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1、第卷增加年月巖石力學與工程學報陰”增一一加,烏鞘嶺特長隧道施工方案設計殷立軍李耐筱中鐵十六局集團有限公司北京儀摘共烏鞘嶺隧道洞身地層復雜,有火成巖、變質巖、沉積巖地質構造有斷裂、摺皺,可能存在巖爆、高地溫、圍巖失穩、突然涌水、活動性斷層、高地展區等一系列地質災害問題,不可預見性較大介紹了施工中需要采用的信息化設計、動態管理方式,并討論了如何靈活、及時地處理施工中出現的各種問題,以確保工期和質盆關健詞隧道工程,復雜的地質條件,施工方案分類號文獻標識碼文章編號】“增一一叭,儷刁用即用惻,七妞,叮妞肥,巧,附,工程概況地理位工烏鞘嶺特長隧道為蘭新線蘭武段增建第線的控制工程。隧道全長,為座單線隧道,隧2、道間距,單面下坡,是我國目前己有的以及在建的最長鐵路隧道,詳見圖。隧道所處地區整體屬于祁連山東北部中高山區,隧道進口以南為莊浪河河谷區,隧道出口以北為古浪河及其支流龍溝河河谷區。地層巖性本區地層巖性復雜,有火成巖、變質巖、沉積巖大巖類,并以沉積巖為主,其分布主要受區域斷裂構造控制。區內出露的地層主要有第四系、第三系、白呈系及三疊系沉積巖,志留系、奧陶系變質巖,并伴有加里東晚期閃長巖侵入體地質構造在大地構造單元上隧道地區屬于祁連褶皺系,線路橫穿祁連摺皺系的北祁連優地槽褶皺帶和走廊過渡帶個次級構造單元,褶皺及斷裂構造發育,且褶皺形態復雜。烏鞘嶺隧道地層受加里東期摺皺帶和海西印丈期摺皺帶控制,地層多3、呈單斜狀。斷裂構造年月日收到初稿年月日收到修改稿。作者殷立軍簡介男歲年畢業于西南交通大學地下工程與隧道工程專業現任工程師主要從事隧道施工方面的工竹第卷增殷立軍等 烏鞘嶺特長隧道施工方案設計喲價一仍呂味味店店蓉葫葫丁丁徽徽州本本暇暇暇暇盆盆鑫鑫暇暇協協某協協吮吮才,中中七食食匕食食蔓蔓,匕協協夕父父公卜卜興興興咖咖咖甲蓄蓄軍軍軍匕匕一山山、,補迄迄戮“蘿,雖雖巴準準蕎收收,扮署署土二、二帳帳呂中中巳布布我我苛嘗嘗邏左線線路中心壇壇,若窖窖布布火火藝士士士士亞亞中中中中中中的的的的的的口展套王劉為左線里程,為右線里程為料井長度,為料井坡度圖烏鞘嶺隧道平面示意圖隧道斷裂構造發育,主要為區域性大斷裂,4、走向基本近,呈壓性壓扭性,具有切割深、延伸長、規模大的特點,破碎帶一般較寬,斷層物質主要為斷層泥礫和碎裂巖。主要大型斷層有毛毛山南緣斷層小延伸長度約,為逆斷層,斷層走向近,傾向,傾角。斷層帶物質主要由斷層泥礫和碎裂巖組成,松散破碎,破碎帶出露寬度,隧道通過長度。大柳樹溝一黑馬圈河斷層,。延伸長度大于,為逆斷層,斷層走向,傾向,傾角。左右。斷層帶物質主要 由斷層泥礫和碎裂巖組成,較松散破碎,破碎帶出露寬度,隧道通過長度。毛毛山嶺中斷層小延伸長度約,為逆斷層,斷層走向近,傾向,傾角。斷層帶物質主要由斷層泥礫和碎裂巖組成,較松散破碎,破碎帶出露寬度,隧道通過長度。毛毛山一老虎山斷層,延伸長度約,前期5、為逆斷層,后期表現為左旋逆走滑斷層,斷層走向,傾向,傾角。斷層帶物質主要由斷層泥礫和碎裂巖組成,松散破碎,風化嚴重,破碎帶出露寬度,局部大于,隧道通過長度。區域地震資料顯示全新世以來該斷層仍有活動跡象。節理巖體受構造作用影響,節理也較發育,主要節理走向為及,以密閉節理為主,節理面較光滑,延長數米至數十米。水文地質預計右線隧道最大總涌水量為,左線隧道最大總涌水量為,在斷層破碎帶有突然涌水的可能,氣候本段線路位于中溫帶的干早氣候區,海拔高,氣候垂直分帶性明顯,氣候寒冷,日溫差大,天氣多變,冰凍時間長,土壤凍結深度。