺纹砂浆锚杆，长L =3 m，间距1.2 m×1.2 m(环向×纵向)。拱墙设Φ8 钢筋网，网格间距200 mm×200 mm。

Ⅲ级围岩地段采用喷锚衬砌，初期支护为网喷混凝土支护，厚度为120 mm，拱部设Φ22 全螺纹砂浆锚杆，长L=2.5 m，间距1.5 m×1.2 m(环向×纵向)。

斜井内间隔200 m 设置一处缓坡段，长30 m，坡度为2% 缓坡段设置错车洞，错车洞净空尺寸为7 m×6 m×6 m(宽×高×长)。优化后无轨双车道斜井支护参数见表2。

表2 优化后无轨双车道斜井支护参数表

3.2.3 变更斜井进洞方案

3.2.3.1 斜井原设计进洞方案 洞口段采用30 m长Φ108 管棚注浆预支护，注浆采用水泥单液浆，水灰比1∶1。开挖采用两台阶开挖，光面爆破。支护采用模筑衬砌，拱墙设I16 工字钢，间距0.8 m/榀。二衬混凝土厚350 mm。

3.2.3.2 进洞方案优化 根据现场的地质情况，取消原设计Φ108 管棚注浆预支护，采用Φ42 双层小导管注浆预支护。小导管设置拱部120°范围，长度为4.0 m，环向间距500 mm，倾角为外插角3°～5°，注浆采用水泥单液浆，水灰比1∶1。超前小导管配合型钢钢架使用，用于斜井洞口围岩拱部超前注浆预支护，其纵向搭接长度不小于1.5 m。开挖采用两台阶开挖，光面爆破。支护采用模筑衬砌，拱墙设I16 工字钢，间距0.6 m/榀，二衬采用C30 钢筋混凝土，厚450 mm。

3.2.4 弃渣场位置优化

后山坪张家山斜井原定弃渣场位于后山坪出口，占地3.49 hm2，弃渣场位置在半山处，若按原地弃渣，运距较远，运输费用较高，经现场测量，且该弃渣场满足不了斜井和正洞弃渣方量，经笔者单位与地方国土局、林业局、环保局、水保局等相关部门现场调查，一致认定弃渣场移至斜井洞口左侧150 m处的一天然沟壑，经过现场勘测，此区域可容纳约30 余万方弃渣，完全满足张家山斜井弃渣用地的需求，弃渣运距约0. 55 km，比原弃渣场运距缩短了1500 m。

4 优化后的效果

通过对后山坪张家山斜井施工方案优化，效果如下:(1)斜井长度减小，可以提前进入正洞施工，有利于加快正洞施工进度，同时有利于斜井的通风排烟，也降低了工程造价。(2)斜井改为双车道可以提高运输效率及提高通风排烟效果，由于现在均是采用大型机械施工，单车道运输不能发挥大型机械的优势，从而降低了工作效率，而双车道可以发挥大型机械的优势，包括装渣、会车、运输等方面。(3)坡度减小，可以提高运输效率、行车安全及运输车辆的行车损耗。(4)进洞方案的优化，在保证安全的前提下加快了施工进度，由于大管棚的施工对钻机机械及工艺有特殊的要求，施工难度大，进度慢。而采用小导管预支护施工可以采用普通的风枪就可以施工，从而大大提高了施工进度。

斜井单、双道通风排烟量对比见表3。

表3 斜井单、双道通风排烟量对比表

5 结 语

通过后山坪隧道张家山斜井施工优化方案的实行，斜井提前5 个月进入正洞施工，同时为后山坪隧道正洞施工做好了保障，现已完成正洞施工1290 m，超额完成任务。经实际证明此方案是可行的，施工安全质量可以保证。但是，我们在今后的施工过程中更要遵循以下施工原则:

(1)隧道施工质量控制是一个贯穿施工全过程、全方位的综合工作，需要施工单位各部门、各岗位的通力协作和有机配合。只有抓住施工过程中的每一个关键点和施工工序，严格按照施工规范和相关标准要求去积极实施、落实，才能使工程质量得到有效地控制。

(2)施工质量和安全控制是关键，施工过程中要加强围岩监控量测工作，贯彻始终。一旦发现围岩发生变化，应及时采取相应措施。

［1]唐南生，薛吉岗，刘志江，等.铁路工程质量验收标准使用手册［M］.北京:中国铁道出版社，2006.