单线特长隧道快速施工技术研究范文

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1横洞位置调整

隧道原设计4座辅助坑道洞口位置均不太理想，尤其是2#、4#横洞，设计位置位于雅江峡谷高边坡处，坡度在60°以上，与对岸公路高差达70m左右，大多数地方为岩石，需爆破施工，便道施工难度极大且无临建场地。进场后项目部组织人员多次进行现场踏勘，经多次论证，对洞口位置进行优化，调整至雅江左岸平台上。根据与设计沟通，2#、4#横洞作为永久通风坑道，横洞位置的调整亦能满足运营通风需要，设计同意进行变更。通过洞口位置的优化，解决了临建场地问题，合理划分了施工段落;减少了一座便桥的修建，节约了投资。仅便道一项，比原设计洞口位置需修建的便道节约工期2个月，且减少了费用及对环境的破坏。在2#、3#横洞间平台修建碎石场，破碎隧道弃碴，经检验合格，供拌和站使用，既解决了弃碴占地问题，又降低了地材成本，为企业创造了经济效益。

2进尺及工序循环改进

特长隧道的快速施工是确保工期及效益的关键因素。隧道掘进进度关键在于开挖进尺及循环工序衔接。在对盆因拉隧道各工点围岩情况进行仔细分析研究后，确定合理的爆破方案，并在施工中不断改进，使每循环进尺由原来的2m左右提高到2．8m以上。在抓好爆破方案，提高每循环进尺的同时，重点是施工工序的衔接问题。一方面，保证配备足够的施工人员及机械设备，做好后勤保障工作;另一方面抓好开挖与其他工序间的协调工作。单线隧道，工序循环这道特殊“工序”非常关键。车辆调度、台车行走、管线铺设、通风排烟各道工序间相互制约，必须准确合理安排作业时间，如出碴过程中，其余工序基本停滞，只有在开挖钻孔的4．5h内可以进行仰拱开挖浇筑、铺挂防水板、行走台车、封堵头模板等工序。每月考虑有2d影响因素(超前地质预报、围岩量测等)，按每月实际工作28d计算，每4个开挖循环进行一次初支(12h)，即平均每循环为12×5/4=15h;在初支施工期间安排二衬浇筑作业。开挖每循环进尺按2．8m计算，月进尺为:2．8×24×28/15=125．4m。施工中采用水压爆破等工艺，控制好光爆，确保围岩安全、不掉块，否则在施工中必须及时调整方案，对破碎围岩及时进行支护。

3单线隧道运输方案

3.1机械及洞室尺寸受隧道断面净空限制，出碴时恰好仅能同时容纳1台装载机和1台自卸车并排作业，衬砌完地段仅能容纳1台车辆通行，无法错车，且无法掉头，若单趟运输，时间太长，必需在适当的位置设置会车带，确保自卸车能相互错车。考虑本隧道综合洞室较多，单侧60m有一小避车洞，每单侧420m、双侧210m有一大避车洞，全隧道有锚段8处，风机段3处。其中风机段和未衬砌的锚段可以直接利用作为会车带，风机段可作为机械会车、调头地带。另外，为减少倒车长度，间隔110m将小避车洞改为扩大的大避车洞，此法虽然增加了一些开挖及衬砌成本，但有效地降低了车辆倒车困难及燃油浪费，出碴时间减少，有效提高了工作效率，经济比选是可行的。根据以上尺寸计算，大避车洞宽度能满足要求，但高度及深度不够，利用大避车洞室会车调头需采取一些措施:(1)将大避车洞加深至6．0m，二衬后净宽调整为5m，开挖高度增加0．5m;(2)大避车洞室开挖底应与仰拱填充面(内轨顶下51．5cm)高度一致;(3)大避车洞洞室铺底及衬砌最后施作，一般在距掌子面500m左右后可以利用第二部台车施工二衬时同时施作;(4)靠近洞室侧的风管、水管埋在仰拱填充砼中，在施工时应在风水管接头处采用土工布包裹，避免砼浆液流入风水管中，堵塞风水管;(5)通风带必须悬挂在隧道拱顶。

3.2出碴行车调度方案出碴作业时，按4台自卸车考虑。1#自卸车在掌子面装碴，2#自卸车停放在二衬与掌子面之间的扩大洞室处，或停靠在会车洞室内，3#车在洞口待命，4#车去往弃渣场的路上。

3.3衬砌施工调度方案二衬砼罐车则选用就近的会车洞室进行会车掉头，具体方案类似出碴调度。将泵车放置于大避车洞另一侧，紧靠边墙，砼罐车可以在此大避车洞内掉头，并在此浇筑混凝土。泵车位置可以200m不移动，待二衬施工至下一个避车洞位置时，再将泵车移至该处。盆因拉隧道各口施工段落较长(一般大于1000m)，受施工干扰影响，二衬滞后较多，但受安全步距要求影响，二衬必须及时跟进，这就需要跳衬，隧道内一般为2部台车，第1部台车施工时将大避车洞处二衬空出1～2板长度，由第2部台车进行施工。施工段落较短时，一般不影响总工期，跳衬段落在紧跟掌子面开挖施工完成后返回施工空缺段落。

