老东山隧道新增斜井的设置

老东山隧道新增斜井的设置 内容提要 对于大多数长大隧道而言，为了确保隧道的施工工期，设计上一般考虑有辅助导坑。当设计上的辅助导坑数量无法满足施工需要，工期无法保证的情况下，做为施工单位就必须能够在对现场调查后选择合适的位置增加辅助导坑；本文以老东山隧道新增斜井为例，详细介绍了该隧道斜井的设置和施工情况。关 键 词 铁路隧道 辅助导坑 设置 1 概况改建铁路成昆线广通至昆明段扩能改造工程东起云南省昆明市，经禄丰南至云南省的广通站；老东山隧道位于广通北车站与禄丰车站之间，双线隧道全长7578m，进口里程为DK947+555，出口里程为DK955+133。其中级围岩3120m，级围岩2700m,级围岩1758m。隧道进口端位于半径为3500m的左偏曲线上，其余洞身均位于直线上。隧道内线路坡度为“人”字坡，进口端343m范围为平坡，其后洞身4000m为3.5的上坡、3235m为-3.5的下坡。隧道采用复合式衬砌，最大开挖断面为15361257cm。隧道最大埋深370m；隧道上覆第四系全新统坡洪积、坡残积粉质黏土，下伏泥岩夹砂岩、泥灰岩。洞身发育有老东山断层（F4）、官村至白云寺断层（F2）、哨村断层（F1）和蒙七铺向斜，其中哨村断层（F1）地表破碎带宽5080m，以断层角砾为主。隧道洞身以软质岩为主，节理裂隙发育，完整性较差。2 原设计辅助导坑的设置与施工安排隧道原设计设有一座斜井，长度658m，与正洞相交里程为DK952+590，距进出口距离分别为5035m、2543m。老东山隧道施工设计图工程概况见下表老东山隧道施工设计图工程概况表序号工区隧道名称总长(m)各级围岩长度(m)备注1一老东山隧道DK951+3442(7578)03120270017582老东山隧道斜井65800406.73246.3隧道设进口、出口、斜井三个工区施工，斜井与主洞相交里程为DK952+590，平面交角为45度，井身坡度为10.3%，斜井长度658m，净空尺寸为4.5m(宽)5.5m(高)；进口、出口、斜井三个工区均为无轨运输。具体施工队伍安排及任务划分见下表。施工队伍安排及任务划分隧道名称工作面长度(m)围岩级别长(m)队伍安排老东山隧道进口25551230由架子一队负责由进口向斜井方向施工,负担轨道工程以外的所有分项工程的施工350975斜井2485840由架子二队负责向进口方向施工,负担轨道工程以外的所有分项工程的施工1475170出口25381050由架子三队负责由出口向斜井方向施工,负担含轨道工程在内的所有分项工程的施工8756133 新增斜井设置的原因和位置选择老东山隧道提出增加斜井的主要原因来自于工期压力巨大，具体分析如下；分阶段工期要求标段计划工期（月）计划开工日期计划竣工日期架梁开始日期架梁结束日期铺轨开始日期铺轨结束日期第一标段362007年10月18日2010年10月18日2010年9月1日2010年12月31日2010年6月1日2010年11月30日上表为该隧道招标文件总工期、阶段工期要求，要求表明：合同工期为36个月，即2007年10月18日开工，2010年10月18日竣工。架梁日期2010年9月1日2010年12月31日；铺轨日期2010年6月1日2010年11月30日。老东山隧道距离广通北站（铺轨从此站开始）仅有45米，因此必须在2010年5月31日前完成所有土建工程才能确保不影响铺架；由此，实际的合同工期只有31.4个月，即2007年10月18日开工，2010年5月31日竣工； 3.1 隧道工期计算说明：、施工准备时间需要1.4个月，即2007.10.182007.11.30。、隧道掘进支护完工后，需要40天完成隧道衬砌、水沟电缆槽等全部工程。、无碴轨道工程完成需要110天。、因此隧道掘进支护时间从2007.12.1开始、 2009年12月31日前必须完成。