向莆铁路雪峰山特长隧道辅助坑道优化设计

摘要 雪峰山特长隧道是向莆铁路全线重点控制性工程之一，为满足向莆铁路“乐化东-三明北段”工期提前1年至2012年9月30日开通运营的目标，对雪峰山隧道辅助坑道进行因地制宜地优化设计，实现长隧短打、快速施工以缩短建设周期，满足工期压缩目标进行总结，以期为其他类似项目提供借鉴作用。

关键词 特长隧道；辅助坑道；优化设计

中图分类号[U25] 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）37-0059-02

1 工程概况

雪峰山隧道是新建向塘至莆田铁路全线咽喉控制性工程，位于福建省三明市将乐县及沙县境内。隧道为双洞单线隧道，线间距11.89m~45m，左线长17 842m（DK300+850~DK318+692）、右线长17 836m（YDK300+840~YDK318+676）。左右线隧道内纵坡均为人字坡，从隧道进口至出口坡度依此为3‰、6‰、-3‰。设计行车速度200km/h，并预留250km/h速度条件，采用客货共线标准设计。

雪峰山隧道及其辅助坑道采用新奥法原理组织施工，人工钻爆。正洞Ⅴ级围岩采用短台阶法，Ⅳ级围岩采用台阶法，Ⅱ、Ⅲ级围岩均采用全断面法施工。平导及斜井均为Ⅱ、Ⅲ级围岩，均采用全断面法施工。

2 辅助坑道原设计概况

2.1 辅助坑道原设计方案

雪峰山隧道辅助坑道原设计方案为4座斜井+进口平导，详见表1，图1。

表1 雪峰山隧道原辅助坑道设置表

图1 雪峰山隧道原辅助坑道设计示意图

2.2 辅助坑道断面特点

1）单车道无轨运输斜井净空断面尺寸为5.5×6.0m（宽×高），有效面积29.93m2。隧道宽=3.75m车道宽+0.9m人行道宽+0.25m余宽+0.25m×2侧向宽度+0.05m×2安全间隙，为5.5m。车辆高度取3.8m，风管直径取1.5m，风管与车辆间的安全间距为0.3m，高度即为6.0m。单车道斜井可布设2根Φ1.5m的风管；

2）双车道无轨运输斜井净空断面尺寸为7.6×6.37m（宽×高），有效面积49.74m2。隧道宽=6.0m车道宽+0.75m人行道宽+0.25m余宽+0.25m×2侧向宽度+0.05m×2安全间隙，为7.6m。车辆高度取3.8m，风管直径取1.5m，风管与车辆间的安全间距为0.55m，高度即为6.37m。双车道斜井可布设3根Φ1.5m的风管；

3）单车道斜井每250m设30m的错车带（兼缓坡段），错车带断面采用双车道断面型式。

3 优化设计原由

1）向莆铁路乐化东-三明北段运营时间将比初步设计提前1年，作为线路控制性工程雪峰山隧道则相应的土建工期压缩6个月方能满足整体工期要求，也即是雪峰山隧道原设计土建工期39个月变更为33个月；

2）原设计4座斜井+1座平导方案并依据进度指标计算，则无法满足工期提前6个月的需要。实现多开工作面通常采用运输量、灵活简便、技术安全可靠、经济易行的无轨运输斜井；

3）根据工期计算原设计的湖管斜井、三洋斜井所承担的正洞任务量已不能满足工期提前需要，须对其任务量进行调整，也就是说必须对其与正洞交点里程进行调整。白沙斜井洞口原设计处于低洼处的稻田内，易发生雨水倒灌且交通不便等因素，经综合考虑须对其位置进行改移以便于后期的施工；

4）溪源斜井及三洋斜井原设计“单车道+错车道断面”无法满足斜井进入正洞后4个开挖面快速施工需要。斜井进入正洞开辟4个工作面以后，洞内若4个掌子面同时出碴则会有24台车辆同时在洞内行进，加之材料运输就会出现异常繁忙，施工车辆在斜井内频繁错车，运输效率很低，从而影响整体施工进度；

5）溪源斜井原设计进入正洞后按2个主攻面组织施工，风管为2条Φ1.2m的软式风管能满足洞内通风需要。改为4个开挖面同时施工后，则原有的通风设计就不能满足洞内通风需要，根据洞内爆破后散烟所需的风量，同时考虑通风过程中沿程风量损失，要满足4个作业面风量需求，须配置3台SDF(C)-NO12.5型轴流风机，也就是需要3条Φ1.5m通风管，原有的断面则无法满足布设3条Φ1.5m通风管所需空间，只有扩大原设计斜井断面方能满足；

6）通过新增斜井及改移斜井可大大降低原设计独头通风距离，改善洞内通风条件；

7）原初步设计各工区任务划分量已不能实现均衡施工生产的需要，且单口掘进速度提高空间有限。

4 优化设计方案

1）进口平导及溪源斜井增设2个工作面，需要布置3条风管，断面按原设计单车道+错车道改成双车道组织施工，使通风管布设更合理；

2）湖管斜井、三洋斜井及白沙斜井调整与正洞交点里程和洞口位置，并延长斜井，断面按双车道组织施工；

3）新增玉华斜井、门处斜井，断面按双车道组织施工；

4）在斜井与正洞交叉段采用双联进洞的施工方案，主联洞采用双车道断面，支洞采用单车道断面，并加强交通疏导，确保车辆行驶时刻畅通；

5）加强湖管、三洋、白沙等重点斜井的机械设备配置，是实现雪峰山隧道整个工期的关键点。因此，在斜井的机械设备配置时须选用大型装载机和出碴车辆且设备为最新购置；

6）从工程地质和水文地质来看，优化后的斜井与正洞交叉口位置宜选在Ⅱ级或Ⅲ级围岩地段。因为该段围岩完整性好、地下水不发育，有利于工程施工。

5 优化后实施效果

1）进口平导、溪源斜井断面变更为双车道断面后，施工车辆在辅助坑道内可实现畅通行驶，无需频繁错车、等待，运输效率得到很大提高。单车道变成双车道大断面后可有效提高斜井自身的建井速度和出碴速度；

2）湖管斜井、三洋斜井、白沙斜井位置改移后及新增玉华斜井、门处斜井可以使得任务划分更加均衡、施工组织更趋合理；

3）湖管斜井、三洋斜井、白沙斜井、溪源斜井通过优化后线路综合坡度大大降低，最大减少了2.91%，使出碴车辆及材料的运输效率大大提高；

4）新增斜井及改移斜井可有效降低独头通风距离，如白沙斜井原独头通风距离长达4.8km，通过优化后可大大缩短独头通风距离0.7km，从而提高洞内通风效果；

5）优化后雪峰山隧道辅助坑道能满足通风管路的布设要求，为正洞快速施工提供了有力保障；

6）雪峰山隧道因工期调整采取增设辅助坑道及扩大辅助坑道断面的工程措施，其中玉华斜井、三洋斜井、门处斜井、溪源斜井按Ⅰ类变更计；进口平导、湖管斜井、白沙斜井按照Ⅱ类变更办理。

6 结论

实践证明，雪峰山隧道为实现缩短建设周期，在开工之初就对辅助坑道进行优化，使得施工成本得到了有效控制，同时施工进度得到了显著提高、作业环境得到了改善、安全质量得到了保证。通过对斜井断面的优化能够充分利用斜井断面，可以提高斜井的出碴运输以及斜井的通风能力，更加合理利用现场资源，加快正洞施工进度，雪峰山隧道正沿着既定的目标健康有序发展。

参考文献

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