隧道斜井位置选择相关问题探讨

摘要:针对我国经济的发展需要，各项基础设施建设事业将还会迎来一个巅峰。

关键词:斜井设计位置选择比选

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

前言

随着高速铁路向西部地区的发展，长大隧道逐渐增多，为实现长隧短打，增加作业面，缩短工期，斜井的建设显得越来越重要。斜井自身的设计和建设将对正洞的顺利施工产生重大影响。本文从理论出发并结合成渝客运专线璧山隧道斜井、缙云山隧道斜井的设计实际情况进行探讨，为以后类似工程的建设做参考。

1.隧道斜井位置选择

1.1井口位置选择

隧道斜井井口位置的确定应综合考虑斜井的长度、进洞条件、地形地质、施工场地布置、隧道弃渣等因数。

①考虑斜井长度

斜井井口位置的确定从很大程度上决定了斜井井身的长度。斜井的长度又将对隧道正洞施工产生较大影响。在其他条件允许的情况下，我们一般将洞口选在距正洞中线距离最短的地方，从而减小斜井自身长度。

②考虑进洞条件

能够最快完成斜井进洞及井身施工，可最大限度发挥其增加作业面和缩短工期的目的。斜井井口位置的进洞条件将直接影响斜井是否能及时进洞。进洞条件主要受机械设备、物资材料、电力、交通、水资源、劳力等进场情况的影响。在选取井口位置时，一方面选取电力、交通、资源等基础设施较为优越的地方；另一方面，前期施工所投入的机械设备、物资材料等能够及时发挥作用。

③考虑地形地质

斜井井口位置选取在地质条件较好、埋深较大的地方，既能保证快速施工，又能保证进洞安全。尽量避开不良地质或特殊地质地段，如古滑坡体、偏压地形、膨胀岩地段、软弱浅埋地段、易崩塌落石地段等。斜井进口位置不得选在泥石流、洪水等自然灾害易发地。

④考虑施工场地布置

井口位置的选址还需考虑施工场地的布置，包括便道的引入、拌合站场地、钢筋加工场、办公生活区等。一般选取较为平坦、集中的场地，同时尽量选取占用耕地面积少、既有建筑影响小、征地拆迁方便的地方。

⑤考虑隧道弃渣

隧道弃渣的速度将影响整个隧道施工的进度，且隧道弃渣占用土地面积较大，因此斜井井口选址要充分考虑弃渣场的设置。弃渣场容量满足要求、弃渣运距短，便道坡度适宜，征地拆迁方便为宜。

1.2斜井洞口位置比选

缙云山隧道:

原洞口位置的利与弊：原洞口位置地质条件较好，进洞快，洞身支护投入较少。但是斜井长度过长，大约600m左右，不利于缩短隧道工期，且因处于半山坡，不利于隧道施工场地布置，高程也不很合适，导致斜井纵坡过大，加之前期炸药迟迟批不下来，进一步体现了此处作为斜井入口的制约性。（如下图）

现洞口位置的利与弊：现洞口位置地质条件较差，经现场察看，有小型滑坡的痕迹，进洞较困难，洞身支护投入较大，且洞口前有一冲沟，遇洪水可能对隧道施工有一定的干扰（经过调查最大历史水量对施工影响不大）。但是斜井长度短，全长183m，有利于快速转入正洞施工，达到缩短工期的目的。（如下图）

原选中斜井洞口现斜井洞口

2.相关参数的确定

2.1斜井纵坡及走向

①斜井纵坡、横坡的确定

斜井纵坡的设置主要考虑出渣运输车与砼运输罐车的爬坡能力，纵坡坡率一般控制在6%～10%(如设备老旧，建议不超过8%)。在斜井井口位置、井身转弯地带、错车道以及“三叉口”位置，坡度尽量平缓，在直线段可适当加大坡率。斜井纵断面尽量减少变坡次数。

②斜井井身走向

斜井井身走向的确定，应根据穿越区域地质条件、与正洞相交位置等统筹考虑。地质条件主要包括围岩岩性、产状、风化程度、地质体结构面、地下水发育情况以及不良地质现象等，斜井井身应穿越较为稳定的地质带。

璧山隧道斜井全长135m，与正线交角58度，与正洞相交里程为DK283+791.8，距进口596.8米，距出口2858.2米，斜井洞口地面标高311米，正线DK283+791.8轨面标高305.289米。纵坡-3.02%（斜井进口至正洞方向），横坡1%（单向坡）。井口段及三叉口位置有20m平缓路段。

