乌鞘岭隧道施工组织设计

乌鞘岭隧道施工组织设计

1.工程概况

1.1.工程简介

乌鞘岭隧道位于兰新铁路兰州～武威南段打柴沟车站和龙沟车站之间。兰武复线线路起于兰州西站，沿黄河二级阶地西行经河口南站跨黄河后溯庄浪河而上，在既有兰武段打柴沟车站站与龙沟车站之间以特长隧道穿越乌鞘岭后沿龙沟河、古浪河峡谷而下，进入河西走廊与既有线并行进入武威南站。

乌鞘岭特长隧道全长20050m，设计为两座单线隧道。该隧道右线出口段线路曲线半径为1200m，缓和曲线伸入隧道68.79m，隧道其余地段均位于直线上，线间距为40m。本标段洞内纵坡除出口段350m为10.9‰的下坡，余均为11‰的下坡。

本标段起止里程为YDK175+690～DK184+800，工程内容包括乌鞘岭特长隧道出口段右线隧道和左、右线隧道出口段洞外的路基及桥涵工程，主要工程项目有隧道正洞7500m、路基土石方306822m3、路基挡护圬工9712m3、大桥1181.58m/4座、涵洞40.42m/1座。

1.2.地形和地貌

乌鞘岭隧道出口位于古浪县龙沟乡的砂沟台，地形较狭窄，施工场地和地形条件较差，洞口路肩设计高程为2446.27m。

该地区整体属于祁连山东北部中高山区，隧道进口以南为庄浪河河谷区，出口以北为古浪河及其支流龙沟河河谷区，隧道经过乌鞘岭～毛毛山中高山区，根据山体相对高度及本标段工程情况，可

进一步划分为乌鞘岭中高山区和乌鞘岭北坡低高山区二个次级地貌单元。

乌鞘岭中高山区：位于F4和F7断层之间，海拔高程3500 m左右，毛毛山最高峰为4070m。该区地势较高，相对高差较大，自然坡度35°～50°，地表广腐植土，阴坡小灌木发育。

乌鞘岭北坡低高山区：位于F7断层以北，地形起伏不大，自然坡度15°～30°，海拔高程2800m左右，相对高差200～400m。地表多有土层覆盖，其间沟谷发育，主要支沟有大洪沟、窄洪沟、金家直沟、大沙沟、天井沟及直沟等。

1.3.1.工程地质

砂岩：主要矿物成分以长石、石英为主，中粗粒结构，钙质胶结，中厚层-厚层状；砾岩：砾石成分以砂岩为主，圆棱状，钙质胶结，中厚层状；泥岩：多杂砂质，泥质胶结，薄层-中厚层状。岩体受地质构造影响较严重-轻微，节理较发育-发育，岩体较完整，以块状结构为主，岩体波速3160～3670m/s，视电阻率200～470Ω〃m。属较软岩，Ⅳ级软石～Ⅴ级次坚石，Ⅲ～Ⅳ级围岩，砂岩σ0=800kpa，泥岩σ0=300kpa。隧道出口段洞身埋深较浅，地表覆盖第四系松散层，地下水发育，地下水位埋深5～10m，围岩级别较高，工程地质条件差。

1.3.

2.水文地质

本标段范围内，围岩富水性分区划分可分为三个级别：中等富水区、弱富水区和贫水区。

1.3.3.地震烈度

本地区地震基本烈度为八度。

1.3.4.气象条件

乌鞘岭地区海拔高（2900～3600m），气候垂直分带性明显，气候寒冷，日温差大，阴雨风雪冰雹天气多变，冰冻时间长。根据乌鞘岭气象站资料：最冷月平均气温-11.9℃，瞬时最大风速29m /s，风向北北西；最大积雪厚36mm；土壤最大冻结深度200cm。