、计算工期使用的指标见下表。 隧道工程主洞无轨运输开挖进度指标表序号围岩级别主要施工方法循环进尺日循环数日进尺米月进度米1台阶法施工,微震动控制爆破和光面爆破。3261682三台阶临时仰拱，微震动控制爆破和预裂爆破。1.03.23.2903CRD法、三台阶临时仰拱，洋镐、风镐或挖掘机开挖，必要时辅以弱爆破。0.82.41.9504双侧壁导坑法，洋镐、风镐或挖掘机开挖，必要时辅以弱爆破。0.61.71.0230 隧道工程辅助导坑开挖进度指标表序号围岩级别主要施工方法循环进尺日循环数日进尺米月进度米1全断面法施工，人工风动凿岩机钻眼，微震动控制爆破和光面爆破。3.02.26.61852台阶法施工，微震动控制爆破和预裂爆破。1.53.04.51263台阶法施工，洋镐、风镐或挖掘机开挖，必要时辅以弱爆破。1.03.03.0843.2 工期计算根据隧道各口承担施工任务、围岩级别和进度指标计算可知：老东山隧道进口完成掘进支护任务需要31.64个月，即在2010年7月20日完成、全部工程到2010年12月20日完成； 2#斜井完成需要6.16个月，向进口方向需要24.8个月，共需要30.95个月，即在2010年6月29日才能完成、全部工程到2010年11月29日完成；出口需要28.4个月，即在2010年3月13日完成,全部工程到2010年8月13日完成； 根据以上计算结果可得出如下结论：老东山隧道进口完成任务需要38.04个月，大于合同工期36个月和铺轨工期31.4个月；斜井完成任务需要37.35个月，大于合同工期36个月和铺轨工期31.4个月；出口完成任务需要34.832个月，大于铺轨工期31.4个月。通过以上计算分析后认为：在目前状况下，老东山隧道工期无法得到保证，究其原因主要是受地形限制，原设计的2#斜井距离出口较近，致使进、出口承担任务不均衡，不能有效压缩隧道整体工期；有可能导致的工期风险和安全风险将是巨大的。为了在合同工期内完成施工任务，充分考虑施工过程中方法改变、工序调整和不良地质处理需要的时间，可能遇到的各种影响工期的因素，必须采取措施增加工作面，才能满足合同工期要求。3.3 新增斜井位置的选择在老东山隧道初步设计阶段，规划有另外一座斜井，位置在线路DK948+600左侧291m处设置1#斜井，斜井长度480m；通过分析认为，该斜井选择的位置存在以下问题；、该斜井需要新修便道4km且沿途经过大量村庄和稻田地，修筑难度大；、该斜井口位置与原设计的弃碴场和已建好的进口炸药库距离远，无法同进口共同使用，需要重新选择；、该斜井口距离老东山隧道进口较近，无法很好缓解总体工期压力；、由于需要新增的征地范围广、数量大，很难在短时间内展开斜井的正式施工。由于距离进口较远，电力系统的解决难度明显增大。经过对施工现场的反复调查和分析，结合对地理位置、地质条件、斜井长度、施工便道、弃碴场地等综合因素的考虑；决定在线路DK948+433.762右侧516.94m处设置1#斜井。斜井洞口处坑底高程1876.66m，斜井与正洞交于DK948+750，交点处(坑底)高程1814.43，斜井长度618.132m，坡度10.67%，井身倾角为54500。该斜井井身与正洞斜交，与左线呈56.68度。重新选择的斜井位置存在以下优势；、从进口到达斜井口仅需1.2km的便道，且既有便道的长度达500余米，修筑简单，占地少；、可与进口共同使用炸药库和弃碴场，大大减少了投资成本；、该斜井口距离进口1195米，长度适宜，可对隧道整体工期压力起到较好的缓解作用；、由于与进口相邻，电力系统可与进口一同考虑，解决方便。、斜井洞口紧邻弃碴场，对加快出碴速度，提高隧道施工进度有诸多好处。具体见下图“老东山隧道新增斜井初步设计与调整后位置比较图”。