李 猛

中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 100040

1 工程概況

1.1 地理位置

興旺峁隧道處于太原至中衛(wèi)（銀川）鐵路綏德至靖邊段SJS-V合同段，位于陜西省橫山縣和靖邊縣境內(nèi)，進(jìn)口位于橫山縣雙城鄉(xiāng)西1km位置，出口位于靖邊縣高家溝鄉(xiāng)鮑渠村，興旺峁隧道是全線的重點(diǎn)控制工程之一，其中3＃斜井位于橫山縣境內(nèi)。

1.2 地質(zhì)條件

1.2.1 地質(zhì)條件

興旺峁隧道所屬區(qū)域?yàn)辄S土梁峁溝壑區(qū)，地勢(shì)呈西北高，東南低，海拔高程為700m～1200m，地形起伏較大，最大高差約為375.35m。山體上覆新老黃土、粉質(zhì)黏土及中砂，下伏基巖。沖溝發(fā)育，溝壁見基巖出露。

1.2.2 地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造

隧道區(qū)域?yàn)榈谒南等陆y(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl），第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積層（Q3eol），第四系中更新統(tǒng)風(fēng)積層（Q2eol）、上第三系（N2）粉質(zhì)黏土、白堊系（K1）砂巖、侏羅系（J2）砂巖、泥巖。沿線所在區(qū)域的大地構(gòu)造部位屬鄂爾多斯臺(tái)拗之陜北臺(tái)凹。區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀平緩，傾向西、西北，傾角5°～10°，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，未見褶皺及斷層現(xiàn)象，屬穩(wěn)定區(qū)域。

1.2.3 水文地質(zhì)

沿線較大河流主要是螞蟻河，為季節(jié)性河流，平時(shí)水量不大，雨季河水暴漲，具有典型的雨洪特征，流量、水位與降水量成正比，動(dòng)態(tài)極不穩(wěn)定。地表水對(duì)普通混凝土一般不具侵蝕性。

本線路經(jīng)過區(qū)地下水主要為第四系孔隙潛水、基巖裂隙水。第四系孔隙潛水主要賦存于溝谷或山坡、山梁上新黃土和老黃土與下部上第三系粉質(zhì)黏土的接觸面，水量受季節(jié)影響較大，雨季水量較大，干旱季節(jié)無水或水量較小，隧道洞身出口附近第四系松散堆積物中雨季有少量水，干旱季節(jié)無水。基巖裂隙水主要賦存于砂巖、泥巖中，隧道區(qū)強(qiáng)風(fēng)化基巖裂隙發(fā)育，巖體存在不均勻風(fēng)化現(xiàn)象，由于降水入滲，容易在表層風(fēng)化帶內(nèi)形成囊狀富水帶，局部水量較大；弱風(fēng)化基巖裂隙較發(fā)育，巖體內(nèi)含少量水。

1.2.4 工程地質(zhì)

隧道通過區(qū)表層新黃土具濕陷性，濕陷系數(shù)δs=0.016～0.033，為非自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)為Ⅰ（輕微）。

隧道3#斜井段上覆新黃土、第三系粉質(zhì)黏土，新黃土具濕陷性；下伏白堊系砂巖，強(qiáng)風(fēng)化，呈砂夾碎塊狀。隧道通過基巖為砂泥巖，產(chǎn)狀平緩，層理及節(jié)理較發(fā)育，受地下水的影響較大，易產(chǎn)生冒頂塌落現(xiàn)象。

2 3#斜井原設(shè)計(jì)與優(yōu)化后方案對(duì)比

2.1 參數(shù)對(duì)比

3#斜井原設(shè)計(jì)平面長(zhǎng)度1145m，斜井井身長(zhǎng)為1146.99m，平均縱坡為5.9%，井身傾角3.35°，位于主洞右側(cè)，與主洞呈50°夾角相交于DK356+720處，出口高程為1318.75m。斜井出口位于沖溝溝底，距橫山縣雙城鄉(xiāng)約12km；出口處溝壑縱橫，兩邊山坡陡峭，場(chǎng)地狹窄。支護(hù)后斷面寬度為5.6m，高度為7.13m。

