向莆鐵路雪峰山特長隧道輔助坑道優化設計

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隧道輔助坑道優化設計

石立新

中鐵隧道股份有限公司，河南鄭州 450003

雪峰山特長隧道是向莆鐵路全線重點控制性工程之一，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日開通運營的目標，對雪峰山隧道輔助坑道進行因地制宜地優化設計，實現長隧短打、快速施工以縮短建設周期，滿足工期壓縮目標進行總結，以期為其他類似項目提供借鑒作用。

特長隧道；輔助坑道；優化設計

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。隧道為雙洞單線隧道，線間距11.89m～45m，左線長17 842m（DK300+850～DK318+692）、右線長17 836m（YDK300+840～YDK318+676）。左右線隧道內縱坡均為人字坡，從隧道進口至出口坡度依此為3‰、6‰、-3‰。設計行車速度200km/h，并預留250km/h速度條件，采用客貨共線標準設計。

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級圍巖采用短臺階法，Ⅳ級圍巖采用臺階法，Ⅱ、Ⅲ級圍巖均采用全斷面法施工。平導及斜井均為Ⅱ、Ⅲ級圍巖，均采用全斷面法施工。

2 輔助坑道原設計概況

2.1 輔助坑道原設計方案

雪峰山隧道輔助坑道原設計方案為4座斜井+進口平導，詳見表1，圖1。

表1 雪峰山隧道原輔助坑道設置表

圖1 雪峰山隧道原輔助坑道設計示意圖

2.2 輔助坑道斷面特點

1）單車道無軌運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側向寬度+0.05m×2安全間隙，為5.5m。車輛高度取3.8m，風管直徑取1.5m，風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2根Φ1.5m的風管；

2）雙車道無軌運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側向寬度+0.05m×2安全間隙，為7.6m。車輛高度取3.8m，風管直徑取1.5m，風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3根Φ1.5m的風管；

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

3 優化設計原由

1）向莆鐵路樂化東-三明北段運營時間將比初步設計提前1年，作為線路控制性工程雪峰山隧道則相應的土建工期壓縮6個月方能滿足整體工期要求，也即是雪峰山隧道原設計土建工期39個月變更為33個月；

2）原設計4座斜井+1座平導方案并依據進度指標計算，則無法滿足工期提前6個月的需要。實現多開工作面通常采用運輸量、靈活簡便、技術安全可靠、經濟易行的無軌運輸斜井；

3）根據工期計算原設計的湖管斜井、三洋斜井所承擔的正洞任務量已不能滿足工期提前需要，須對其任務量進行調整，也就是說必須對其與正洞交點里程進行調整。白沙斜井洞口原設計處于低洼處的稻田內，易發生雨水倒灌且交通不便等因素，經綜合考慮須對其位置進行改移以便于后期的施工；

4）溪源斜井及三洋斜井原設計“單車道+錯車道斷面”無法滿足斜井進入正洞后4個開挖面快速施工需要。斜井進入正洞開辟4個工作面以后，洞內若4個掌子面同時出碴則會有24臺車輛同時在洞內行進，加之材料運輸就會出現異常繁忙，施工車輛在斜井內頻繁錯車，運輸效率很低，從而影響整體施工進度；

5）溪源斜井原設計進入正洞后按2個主攻面組織施工，風管為2條Φ1.2m的軟式風管能滿足洞內通風需要。改為4個開挖面同時施工后，則原有的通風設計就不能滿足洞內通風需要，根據洞內爆破后散煙所需的風量，同時考慮通風過程中沿程風量損失，要滿足4個作業面風量需求，須配置3臺SDF(C)-NO12.5型軸流風機，也就是需要3條Φ1.5m通風管，原有的斷面則無法滿足布設3條Φ1.5m通風管所需空間，只有擴大原設計斜井斷面方能滿足；

6）通過新增斜井及改移斜井可大大降低原設計獨頭通風距離，改善洞內通風條件；

7）原初步設計各工區任務劃分量已不能實現均衡施工生產的需要，且單口掘進速度提高空間有限。

4 優化設計方案

1）進口平導及溪源斜井增設2個工作面，需要布置3條風管，斷面按原設計單車道+錯車道改成雙車道組織施工，使通風管布設更合理；

2）湖管斜井、三洋斜井及白沙斜井調整與正洞交點里程和洞口位置，并延長斜井，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進洞的施工方案，主聯洞采用雙車道斷面，支洞采用單車道斷面，并加強交通疏導，確保車輛行駛時刻暢通；

5）加強湖管、三洋、白沙等重點斜井的機械設備配置，是實現雪峰山隧道整個工期的關鍵點。因此，在斜井的機械設備配置時須選用大型裝載機和出碴車輛且設備為最新購置；

6）從工程地質和水文地質來看，優化后的斜井與正洞交叉口位置宜選在Ⅱ級或Ⅲ級圍巖地段。因為該段圍巖完整性好、地下水不發育，有利于工程施工。

5 優化后實施效果

1）進口平導、溪源斜井斷面變更為雙車道斷面后，施工車輛在輔助坑道內可實現暢通行駛，無需頻繁錯車、等待，運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輸效率大大提高；

4）新增斜井及改移斜井可有效降低獨頭通風距離，如白沙斜井原獨頭通風距離長達4.8km，通過優化后可大大縮短獨頭通風距離0.7km，從而提高洞內通風效果；

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

6）雪峰山隧道因工期調整采取增設輔助坑道及擴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；進口平導、湖管斜井、白沙斜井按照Ⅱ類變更辦理。

6 結論

實踐證明，雪峰山隧道為實現縮短建設周期，在開工之初就對輔助坑道進行優化，使得施工成本得到了有效控制，同時施工進度得到了顯著提高、作業環境得到了改善、安全質量得到了保證。通過對斜井斷面的優化能夠充分利用斜井斷面，可以提高斜井的出碴運輸以及斜井的通風能力，更加合理利用現場資源，加快正洞施工進度，雪峰山隧道正沿著既定的目標健康有序發展。

[1]竇忠孝，等.對烏鞘嶺特長隧道斜井施工的思考[J].鐵道工程學報，2006(4)：59-63.

[2]盧智強，等.通過斜井施工長大隧道的幾點認識[J].隧道建設，2009，29(增2)：2-6.

[3]王進志，張武.雪峰山隧道實施性施工組織設計[R].中鐵隧道股份公司向莆鐵路指揮部，2009.

[U25]

A

1674-6708（2011）37-0059-02