隧道辅助坑道设计、施工方案优化

3.2隧道施工通风

屏边隧道按施工任务划分为进口工区、横洞工区、斜井工区和出口 工区四个工区，其通风方案为：进口工区、横洞工区和斜井工区均采用 φ1300mm管道压入式独立通风；出口工区正洞及平导独头掘进4000m， 通风距离最长，需两阶段通风。
3.2.1出口段通风方案
第一阶段：在第一个横通道与正洞出口贯通前，正洞及平导均采用 独头压入式通风；
3．水文地质
地表水：隧道进口端及其穿越的几条深大冲沟槽均 有常年水流，是隧道通过区的主要地表水形式。 地下水：主要为基岩裂隙水、构造断层水、岩溶水。 隧道最大涌水量41605m3/d（雨季最大涌水量 54086m3/d），隧道穿越区地下水分布不均匀，主 要集中于断层带和向斜核部及岩溶管道附近，施工 难度大，在上述地带可能遇到较大的涌水或突水 。
反射波前
入射波前 检波器 隧道 震源 检波器
地层 或 断层
TSP探测原理
3.6监控量测
隧道主要工程机械配置表
序号 1 2 3 4 5 设备名称 挖掘机 装载机 装载机 自卸车 ITC312H4挖掘式装岩机 规格型号 PC200 ZL40C ZL50C 5t ITC312H4 计划（台） 5 4 5 12 2 平导和横洞 侧翻 备注
6
7 8 9 10 11
变压器
变压器 发电机 空压机 混凝土输送泵 混凝土搅拌站


3.5.3加强碳质板岩段D1K60+631-D1K61+000、D1K63+150-D1K66+000的 有害气体检测，充分利用正洞超前钻孔，主要进行地层岩性特征、岩层 产状、岩质板岩厚度、瓦斯压力、含量和浓度等的综合分析。加强隧道 通风质量，保证施工安全。 3.5.4岩爆地段采用洒水、超前水平钻孔等方法释放岩石应力，减少岩 爆对人员、机械的安全隐患。 屏边隧道的主要地质问题为断裂带防塌及突泥涌水。根据隧道的地质情 况，结合国内同类工程的施工经验，本着“地表和洞内相结合、构造探 测和水探测相结合、长中短期分阶段预报相结合”的“三结合”原则， 做到有疑必探、先探后掘，充分发挥多种手段综合预报的优势，在完全 摸清前方地质的情况下再进行开挖作业，以确保施工安全。
三、辅助坑道及施工方案优化
1.隧道辅助坑道优化


根据隧道地质条件和工期安排，结合我公司施工能力等综 合因素，经过现场实际勘察和与设计院及业主、监理单位沟 通协商，对隧道辅助坑道进行了优化。 1.1隧道贯通平导由原设计的10203.1m优化缩短变为出口端 4000m；增设辅助坑道：横洞一座，长2360m；斜井一座，长 1230m。
1.2隧道斜井长500m，与线路相交里程为D1K65+550为陡坡斜井，设计坡 度为32%，采用提升设备有轨运输。进场后，经过现场复核发现该斜井地布置及 提升设备的安装；且采用有轨运输设备投入大、施工进度慢，不安全因 素多，存在洞碴二次倒运的情况，增大施工成本。 经过综合考虑并与设计院沟通，最终重新选定来斜井口位置。新选斜井 与线路相交里程为D1K66+300且夹角为80度，全长1230米，坡度为8.5%， 净空尺寸为5.6m（宽）×6.0m（高），将有轨运输改为无轨单车道运输， 大大改善了施工环境，降低了安全风险、加快了施工进度，同时也节约 了施工成本。
2．工程地质



根据初步设计情况，最大埋深660m，隧道进口段围岩以厚-巨层状 灰岩、灰白色粉砂岩为主，夹有绿、灰、褐灰色粉砂岩，节理裂隙发育， 差异风化严重；洞身围岩以板岩为主，极少出露灰岩，中薄层状，节理 裂隙发育，风化层厚度大，差异风化严重；出口段围岩以边群板岩、千 枚岩夹砂岩为主，岩质软，岩体节理发育，较破碎，风化严重。地下水 发育，围岩自稳性差。 本地区位于红河深大断裂以北区，受多期构造运动的影响，使断裂 构造及褶皱相当发育，隧道共有七条断层，主要断层有：斯路白-松龙 寨压性断层、白竹箐1#断层、白竹箐2#断层、白竹箐3#断层、大深沟物 探解译断层、大深沟断层。受主要断层的影响隧道可能会出现涌水、突 泥及大变形，对隧道影响较大。 褶皱：依次位白竹箐背歇、白竹箐向斜及皂角树复式褶皱（老坐基 向斜、老坐基背斜、皂角树1#、2#背斜、皂角树1#、2#向斜）。
隧道辅助坑道设计及 施工方案优化
一、工程简介
1.工程概况


隧道初步设计施工辅助坑道方案为：贯通平导和横洞各一座。其中： 平导位于线路前进方向右侧，全长10203.1m，与线路中线平行，间距 30m，净空尺寸为：3.5m（宽）×4.3m（高），错车道净空尺寸为5.0m （宽）×4.7m（高），采用单车道有轨运输模式。 横洞位于线路左侧,与线路相交于DIK62+958处，全长2360m。其轨 面以上净空尺寸为：5.0m（宽）×4.7m（高），采用有轨双车道运输。
S11-800
S11-1250 320kw 20m3螺杆式电动空压机 HBT-60 HZS50
3
1 2 13 6 8
12
13
混凝土运输车
液压衬砌台车
5m3
12m
16
6
14
15
湿喷机
注浆机
TK500C
GZJB
10
4
3.5超前地质预报



