长大隧道施工技术

长大隧道施工技术浅析

摘要：随着我国社会经济的飞速发展，基础设施大力建设，为了减少线路长度，快速运输，提高旅客舒适度，缩短运输时间，长大隧道在公路、铁路、市政、水利建设中越来越多，越来越长。施工企业必须结合现有的施工技术和施工设备，不断优化施工组织和工艺，强化过程管控，安全快速的完成施工，才能在国际、国内的市场竞争中立于不败之地。本文作者以目前常用的施工方法为例，从长大隧道斜井施工技术对比分析，正洞快速施工和隧道辅助施工措施等几个方面进行对比分析、探讨，长大隧道快速施工组织的方法，希望给相关的工作人员提供一定的借鉴，起到抛砖引玉的作用。

我国的长大隧道的修建从20世纪80年代的14.29km大瑶山隧道开始，到2006年建成的20.05km的乌鞘岭隧道，再到2014年开通的32.645km的关角隧道，经历了几代人、几十年的研究、发展，隧道长度也从十公里到上二十公里，再到如今的三十多公里，隧道断面大小和绝对长度不断突破，施工方法和配套设备也不断改进和更新，隧道施工技术也得到了长足发展和进步。如今长大隧道施工建设方法主要有两种，一种是机械施工方法即TBM施工法，另外一种就是钻爆施工法。由于钻爆施工法适用多种地质条件，工程总投资较少，施工灵活多变，可以通过增加斜井（竖井或横洞）以增加正洞施工工作面来实现“长隧短打”，分而食之的快速施工方法，以达到缩短施工工期的目的，在我国现阶段长大隧道建设中钻爆施工法应用十分广泛，举不胜举。

（一）斜井施工技术对比分析

目前，长大隧道长度达到几十公里，独头掘进的平行导坑法也不合时宜；钻爆法施工长大隧道，为解决运输、通风、排水等施工难题，必须增加斜、竖井（或横洞）来增加工作面，通过“长隧短打”，以达到快速施工，缩短建设工期，以达到快速施工快速建成投入使用的目的。一般长大隧道都需设一座或多座斜井，乌鞘岭隧道共设了15座斜、竖井（含横洞），关角隧道设了11座施工斜井，斜井是长大隧道的重要组成部分。

斜井是隧道施工阶段进料出渣、通风排水、人员上下班的运输通道，斜井的正洞任务划分、施工速度、通道设置、运输组织直接决定隧道正洞的正常施工组织，要想提高隧道施工的效率，斜井的合理施工组织变得尤为重要。必须根据施工所在地地形、地貌以及正洞走向选择最优的斜井位置、坡度、断面形式，选择最优的施工方案、技术工艺及配套的施工机械设备，才能保证斜井安全快速的建成。

一、斜井施工参数选择对比分析

1.1 斜井位置的选择

斜井井口根据地形地貌、地质构造、线路走向、施工任务划分、防灾等情况综合确定，井口尽量选择在地势平坦、地质稳定、斜井坡度适宜的位置，才能确保斜井安全顺利的建成和正洞施工弃渣、运输、通风、排水等方面的需要。

1.2斜井施工任务划分

各斜井将正洞划分为不同的施工段落，将担负各斜井之间的施工

任务；为确保斜井能够在指定的工期内完成相应的施工任务，斜井任务划分必须合理。斜井任务划分必须综合考虑斜井长度、断面、地质条件等多方面因素，以求平衡合理。斜井短、断面大、地质条件好的斜井，施工干扰小，组织简单，运输速度快，作业效率高，施工任务可以适当增加；斜井长、断面小、地质条件差的斜井施工难度大，进度慢，施工任务应适当减少。

1.3斜井坡度和运输方式的选择确定

不同的运输方式的坡度限制不一样，斜井坡度应根据运输方式来决定。目前，常见的斜井运输主要包括汽车无轨运输和有轨设备提升运输两种，应根据规范限制并充分考虑出渣运输的施工安全和运输效率。汽车无轨运输具有机动灵活，无需铺设轨道，不受洞口与渣场距离及坡度限制，汽车无轨斜井最大坡度应限制在12%以内，以10%左右为宜，如果无轨运输坡度太大，运输速度较低，且对设备磨损严重；某隧道斜井采用碎石机在正洞内破碎石块，斜井用皮带机运输出渣，再在斜井口通过汽车转运的无轨运输模式，可以不间断出渣，斜井只进料，大大减轻了斜井运输压力，但是设备初期投入和维修保养费用较大，如有损坏对施工影响较大；有轨斜井的坡度应限制30%以内，满足设备负重爬坡和正常运输能力，确保正常施工。如果在斜井坡度允许的情况下，无轨汽车运输具有优点多，还是应该优先选择此法。

1.4斜井断面形式的选择确定

斜井断面形式的选择应当在建设投资合理，能正常发挥施工效率的前提下，根据施工方法、施工任务、斜井进料出渣数量、车辆频次、

施工工期、通风排水及高压风管的布设和人行通道的宽度等因素综合确定。斜井施工断面有单车道断面和双车道断面。

1.4.1单车道斜井。单车道斜井断面小，施工组织困难，建井期施工难度大，出渣进料困难，施工效率低；正洞施工时因斜井断面小，运输速度慢，工作效率低；单车道无轨斜井还需间隔设置错车道或调头洞，在一侧加宽3m，长30m，两头各5m的过渡段，间距一般在200-300m，以供错车或调头使用。单车道断面适用于斜井长度长、地质条件差，承担施工任务少、工期压力小的斜井。

1.4.2双车道斜井。双车道断面由于断面较大，能满足车辆双向并排行驶，施工运输受限小，斜井和正洞施工组织简单，工作效率较高，从实践对比分析，双车道斜井施工效率是单车道斜井施工效率的1.5-2倍。在斜井长度小，增加投资少，担负施工任务多，施工工期紧的情况下应优先选择双车道断面，以减少施工组织难度，提高施工效率，确保隧道安全、快速建成并投入使用，以尽快发挥其经济效益。

二、斜井施工方法比选确定

2.1斜井装运出渣方法的选择

装渣方法决定于斜井的断面大小和车辆的大小，考虑装运能力和速度，一般都采用ZL-50C型装载机装车加自卸式汽车运输的方法。单车道断面由于只能停放一辆车，可将自卸车停放在靠近掌子面的错车道，利用装载机端渣倒车至自卸车位置，再给自卸车装渣运出；或使用挖装机，挖装机前面可以一边挖渣，一边通过皮带运输机在挖装机尾部将石渣输送到自卸车上完成装渣，再由自卸车运出；挖装机设

备较大，行动较慢，不灵活，挖装铲斗较小，装渣速度较慢。双车道断面，能两辆车并排停放，可将自卸车与装载机并排停放在掌子面，能充分利用装载机快速灵活、转载能力大的特点快速给自卸车装渣，通过自卸车运出完成出渣。这三种出渣装运方法，很明显双车道断面出渣方式最简便快速，挖装机装渣速度其次，装载机端渣速度最慢，如下图。