3#斜井優(yōu)化后平面長(zhǎng)度642m，斜井井身長(zhǎng)為644.285m，平均縱坡為8.445%，井身傾角4.818°，位于主洞左段，與主洞呈28.95°夾角相交于DK356+430處，出口高程為1304m。斜井出口位于沖溝溝底，距靖邊縣高家溝鄉(xiāng)肖家畔村2km；出口位置溝壑縱橫，但有幾處地勢(shì)平坦位置可供臨建之用。支護(hù)后斷面寬度為6.6m，高度為7.13m。

優(yōu)化前后3#斜井平面參數(shù)見表1。

表1 興旺峁隧道3＃斜井平面參數(shù)

從表1中可以清楚的看出，優(yōu)化后斜井的總長(zhǎng)度減少了500m，這表示出優(yōu)化后斜井施工最少可以提前4個(gè)月達(dá)到正洞的施工條件，為減輕進(jìn)度壓力做出較大貢獻(xiàn)。優(yōu)化前后3#斜井?dāng)嗝鎱?shù)見圖1。

圖1

2.2 展開施工情況對(duì)比

2.2.1 場(chǎng)地布置及便道引入情況

原設(shè)計(jì)3#斜井洞口位于沖溝溝底，溝底河床寬10m，其余為坡度大于70°的黃土坡體，至坡頂高差最低為103m，洞口周圍及溝底很難選擇一處安全的位置作為生產(chǎn)及生活場(chǎng)地，場(chǎng)地布置只能在坡頂選擇，而坡頂至洞口位置的便道通過各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的一致認(rèn)同是無法選擇一條簡(jiǎn)短而快速達(dá)到通車條件的線路。只能選擇從雙城鄉(xiāng)經(jīng)隧道進(jìn)口、1#、2#斜井位置延沖溝一側(cè)引入，從2#斜井至3#斜井需新建3.5km的施工便道，此便道新建長(zhǎng)度達(dá)9km，地勢(shì)險(xiǎn)要，修成后路況較差，這勢(shì)必會(huì)對(duì)將來材料的運(yùn)輸及整個(gè)項(xiàng)目的統(tǒng)一管理造成影響。

優(yōu)化后3#斜井洞口位置位于靖邊縣高家溝鄉(xiāng)肖家畔村南2Km位置，洞口有幾處較平坦的耕地可以展開生產(chǎn)及生活設(shè)施的建設(shè)之用，施工便道可從肖家畔村已有道路引入，且可以通過原青銀高速公路施工便道與隧道出口形成統(tǒng)一的道路網(wǎng)，路況較好，可以很快的達(dá)到通車條件，使材料及設(shè)備運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)展開施工，更有利于斜井與出口的相互協(xié)調(diào)，保證整個(gè)施工生產(chǎn)的順利進(jìn)行。這也降低了前期施工、材料運(yùn)輸及便道養(yǎng)護(hù)的成本。

2.2.2 生產(chǎn)用水

原設(shè)計(jì)位置溝底有少量畜水，可供臨建之用，但不能保證在機(jī)井完成（開工后兩個(gè)月）前的生產(chǎn)用水，會(huì)影響到斜井施工的順利開展。

優(yōu)化后洞口位置距青銀高速公路只有500m，該路段有一座大橋，橋下設(shè)有攔水壩，畜水量較大，事實(shí)證明，因機(jī)井投入正常使用時(shí)間較晚，此畜水提供了斜井2個(gè)多月的施工用水，保證了施工生產(chǎn)的順利進(jìn)行。節(jié)省了2個(gè)多月時(shí)間生產(chǎn)用水的運(yùn)輸費(fèi)用。

2.2.3 穿越特殊地質(zhì)地段情況

優(yōu)化后斜井在施工至3斜3+20里程時(shí)底部（高程為1275.884）出現(xiàn)細(xì)砂層，在施工至3斜2+31里程（高程為1268.165）時(shí)砂層出現(xiàn)地下水，形成流砂，給施工增加了較大的難度，施工至3斜1+45里程（拱頂高程為1260.700）砂層消失，穿越砂層斜井長(zhǎng)度為175m，在這段砂層及含水砂層的施工中，施工速度明顯下降，只能保證在65m/月，造成工期的嚴(yán)重滯后。

