新型鐵路隧道防災(zāi)救援工程施工技術(shù)

2017-07-20 10:58

四川水泥 2017年6期

（中國友發(fā)國際工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司北京 100018）

王濤

（中國友發(fā)國際工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司北京 100018）

關(guān)角隧道防災(zāi)救援系統(tǒng)是新型鐵路防災(zāi)救援的代表性工程，是國內(nèi)功能最為完備的防災(zāi)救援系統(tǒng)，通過對(duì)這一罕見施工項(xiàng)目的攻堅(jiān)克難，以有效的施工組織解決了隧道內(nèi)垂直立體施工難題，并成功的解決了防災(zāi)救援工程中的一系列技術(shù)難題，為后續(xù)的鐵路隧道防災(zāi)救援系統(tǒng)提供了很好的借鑒。

防災(zāi)救援；豎井；風(fēng)機(jī)房

1 工程簡介

關(guān)角隧道位于青藏線西寧至格爾木段增建第二線天棚車站與察汗諾車站之間，全長32.690km，為世界高原鐵路第一長隧。設(shè)計(jì)為兩座平行的單線隧道，線間距為40m，道床采用無碴軌道形式。

緊急救援站設(shè)在6號(hào)斜井與隧道交叉口（DK296+110）附近，主要工程包括：

兩條隧道間設(shè)12條救援橫通道，間隔50m。在隧道緊急救援站范圍內(nèi)隧道拱頂每100mⅠ、Ⅱ線對(duì)稱設(shè)置1座排煙豎井，通過橫向排煙通道將其與縱向排煙通道連通，縱向排煙通道與斜井相連。在6號(hào)斜井斜1+53.22～斜3+34.44范圍內(nèi)進(jìn)洞右側(cè)設(shè)置安裝維修通道，并在斜2+43.8處設(shè)置風(fēng)機(jī)房，風(fēng)機(jī)房與安裝通道相連，見圖一~圖四。

圖一安裝維修通道及風(fēng)機(jī)房平面布置圖（單位：m）

圖二橫通道、豎井及排煙通道平面布置圖（單位：m）

圖三豎井、排煙通道與正洞立面圖（單位：cm）

圖四豎井與排煙通道平面圖（單位：cm）

2 施工難點(diǎn)分析

2.1 關(guān)角隧道防災(zāi)救援工程為新增施工項(xiàng)目，其施工嚴(yán)重滯后于正洞施工，且正洞施工尚在進(jìn)行。排煙通道、豎井和正洞、橫通道間形成立體交叉施工，上方的開挖爆破對(duì)下方施工的影響尤其突出，如何進(jìn)行合理的施工組織成為保證施工安全的重難點(diǎn)問題。

2.2 豎井施工在鐵路隧道內(nèi)極為罕見，常見的豎井施工多為礦山、地鐵項(xiàng)目。由于隧道內(nèi)斷面有限，已知的高效開挖方法及機(jī)械、設(shè)備無法展開。在施工中的鐵路隧道內(nèi)正線上方修建十座豎井，且需將正洞拱頂打穿，無論是從施工技術(shù)難度、質(zhì)量控制難度還是風(fēng)險(xiǎn)控制管理上，豎井施工無疑成為防災(zāi)救援施工的核心及控制重點(diǎn)。

2.3 風(fēng)機(jī)房位于安裝通道末端，并穿過斜井，總長度26.9m。其斷面形式為“蘑菇型”（兩側(cè)為直墻，拱部為圓弧形），開挖頂面高出斜井拱頂3.65m。風(fēng)機(jī)房與安裝通道同底同中線，開挖頂面高出安裝通道拱頂3.38m。無論是風(fēng)機(jī)房的開挖還是襯砌，其施工難度顯而易見。

3 現(xiàn)場施工組織

部分橫通道已與正洞施工完成，尚未完成的橫通道優(yōu)先安排，并與排煙通道開挖至同里程前完成襯砌施工，以減少上方施工對(duì)橫通道的施工影響，確保其安全。

整個(gè)防災(zāi)救援工程，以正洞上方的排煙通道及豎井施工為主線，同步進(jìn)行安裝、維修通道及風(fēng)機(jī)房的施工。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況協(xié)調(diào)各工作面，以求達(dá)到安全、高效、有序。

4 主要施工技術(shù)

4.1立體施工的安全技術(shù)措施

由于防災(zāi)救援工程施工過程中，正洞施工尚未完成，不可避免的出現(xiàn)上下立體施工。在排煙通道及豎井的施工過程中，除采取“短進(jìn)尺，弱爆破”及有效的安全防護(hù)措施外，為保證正洞的交通運(yùn)輸安全，在豎井的開挖施工過程中，同組的Ⅰ、Ⅱ線豎井要依次順序進(jìn)行，待一側(cè)豎井開挖支護(hù)且上下防護(hù)完成，正洞的交通導(dǎo)行之后再進(jìn)行對(duì)側(cè)的豎井開挖。豎井開挖時(shí)的正洞交通可利用臨近的橫通道，將施工交通導(dǎo)行至不被豎井開挖影響的一側(cè)。

