新型铁路隧道防灾救援工程施工技术

（中国友发国际工程设计咨询有限公司 北京 100018）

新型铁路隧道防灾救援工程施工技术

王 涛

（中国友发国际工程设计咨询有限公司 北京 100018）

关角隧道防灾救援系统是新型铁路防灾救援的代表性工程，是国内功能最为完备的防灾救援系统，通过对这一罕见施工项目的攻坚克难，以有效的施工组织解决了隧道内垂直立体施工难题，并成功的解决了防灾救援工程中的一系列技术难题，为后续的铁路隧道防灾救援系统提供了很好的借鉴。

防灾救援；竖井；风机房

1 工程简介

关角隧道位于青藏线西宁至格尔木段增建第二线天棚车站与察汗诺车站之间，全长32.690km，为世界高原铁路第一长隧。设计为两座平行的单线隧道，线间距为40m，道床采用无碴轨道形式。

紧急救援站设在6号斜井与隧道交叉口（DK296+110）附近，主要工程包括：

两条隧道间设12条救援横通道，间隔50m。在隧道紧急救援站范围内隧道拱顶每100mⅠ、Ⅱ线对称设置1座排烟竖井，通过横向排烟通道将其与纵向排烟通道连通，纵向排烟通道与斜井相连。在6号斜井斜1+53.22～斜3+34.44范围内进洞右侧设置安装维修通道，并在斜2+43.8处设置风机房，风机房与安装通道相连，见图一~图四。

图一 安装维修通道及风机房平面布置图（单位：m）

图二 横通道、竖井及排烟通道平面布置图（单位：m）

图三 竖井、排烟通道与正洞立面图（单位：cm）

图四 竖井与排烟通道平面图（单位：cm）

2 施工难点分析

2.1 关角隧道防灾救援工程为新增施工项目，其施工严重滞后于正洞施工，且正洞施工尚在进行。排烟通道、竖井和正洞、横通道间形成立体交叉施工，上方的开挖爆破对下方施工的影响尤其突出，如何进行合理的施工组织成为保证施工安全的重难点问题。

2.2 竖井施工在铁路隧道内极为罕见，常见的竖井施工多为矿山、地铁项目。由于隧道内断面有限，已知的高效开挖方法及机械、设备无法展开。在施工中的铁路隧道内正线上方修建十座竖井，且需将正洞拱顶打穿，无论是从施工技术难度、质量控制难度还是风险控制管理上，竖井施工无疑成为防灾救援施工的核心及控制重点。

2.3 风机房位于安装通道末端，并穿过斜井，总长度26.9m。其断面形式为“蘑菇型”（两侧为直墙，拱部为圆弧形），开挖顶面高出斜井拱顶3.65m。风机房与安装通道同底同中线，开挖顶面高出安装通道拱顶3.38m。无论是风机房的开挖还是衬砌，其施工难度显而易见。

3 现场施工组织

部分横通道已与正洞施工完成，尚未完成的横通道优先安排，并与排烟通道开挖至同里程前完成衬砌施工，以减少上方施工对横通道的施工影响，确保其安全。

整个防灾救援工程，以正洞上方的排烟通道及竖井施工为主线，同步进行安装、维修通道及风机房的施工。根据现场实际情况协调各工作面，以求达到安全、高效、有序。

4 主要施工技术

4.1立体施工的安全技术措施

由于防灾救援工程施工过程中，正洞施工尚未完成，不可避免的出现上下立体施工。在排烟通道及竖井的施工过程中，除采取“短进尺，弱爆破”及有效的安全防护措施外，为保证正洞的交通运输安全，在竖井的开挖施工过程中，同组的Ⅰ、Ⅱ线竖井要依次顺序进行，待一侧竖井开挖支护且上下防护完成，正洞的交通导行之后再进行对侧的竖井开挖。竖井开挖时的正洞交通可利用临近的横通道，将施工交通导行至不被竖井开挖影响的一侧。

