谈长大隧道施工技术

谈长大隧道的施工技术
摘要：隧道建设伴随着我国铁路和高速公路的迅猛发展及业主对安全、质量、工期的要求越来越高正逐渐朝向长、大、深的方向发展。

而长大隧道在工程中往往起着工期控制的作用，为此寻求长大隧道安全、快速施工的有效方法是必要的，本文结合山西省西山隧道的施工对长大隧道的施工技术进行了介绍。

abstract： with the rapid development of chinese railways and highways， the demand for safety， quality and schedule of tunnel construction is higher. the tunnel is longer，larger and deeper. it is necessary to find the safe rapid construction method of long and large tunnel. combined with the construction of shanxi xishan tunnel， the paper describes the construction technology of long and large tunnel.
关键词：长大隧道；施工技术；竖井；通风；防排水
key words： long and large tunnel；construction technology；shaft；ventilation；waterproofing and drainage
中图分类号：u445.4 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）18-0133-02
0 引言
长大隧道往往是一个项目乃至一条线路的重点工程、关键工程、控制工程，因此选择正确的施工方法，严格按施工技术施工，保证工程的施工安全和质量，不断提高施工工效、长大隧道实现快速、
按期施工能起到加快整个工程项目的建设进度，对整个工程项目建设有促进作用，意义重大。

1 工程概况
西山特长隧道左洞长13654m，右洞长11357m，是我国第二长公路隧道（仅次于秦岭终南山隧道）。

该隧道设计为分离式，隧道左右洞最大间距55m，最小间距48m。

隧道主洞为双行单洞断面，净宽10.25m，内轮廓采用三心圆。

紧急停车带净宽13.0m，内轮廓采用五心圆。

隧道左右洞之间设人行横通道和车行横通道，人行横通道设置间距为250m左右，车行横通道设置间距为750～1000m。

其中s3标段的左洞全长7110m，右洞全长7030m。

隧道最大埋深441m，最小埋深42m。

隧道中部设半径r=5000的圆曲线，曲线长1002.55m，隧道其余地段位于直线上。

隧道纵坡为单面坡，从隧道分界点里程至出口依次为0.4%上坡、0.715%下坡。

设计为解决运营通风和施工需要，设2号斜井和2号竖井，2号斜井全长424m，设计坡度为25°，斜井中部设隔板分为进出风道，负责左洞的运营通风。

2号竖井设计为圆形断面，深度156.8m，衬砌后直径为8.2m。

竖井中部设计为0.3m厚的钢筋砼隔板，将竖井分隔为进、出风道，在井底设送风道和排风道分别与右洞联通。

2 施工方案
西山特长隧道s3标段设计为解决运营通风和施工需要，设2号斜井和2号竖井，2号斜井全长424m，设计坡度为25°，斜井中部设隔板分为进出风道，负责左洞的运营通风。

2号竖井设计为圆形
断面，深度156.8m，衬砌后直径为8.2m。

竖井中部设计为0.3m厚的钢筋砼隔板，将竖井分隔为进、出风道，在井底设送风道和排风道分别与右洞联通。

实际施工中通过对斜、竖井位置附近的现场勘查，并经过反复比选，确定在线路右侧、竖井所在沟谷的下游增设一处斜井，新增斜井长度1130米，斜井与隧道右洞交于yk9+500处，夹角为21.1°。

斜井采用双车道断面，最大坡度12.5%，采用无轨运输。

后期经过通风设计优化，隧道左右洞运营通风同时利用2号竖井进行，原设计的2号陡坡斜井取消。

竖井开挖施工方法采用正井法，正井法国内采用最多，利用竖井来开挖主洞时这种方法是必须的。

竖井衬砌工艺采用滑模施工，此法适对竖井深度不受限制，尤其对异性断面、设置有一道或者多道中隔板等竖井衬砌，优点突出，确保砼质量，工期有保证。

3 长大隧道施工技术
3.1 掘进方法选择
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隧道掘进方法很多，可以分为矿山法（钻爆法）、掘进机法、沉管法、顶挖法、明挖法等：
矿山法又称钻爆法。

其优点是：机械简便、小型、机动性能好、适应性强、成本低。

缺点是：施工过程中人员多、距离掌子面近、安全性底、工序变换频繁。

掘进机法，主要包括隧道掘进机（tmb）法和盾构机掘进机法。

tmb法适用过于岩石地层，岩性变化不大，岩石较完整地段。

盾构机法适用与土质地层，目前在地铁建设中应用较多。

沉管法、顶挖法、明挖法主要用于修建水底隧道、城市地铁及埋深很浅的山岭隧道等。

可供长大隧道选择的施工方法以钻爆法、tbm法、钻爆和tbm相结合的掘进方法为主。

本隧道s3标段就采用钻爆法掘进方法。

3.2 出渣运输方式目前隧道出渣运输可以采用无轨运输和有轨运输两种方式。

无轨运输以大型自卸汽车、大功率装载机为基础；有轨运输方式以大容量梭式矿车、大功率铲装机为基础。

选用何种出渣方式应根据现场施工条件、现有机械配备、通风条件、施工人员的素质等综合确定。

隧道通风条件较好时，长度在3km以内的小断面隧道及大断面隧道应优先选用无轨运输；长度大于3km的小断面隧道应优先选用有轨运输。

本隧道s3标段施工时采用无轨运输的方式。

3.3 工程实施进度控制方法施工单位在施工进度落实方面制定了有力措施，①实行工期目标管理，作业队长目标责任制；②合理配置资源，满足进度要求；③优化施工方案，科学组织施工；④抓关键环节，加快工程进度；⑤加强机械设备管理与维护；⑥加强材料供应及物资储备工作，避免因停工待料而影响工期。