4.2豎井施工及防護(hù)

豎井結(jié)構(gòu)形式見圖三、圖四。豎井深度隨里程的增加而增加，由6.65m～13.09m（見表一）

表一豎井深度表

4.2.1 豎井的開挖必須在橫向排煙通道襯砌之后

在圖四中可以看出，豎井襯砌砼邊緣至橫向排煙通道邊緣僅為0.5m，去除襯砌0.3m，豎井初支面至橫向排煙通道襯砌的最小距離僅為0.2m。若橫向排煙通道尚未襯砌即進(jìn)行豎井開挖，那么橫向排煙通道的襯砌施工將會(huì)極為困難。

4.2.2 豎井開挖

豎井采用“鉆爆法”開挖。首先由上向下與初期支護(hù)循環(huán)交替進(jìn)行，每次爆破后均將底面虛碴清理干凈，按要求打設(shè)錨桿、噴射砼，每循環(huán)進(jìn)尺1m左右。豎井內(nèi)部突入巖層的“楔形”部位開挖完成后，正洞拱頂至豎井開挖底面的最小距離將小于1m，這時(shí)需同時(shí)在開挖面的上、下同時(shí)進(jìn)行爆破作業(yè)，上部進(jìn)行爆除剩余巖層施工，下部進(jìn)行爆除豎井范圍正洞二襯砼及多余巖層施工。

4.2.3 豎井襯砌

豎井的襯砌采用正洞的襯砌臺(tái)車作為底模，在二襯臺(tái)車上搭設(shè)工字鋼作為模板骨架，外掛木?；蜾撃＿M(jìn)行襯砌施工。豎井襯砌由下向上分段進(jìn)行澆筑，每段澆筑高度為2m左右，最上層2m必須作為獨(dú)立單元進(jìn)行澆筑。

4.2.4 豎井的安全防護(hù)

通過豎井將正洞與排煙通道連通，豎井頂面至正洞仰拱面的最小距離將超過12m，為防止人員的意外墜落及石碴、機(jī)具掉落對(duì)正洞施工人員、機(jī)具設(shè)備的危害，必須在豎井的上、下部設(shè)置必要的安全防護(hù)設(shè)施。

上部安全防護(hù)，無論是豎井貫通前還是襯砌完成后，豎井頂部均需設(shè)置防護(hù)欄桿，防止人員、設(shè)備機(jī)具的意外墜落。豎井襯砌至頂面時(shí)，按設(shè)計(jì)要求設(shè)置永久護(hù)欄，并在所有施工尚未完全結(jié)束前，設(shè)置水平安全網(wǎng)作為雙層保護(hù)。

在豎井開始開挖前，即在其下方的正洞仰拱面上放置防水板臺(tái)架，在其上方堆放草袋，作為掉落物品的緩沖層，同時(shí)可起到攔截的作用。直至豎井襯砌施工前。

4.3風(fēng)機(jī)房施工

風(fēng)機(jī)房的開挖類似于斜井進(jìn)正洞的挑頂施工，由風(fēng)機(jī)房和安裝通道的分界處開始以20%的坡度進(jìn)行挑頂，在進(jìn)入斜井時(shí)拱頂基本到位，拱頂標(biāo)高到位后，水平開挖至斜井對(duì)側(cè)風(fēng)機(jī)房邊緣，然后反方向水平開挖至安裝通道的分界處，最后由風(fēng)機(jī)房和安裝通道的分界處向斜井對(duì)側(cè)開挖下部剩余部分。風(fēng)機(jī)房的開挖與支護(hù)施工交替進(jìn)行，每開挖完成一循環(huán)即進(jìn)行噴錨施工。

風(fēng)機(jī)房的襯砌采用拱架外掛木?；蜾撃５姆绞?，由于風(fēng)機(jī)房的斷面較大且為“蘑菇型”，可采取“先墻后拱”的方式，采用工字鋼作為模板骨架，同時(shí)利用工字鋼、鋼管、圓木等材料制作橫撐、斜撐及剪刀撐。首先，分段澆筑直墻，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況分段進(jìn)行，每次的砼澆筑高度以2m為宜，且兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行。直墻施工完成后，在直墻頂部支立弧形拱架，進(jìn)行風(fēng)機(jī)房拱部襯砌。拱部拱架的內(nèi)支撐與直墻的襯砌支撐連接設(shè)置。模板及拱架、支撐的卸落自上向下進(jìn)行，逐層拆除支撐、拱架及模板。

5 現(xiàn)場和實(shí)際效果情況

關(guān)角隧道防災(zāi)救援工程于2014年3月21日正式開始施工，2014年8月29日豎井全部襯砌完成，確保了正線無砟軌道施工的如期進(jìn)行，為整個(gè)隧道按期交驗(yàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)隨著2014年12月31日風(fēng)機(jī)房的襯砌完成，關(guān)角隧道防災(zāi)救援土建施工宣告結(jié)束，并于2015年初隨主洞驗(yàn)交通過。

關(guān)角隧道防災(zāi)救援實(shí)際完成效果見圖五~圖八。