躍龍門隧道洪災后輔助坑道方案研究

陳錫武, 張 濤, 陳思陽, 高 勇

(1.中鐵二院工程集團有限責任公司， 四川成都 610031; 2.中鐵十九局集團有限公司， 廣東珠海 519020)

躍龍門隧道洪災后輔助坑道方案研究

陳錫武1, 張 濤1, 陳思陽2, 高 勇2

(1.中鐵二院工程集團有限責任公司， 四川成都 610031; 2.中鐵十九局集團有限公司， 廣東珠海 519020)

躍龍門隧道為新建成都至蘭州鐵路重點工程及控制性工程，為雙洞分修隧道，左線全長19 981 m，右線全長20 042 m。隧道穿越龍門山中央斷裂帶，地質條件極其復雜，該隧道施工風險高，工期壓力極大。2013年“7·9”洪災，造成控制工期的兩處輔助坑道損毀，需另行研究輔助坑道方案。文章結合現場地質、地形條件，為解決施工組織、運營排水問題，并考慮改善施工通風和施工運輸條件，經過大范圍的方案比選，給出了相對較優的方案。文章介紹了洪災后隧道輔助坑道選擇的思路及方法，以期對類似工程有借鑒意義。

特長隧道； 洪災； 輔助坑道； 斜井+泄水洞

特長隧道施工中，為加快施工進度，常常采用設置輔助坑道的措施來完成。輔助坑道不僅能增加同時作業的掌子面數目，縮短工期，還能起到改善施工通風、施工排水、運營排水和施工運輸的作用，保證施工的安全。躍龍門隧道受地質、地形條件限制，輔助坑道設置條件較差，特別是2013年“7·9”洪災，損毀兩處控制工期的輔助坑道，另行設置輔助坑道的條件更差。本文僅介紹洪災后躍龍門隧道2號橫洞調整方案的比選分析，并給出了相對較優方案。

1 概況

躍龍門隧道連接四川省安縣和茂縣兩地，穿越龍門山山脈，為雙洞分修隧道，左線全長19 981 m、右線全長20 042 m，單面上坡，最大埋深1 450 m。洞身通過地層主要為白云質灰巖，粉砂巖、磷灰巖，千枚巖、炭質千枚巖夾灰巖，輝綠巖，硅質巖、頁巖、炭質頁巖夾灰巖、白云巖等；洞身共發育5條斷層2條向斜2條背斜，其中1條為活動斷裂。施工圖設計輔助坑道采用“3橫+2斜+1平”方案，均采用無軌運輸。

2013年雨季，龍門山區域普降特大暴雨，降雨量超歷史極值4倍，加之“5·12”汶川地震影響，該區域爆發大范圍、高強度泥石流。2號橫洞工區泥石流淤積至洞口，一次淤積高度達20 m，施工便道、洞口場地、設施等被摧毀。災后開展了泥石流再評估工作，根據大量現場調研、評估等工作，2號橫洞需重新研究輔助坑道方案。

2 綜合研究思路

隧道穿越龍門山山脈，埋深大，地質條件復雜，施工圖階段出于展線抬升標高及設置橫洞以解決運營排水和施工工期方面的考慮，線路設計為倒“L”形。2號橫洞損毀后，需要另行研究滿足原2號橫洞功能的輔助坑道。調整后的輔助坑道需滿足加快施工進度、滿足運營排水、施工通風等功能，具有可行性的方案有三個方案,方案示意如圖1所示，分別為：金溪溝設橫洞方案(方案一)；取消2號橫洞，增設平導方案(方案二)；取消2號橫洞，改設3號斜井+泄水洞方案(方案三)。通過對各個方案施工條件、投資、工期、施工通風、安全風險等方面進行綜合比較，提出相對較優的方案。

圖1 2號橫洞變更設計方案示意

3 2號橫洞方案研究

3.1 金溪溝設橫洞方案(方案一)

3.1.1 方案情況

在原2號橫洞所在的金溪溝開辟施工工區，為滿足泥石流淤高要求，可將洞口沿溝下移，橫洞全長1 970 m；本方案需解決兩個關鍵問題：施工場地及施工便道。

3.1.1.1 施工場地條件

橫洞洞口位于金溪溝的兩條支溝間，距溝心高差為55 m，洞口所處位置地形陡峻，由于山體兩側為沖溝包夾，洞口左右兩側亦無場地條件。洞口下側即為金溪溝泥石流淤積區，該溝泥石流爆發頻繁，年年淤積，溝內不適合設置施工臨建設施，故拌合站、炸藥庫以及營區等均需設在距洞口20 km外的曉壩鎮，施工建設成本增加且施工效率降低，技術經濟極不合理。

3.1.1.2 施工便道

由于整個金溪溝流域處于龍門山高山峽谷地區，受汶川“5·12”特大地震的影響強烈，崩塌、滑坡、巖堆及泥石流的不良地質極其發育，泥石流物源十分豐富。龍門山地區雨水發育，暴雨時極易誘發各支溝泥石流暴發，沖毀溝內及溝側的構筑物和道路橋梁等，危害巨大，因此溝內新修便道不被考慮。

整個金溪溝有眾多支溝，具有泥石流特征的支溝主要有24條，右側13條，左側11條，已大規模爆發泥石流的支溝集中在右側，因此右側不具備修建施工便道的條件。而金溪溝左側坡面較右側更陡峻，經研究，左側便道方案全長5.8 km，其中隧道4座，總長1 149 m，便橋9座，總長1 458 m，路基段總長3 193 m，便道施工工期約為8個月。估算5.8 km便道需要工程投資約9 540萬元。因此，左側便道方案可以通過增加工程措施來實現，但需要以安全風險、投資增加、工期延長為代價。

