喬建剛， 鄭少華， 劉永恒， 蘇 航

（天津市市政工程設計研究院，天津 300392）

1 工程概況

互助北山特長隧道左右線平均長度11 151.5 m，為分離式雙洞隧道，左右線測設線間距約26.0～30.0 m，均位于直線段上。隧道縱斷面采用單向坡，左線縱坡為1.973%，右線縱坡為1.97%。隧道區(qū)海拔高程2 832～3 699 m，地形起伏較大，坡度較陡，自然坡度在30～55°，覆蓋層厚度較薄，基巖普遍淺埋或裸露。

隧道區(qū)為高原半干旱大陸性氣候，具有春季干旱多風、夏季涼爽、秋季較短、冬季漫長，蒸發(fā)強烈，日溫差大，雨熱同期的氣候特點。

2 工程地質(zhì)特征

擬建隧址區(qū)處于構造剝蝕淺切割中高山地貌區(qū)，線路區(qū)位于大地構造單元上新構造活動強烈的青藏高原東北緣，大地構造位置屬祁連加里東褶皺系，自西向東跨祁連加里東褶皺系南祁連冒地槽帶、中祁連中間隆起帶與北祁連優(yōu)地槽褶皺帶，區(qū)域構造線以北西向為主，區(qū)內(nèi)深大斷裂、褶皺構造發(fā)育，沿區(qū)域斷裂有大量巖漿巖分布，具長期多次活動的特點。

3 隧道掘進方案

作為全線的控制工程，需在48月內(nèi)滿足通車條件，隧道掘進方案要綜合考慮經(jīng)濟性、施工工期、工程地質(zhì)情況、地理位置、氣候環(huán)境、施工風險、施工難度等各項因素，同時，隧址位于海拔3 km以上的高寒高海拔地區(qū)，工期分析應充分考慮到其帶來的不利因素[1]。

3.1 隧道施工方式的確定

結合本項目隧道地質(zhì)情況、各斷面綜合功效系數(shù)及其他國內(nèi)特長公路隧道施工進度情況統(tǒng)計分析，本項目采用的鉆爆法施工[2]。

隧道左洞長11 160 m、右洞長11 105 m，若不增加輔助工作面，設進口、出口兩個工作區(qū)，分別對應4個掌子面，各掌子面組織專業(yè)施工隊進行施工，按施工準備2月考慮，隧道土建施工約79.0月，考慮隧道路面、機電施工工期將更長，工期不能保證，需結合運營通風設置施工輔助通道開辟工作面，實現(xiàn)“長隧短打”。

3.2 隧道輔助通道方案

設置輔助通道的主要目的一是為了輔助施工、縮短工期，二是利用輔助通道作為通風通道；故設置以最大程度解決工期問題為中心，遵循永（用于隧道運營通風）臨（用于隧道輔助施工）結合并且方便施工的原則。

3.2.1 隧道通風方案

隧道近遠期不同控制工況下的需風量和計算風速見表1。

表1 互助北山隧道需風量與計算風速

經(jīng)計算，青?；ブ鄙剿淼佬枰O置2座通風井，其中1#通風井對左、右線送排風；2#通風井對右線送排風，對左線排煙。

3.2.2 方案比選

輔助坑道可選擇斜井、豎井、平行導洞三種形式。平行導洞為沿隧道縱向先行打設一座尺寸小于主洞的通長導洞，從導洞橫向開洞至主洞位置，以創(chuàng)造工作面。平行導洞可在運營期間作為服務隧道，起到防災、救援作用[3～4]。

本項目若采用平行導洞方案，需打設一座長度超過11 km的平行導洞，為保證施工通暢，平導洞需滿足雙向通行寬度，因此平行導洞方案將大幅增加投資，不作為優(yōu)先考慮方案。

結合地形地質(zhì)情況，對隧道輔助坑道設置方式進行了3個方案的對比：方案一采用雙斜井方案，即在兩處通風井位置均采用斜井；方案二采用一斜井加一豎井方案，在小樁號通風井位采用斜井、大樁號通風井位采用豎井；方案三采用一豎井加一斜井方案，在小樁號通風井位采用豎井、大樁號通風井位采用斜井。

1）方案一

（1）通風。在隧道進口端左線距離進口4 430 m處和隧道出口端右線距離出口2 978 m 處各設置一座無軌運輸斜井，長度分別為1 070、1 435 m。1#、2#斜井均輔助施工。見表2。

表2 方案一通風井參數(shù)

1#斜井采用隔板分隔為4 塊，分別為左線送風井及排風井、右線送風井及排風井。斜井主要位于Ⅲ級圍巖區(qū)域，圍巖以灰黑色片巖，中風化，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，巖體較完整～完整，多呈塊狀結構。

