1、三联隧道辅助坑道优化设计摘要:针对六沾铁路三联隧道 W4 标整体进度滞后的现状，为保证工期得以实现，通过科技创新和经验总结，将三联隧道辅助坑道做进一步的优化，1#斜井 10#、11#横通道及区间平导扩大为有轨双车道断面，2#斜井增设迂回平导等方式进行切实可行的优化，为三联隧道现场施工提供指导。 关键字:辅助坑道 迂回平导 优化设计 中图分类号： S611 文献标识码： A 0 引言 随着我国铁路建设事业的快速发展，长大山岭隧道不断出现。为了缩短工程建设工期，长大隧道一般需要设置辅助坑道。通常采用的辅助坑道有横洞、平行导坑、斜井和竖井 4 种型式来实施“长隧短打”方案。各类辅助坑道的净空必须满足
2、运输设备提升、设备进洞、通风、排水和安全间隙等要求，只有合理有效的利用辅助坑道才能实现“长隧短打，快速施工”的目的。 1 工程概况 三联隧道位于云南省境内新背开柱车站出站端，为双线隧道，进口里程 DK300+387，出口里程 D1K312+601，全长 12214m，设计行车速度160km/h，净空限界并满足通行双层集装箱要求。三联隧道最大埋深约220m，地质条件差，隧道区域发育 6 条断层和 1 个向斜。隧道进口下穿既有贵昆线，并位于丁家村滑坡及错落体内，隧道中部约 1080m 范围分布宣威群煤系地层，含媒约 20 层，层厚 0.022.37m，煤层瓦斯含量为10.5912.87m3/t，煤
3、层瓦斯压力为 0.38343.2290MPa，C2、C3 层媒与瓦斯具突出危险性。1#斜井工区为高瓦斯工区。三联隧道是改建铁路贵昆线六盘水沾益段全线最长隧道和最重要的控制性工程。合同工期为2008 年 6 月 13 日至 2011 年 12 月 12 日，合计 42 个月。 2 辅助坑道原设计情况 隧道进口至 D1K305+080 段 4693m 隶属外资 3 标范围，D1K305+080 至隧道出口段 7521m 隶属外资 4 标范围。全隧辅助坑道采用 2 个斜井+2 段平导方案，各标段的辅助坑道型式如图 1 所示。 图 1 原设计各标段辅助坑道型式图 W3 标：隧道进口端线路右侧设置有轨单
4、车道运输平导一座，全长3108m，净空尺寸 3.5m 宽3.6m 高。 W4 标：隧道中部线路右侧设置有轨单车道运输平导一座，全长1342.95m，净空尺寸 3.5m 宽3.6m 高。1#斜井设于线路右侧，主井与正洞相连，副井与中部平导相连，主井斜长 411.56m，采用有轨双车道运输，净空尺寸 5.65m 宽3.4m 高，副井斜长 378.67m，采用有轨单车道运输，净空尺寸 3.5m 宽3.3m 高；2#斜井设于线路左侧，斜长 441.25m，采用无轨双车道运输，净空尺寸 7m 宽6.5m 高。 3 优化设计原由 3.1 工期因素 三联隧道于 2008 年 6 月开工，截止 2009 年
5、11 月 10 日，三联隧道1#斜井、2#斜井正洞尚余 4068m 未开挖，平导还剩余 159.95m 未开挖，具体如下： 1#斜井工区：1#斜井主副井均已开挖完成；正洞掌子面里程D1K305+860，掘进 780m；中部平导掌子面里程 PDK306+290，掘进1183m； 2#斜井已经开挖完成，向进口方向正洞掌子面里程为 D1K309+735，掘进 1490 m，向出口方向掌子面里程为 D1K312+413，掘进 1188m； 正洞还剩余 4068m 未开挖，平导还剩余 159.95m 未开挖。 施工现状具体见图 2。 图 2 施工现状图 根据近年来各线铁路施工现状调查、工程经验及工程类比
6、，并结合三联隧道本身的地质特点，施工图中各级围岩采用的综合进度指标如表1。 表 1 综合进度指标（m/月） 正洞 围岩 普通地段 煤系地段 130 90 50 40 平导 围岩 有轨单车道 200 150 斜井 围岩 有轨单车道 有轨双车道 无轨双车道 230 200 200 180 150 150 120 100 100 按照设计施工组织，三联隧道两工区实际开挖日期推算截止 2009 年11 月 10 日各工区的掌子面里程： 1#斜井工区：1#斜井主副井本身均已开挖完成，正洞掌子面里程D1K306+735，掘进 1655m，中部平导掘进完毕，掘进 1342.95m； 2#斜井工区：2#斜井本