根据隧道的地质情况，采用短距离地质预报和长距离地质预报相接 合的手段，加强超前地质预报措施。 3.5.1常规地质法进行短距离超前地质预报，根据掌子面开挖揭示的地 质条件及部分炮眼加深2～3m的探测情况，如地层岩性特征、岩体破碎 程度、地下水发育情况，结构面性质，洞型变形破坏特征等，对掌子面 进行地质素描，并作地质图，结合地表调查情况，对掌子面前方一定范 围（约5～20m）的地质条件进行预测、预报。每一开挖循环，均应进行 一次，定期形成预报成果报告。 3.5.2全隧及平导采用TSP203,对掌子面前方约150m范围内的地质构造的 位置、规模、性质作较为详细的预报，预测岩体的完整性及岩溶和地下 水的发育情况。当有异常情况时，在超前物探的基础上，采用红外探水、 地质雷达、超前钻孔等综合地质预报手段验证物探异常段。一般正洞采 用超前水平钻孔（φ75，每孔长30m，每循环25m）对物探超前探测的异 常地段进行验证，平导采用与正洞相同的超前钻孔或利用加长炮眼进行 验证。超前钻孔一般每个断面设3个孔并至少保证1孔可以取芯。


平行导坑由原设计的贯通平导调整为出口端 4000m。为了加快施工进度，保证通风、排水，经 现场查看和结合有关要求，将平导洞口在 PDK70+850处且与线路夹角55度引出，长256m。轨 面以上净空尺寸有原设计3.5m（宽）×4.3m(高)调 整为4.0m（宽）×4.5m(高)。目前正通过业主与设 计院沟通准备将断面再扩大，采用无轨运输，以加 快施工进度。 将平导从PDK70+850引出后，平导避开车站大跨段 施工，由平导提前进入正洞施工，实现平导快速掘 进，为尽快进入正洞施工创造有利条件，保证合同 工期按期完成。

4．不良地质和特殊岩土
隧道的不良地质有滑坡、岩溶、断层破碎带、碳质 板岩、岩爆。 隧道受多期构造运动影响强烈，沟槽深切，相对高 差及岩体风化带厚度大，不良地质发育，洞身地表 有三处滑坡，分别为皂角树3#滑坡、水厂1#滑坡、 杨居寨滑坡对隧道施工影响较大。 该隧道围岩较差且地下水丰富，其中Ⅳ、Ⅴ级软弱 围岩占66%，且出口车站深入隧道656m为大跨度 （10m）段施工难度极大。

屏边隧道平面示意图
3．隧道优化后施工方案
3.1总体施工方案


隧道采用新奥法施工，明洞采用明挖法；Ⅲ级围岩采用 全断面法开挖；Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖，Ⅳ级围岩局 部采用拱墙格栅钢架及拱部钢带，Ⅴ级围岩采用I18全环型 钢钢架及超前小导管或大管棚加强支护。全隧均采用仰拱超 前及拱墙一次衬砌。 钻爆法施工，Ⅲ、Ⅳ级围岩采用风钻钻眼，光面爆破； Ⅴ级围岩地段采用挖掘机开挖为主，弱爆破为辅进行开挖。 隧道内采用装岩机装碴，洞内所有洞碴均采用无轨运输。 洞身初期支护采用锚杆台车打孔，人工或机械安装，钢 支撑组装平台架设钢支撑及挂网，湿喷机喷射砼施工。二次 衬砌采用移动式液压模板台车施工，泵送砼浇筑衬砌。
第二阶段：在平导进入正洞辅助施工的第一个横通道与正洞出口工作面 贯通后，采用巷道式通风。
将正洞、平导风机内移至距出口1130m左右的横 通道口处，正洞至此横通道口范围为进新鲜空气管 道，污浊空气通过横通道进入平导排出洞外；一路 风管进行正洞压入式通风，最大距离距离2870m； 一路风管通过横通道进入平导，压入式通风，污浊 空气通过平导排出洞外。为了辅助进、排风，克服 通风距离长、洞内回流风阻大的问题，在正洞和平 导内各设置1-2台射流风机导流，加强通风效果， 其它横通道均封闭。

1.3
优化后平导平面布置图
2．优化后的屏边隧道辅助坑道
隧道设置斜井、平导、和横洞各一座，共9个工作 面。 横洞与正洞交叉里程DK62+958，交角：71°，长 度：2360m，采用单车道无轨运输方式； 斜井长1230m，与正洞交叉里程DK62+958，交角： 80° ，长度：1230m，采用单车道无轨运输方式。 平导设于线路右侧，与正洞交叉里程 DK67+258， 交角：40°，与正洞平行相距30m，全长4000m； 具体见屏边隧道平面布置示意图。
3.4机械配置




为保证隧道施工工期，施工机械的合理选型和配置是关 键。设备配套原则如下： 3.4.1针对单线铁路隧道洞内空间大小，设备配套时要考虑 设备外形尺寸与隧道断面相适应，各机械之间外形尺寸相适 应，配套设备之间生产能力相匹配，考虑隧道施工工期及满 足通风要求，综合多方因素进行合理的机械配备。 3.4.2针对不同的工序施工按专业化组织流水作业，以性能 好、效率高、机况良好的设备装配挖掘、装运、喷锚、衬砌 等主要作业线，实现各机械化作业线的有机配合，用机械化 程度的提高来实现隧道施工的高产、稳产。 3.4.3施工机械本着“装备精良，技术领先，满足需求，略 有富余”的原则配备。 3.4.4机械设备的配备要适应长大隧道的特点。