2.2斜井与正洞相交位置及角度

斜井与正洞相交的位置，即“三叉口”处属于三维应力分布区域，受力复杂，施工较为困难，该位置的选点尤为重要，一般选取在正洞工程地质条件较好的地段，如Ⅲ、Ⅳ级围岩段。

斜井与正洞相交的角度主要根据施工组织安排确定，如果斜井转正洞后向两侧掌子面同时掘进，则斜井最好以90°角度与正洞相交，同时为保证车辆能大角度转弯出入，斜井井底可设置成“喇叭状”；如果斜井转正洞后单侧独头掘进，则斜井可以小角度与正洞顺接。

璧山隧道设置斜井时，考虑正洞为独头掘进，因此以58°小角度与正洞顺接。

2.3井身断面设计

斜井作为隧道施工辅助坑道，其断面过大一方面造成不必要的浪费，同时加大施工难度。断面的大小，主要从斜井的用途、汇车道设置以及施工设备占用空间的大小综合确定。

①普通段断面

普通段断面大小应根据斜井长度、正洞掘进面个数、风水管占用空间、通行车辆占用空间、路面排水、行人通道等确定。斜井井身较长，正洞掘进面为两个时，为方便车辆出渣和洞内通风排烟，断面宽度应满足双车道通行，高度由车辆高度与通风带高度共同确定。如果斜井井身较短、正洞为独头掘进、斜井断面对正洞施工影响较小时，可设计为单车道断面。

②汇车道及弯道断面

如果斜井井身段设置有汇车道和弯道，该位置断面应加宽。

③斜井井底断面

斜井井底与正洞相交位置，如果正洞从两侧掌子面掘进，斜井与正洞呈90°交角，则斜井断面最好以“喇叭状”转体与正洞相接。

2.4井身衬砌参数

斜井井身衬砌参数可参照《铁路隧道设计规范》相关内容进行设计。斜井作为临时性工程，当井身穿越的围岩工程地质条件较好，且斜井断面较小时，可只施作锚喷支护；当井身穿越的围岩地质条件较差时，须施作初期支护及二次模筑混凝土衬砌。在斜井加宽段、洞门处、“三叉口”位置应该加强支护。

2.5斜井排水措施

斜井排水涉及自身排水和正洞排水。斜井井身路面应设置横坡，并在路面一侧设置排水沟。 隧道增加斜井后，一般会存在反坡排水的现象。解决反坡排水的主要措施为在正洞或斜井设置集水沟、集水坑，将水汇集后通过逐级泵送出洞外。集水坑的大小及位置、水泵功率应能满足隧道及时排水。

璧山隧道隧道正常涌水量Q=4000m3/d，雨季最大涌水量Qmax=6000m3/d。斜井排水为反坡排水，采用高扬程大流量分段逐级接力机械抽排方式。洞内路面间隔20m设置横向排水盲沟；左侧设0.4m×0.2m的纵向排水沟。在洞口位置XK0+050位置左右侧各设置集水井1个，尺寸为1.5m×3m，洞外地表水汇集在XK0+050集水井内；右侧在XK0+120处设一集水井，集水井为2m×3m，斜井段洞内渗水汇入该集水井，再采用多台小型移动潜水泵将积水抽至洞外排水沟内，通过排水沟将洞内集水排除。斜井施工至正洞相交处，在靠近DK283+772中部设一集水井，集水井为5m×3m×2m，集水井采用C25砼浇筑，厚度为20cm。集水井上口采用5榀I20b型钢铺设，用于吊装抽水设备，然后在型钢上铺设10mm厚钢板，以保证行人安全。同时在已施工仰拱与未施工仰拱相交位置设置临时集水井，集中掌子面及已开挖段施工污水与洞内裂隙水。

斜井排水示意图

3.经验总结

①璧山隧道斜井设计时，考虑到正洞只向出口方面施工，井身断面设计为单车道，但根据后期施工情况来看，单车道对于施工干扰较大，斜井内行车组织较难安排，通风效果不理想。另外，隧道施工组织调整后，打算斜井进正洞后双向掘进，但受斜井断面影响，无法实施。因此斜井设计时，在经济、技术可行情况下，尽量设置为双车道断面。

②斜井选址时应先在线路平面图上选出几个合理的位置，然后在实地定位，最后从地质情况、经济效应、施工难易、对正洞施工进度的影响等方面反复比较，确定最佳斜井进洞位置。

③斜井位置及走向确定后应沿斜井与正洞勘测一遍，主要观测沿线地形是否有突然的断裂、冲沟、不良地质等，同时对洞身埋深有一个起码的认识，以及对照实际地形与线路平面图所示地形是否相符。这点尤为重要，是斜井前期支护参数选定的重要依据。后期再根据洞内围岩情况应正前期的判断，确定支护参数。

④充分考虑斜井高度，尤其是风袋置于斜井拱顶的时候，如果高度不够，风袋经常容易被出渣车挂坏。