跃龙门隧道洪灾后辅助坑道方案研究

陈锡武, 张 涛, 陈思阳, 高 勇

(1.中铁二院工程集团有限责任公司， 四川成都 610031; 2.中铁十九局集团有限公司， 广东珠海 519020)

跃龙门隧道洪灾后辅助坑道方案研究

陈锡武1, 张 涛1, 陈思阳2, 高 勇2

(1.中铁二院工程集团有限责任公司， 四川成都 610031; 2.中铁十九局集团有限公司， 广东珠海 519020)

跃龙门隧道为新建成都至兰州铁路重点工程及控制性工程，为双洞分修隧道，左线全长19 981 m，右线全长20 042 m。隧道穿越龙门山中央断裂带，地质条件极其复杂，该隧道施工风险高，工期压力极大。2013年“7·9”洪灾，造成控制工期的两处辅助坑道损毁，需另行研究辅助坑道方案。文章结合现场地质、地形条件，为解决施工组织、运营排水问题，并考虑改善施工通风和施工运输条件，经过大范围的方案比选，给出了相对较优的方案。文章介绍了洪灾后隧道辅助坑道选择的思路及方法，以期对类似工程有借鉴意义。

特长隧道； 洪灾； 辅助坑道； 斜井+泄水洞

特长隧道施工中，为加快施工进度，常常采用设置辅助坑道的措施来完成。辅助坑道不仅能增加同时作业的掌子面数目，缩短工期，还能起到改善施工通风、施工排水、运营排水和施工运输的作用，保证施工的安全。跃龙门隧道受地质、地形条件限制，辅助坑道设置条件较差，特别是2013年“7·9”洪灾，损毁两处控制工期的辅助坑道，另行设置辅助坑道的条件更差。本文仅介绍洪灾后跃龙门隧道2号横洞调整方案的比选分析，并给出了相对较优方案。

1 概况

跃龙门隧道连接四川省安县和茂县两地，穿越龙门山山脉，为双洞分修隧道，左线全长19 981 m、右线全长20 042 m，单面上坡，最大埋深1 450 m。洞身通过地层主要为白云质灰岩，粉砂岩、磷灰岩，千枚岩、炭质千枚岩夹灰岩，辉绿岩，硅质岩、页岩、炭质页岩夹灰岩、白云岩等；洞身共发育5条断层2条向斜2条背斜，其中1条为活动断裂。施工图设计辅助坑道采用“3横+2斜+1平”方案，均采用无轨运输。

2013年雨季，龙门山区域普降特大暴雨，降雨量超历史极值4倍，加之“5·12”汶川地震影响，该区域爆发大范围、高强度泥石流。2号横洞工区泥石流淤积至洞口，一次淤积高度达20 m，施工便道、洞口场地、设施等被摧毁。灾后开展了泥石流再评估工作，根据大量现场调研、评估等工作，2号横洞需重新研究辅助坑道方案。

2 综合研究思路

隧道穿越龙门山山脉，埋深大，地质条件复杂，施工图阶段出于展线抬升标高及设置横洞以解决运营排水和施工工期方面的考虑，线路设计为倒“L”形。2号横洞损毁后，需要另行研究满足原2号横洞功能的辅助坑道。调整后的辅助坑道需满足加快施工进度、满足运营排水、施工通风等功能，具有可行性的方案有三个方案,方案示意如图1所示，分别为：金溪沟设横洞方案(方案一)；取消2号横洞，增设平导方案(方案二)；取消2号横洞，改设3号斜井+泄水洞方案(方案三)。通过对各个方案施工条件、投资、工期、施工通风、安全风险等方面进行综合比较，提出相对较优的方案。

图1 2号横洞变更设计方案示意

3 2号横洞方案研究

3.1 金溪沟设横洞方案(方案一)

3.1.1 方案情况

在原2号横洞所在的金溪沟开辟施工工区，为满足泥石流淤高要求，可将洞口沿沟下移，横洞全长1 970 m；本方案需解决两个关键问题：施工场地及施工便道。

3.1.1.1 施工场地条件

横洞洞口位于金溪沟的两条支沟间，距沟心高差为55 m，洞口所处位置地形陡峻，由于山体两侧为冲沟包夹，洞口左右两侧亦无场地条件。洞口下侧即为金溪沟泥石流淤积区，该沟泥石流爆发频繁，年年淤积，沟内不适合设置施工临建设施，故拌合站、炸药库以及营区等均需设在距洞口20 km外的晓坝镇，施工建设成本增加且施工效率降低，技术经济极不合理。

3.1.1.2 施工便道

由于整个金溪沟流域处于龙门山高山峡谷地区，受汶川“5·12”特大地震的影响强烈，崩塌、滑坡、岩堆及泥石流的不良地质极其发育，泥石流物源十分丰富。龙门山地区雨水发育，暴雨时极易诱发各支沟泥石流暴发，冲毁沟内及沟侧的构筑物和道路桥梁等，危害巨大，因此沟内新修便道不被考虑。

整个金溪沟有众多支沟，具有泥石流特征的支沟主要有24条，右侧13条，左侧11条，已大规模爆发泥石流的支沟集中在右侧，因此右侧不具备修建施工便道的条件。而金溪沟左侧坡面较右侧更陡峻，经研究，左侧便道方案全长5.8 km，其中隧道4座，总长1 149 m，便桥9座，总长1 458 m，路基段总长3 193 m，便道施工工期约为8个月。估算5.8 km便道需要工程投资约9 540万元。因此，左侧便道方案可以通过增加工程措施来实现，但需要以安全风险、投资增加、工期延长为代价。

