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书书书长大单线铁路隧道有轨运输快速施工组织石文林（中铁隧道集团三处有限公司，广东深圳５１８０５１）摘要：针对中天山特长隧道断面小、独头掘进距离长的特点，施工运输、施工通风、施工组织是隧道施工中的关键环节，如何快速、高标准、高起点施工，成为项目策划首要问题。通过对有轨运输系统、通风系统、施工技术及施工机械管理系统所采取的具体措施阐述，并通过对系统的总结、改进和完善，实际产生的效果进行较详细的总结，对长大单线铁路隧道采用有轨运输施工的设备选型和施工组织有一定的借鉴作用。关键词：隧道；有轨运输；快速施工；组织中图分类号：Ｕ４５５．２文献标志码：Ｂ文章编号：１６７２－７４１Ｘ（２００９）增２－０１２５－０８ＲａｐｉｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＬｏｎｇＳｉｎｇｌｅｔｒａｃｋＲａｉｌｗａｙＴｕｎｎｅｌｓｗｉｔｈＲａｉｌｂｏｕｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＳＨＩＷｅｎｌｉｎ（Ｔｈｅ３ｒｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＴｕｎｎｅｌＧｒｏｕｐ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０５１，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｕｅｔｏｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆＺｈｏｎｇｔｉａｎｓｈａｎｅｘｔｒａｌｏｎｇｔｕｎｎｅｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｍａｌｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｏｎｅｅｎｄｄｒｉｖｉｎｇ，ｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｄｕｒｉｎｇｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｕｓｔｂｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ．Ｈｏｗｔｏｒｅａｌｉｚｅｒａｐｉｄａｎｄｈｉｇｈｓｔａｎｄａｒｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓａｎｉｓｓｕｅｏｆｔｏｐｐｒｉｏｒｉｔｙｆｏｒｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔｅａｍ．Ｔｈｅｄｅｔａｉｌｓｏｆｔｈｅｒａｉｌｂｏｕｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｒａｉｌｂｏｕｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｒａｐｉｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ０引言随着国家扩大内需，相继开通多条快速铁路，依靠自主科技力量和技术攻关，铁路设计速度大幅提高，隧道设计长度越来越长。针对长大单线铁路隧道施工，根据工程工期要求，有必要在开工时超前策划施工组织、形式，选用经济适用施工方法、使用成熟的施工工艺，科学、合理配置各种资源，避免加大工期成本投入，规避施工风险，为长大单线铁路隧道积累经验、实现信誉、效益双重保证。１工程概况改建南疆铁路吐库二线中天山特长隧道位于托克逊与和硕间中天山东段的岭脊地区，穿越中天山北支博尔托乌山中山山地，平均海拔１１００～２９５０ｍ，最高海拔为２９５１．６ｍ。山岭南北两侧地形切割剧烈，山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被稀疏，相对高差８００～１２００ｍ。隧道起讫里程为ＤＹＫ１４１＋５７３～ＤＹＫ１６４＋０４０（右线），右线全长２２４６７ｍ，全隧道为单面上坡，除出口３０８ｍ位于曲线上外，其余均位于直线，进口采用ＴＢＭ施工，出口采用钻爆法施工。