按優(yōu)化后斜井砂層高程推算原設(shè)計(jì)斜井穿越砂層情況示意圖

圖2 優(yōu)化后斜井穿越砂層情況示意圖

按優(yōu)化后斜井砂層出現(xiàn)及消失的高程推算原設(shè)計(jì)斜井位置穿越砂層的施工里程為3斜4+00.4～3斜1+42.6，地下水將在3斜2+81.8里程出現(xiàn)，隧道穿越砂層總長(zhǎng)度為257.8m，比優(yōu)化后斜井位置穿越砂層長(zhǎng)度增加82.8m，如果按原設(shè)計(jì)施工，那就意味著在長(zhǎng)度增加500m的基礎(chǔ)上又增加了83m的含水砂層段，整個(gè)斜井施工工期將增加5個(gè)多月，就造成工期壓力凸顯。優(yōu)化后斜井及原設(shè)計(jì)斜井穿越砂層示意圖如圖2。

2.2.3 施工中配套機(jī)械使用

原設(shè)計(jì)支護(hù)后斷面寬度×高度=5.6m×7.13m，每200m設(shè)置錯(cuò)車平臺(tái)，WA402小松裝載機(jī)尺寸（長(zhǎng)×寬×高）9545mm×3445mm×3980mm，A25沃爾沃自卸汽車（長(zhǎng)×寬×高）9675mm×2805mm×3500mm，優(yōu)化后斷面寬度×高度=6.6m×7.13m。

原設(shè)計(jì)采用裝載機(jī)來回退到錯(cuò)車平臺(tái)處裝碴，機(jī)械使用率嚴(yán)重下降，出碴時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)械費(fèi)用高，優(yōu)化后可直接平行作業(yè)，雖然增加了開挖方量，但提高了機(jī)械利用效率和加快了施工進(jìn)度，從工期及成本考慮，都是大大有益的。

3 實(shí)際施工中出現(xiàn)的問題

3.1 場(chǎng)地布置及施工便道

場(chǎng)地布置時(shí)沒有考慮到氣候及地貌特征，優(yōu)化后斜井洞口位置附近雖然有幾處平坦地勢(shì)可供生產(chǎn)及生活設(shè)施建設(shè)之用，但位置較低，且多背靠黃土山體，雨后山體易發(fā)生滑坡現(xiàn)象，07年夏季曾發(fā)生過多起滑坡事故，造成施工中斷及財(cái)產(chǎn)損失，攪拌站基礎(chǔ)位置雨后常被水淹，造成基礎(chǔ)下沉墻體開裂存在極大的安全隱患。

從肖家畔村引入施工便道線路存在問題，主要表現(xiàn)在坡頂至坡底段線路的選擇，直線距離較短，高差較大，展線困難，雖然選擇了延一側(cè)坡體Z字形展線降坡，但仍存在坡陡彎急的現(xiàn)象，在便道修建至第一個(gè)Z字轉(zhuǎn)彎時(shí)山體出現(xiàn)砂層，幸虧砂層只有5m高，底部就出現(xiàn)了比較堅(jiān)硬的老黃土層，否則此條便道將無法完成。

3.2 含水砂層段施工

由于對(duì)砂層段沒有施工經(jīng)驗(yàn)，特別是當(dāng)砂層含水后沒有找到切實(shí)可行的施工辦法，無法安全而快速的展開施工，設(shè)計(jì)院因避讓砂層而進(jìn)行線路標(biāo)高的調(diào)整，造成停工25天，這些原因都造成了工期的嚴(yán)重滯后。

4 結(jié)論

通過對(duì)斜井的優(yōu)化，減少了近500m的斜井開挖距離，提高了機(jī)械利用率，加快了施工進(jìn)度，簡(jiǎn)化了場(chǎng)地布置及施工便道的修建，實(shí)現(xiàn)了快速施工的條件，減少了臨建、便道養(yǎng)護(hù)及材料運(yùn)輸費(fèi)用，雖因地質(zhì)及設(shè)計(jì)原因而使實(shí)際工期沒有按預(yù)期的完成，但也達(dá)到了工期及成本優(yōu)化的目的，直接減少成本800萬元以上。