7、身已经开挖完成，向进口方向正洞掌子面里程 D1K309+572，掘进 1653m，向出口方向正洞掌子面里程 D1K312+164，掘进 939m。 由此可以看出现场施工情况： 1#斜井工区：因 1#斜井工区正洞及平导变形较为严重，进度缓慢，正洞掘进滞后 875m，中部平导掘进滞后 159.95m； 2#斜井工区正洞掘进滞后 54m。 根据施工现状及实际统计综合进度指标分析： 中部平导综合进度 120m/月、揭煤地段平导进度 60m/月；正洞级围岩 120m/月、级围岩 75m/月、级围岩 45m/月、揭煤地段正洞 35m/月。从 2009 年 11 月 10 日起，完成隧道剩余的 4068m
8、需 27.04 个月，即土建工程完工日期为 2012 年 2 月 11 日，该工期不能满足业主要求的工期，将推迟约 4.5 个月。 3.2 高瓦斯安全因素 根据 2009 年 4 月 8 日， 成都局六沾复线高瓦斯隧道方案研讨会专家意见确定三联隧道为一级风险隧道，为提高瓦斯突出隧道施工安全度，采取加大瓦斯工区通风能力的方式，进一步降低瓦斯的安全风险。 1）通风系统的百米漏风率由设计的 1.8%改为按铁路瓦斯隧道技术规范上限 2.0%取值，以提高通风的保证率。 2）瓦斯涌出不均衡系数取高值 2.0，以提高通风系统对瓦斯异常涌出的适应性。 根据正洞揭煤的工况对隧道的施工通风进行计算，可以得出通过宣
9、威群煤层时所需的风机及风管参数，见表 2。 表 2 通过群煤层的风机及风管参数 项目 需风量（m3/min） 风机风量（m3/min） 风管风速（m/s） 平导回风速（m/s） 条件一 条件二 条件三 条件四 宣威群煤 正洞 230 1258 746 1880 2038 9.23 3.88 通过计算可知，由于隧道需风量加大需选用 2 根 1.5m 的风管，更有利于保证施工安全。仅考虑通风需要，不考虑工期要求时，平导断面在施工图的净空基础上需加高 1.35m，净空尺寸为 3.5m 宽4.95m 高；如果同时兼顾瓦斯排放及揭煤、过煤施工通风和工期要求，10#横通道作为从平导至 11#横通道进入正洞
10、掌子面施工的运输通道，为尽量争取多开工作面，加快施工进度，将 10#、11#横通道及区间 370m 平导断面加宽1m，兼有有轨双车道运输功能，净空尺寸为 4.5m 宽4.95m 高。 中部平导扩大平面示意图见图 3。 图 3 中部平导扩大平面示意图 净空图见图 4。 图 4 平导净空断面图 4 优化方案的比选 4.1 方案 1：新增 3#斜井方案 采用无轨运输，此方案经现场多次实地堪测，初步拟定了两个新增3#斜井的方案，由于新增用地困难较大，该方案投资大，斜井自身长度1.5km，工期不能保证，在专家论证会时予以否定。 4.2 方案 2：延长中部平导方案 将平导从 1342.95m（平导端里程
11、D1K306450）延长至1992.65m（D1K307100） （增加 650m） ，通过揭煤段另开工作面，见图 5三联隧道 1#斜井中部平导延长平面示意图 。 图 5 三联隧道 1#斜井中部平导延长平面示意图 中部平导进入煤系地层后实际围岩地质较差，平导开挖初支后，还必须进行及时施工仰拱砼，并对部分围岩进行注浆加固，因此进度指标在设计级 150m/月的基础上折减 30%，仅达到 100m/月。 平导揭煤瓦斯排放时间暂按 2 个月计算，平导揭煤进度指标按设计级 150m/月的基础上折减 50%，按 75m/月预计。平导穿过煤层进入正洞考虑受有轨运输、斜井提升，以及正洞揭煤瓦斯排放施工干扰等因
12、素，施工进度指标按设计级 90m/月的基础上折减 20%，按 70m/月预计，土建工程完工日期为 2011 年 9 月 30 日，能满足工期要求。 但由于需要二次揭煤，安全风险大，在专家论证会时予以否定。 4.3 方案 3： 2#斜井内增加平导方案 由于 1#斜井为高瓦斯工区，按原施工图要求施工至 D1K307+740 时，施工能力已饱和，没有能力承担更多的施工任务，为保证工期，原由 1#斜井承担的部分施工任务调整由 2#斜井工区施工。在 2#斜井内正洞D1K309+330 里程处，向进口方向增设单车道无轨运输平导，增设横通道，可满足工期要求。但是增设平导，2#斜井工区的压入式通风长度超过4000m，无轨运输通风困难，因此该方案必须增设通风竖井（直径180cm、深度约 100m） 。 此方案经 2009 年 4 月 8 日及 2009 年 4 月 14 日专家论证，已确定推荐采用该方案。 方案比选情况见表 2 预选方案对比表 表 2 预选方案对比表 方案名称 经济造价 优点 缺点 备注 方案 1： 新增 3#斜井方案 3450 万元 1、避开了二次揭煤风险； 2、减轻了 2#斜井端工期压力。 1、按最大限坡考虑，斜井至少1.5Km，工期过长，不能保证工期； 2、需增加一套机具、临时设施，增加管理人员； 3、新增用地困难。 由于工期不能保证，在专家论证会时予以否定。