其中中天山隧道右线出口钻爆段长８６１５ｍ（ＤＹＫ１５５＋４２５～ＤＹＫ１６４＋０４０），包括２０３ｍ明洞，设置１长２５４５ｍ斜井辅助施工，出口独头掘进５５１４ｍ。隧道正洞钻爆段断面面积为６０ｍ２左右，采用复合式衬砌、无碴轨道结构。隧道出口穿越Ｆ４、Ｆ３２条区域性大断层，断层围岩节理发育、岩体破碎、地下水丰富，存在突涌水，施工技术难度大，施工工艺要求高，施工组织困难。中天山隧道于２００７年５月１日开工，合同工期４６个月，为全线控制性工程。２快速施工组织２．１有轨运输资源配置配置原则：中天山隧道运输有轨设备根据隧道施工开挖长度，分阶段进行科学、合理的配置，保证有轨设备最大化利用，提高设备的利用率。收稿日期：２００９－０６－２９；修回日期：２００９－０９－１４作者简介：石文林（１９７９—）男，湖南祁阳人，２００３年毕业于湖南城市学院公路与城市道路工程专业，大专，助理工程师，现从事工程施工技术管理工作。 第２９卷 增刊２２００９年９月 隧道建设ＴｕｎｎｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｖｏｌ．２９ Ｓｕｐ．２Ｓｅｐ． ２００９２．１．１ 有轨运输设备在配备机车和矿车时统一考虑采用大容量矿车必然大功率的机车，二者匹配，选用１５ｔ电瓶车、２０ｍ３梭矿２种型号，根据卸碴码头至掌子面之间距离进行电瓶车、电瓶、梭矿的配置［１］（见表１）。２．１．２ 装碴设备配置快速施工装碴设备的配置是有轨运输中重要环节，掌子面开挖断面较小，在选择装碴设备必须考虑其表１电瓶车、电瓶、棱矿配置表Ｔａｂｌｅ１Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｂａｔｔｅｒｙｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ，ｂａｔｔｅｒｉｅｓａｎｄｓｈｕｔｔｌｅｃａｒｓ掌子面至码头距离／ｍ出碴设备台数混凝土运输设备台数配备电瓶数量０～２０００电瓶车、梭矿６电瓶车、金刚车２１０２０００～３０００电瓶车、梭矿７电瓶车、金刚车３１２３０００～４０００电瓶车、梭矿８电瓶车、金刚车４１５ ４０００～５０００左右电瓶车、梭矿９～１０电瓶车、金刚车５１８受隧道净空的限制，装碴设备的合理选择是制约整个工程进度的关键，选择的装碴设备必须效率高、性能稳定、坚实耐用。隧道开工时，掌子面临时使用１台ＷＡ－３８０小松装载机出碴，效果较差，随后在施工过程中通过使用小松ＰＣ１３０－７挖机和装载机配合出碴。循环时间统计，使用挖机在炮响后找顶、挖碴、并配合出碴，由于挖机把碴堆道碴从掌子面不断翻松、转移到装载机装运范围，使装载机在装运过程中速度明显加快，生产效率得到明显提高，挖装一梭矿２０ｍ３洞碴只需要１０～１２ｍｉｎ，每车可以节约２～３ｍｉｎ，每天平均开挖２～３个循环，按Ⅱ、Ⅲ级围岩每个循环１３～１５车，使用挖机配合装碴后每天可以节约时间６０～１１７ｍｉｎ，每个循环出碴时间控制在３．５ｈ左右，对快速施工非常有利。２．２ 有轨运输轨道合理布置和铺设有轨运输轨道的合理布置和线路铺设，是保障隧道快速施工的前提。隧道有轨运输，有严格的运输体系。建立了相应的规章制度、作业标准和安全操作规程。隧道采用４３ｋｇ／ｍ钢轨，单开、渡线道岔均选择６＃道岔，轨距采用９００ｍｍ。轨道铺设必须以现场实际情况而定。设置原则：保证各掌子面有车装碴、卸碴场有车卸，各汇车道有车汇车。中天山隧道出口根据不同作业工序轨道分别按以下４种方式布置：１）掌子面附近轨道布置（见图１）根据设备配备情况和以往施工经验，隧道出碴采用电瓶车牵引梭矿推进。考虑隧道掌子面出碴梭矿能尽可能靠近碴堆，这样可减少装载机装碴距离，采用电瓶车牵引梭矿空车推进重车拉出、不摘钩的牵引方式。采用该方式减少了装载机装碴时间，加快了出碴速度。掌子面出碴２种轨道布置形式：回拢道和单开道岔。通过出碴循环的时间统计和轨道布置优化，采用回拢道会节约３～５ｍｉｎ，１个出碴循环能节约３０～４０ｍｉｎ，大大提高了工作效率，确保掌子面装碴快速推进。２）卸碴码头轨道布置根据掌子面电瓶车牵引矿车推进出碴模式及卸碴时不摘钩的要求，卸碴码头设计采用“人”字形轨道布置（见图２）。卸碴码头设置在距洞口约４６０ｍ（ＤｙＫ１６４＋５００）的路基右侧。码头在设计时预留备用卸碴轨道，能充分兼顾推拉两种牵引模式能同时卸碴。