石立新

中鐵隧道股份有限公司，河南鄭州 450003

向莆鐵路雪峰山特長(zhǎng)隧道輔助坑道優(yōu)化設(shè)計(jì)

石立新

中鐵隧道股份有限公司，河南鄭州 450003

雪峰山特長(zhǎng)隧道是向莆鐵路全線重點(diǎn)控制性工程之一，為滿足向莆鐵路“樂化東-三明北段”工期提前1年至2012年9月30日開通運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)，對(duì)雪峰山隧道輔助坑道進(jìn)行因地制宜地優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)隧短打、快速施工以縮短建設(shè)周期，滿足工期壓縮目標(biāo)進(jìn)行總結(jié)，以期為其他類似項(xiàng)目提供借鑒作用。

特長(zhǎng)隧道；輔助坑道；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 工程概況

雪峰山隧道是新建向塘至莆田鐵路全線咽喉控制性工程，位于福建省三明市將樂縣及沙縣境內(nèi)。隧道為雙洞單線隧道，線間距11.89m～45m，左線長(zhǎng)17 842m（DK300+850～DK318+692）、右線長(zhǎng)17 836m（YDK300+840～YDK318+676）。左右線隧道內(nèi)縱坡均為人字坡，從隧道進(jìn)口至出口坡度依此為3‰、6‰、-3‰。設(shè)計(jì)行車速度200km/h，并預(yù)留250km/h速度條件，采用客貨共線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

雪峰山隧道及其輔助坑道采用新奧法原理組織施工，人工鉆爆。正洞Ⅴ級(jí)圍巖采用短臺(tái)階法，Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法，Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖均采用全斷面法施工。平導(dǎo)及斜井均為Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖，均采用全斷面法施工。

2 輔助坑道原設(shè)計(jì)概況

2.1 輔助坑道原設(shè)計(jì)方案

雪峰山隧道輔助坑道原設(shè)計(jì)方案為4座斜井+進(jìn)口平導(dǎo)，詳見表1，圖1。

表1 雪峰山隧道原輔助坑道設(shè)置表

圖1 雪峰山隧道原輔助坑道設(shè)計(jì)示意圖

2.2 輔助坑道斷面特點(diǎn)

1）單車道無軌運(yùn)輸斜井凈空斷面尺寸為5.5×6.0m（寬×高），有效面積29.93m2。隧道寬=3.75m車道寬+0.9m人行道寬+0.25m余寬+0.25m×2側(cè)向?qū)挾?0.05m×2安全間隙，為5.5m。車輛高度取3.8m，風(fēng)管直徑取1.5m，風(fēng)管與車輛間的安全間距為0.3m，高度即為6.0m。單車道斜井可布設(shè)2根Φ1.5m的風(fēng)管；

2）雙車道無軌運(yùn)輸斜井凈空斷面尺寸為7.6×6.37m（寬×高），有效面積49.74m2。隧道寬=6.0m車道寬+0.75m人行道寬+0.25m余寬+0.25m×2側(cè)向?qū)挾?0.05m×2安全間隙，為7.6m。車輛高度取3.8m，風(fēng)管直徑取1.5m，風(fēng)管與車輛間的安全間距為0.55m，高度即為6.37m。雙車道斜井可布設(shè)3根Φ1.5m的風(fēng)管；

3）單車道斜井每250m設(shè)30m的錯(cuò)車帶（兼緩坡段），錯(cuò)車帶斷面采用雙車道斷面型式。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)原由

1）向莆鐵路樂化東-三明北段運(yùn)營(yíng)時(shí)間將比初步設(shè)計(jì)提前1年，作為線路控制性工程雪峰山隧道則相應(yīng)的土建工期壓縮6個(gè)月方能滿足整體工期要求，也即是雪峰山隧道原設(shè)計(jì)土建工期39個(gè)月變更為33個(gè)月；

2）原設(shè)計(jì)4座斜井+1座平導(dǎo)方案并依據(jù)進(jìn)度指標(biāo)計(jì)算，則無法滿足工期提前6個(gè)月的需要。實(shí)現(xiàn)多開工作面通常采用運(yùn)輸量、靈活簡(jiǎn)便、技術(shù)安全可靠、經(jīng)濟(jì)易行的無軌運(yùn)輸斜井；

3）根據(jù)工期計(jì)算原設(shè)計(jì)的湖管斜井、三洋斜井所承擔(dān)的正洞任務(wù)量已不能滿足工期提前需要，須對(duì)其任務(wù)量進(jìn)行調(diào)整，也就是說必須對(duì)其與正洞交點(diǎn)里程進(jìn)行調(diào)整。白沙斜井洞口原設(shè)計(jì)處于低洼處的稻田內(nèi)，易發(fā)生雨水倒灌且交通不便等因素，經(jīng)綜合考慮須對(duì)其位置進(jìn)行改移以便于后期的施工；

4）溪源斜井及三洋斜井原設(shè)計(jì)“單車道+錯(cuò)車道斷面”無法滿足斜井進(jìn)入正洞后4個(gè)開挖面快速施工需要。斜井進(jìn)入正洞開辟4個(gè)工作面以后，洞內(nèi)若4個(gè)掌子面同時(shí)出碴則會(huì)有24臺(tái)車輛同時(shí)在洞內(nèi)行進(jìn)，加之材料運(yùn)輸就會(huì)出現(xiàn)異常繁忙，施工車輛在斜井內(nèi)頻繁錯(cuò)車，運(yùn)輸效率很低，從而影響整體施工進(jìn)度；