2#斜井采用中間分隔板隔為右線送風井和排風井，右線排風井兼做左線排煙井。斜井主要位于Ⅳ級圍巖區(qū)域，圍巖為中風化灰黑色片巖、灰褐色輝長巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎～較完整，多呈碎(塊)石狀鑲嵌碎裂結構。

（2）工期。能增加工作面、縮短工期，結合地勘資料及隧道開挖進度指標經(jīng)初步計算，隧道土建施工工期為40.5 月，建設工期基本可控；但考慮隧道路面、機電施工，建議施工方在路面工程、機電工程施工時要分段施工，加快進度。同時要求施工方應加強施工組織的合理性和大型機械配套以及施工工藝優(yōu)化，選擇最優(yōu)的施工方案，科學合理布置施工計劃，加強施工管理的嚴謹性，做到及時反饋，動態(tài)管理，動態(tài)控制，切實保障和加快隧道工程的施工進度，加快土建工期。

2）方案二

（1）通風。在進口端左線距離進口3 250 m 的左側25 m 處設置一座豎井，深96 m；出口端右線距離出口2 978 處設置一座無軌運輸斜井，長1 435 m。豎井不輔助施工，斜井輔助施工。見表3。

表3 方案二通風井參數(shù)

豎井采用5.6 m的半徑，分別用橫向和豎向隔板劃分為左線送排風井和右線送排風井。豎井位于Ⅴ級圍巖區(qū)域，圍巖以灰黑色片巖、灰黑色千枚巖為主，中風化，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，巖體極為破碎，多呈碎裂狀結構。

斜井采用中間分隔板隔為右線送風井和排風井，右線排風井兼做左線排煙井。斜井主要位于Ⅳ級圍巖區(qū)域，圍巖為中風化灰黑色片巖、灰褐色輝長巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎～較完整，多呈碎(塊)石狀鑲嵌碎裂結構。

（2）工期。根據(jù)國內(nèi)豎井施工調(diào)研，鑒于豎井施工進度慢、費用高、工效較低、風險大，輔助施工縮短工期效果不明顯，暫不考慮采用豎井輔助施工，僅考慮斜井輔助施工。土建施工工期65.9 月，斜井雖增加了工作面，但單斜井方案縮短工期效果有限。

3）方案三

（1）通風。在進口端左線距離進口4 430 m 處設置一座無軌運輸斜井，長1 070 m；出口端距離出口3 658 m 的右側20 m 處設置一座豎井，深288 m。斜井輔助施工、豎井不輔助施工。見表4。

表4 方案三通風井參數(shù)

斜井采用隔板分隔為4塊，分別為左線送排風井、右線送排風井。斜井主要位于Ⅲ級圍巖區(qū)域，灰黑色片巖，中風化，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，巖體較完整～完整，多呈塊狀結構。

豎井半徑4.05 m，采用中間分隔板隔為右線送風井和排風井，右線排風井兼做左線排煙井。豎井主要位于Ⅳ級圍巖區(qū)域，中風化灰黑色片巖、灰褐色輝長巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎～較完整，多呈碎(塊)石狀鑲嵌碎裂結構。

（2）工期。土建施工工期為55.7 月，較方案一多15.2月，較方案二少10.2月。

3.2.3 方案確定

對3個方案的施工難度、施工風險、經(jīng)濟性等方面進行全面比較，見表5。

表5 斜豎井方案比較

從表5可以看出：

1）通風方面，方案一、方案三較方案二通風分段長度要均勻，通風方案更為合理，運營通風成本更低；

2）工程造價方面，方案一分別較方案二、方案三增加約7 871.7、5 013.9 萬元；但方案二工期較方案一多25.4 月，方案三工期較方案一15.2 個月，雖然方案二和方案三豎井規(guī)模較斜井規(guī)模小，但由于豎井方案需新建豎井施工便道、主洞出渣運距長、豎井施工需專門的吊盤及穩(wěn)車等設備、豎井出渣單價高等綜合因素，總體施工費用高；

3）施工方面，方案二豎井位于沖溝內(nèi)，開挖存在涌水風險；方案三豎井深、斷面較大且位于沖溝內(nèi)，豎井開挖存在涌水風險；深、大斷面豎井需做專項設計及施工安全風險評估；

4）工期方面，方案二、方案三不滿足工期要求。

綜合各方面因素考慮，推薦方案一作為隧道通風方案。

4 結論

1）超特長隧道需綜合考慮經(jīng)濟性、工期、工程地質(zhì)情況、施工風險、施工難度等因素的綜合影響，設置輔助施工通道。

2）施工輔助通道應充分考慮永臨結合的可能性，考慮與運營期間通風風道、救援通道等設施的合建。

3）本文通過一座超特長隧道的工程實例，提供了一種施工附屬通道的選型方法，以期對同類及相似工程提供參考。