3.4 通风技术
①施工通风难点。

首先，无轨运输，车辆机械尾气污染严重；其次，上下边坡在沿掘进方向纵向存在，对于空气流通有不利的影响；
再次，隧道较长，通风与排风的距离较长；最后，每洞都有扩大断面，具有较大的风阻。

②施工通风方案。

在左洞都布置有轴流和射流风机，左洞引入新鲜空气。

由轴流风机通过软式风管压入新鲜空气，这是左右掌子面都要进行的，左洞掌子面经过横向通道流向右洞，其都由右洞排出。

离掌子面最近的横洞以外布置轴流风机布置，而在轴流风机以外布置有射流风机，离轴流风机最近的射流风机距轴流风机要小于
200m，其他的则要小于400m。

风机布置位置随着隧道开挖进尺加深其向洞内移动，可以根据具有情况适当的增加射流风机数量。

3.5 长大隧道防排水施工技术
3.5.1 隧道放排水施工理念的发展目前我国铁路、公路的山岭隧道尤其是岩溶山区长隧道的防排水设计贯彻“防排结合，以排为主”的综合治理原则。

以往大量的工程实践均表明，以排为主的隧道内会存在不同程度的水害，且逐年发展，影响衬砌结构和行车安全；同时，贯彻“以排为主”的治水措施直接导致了隧道洞顶地下水位下降、地表水和井泉涸竭、地面岩溶塌陷、生态环境恶化，严重影响了人民的生产和生活，隧道部门也苦于补救和巨额赔偿。

今后一段时间，随着岩溶、断层发育的富水区隧道修建的日益增多，上述问题愈发突出，“以排为主”的无限制排水原则己不能适应经济和社会发展的需要，因此富水地层的隧道建设应逐渐摈弃“以排为主”的治水理念，开始实施“以堵为主、防排结合，限量排放”的控制型防排水原则。

同时，随着国内铁路的提速，长大隧道采用
整体道床已经成为现在通用方法，无节制排水将造成隧道基底水土流失，导致整体道床产生不均匀沉降，影响使用功能。

3.5.2 限制排放的主要技术措施阻止地下水向隧道内排放的技术可以从两方面考虑，其一是通过改变围岩的渗透系数，降低地下水向隧道内的涌人量，这是限制排放的根本；其二是通过设置防水层和增强衬砌混凝土的抗渗抗裂性能，以达到阻隔地下水的目的，这是结构防水的最后保障。

但事实上真正起到限制排放作用的主要在于降低围岩的渗透系数。

长大隧道限制排水的技术措施如下：①超前预注浆。

超前预注浆不仅仅是对围岩的提前加固和防止突水涌砂等地质灾害，其更深层的意义是对周边围岩裂隙的充填和堵塞，降低围岩的渗透系数，从而在隧道周边形成一定厚度的止水帷幕，达到限制地下水向隧道内的渗流排放。

国内在圆梁山隧道施工中，采用超前帷幕注浆，达到了5m3/km/d的排放标准。

②回填注浆。

隧道施工中，特别是有钢架或挂网联合喷射混凝土时，由于钢筋的骨架作用，难免会在围岩与喷射混凝土层之间产生空隙，因此，在有钢架和挂网支护的情况下，需要根据施工状况对喷混凝土后进行回填注浆，达到充填喷混凝土层与围岩之间空隙的目的。

③径向注浆。

超前预注浆通常是处理较大范围或较大量的地下水，对于小的局部涌水或渗水，常采用径向注浆。

3.6 安全保证措施竖井工程为爆破、高空、带电高危作业，安全工作必须放在首要地位。

在开工前必须制定各项安全管理措施，
逐层签订安全责任合同，横向到边、纵向到底，不留死角，保证施工安全。

如竖井开挖，严格按爆破设计和《爆破安全规程》操作施工，加强监测，根据监测的地质情况及时调整爆破参数，保证爆破安全。

3.7 长大隧道的地质超前预报技术长大隧道不但长度大，而且一般埋深也较大，且常常要穿越断层、涌水、高温、瓦斯、溶洞、暗河、岩爆、泥石流等水文地质及工程地质条件十分复杂而多变的地层。

因此，长大隧道施工地质灾害防治是长大隧道施工技术的关键。

我国在预报的方法技术上和实践上有很好的进展。

目前用于隧道超前预报的地球物理方法主要有：隧道地震超前预报系统tsp、水平声波剖面hsp法、陆地声纳法、探地雷达gpr法和红外探水法几种。

我国当前隧道施工超前地质预报主要采用tsp和探地雷达，并在隧道施工中将隧道超前地质预报纳入施工工序。

通过实际中长隧道的施工，逐步形成并提出了以中、长物探和水平地质钻探验证为主，短距离地质素描分析和红外探水为辅，超长炮孔加密确认为主要内容的“多阶段、多层次、多方法”的“综合立体式超前地质预测预报技术”。

本工程施工过程中，也注重了超前预报技术，保证了施工的安全。

4 结束语
综上所述，在长大隧道施工技术中，应合理选择掘进方法和出渣运输方式，并因地制宜，兼顾成本、安全、环保等方面的要求，合理确定工作面的位置和数量。

对主要影响施工速度的因素进行探
索，并采用适当的方法，经济、合理的应对这些影响因素，使长大隧道的施工能更加协调、稳步、快速的进行。

参考文献：
[1]李恕山.对我国长大隧道工程建设的建议[j].现代隧道技术，2010（2）.
[2]张成刚.长大隧道斜井施工技术[j].铁道建筑，2012（03）.
[3]陈华，李万秋.长大隧道快速施工管理技术应用研究[j].铁道工程学报，2011（07）.。