4 新增斜井设置的设备配置和施工组织4.1 施工任务划分：在新增斜井的情况下，经过计算分析对老东山隧道总体施工任务划分调整如下：老东山隧道进口承担1155米施工任务；新增斜井承担向出口方向1939米的施工任务；2#斜井承担向进口方向1941米的施工任务、向出口方向490米的施工任务；老东山隧道出口承担2053米的施工任务。4.2 总体施工方案斜井断面形式采用4.7m（宽度）5.7m(高度),每隔150米设错车道1处，共设错车道4个。施工采用无轨运输、台阶法施工，CAT320挖掘机装碴，北方奔驰自卸车出碴。采用单管压入式通风，配2110KW轴流式通风机及1500通风管(带钢丝)。斜井井身分段设置积水坑,对隧道正洞地下水和施工废水采用高扬程、大流量水泵分段逐级机械抽排。1#斜井洞内三管两线布置图如下:斜井三管两线布置图4.3 新增斜井施工劳力组织新增斜井施工劳动力配置表工区工班名称人数(个)担负主要任务1#斜井工区隧道队掘进工班45钻眼、装药、爆破等支护工班30超前径向注浆、超前小导管、锚杆、钢筋网、钢架安设，喷射混凝土作业等衬砌钢筋工程20衬砌钢筋绑扎防水板工班25防水板焊接、吊挂混凝土工班40衬砌台车就位、混凝土灌筑、拆模；仰拱、填充、底板混凝土施工；水沟电缆槽的施工等运输队35出碴、运输、调度、维修、保养等自动计量拌合站15砼拌合及小型构件预制综合保障队40风、水、电及其设备维修、保养，道路养护防排水工班10隧道施工防排水钢构件加工队20各种钢构件加工及预制小计2804.4 新增斜井主要设备配置老东山隧道新增斜井主要设备配置表序号机械名称规格型号单位数量备注1挖掘机CAT320C台12空压机ZL-20台63搅拌站1(JS750+PLD1000)套14通风机SSFN0-9台25输送泵HBT-60C台16砼运输车JC6台37运碴车北方奔驰台58自卸车东风台29装载机ZL40B台110变压器S9-200台1移动式11变压器S9-630台212电焊机BX2-500台1013湿喷机TK961台414抽水机100D45*3台515衬砌台车9m/12m台1/1该斜井自2008年3月26日进洞至2008年9月15日完成挑顶并进入正洞施工,最高月进度为180m。5 几点体会在老东山新增斜井的施工过程中，虽多次遇到井身涌水、变形开裂等困难情况，进度一度受到很大的影响，但经过参建各方的努力，最终完成挑顶并顺利进入正洞施工，最高月进度达到180m。对于缓解隧道整体工期压力，尽快释放进口生产要素等都起到了积极的作用，该斜井的增加十分必要。5.1、在对设计辅助导坑不完善情况下的增设斜井问题应引起各方的高度关注，做好前期现场的全面调查对于正确选择斜井位置十分关键；5.2、对考虑新增斜井能否起到增加隧道施工工作面以缩短工期，改善施工通风、排水条件，缩短运输距离等目的必须要进行充分的多角度论证；5.3、斜井作为隧道工程最常用的辅助导坑形式，位置的选择对于实现增设斜井目的的实现至关重要，应根据隧道长度、工期、地形、地质、水文、施工设备及施工能力等条件，结合施工和运营期间通风、排水、防灾救援、人员疏散及弃碴的需要，通过技术经济比较确定。5.4、对新增斜井净空的选择上不能受原设计参数的影响，应根据其用途、运输方式、通风、排水主要机具设备尺寸及安全间隙等要求确定，只有这样才能真正满足隧道后续施工的需要，确保隧道正洞的施工进度。5.5、随着辅助导坑设备机械化程度的提高，辅助导坑进入正洞后正反方向施工能力之和可轻松超越正洞独头施工的能力，在今后的施工中，斜井的施工组织安排应充分考虑正反方向同时施工的能力。作者简介： 帅建兵，男，1977年10月10日出生，1997年毕业于石家庄铁路工程学校铁道工程专业， 2006年评为工程师职称，毕业至今，效力于中铁十二局集团公司，主要从事水利水电工程、铁路工程和高速公路工程技术管理工作。