5）溪源斜井原設(shè)計(jì)進(jìn)入正洞后按2個(gè)主攻面組織施工，風(fēng)管為2條Φ1.2m的軟式風(fēng)管能滿足洞內(nèi)通風(fēng)需要。改為4個(gè)開挖面同時(shí)施工后，則原有的通風(fēng)設(shè)計(jì)就不能滿足洞內(nèi)通風(fēng)需要，根據(jù)洞內(nèi)爆破后散煙所需的風(fēng)量，同時(shí)考慮通風(fēng)過程中沿程風(fēng)量損失，要滿足4個(gè)作業(yè)面風(fēng)量需求，須配置3臺(tái)SDF(C)-NO12.5型軸流風(fēng)機(jī)，也就是需要3條Φ1.5m通風(fēng)管，原有的斷面則無法滿足布設(shè)3條Φ1.5m通風(fēng)管所需空間，只有擴(kuò)大原設(shè)計(jì)斜井?dāng)嗝娣侥軡M足；

6）通過新增斜井及改移斜井可大大降低原設(shè)計(jì)獨(dú)頭通風(fēng)距離，改善洞內(nèi)通風(fēng)條件；

7）原初步設(shè)計(jì)各工區(qū)任務(wù)劃分量已不能實(shí)現(xiàn)均衡施工生產(chǎn)的需要，且單口掘進(jìn)速度提高空間有限。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

1）進(jìn)口平導(dǎo)及溪源斜井增設(shè)2個(gè)工作面，需要布置3條風(fēng)管，斷面按原設(shè)計(jì)單車道+錯(cuò)車道改成雙車道組織施工，使通風(fēng)管布設(shè)更合理；

2）湖管斜井、三洋斜井及白沙斜井調(diào)整與正洞交點(diǎn)里程和洞口位置，并延長(zhǎng)斜井，斷面按雙車道組織施工；

3）新增玉華斜井、門處斜井，斷面按雙車道組織施工；

4）在斜井與正洞交叉段采用雙聯(lián)進(jìn)洞的施工方案，主聯(lián)洞采用雙車道斷面，支洞采用單車道斷面，并加強(qiáng)交通疏導(dǎo)，確保車輛行駛時(shí)刻暢通；

5）加強(qiáng)湖管、三洋、白沙等重點(diǎn)斜井的機(jī)械設(shè)備配置，是實(shí)現(xiàn)雪峰山隧道整個(gè)工期的關(guān)鍵點(diǎn)。因此，在斜井的機(jī)械設(shè)備配置時(shí)須選用大型裝載機(jī)和出碴車輛且設(shè)備為最新購置；

6）從工程地質(zhì)和水文地質(zhì)來看，優(yōu)化后的斜井與正洞交叉口位置宜選在Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)圍巖地段。因?yàn)樵摱螄鷰r完整性好、地下水不發(fā)育，有利于工程施工。

5 優(yōu)化后實(shí)施效果

1）進(jìn)口平導(dǎo)、溪源斜井?dāng)嗝孀兏鼮殡p車道斷面后，施工車輛在輔助坑道內(nèi)可實(shí)現(xiàn)暢通行駛，無需頻繁錯(cuò)車、等待，運(yùn)輸效率得到很大提高。單車道變成雙車道大斷面后可有效提高斜井自身的建井速度和出碴速度；

2）湖管斜井、三洋斜井、白沙斜井位置改移后及新增玉華斜井、門處斜井可以使得任務(wù)劃分更加均衡、施工組織更趨合理；

3）湖管斜井、三洋斜井、白沙斜井、溪源斜井通過優(yōu)化后線路綜合坡度大大降低，最大減少了2.91%，使出碴車輛及材料的運(yùn)輸效率大大提高；

4）新增斜井及改移斜井可有效降低獨(dú)頭通風(fēng)距離，如白沙斜井原獨(dú)頭通風(fēng)距離長(zhǎng)達(dá)4.8km，通過優(yōu)化后可大大縮短獨(dú)頭通風(fēng)距離0.7km，從而提高洞內(nèi)通風(fēng)效果；

5）優(yōu)化后雪峰山隧道輔助坑道能滿足通風(fēng)管路的布設(shè)要求，為正洞快速施工提供了有力保障；

6）雪峰山隧道因工期調(diào)整采取增設(shè)輔助坑道及擴(kuò)大輔助坑道斷面的工程措施，其中玉華斜井、三洋斜井、門處斜井、溪源斜井按Ⅰ類變更計(jì)；進(jìn)口平導(dǎo)、湖管斜井、白沙斜井按照Ⅱ類變更辦理。

6 結(jié)論

實(shí)踐證明，雪峰山隧道為實(shí)現(xiàn)縮短建設(shè)周期，在開工之初就對(duì)輔助坑道進(jìn)行優(yōu)化，使得施工成本得到了有效控制，同時(shí)施工進(jìn)度得到了顯著提高、作業(yè)環(huán)境得到了改善、安全質(zhì)量得到了保證。通過對(duì)斜井?dāng)嗝娴膬?yōu)化能夠充分利用斜井?dāng)嗝妫梢蕴岣咝本某霾赀\(yùn)輸以及斜井的通風(fēng)能力，更加合理利用現(xiàn)場(chǎng)資源，加快正洞施工進(jìn)度，雪峰山隧道正沿著既定的目標(biāo)健康有序發(fā)展。

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1674-6708（2011）37-0059-02