2.施工方案、施工工艺和方法

2.1.1.隧道施工

本标段承担乌鞘岭右线隧道7500m的施工任务，按照“新奥法”原理组织施工，配备大型设备，按无轨装碴、有轨运输的混合装运模式组织施工。洞内开挖使用轮式三臂台车，TORO400E电动铲运机装碴，35t电瓶车牵引20m3的大型矿车出碴，大型翻车机卸碴，自卸汽车二次倒运至弃碴场。洞内一般断面配14m长的穿行式模板台车，F7断层段圆形断面配5.5m长的针梁式全圆模板台车，轨行式砼罐车运输，泵送砼衬砌。

隧道出口段既有线采用24m跨的“D型”便梁加固，在隧道衬砌经过交点一个月后拆除便梁。

洞内弹性整体道床安排在隧道衬砌完成及贯通误差调整后进行，采用轨道排架法施工。

施工通风分两阶段实施，即在大台通风竖井贯通前采用压入式通风；在大台竖井贯通后采用竖井抽出与管道压入相结合的混合式通风。

2.1.2.桥涵施工

桥梁施工工期宽松，按照顺序法组织施工。首先安排对隧道施工影响小的龙沟1号大桥，最后安排小龙沟大桥施工。由于小龙沟大桥兰州端桥台受隧道口场地布臵影响，安排在隧道开挖完成后进行施工。桥梁工程利用第一个枯水季节先行安排水中墩施工，进入汛期后进行岸上墩台施工。涵洞施工根据总体施工进行安排适时安排在路基填筑前采用明挖顺做法施工。

2.1.

3.路基施工

路基工程以桥梁为界划分为三个段落，按顺序法施工，路基填筑进度与隧道开挖相适应。

2.2.既有线加固与防护

Ⅰ线（右线）隧道进洞前提前进行既有线加固施工，线路加固采用24m的“D”型便梁，其布臵型式如下：

D24型便梁加固立面示意图

路 基垫木

木枕

轨道

轨道

纵梁承台

横梁D24型便梁加固平面示意图

≥2m ≥2m

φ120cm φ120cm 基岩层

基岩层

140.8c m 494cm

钢轨

钢横梁钢轨A

A大样图

钢轨扣件

24.5m

台背

轨枕钢板

挖孔桩

纵梁纵梁

2.3.1.正洞开挖及支护施工

2.3.1.1.开挖方法的选择和机械配臵

开挖前隧道洞口Ⅵ级围岩地段采用φ80mm钢导管预注浆、F7断层破碎带影响地段采用φ80mm管棚预注浆、F7断层破碎带主带地段采用φ80mm钢导管帷幕注浆预加固地层，开挖后及时实施喷、网、锚、型钢钢架等联合支护，采用人力风镐配合XL4200伸缩臂挖掘机正台阶法施工, 台阶长3～5m，每循环开挖进尺为1.0m以内。Ⅴ级围岩地段采用φ42mm小导管预注浆超前支护，轮式三臂台车全断面开挖，采用非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药周边眼预裂或光面爆破，喷、网、锚、钢筋格栅钢架等联合支护，每循环开挖进尺为1.5～2.5m。

Ⅲ级和Ⅳ级围岩地段组织大型机械化作业，采用轮式三臂台车全断面开挖，非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药光面爆破，初期支护形式为喷、锚、网联合支护。其中Ⅲ级围岩地段开挖进尺为4.5m，钻眼深度为4.8m，Ⅳ级围岩地段开挖进尺为3.5m，钻眼深度为3.7m。

2.3.2.附属洞室施工

横通道、大小避车洞室根据正洞掘进情况，在不影响正洞开挖掘进的基础上，适时安排施工，采用开挖台架人工风钻全断面开挖。初期支护采用湿喷砼、打设锚杆等支护手段。

2.4出碴运输

2.4.1.运输轨道布臵方案

本标段进场初期受洞口施工场地限制，采用无轨运输过渡，配备装载机和小吨位自卸汽车施工；进入正洞150m后采用无轨装碴，