施工技術難點乳活動性斷層凡斷層是全新世活動斷層,其活動性對隧道工程影響較大,要攻克此6、項難關,需要建立監測系統研究斷層的活動性及活動規律,并通過結構計算、數值模擬分析等手段,提出襯砌結構形式和防震減災方案軟巖地質段施工技術本隧道洞身埋深大,地應力相對較高,隧道通過處巖質相對軟弱,為三疊系頁巖及煤系地層,并含條斷層破碎帶,對隧道的穩定性影響較大,開挖后是否產生流變或大變形尚無法確定平行導坑快速施工和設備配套本隧道圍巖軟硬相間,巖性差異大,且斷裂發育。因此,本隧道施工的關鍵技術在平導超前,探明正洞地質情況,并輔助正洞進行施工,確保工期但由于地質情況的復雜性,平導施工難度大,進度巖石力學與工程學報年難以確保。故需對平導超前快速施工和設備配套進行研究。施工通風技術烏鞘嶺隧道屬高海拔地區7、,地形特點使輔助導坑條件困難,平行導坑獨頭施工距離長,加之本隧道埋深大,可能會出現高溫情況結合施工降溫技術和三盛系地層可能出現的瓦斯情況,為保證施工順利進行和施工安全,需要進行高海拔地區施工通風研究。陡道結構防排水及技術措施烏鞘嶺隧道海拔高,冬季寒冷,曾發生掛冰、道床凍害等現象,進行了多次整治。新建特長隧道運營設施多,防水標準要求高,加上本線行車密度大,車速快,使得洞內發生滲漏水或凍害整治難度很大,需對隧道結構防排水及技術措施進行研究。巖想區內斷裂構造發育,第四系以來多有活動,應力有所釋放。實測地應力最高為,且以水平地應力為主。另外,在民和,之間的隧道洞身需通過較長的閃長巖、安山巖,巖質堅硬、8、性脆、貧水、埋深大且地應力值較高,施工中閃長巖、安山巖極易出現巖爆。施工方案本隧道斷層帶寬、構造裂隙多、節理交錯密布,個別地段地下水極為豐富、圍巖穩定性差,基于這種特殊地質條件,確定采用以下方案進行施工【一掌子面前方地質預報采用以一超前地質預報系統為主的綜合超前地質預報技術,及時了解掌子面前方地質狀況,根據預報的前方地質變化情況及時調整施工方法及施工組織。開挖施工方法本隧道左右線隧道均采用鉆爆法從兩端相向施工。右線隧道做為正洞,提前貫通和開通左線隧道為平行導坑輔助右線隧道施工,貫通后擴挖成左線隧道隧道共設輔助坑道個,其中,斜井個,豎井個。個正洞洞口、,號斜井、石板溝右線斜井、石頭溝右線斜井和大9、合右線斜井采用無軌運輸,號斜井采用有軌運輸。無軌運輸,級圍巖采用短臺階開挖,分上下個臺階,上下臺階長度保持,拱部采用型風槍開挖,類圍巖地段采用全斷面開挖,鉆孔采用自制多功能鉆孔臺車,裝運設備采用裝載機裝碴,運輸車和阿威林運輸車出碴。有軌運輸開挖全部采用臺階法施工,上臺階開挖至起拱線,下臺階開挖至隧底上臺階長度,鑿巖設備為型手持風鉆,采用長臂挖掘機扒碴,下臺階采用一和“裝載機裝碴,運輸采用一型電瓶車牽引,斗車有軌運輸。初期支護由于地質條件復雜,極易坍塌,需在爆破后及時施做錨、噴、掛網及格柵,尤其在地層破碎地段或構造帶地段更需及時采取措施。噴射混凝土采用濕噴,錨桿施工采用錨桿臺車鉆孔。仰拱施工為防10、止隧道變形,避免圍巖失穩,仰拱須在次襯砌之前施作拱、墻部初期支護形成后要盡早鋪設仰拱,以使初期支護盡快形成封閉受力結構,為次襯砌施工的模板臺車軌道鋪設提供條件,同時,也為洞內運輸提供便利施工通風通風采用壓入式通風,洞內風管采用價的高強度通風軟管,斜井與正洞交口段采用自制鍍鋅鐵皮三通管,向個掌子面送風。次襯砌襯砌采用先仰拱、后上部的施工順序采用自制襯砌臺車,大模板施工。