３）拌合站轨道布置（见图３）本隧道地处新疆中部，气候干燥严寒，每年有长达４个多月的时间处于冬季施工阶段，根据施工工期、现场实际情况、混凝土品质方面控制等几个方面，有轨拌合站设置在离洞口１００ｍ左右的路基加宽端上。４）衬砌地段轨道布置（见图４）如何避免衬砌施工时对出碴运输的干扰是能否快速施工的重要环节。中天山隧道拱墙衬砌好地段铺设双线。需捡、铺底段设置成单道，控制捡、铺底长度在５０ｍ左右，减少单道长度以利出碴运输作业。模板台车前后各５０ｍ范围内设置成单道，设置单开道岔，使混凝土和出碴作业同时施工时能相互不干扰，减少汇车时间。其中衬砌好地段每１０００ｍ设置１处渡线轨道，保证隧道各个工序循环时间不受错车影响。图１掌子面及仰拱地段轨道布置示意图Ｆｉｇ．１Ｌａｙｏｕｔｏｆｔｒａｃｋｓａｔｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｎｄｉｎｖｅｒｔｃａｓｔｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎ６２１ 隧道建设 第２９卷 图２卸碴码头“人”轨道平面布置示意图Ｆｉｇ．２Ｌａｙｏｕｔｏｆｔｒａｃｋｓａｔｍｕｃｋｕｎｌｏａｄｉｎｇｔｅｒｍｉｎａｌ图３拌合站轨道布置示意图Ｆｉｇ．３Ｌａｙｏｕｔｏｆｔｒａｃｋｓａｔｃｏｎｃｒｅｔｅｍｉｘｉｎｇｓｔａｔｉｏｎ图４拱墙衬砌地段轨道布置示意图Ｆｉｇ．４Ｌａｙｏｕｔｏｆｔｒａｃｋｓａｔａｒｃｈ／ｗａｌｌｌｉｎｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎ２．３ 有轨运输轨道铺设及要求轨道铺设、养护直接影响出碴和混凝土的运输效率。针对现场情况，我们对隧道轨道铺设和养护提出了以下标准和要求：１）轨道选型：隧道为独头掘进单线长大隧道，考虑到使用２０ｍ３梭式矿车载重较大，轨道所受的冲击力和震动较大，因此洞内外钢轨均采用４３ｋｇ／ｍ轨，增加轨道的强度和刚度，减小了轨道变形。２）道岔型号：为满足ＳＳ２０Ａ－９００梭式矿车最小转弯半径的要求，道岔采用６号道岔。３）线路铺设：隧道衬砌双线地段线间距保持２列车间净距大于２０ｃｍ，单车道一侧的人行道宽度不少于７０ｃｍ。采用９００ｍｍ的轨距，轨距误差控制在＋６、－４ｍｍ。隧道出口端曲线地段进行了加宽和超高，并加设轨距拉杆；直线地段两轨铺平，两钢轨接头处铺设双钢枕，保持平顺，连接配件齐全牢固。４）道床：由于洞内石碴坚硬，直接采用洞内石碴铺设碎石道床，厚度不得小于１５ｃｍ。尤其是仰拱施工时岔盘转移处易发生沉陷引起跳道，因此，应加强该地段道床铺设厚度和质量。５）轨枕：轨枕采用长１．４ｍ的Ｉ１８槽钢钢枕。间距不大于１．５ｍ，上下面平整，在道岔处铺设长轨枕，槽钢配重轨，轨道不容易变形和破坏，大大增加了轨道的稳定性。６）洞内轨道坡度与隧道设计纵坡相一致，为避免溜车和翻车事故，卸碴轨道做成不少于１％的上坡车道，并在轨道尽头处设置挡车装置。７）行车要求：有轨运输实行定人、定机、定岗。坚决执行“三不超，五不开”的行车原则，即不超载、不超速、不超劳，无证不开车、无令不开车、酒后不开车、不带病开车、不开带病车。同时要求洞外及成洞最大行车速度不得超过１５ｋｍ／ｈ，洞内施工不得超过５ｋｍ／ｈ，７２１ 增刊２ 石文林： 长大单线铁路隧道有轨运输快速施工组织 车辆间距不少于６０ｍ。８）线路轨道由管路班专人按标准进行维修和养护，使其处于良好的状态。２．４ 隧道快速掘进施工方法、措施２．４．１ 开挖支护中天山隧道掌子面开挖Ⅱ、Ⅲ级围岩地段采用光面爆破施工技术，斜眼掏槽。实行拱墙和仰拱一次性全断面开挖，减少后续捡底工作，加快衬砌作业循环。为有效控制好项目责任成本，全面控制好正洞的超欠挖工作，提高隧道爆破后的成型质量。项目成立了以项目经理为组长的隧道光面爆破管理领导小组，出台了“超欠挖奖惩实施管理办法”，根据隧道设计、实际围岩情况，及时调整光面爆破控制设计，合理装药量，对爆破钻孔实行定人、定岗、定量、定位置、定标准。中天山隧道为保证掌子面开挖形成快速施工，初期支护喷混凝土作业要求配备３～４台喷浆机，支护施工时要确保３台能正常作业，尽量压缩支护时间，使开挖、支护工序连续、不脱节。２．４．２ 衬砌施工隧道主体工程设计为１００年寿命期。采用耐久性高性能混凝土。高性能混凝土与一般混凝土的区别在于有高的耐久性和较高的抗早期裂纹性。中天山隧道衬砌混凝土采用高性能混凝土，首先要保证其满足耐久性要求，包括抗渗性、抗冻