3.1.2 优缺点

虽辅助坑道规模与施工图方案基本持平，但大临工程投资大大增加，且施工工期增加约8个月，在大型泥石流沟开辟施工工区，自然灾害具有不可预见性，安全风险极大。

3.2 取消2号横洞、增设平导方案(方案二)

3.2.1 方案情况

取消2号横洞，可在1号横洞至2号横洞之间右线右侧增设平导，平导全长6000 m，平导采用无轨单车道断面。

3.2.2 优缺点

本方案取消2号横洞后，完全可避开金溪沟泥石流影响，施工安全风险可控，但左线贯通施工工期较施工图设计增加13个月，工期较长，辅助坑道规模增加4 065 m，估算投资增加约4 800万元，投资大。

3.3 取消2号横洞，改设斜井+泄水洞方案(方案三)

3.3.1 方案情况

根据地形、地质条件，可于线路左侧沿雎水河谷开辟施工工区，雎水河谷仅具有斜井条件，并于金溪沟设置泄水洞解决运营排水，泄水洞不开辟施工工区。雎水河谷具备设置斜井洞口的位置有三处，见图2所示中A、B、C。

(1)A方案斜井主要穿越地层为白云质灰岩，斜井洞口附近大角度穿越龙门山中央断裂带——高川坪活动断裂，且岩溶弱～中等发育，斜井大部分处于雎水河水位以下，属于水平循环带，受构造、岩溶组合影响，斜井涌水量大，施工中突水风险高；

图2 方案三斜井位置示意

(2)C方案斜井洞口段洞身700 m穿越白云质灰岩地层，洞身100 m穿越灰岩地层，有突水风险，且其洞口所在高川河对岸，发育一条大型泥石流沟，“5·12”地震后每年都有爆发，沟口已经淤积10～20 m，且沟内地震松散物、崩滑体等物源还较丰富，还具备大规模爆发的条件，可能冲入斜井洞内，堵塞、掩埋斜井工区，堵塞河道，形成堰塞湖，对斜井洞口施工具有一定威胁。

(3)B方案与C方案相比，斜井长度、工期、投资等方面均相当，洞口段通过白云质灰岩增长了200 m，但洞口避开了对侧泥石流的影响。

综合上述分析，斜井采用B处方案，与左线正洞交点为D2K97+700，长2 025 m，综合坡度为9.5 %；为解决运营排水问题，于金溪沟设置泄水洞，洞口坑底距金溪沟高差约55 m，与右线正洞的交点为YD2K97+700，纵坡为0.5 %。

3.3.2 优缺点

本方案工期增加4个月，工程投资增加3 200万元，施工工区由泥石流重灾区金溪沟改移至雎水河谷，洞口位置选择避开泥石流沟冲击范围，基本规避了泥石流爆发的安全风险；但本方案洞口段约900 m穿越白云质灰岩地层，岩溶较发育，斜井反坡施工岩溶段有一定安全风险，通过加强超前地质预报、施工措施、施工管理，安全风险尚属可接受范围。

4 方案比选

各方案从工程规模、工期、投资、施工通风、安全方面比较如表1所示。

表1 2号横洞调整方案研究比选结果

根据表1可知，从工程规模、工期及投资上看，方案三明显占优；从安全方面考虑，方案一安全风险最高，方案二安全风险最小，方案三虽存在一定安全风险，但尚属可控范围。经综合比较，推荐采用方案三。

5 结束语

在特长隧道辅助坑道设置中，不仅要考虑工期、经济效益、施工通风、排水等问题，还要结合隧道工程的实际情况， 考虑施工安全风险问题。跃龙门隧道辅助坑道设置条件较困难，特别是洪灾导致相对较好的辅助坑道被毁后，辅助坑道设置更加困难，经过多方面综合比选，最终将2号横洞方案调整为斜井+泄水洞作为最终实施的方案，该方案相对较优，但也存在一定的施工风险，需要在施工过程中通过加强超前地质预报、施工措施、施工管理来降低安全风险。

[1] TB 10003-2005 铁路隧道设计规范 [S].

[2] TB 10068-2010 铁路隧道运营通风设计规范[S].

[3] TB 10119-2000 铁路隧道防排水技术规范[S].

[4] 铁鉴函[2010]1622号 关于新建成都至兰州铁路初步设计的批复[S].

[5] 中铁二院工程集团有限责任公司.新建铁路成都至兰州线成都至黄胜关段施工图设计[Z].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2012.

[6] 吴建福,樊浩博，赖金星.特长隧道辅助坑道方案比选及分析[J]. 公路交通科技， 2014(2)： 173-180.

[7] 李金城. 关角铁路隧道辅助坑道设计[J]. 现代隧道技术，2009,46(1):1-5.

[8] 李国良. 乌鞘岭隧道辅助坑道的设置[J]. 现代隧道技术，2006,43(2): 38-42.

陈锡武(1982～)，男，本科，工程师，从事隧道设计工作。

U452.1+3

B

[定稿日期]2016-12-20