3.1.2 優缺點

雖輔助坑道規模與施工圖方案基本持平，但大臨工程投資大大增加，且施工工期增加約8個月，在大型泥石流溝開辟施工工區，自然災害具有不可預見性，安全風險極大。

3.2 取消2號橫洞、增設平導方案(方案二)

3.2.1 方案情況

取消2號橫洞，可在1號橫洞至2號橫洞之間右線右側增設平導，平導全長6000 m，平導采用無軌單車道斷面。

3.2.2 優缺點

本方案取消2號橫洞后，完全可避開金溪溝泥石流影響，施工安全風險可控，但左線貫通施工工期較施工圖設計增加13個月，工期較長，輔助坑道規模增加4 065 m，估算投資增加約4 800萬元，投資大。

3.3 取消2號橫洞，改設斜井+泄水洞方案(方案三)

3.3.1 方案情況

根據地形、地質條件，可于線路左側沿雎水河谷開辟施工工區，雎水河谷僅具有斜井條件，并于金溪溝設置泄水洞解決運營排水，泄水洞不開辟施工工區。雎水河谷具備設置斜井洞口的位置有三處，見圖2所示中A、B、C。

(1)A方案斜井主要穿越地層為白云質灰巖，斜井洞口附近大角度穿越龍門山中央斷裂帶——高川坪活動斷裂，且巖溶弱～中等發育，斜井大部分處于雎水河水位以下，屬于水平循環帶，受構造、巖溶組合影響，斜井涌水量大，施工中突水風險高；

圖2 方案三斜井位置示意

(2)C方案斜井洞口段洞身700 m穿越白云質灰巖地層，洞身100 m穿越灰巖地層，有突水風險，且其洞口所在高川河對岸，發育一條大型泥石流溝，“5·12”地震后每年都有爆發，溝口已經淤積10～20 m，且溝內地震松散物、崩滑體等物源還較豐富，還具備大規模爆發的條件，可能沖入斜井洞內，堵塞、掩埋斜井工區，堵塞河道，形成堰塞湖，對斜井洞口施工具有一定威脅。

(3)B方案與C方案相比，斜井長度、工期、投資等方面均相當，洞口段通過白云質灰巖增長了200 m，但洞口避開了對側泥石流的影響。

綜合上述分析，斜井采用B處方案，與左線正洞交點為D2K97+700，長2 025 m，綜合坡度為9.5 %；為解決運營排水問題，于金溪溝設置泄水洞，洞口坑底距金溪溝高差約55 m，與右線正洞的交點為YD2K97+700，縱坡為0.5 %。

3.3.2 優缺點

本方案工期增加4個月，工程投資增加3 200萬元，施工工區由泥石流重災區金溪溝改移至雎水河谷，洞口位置選擇避開泥石流溝沖擊范圍，基本規避了泥石流爆發的安全風險；但本方案洞口段約900 m穿越白云質灰巖地層，巖溶較發育，斜井反坡施工巖溶段有一定安全風險，通過加強超前地質預報、施工措施、施工管理，安全風險尚屬可接受范圍。

4 方案比選

各方案從工程規模、工期、投資、施工通風、安全方面比較如表1所示。

表1 2號橫洞調整方案研究比選結果

根據表1可知，從工程規模、工期及投資上看，方案三明顯占優；從安全方面考慮，方案一安全風險最高，方案二安全風險最小，方案三雖存在一定安全風險，但尚屬可控范圍。經綜合比較，推薦采用方案三。

5 結束語

在特長隧道輔助坑道設置中，不僅要考慮工期、經濟效益、施工通風、排水等問題，還要結合隧道工程的實際情況， 考慮施工安全風險問題。躍龍門隧道輔助坑道設置條件較困難，特別是洪災導致相對較好的輔助坑道被毀后，輔助坑道設置更加困難，經過多方面綜合比選，最終將2號橫洞方案調整為斜井+泄水洞作為最終實施的方案，該方案相對較優，但也存在一定的施工風險，需要在施工過程中通過加強超前地質預報、施工措施、施工管理來降低安全風險。

[1] TB 10003-2005 鐵路隧道設計規范 [S].

[2] TB 10068-2010 鐵路隧道運營通風設計規范[S].

[3] TB 10119-2000 鐵路隧道防排水技術規范[S].

[4] 鐵鑒函[2010]1622號 關于新建成都至蘭州鐵路初步設計的批復[S].

[5] 中鐵二院工程集團有限責任公司.新建鐵路成都至蘭州線成都至黃勝關段施工圖設計[Z].成都：中鐵二院工程集團有限責任公司，2012.

[6] 吳建福,樊浩博，賴金星.特長隧道輔助坑道方案比選及分析[J]. 公路交通科技， 2014(2)： 173-180.

[7] 李金城. 關角鐵路隧道輔助坑道設計[J]. 現代隧道技術，2009,46(1):1-5.

[8] 李國良. 烏鞘嶺隧道輔助坑道的設置[J]. 現代隧道技術，2006,43(2): 38-42.

陳錫武(1982～)，男，本科，工程師，從事隧道設計工作。

U452.1+3

B

[定稿日期]2016-12-20