4.2竖井施工及防护

竖井结构形式见图三、图四。竖井深度随里程的增加而增加，由6.65m～13.09m（见表一）

表一 竖井深度表

4.2.1 竖井的开挖必须在横向排烟通道衬砌之后

在图四中可以看出，竖井衬砌砼边缘至横向排烟通道边缘仅为0.5m，去除衬砌0.3m，竖井初支面至横向排烟通道衬砌的最小距离仅为0.2m。若横向排烟通道尚未衬砌即进行竖井开挖，那么横向排烟通道的衬砌施工将会极为困难。

4.2.2 竖井开挖

竖井采用“钻爆法”开挖。首先由上向下与初期支护循环交替进行，每次爆破后均将底面虚碴清理干净，按要求打设锚杆、喷射砼，每循环进尺1m左右。竖井内部突入岩层的“楔形”部位开挖完成后，正洞拱顶至竖井开挖底面的最小距离将小于1m，这时需同时在开挖面的上、下同时进行爆破作业，上部进行爆除剩余岩层施工，下部进行爆除竖井范围正洞二衬砼及多余岩层施工。

4.2.3 竖井衬砌

竖井的衬砌采用正洞的衬砌台车作为底模，在二衬台车上搭设工字钢作为模板骨架，外挂木模或钢模进行衬砌施工。竖井衬砌由下向上分段进行浇筑，每段浇筑高度为2m左右，最上层2m必须作为独立单元进行浇筑。

4.2.4 竖井的安全防护

通过竖井将正洞与排烟通道连通，竖井顶面至正洞仰拱面的最小距离将超过12m，为防止人员的意外坠落及石碴、机具掉落对正洞施工人员、机具设备的危害，必须在竖井的上、下部设置必要的安全防护设施。

上部安全防护，无论是竖井贯通前还是衬砌完成后，竖井顶部均需设置防护栏杆，防止人员、设备机具的意外坠落。竖井衬砌至顶面时，按设计要求设置永久护栏，并在所有施工尚未完全结束前，设置水平安全网作为双层保护。

在竖井开始开挖前，即在其下方的正洞仰拱面上放置防水板台架，在其上方堆放草袋，作为掉落物品的缓冲层，同时可起到拦截的作用。直至竖井衬砌施工前。

4.3风机房施工

风机房的开挖类似于斜井进正洞的挑顶施工，由风机房和安装通道的分界处开始以20%的坡度进行挑顶，在进入斜井时拱顶基本到位，拱顶标高到位后，水平开挖至斜井对侧风机房边缘，然后反方向水平开挖至安装通道的分界处，最后由风机房和安装通道的分界处向斜井对侧开挖下部剩余部分。风机房的开挖与支护施工交替进行，每开挖完成一循环即进行喷锚施工。

风机房的衬砌采用拱架外挂木模或钢模的方式，由于风机房的断面较大且为“蘑菇型”，可采取“先墙后拱”的方式，采用工字钢作为模板骨架，同时利用工字钢、钢管、圆木等材料制作横撑、斜撑及剪刀撑。首先，分段浇筑直墙，根据现场实际情况分段进行，每次的砼浇筑高度以2m为宜，且两侧对称进行。直墙施工完成后，在直墙顶部支立弧形拱架，进行风机房拱部衬砌。拱部拱架的内支撑与直墙的衬砌支撑连接设置。模板及拱架、支撑的卸落自上向下进行，逐层拆除支撑、拱架及模板。

5 现场和实际效果情况

关角隧道防灾救援工程于2014年3月21日正式开始施工，2014年8月29日竖井全部衬砌完成，确保了正线无砟轨道施工的如期进行，为整个隧道按期交验奠定了坚实的基础。同时随着2014年12月31日风机房的衬砌完成，关角隧道防灾救援土建施工宣告结束，并于2015年初随主洞验交通过。

关角隧道防灾救援实际完成效果见图五~图八。

图五 仰视竖井

图六 俯视竖井

图七 竣工后的排烟通道

图八 设备安装完成的风机房

6 结束语

通过精细的施工组织和周密的施工安排，攻坚克难，圆满的完成了新型铁路防灾救援这一罕见项目施工，积累了宝贵的施工经验。同时培养了一批优秀的技术干部和管理人才，树立了良好的形象。

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