4隧道施工通风方案

盆因拉隧道属高原特长隧道，各施工洞口掘进距离均较长，施工通风较复杂，通过与兰州交通大学合作，将高原特长隧道通风作为专项课题进行研究，改进了通风方案，确保了隧道内的通风效果。在隧道施工过程中，由于钻眼、爆破、装碴、喷射混凝土、运输车尾气以及开挖时地层释放出的有害气体等因素，使得隧道内空气十分污浊，严重影响人体的健康［1］。由于海拔高度影响及隧道断面对导风筒的限制，依据隧道长度对新鲜空气的要求，考虑高原气压影响，通过对风量、风机风压、风机功率等的计算，选用"旋式通风机SDF-NO13/132kW×2风机，该风机有3个档位，分别为:低速2×22kW，中速2×45kW，高速2×132kW，可以随着隧道进尺情况逐步提高档位。配套直径为1．5m的PVC增强维纶布制成的柔性送压式导风筒，结构采用完全封闭形式，连接风机段30m采用钢制宽边篷圈，篷圈间距为0．3mm。风管节长20～50m，减少接头个数，保证风管，降低漏风量和总阻力。风机放置在距洞口20m处，以避免从洞口排出的废气进入通风机形成“循环风”。(1)1#斜井安装1台风机压入使用，污染气体自然排出。进口较短，只有237m，进口贯通后污染气体可以从进口直接排出。(2)3座横洞在横洞段施工过程中安装1台风机压入使用，根据进度不断加长导风筒，在横洞段只需压入新鲜空气即可满足施工要求;当掘进到正洞向两个方向施工时，在横洞口增加1台通风机，2台风机配套2条导风筒向两个施工面送风。如果污染气体改变流动方向(正洞与横洞转弯处)，而流速缓慢时，主洞内二衬台车掌子面方向端及靠近掌子面附近处各安装1台射流风机，二衬台车洞口方向端间隔500m安装1台射流风机，选用接力方式强迫和加大流动速度，排出污染气体。射流风机采用SDSNo10/30kW型，其流量为27m3/s，风速30m/s，掘进主洞风机可完成压入长度1335m+2084m(即横洞长+主洞施工长度)。(3)出口安装1台风机，压入使用即可，长度大于1000m时，通风能力降低，间隔300～500m增加射流风机辅助排烟。现场试验显示，采用该方案后，隧道内目前采用的通风方式基本能满足当前掘进长度通风要求，各项指标均符合《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204－2008)［2］15．1．1条等相关职业健康及安全标准要求。盆因拉隧道采用大功率风机，配合射流风机接力通风，取得了较好的效果。

5总结

盆因拉隧道作为高原特长单线隧道，受各种不利因素影响，其施工技术难度及组织管理难度较内地一般隧道大很多，通过施工人员的努力，盆因拉隧道各工区施工正常，单工作面月掘进最快达160m，创造了高原单线隧道施工进度新的纪录。单线隧道的施工关键在于合理的施工组织和有效的管理，通过方案优化，节约不必要的施工投入，通过加强工序管理，提高掘进速度。通过对高原特殊环境隧道施工的前期准备、施工技术、管理等方面的实践，针对高原单线隧道施工中遇到的技术问题在现场施工中得出以下一些体会，可为今后类似工程的施工提供一些经验。(1)进场前期做好现场踏勘工作，对沿线的道路、水、电、通讯、地材等信息进行掌握;对施工图纸所示的结构物位置现场标注，对施工前期需要修建的便道、驻地临建位置进行统筹安排，确定最佳方案。(2)大胆合理地向设计提出方案优化改进意见，对图纸中可以优化或不合理的设计部分可以通过正常的程序向监理、设计、业主提出改进意见和方案，在得到审批后积极组织安排施工。(3)合理安排工序及缩短工序衔接时间。单线隧道快速施工，必须抓好工序的管理。(4)安排好隧道内行车调度，达到事半功倍的效果。(5)隧道通风是关键的一个环节，受低气压及缺氧影响，隧道内内燃机械燃烧不充分，排出的废气量要比平原地区偏高，且风机风压受阻，风损较大，有效送风长度大打折扣，风机的选配非常关键。(6)高原地区受气候影响，人工、机械工效下降，在人员配备上，需要考虑人员身体条件及容易产生的精神压力，做到“以人为本，关心职工”，切实做好人员稳定工作［3］。机械配置上，必须优先考虑使用高原型设备，并且在数量上比内地类似工程配置有所增加。

作者：祁贤单位：中铁二十一局集团有限公司