洞外拌合采用混凝土拌合,混凝土運輸設備選用型混凝土攪拌運輸車,灌注混凝土采用混凝土輸送泵直接輸入臺車內。,有軌運輸斜井提升及組織斜井進入正洞后,個工作面洞 內裝碴采用型和裝載機,分別負責進出口個工作面的裝碴作業,提升設備采用刀一型11、礦用絞車提升礦斗車至斜井口上面棧橋處,通過設立的自動側翻裝置向碴倉卸碴。洞內運碴采用一型電瓶車牽引礦斗車運碴。特殊地質條件施工方案由于本隧道特殊的地質條件,施工中極可 能出現圍巖失穩、突然涌水、涌泥、巖爆、高地溫、瓦斯等地質災害,根據特殊的地質災害,可采用相應第卷增殷立軍等烏鞘嶺特長隧道施工方案設計的施工方案。軟巖流變施工方案隧道通過段地應力較高,埋深大,三疊系上統的頁巖及斷層破碎帶在施工中有產生流變或較大變形的可能性。施工中需加強監控量測,加密量測斷面和量測頻率,根據量測信息,采取相應的工程措施。斷層破碎帶施工方案隧道通過條區域性斷層,斷層破碎帶松軟破碎、含水,其自穩能力差,尤其是,斷層,其12、破碎帶極其破碎,且以斷層泥礫為主,容易發生坍塌。施工應采用超前自進式注漿錨桿加固圍巖和加強初期支護等手段,并及時完成次襯砌泥巖地層施工方案第三系砂礫巖夾泥巖地段,巖體成巖差,結構相對疏松,自穩能力差,擾動易坍塌,泥巖具膨脹性,易發生圍巖失穩。施工時應按設計及時完成初期支護,確保施工安全。涌水、涌泥處理隧道通過各斷層破碎帶、安山巖、板巖地段,由于構造裂隙水較發育,地下水循環較快,施工中有可能產生突然涌水。在通過斷層泥礫帶、含泥質地層的影響帶時有可能產生突然涌泥現象。施工過程中,要依靠地質超前預報作出判斷,根據涌水、涌泥量的大小和泥砂含量,提前封堵和疏排。同時,應做好應急準備,一旦發生涌水、涌泥,13、要盡快安裝設施,迅速排出,確保安全。巖姆處理對埋深較大安山巖和嶺脊花崗閃長巖地段,由于其巖質堅硬,干燥無水,易發生巖爆,當施工進入該段時,應安排專門人員進行檢測,聽到異常聲響,應立即撤離施工人員和機械設備施工時,應做好光面爆破,使洞壁平順光滑,防止應力集中。對巖質堅硬、干燥無水的地段,可采取向新爆破的巖面噴灑水的措施,以增加巖面的濕度,降低圍巖的脆性,減弱巖爆同時,應及時施作噴錨支護措施封閉巖面,而且,施工人員應配備簡易防護設備。離地溫處理嶺脊地段隧道最大埋深處原巖溫度低于,不會出現由高地溫引起的熱害問題,但高溫仍然存在,施工中應加強施工通風,以防止施工環境溫度過高。結束語本隧道為我國最長的鐵14、路隧道,許多領域開創了國內新紀錄。結合施工方法,需要對寒冷與嚴寒地區隧道結構防排水技術、高地應力條件下軟質圍巖襯砌結構研究、關鍵技術的信息研究、活動斷層帶襯砌結構研究、平導快速施工技術和設備配套、施工通風、信息化設計動態管理及超前預報等科技難題進行研究和突破,以保證順利施工及運營安全,并推進我國鐵路長大隧道修建技術的發展。參 考文獻韓風 山,康立勛 煤礦巷道錨桿支護田巖分類專家系統【巖石力學與工程學報的增馮衛星鐵路隧道設計【】成都西南交通大學出版社中華人民共和國行業標準編寫組鐵路隧道噴錨構筑法技術規則一北京計劃出版社關寶樹隧道工程施工要點集【北京人民交通出版社 洲王夢恕大瑤山隧道附廣州廣東科技出版社,中華人民共和國行業標準編寫組鐵路隧道施工技術規范【北京中國鐵道出版社,洪開榮對巖娜問壓的分析與研究【北京隧道建設,齊景岳隧道娜破現代技術】北京中國鐵道出版社二梁文飯秦嶺特長隧道采用施工設計方案綜述見國內外隧道掘進機文獻匯集】成都鐵科院西南分院信息研究室,鐵道部第二工程局鐵路工程施工手冊隧道附北京中國鐵道出版社