论文：浅析山岭隧道高落差出渣方案-

1、浅析山岭隧道出渣方案【摘要】本文主要分析山岭隧道的洞口设置在山体悬崖上，洞口施工场地狭小，制约隧道开挖及出渣施工，洞渣无法正常外排及外运，必须进行二次转运，而转运处（容渣池）位置距洞口垂直距离大，高达193m。综合考虑地形地貌、施工环境、施工出渣工艺、机械设备、环境保护、工期造价及当地政府部门要求，探讨高落差隧道口在出渣的几种施工方法，得出最优方案。本论文可解决高落差隧道出渣的难题，提供几种出渣方案，为类似工程扩宽思路。【关键字】高落差，管道式溜渣，溜渣槽，自然溜渣，防护1 工程概况江边水电站地处四川省甘孜州九龙县境内的雅砻江左岸一级支流九龙河干流上。是九龙河干流中下游河段梯级开发的第五个梯级

2、电站，也是该河段最后一级梯级电站。3-1#施工支洞为江边水电站调压室交通洞3#施工支洞分岔支洞，洞口位于山体陡崖上，下方S215省道紧邻山体，两者高程差达到193m，洞口至S215省道有一自然斜向冲沟，沟口对应S215线，在沟口处可以进行适当加宽省道作为临时转渣场和临时停放场地。该洞口地形及施工条件复杂、场地狭窄，施工机械设备及机具进场困难，施工难度很大，尤其隧道洞渣外运问题，更是影响总工期，为该工程关键线路。2出渣、转运场地平整方案本工程施工前，必须解决工程机械、工程材料进场及挖方弃碴出渣与转运问题，采用如下施工方案：根据3-1#支洞、S215线平立面关系和与S215线高差193m的条件，为

3、解决工程机械、材料进场以及前期的施工准备等问题，确定采用440m的跨江缆索起重机，一条为额定载重为20t，两条5t临时缆索起重机，用于运输机械设备、材料等工器具；洞口开拓施工平台，加宽施工场地；S215线右侧平台施工采用钢筋石笼、填碴等方法进行适当加宽，作为本工程在S215线上的运输中转平台。其实施现场立面效果见图1。3出渣方案分析通过现场地形地貌的综合利用，结合项目成本和施工能力，确保施工和交通安全、减少互相影响，在隧道弃渣方面，必须慎重考虑，协调华东设计院相关专业设计人员，采取最优的施工方案，拟采取以下三个出渣方案：图1 现场立面效果提示图3.1方案一：管道式溜碴槽方案3.1.1管道溜碴方

4、案溜碴线路选择：溜碴槽基本沿山体自然坡度敷设，据目前调查和资料，将溜碴管线分为AB、BC、CD三段，其中AB段坡度约45°，BC段坡度约70°，CD段坡度约50°。溜碴管线布置位置点见图1。溜碴管道设计：根据隧道挖方弃碴块径较大，且3040cm块径比例较大，同时考虑到溜碴管道的溜碴能力、管道运输、安装和成本控制，选择管径1600 mm，壁厚12mm，每节长5-10m的钢管。钢管连接采用法兰式接头、螺栓连接。 3.1.2管道溜碴施工 图2溜渣管道断面示意图（1）溜碴线路开挖溜碴线路分两段进行人工开挖，其中AB段位于陡崖上，施工中，施工人员佩带安全带、安全绳作业；开挖

5、断面按图2进行；CB段位于既有山谷中，采用人工开挖，钢管嵌岩50cm左右；施工中在下方S215线上设置安全员，通过对讲机等进行交通临时管制。（2）钢管安装图3缆索起重机吊运挖机设施前期准备工作钢管安装可用20t缆索起重机配合卷扬机进行钢管安装。根据现场地形情况与测量成果，确定我们的钢管安装路线总体在缆索起重机下方，采取下述安装方法安装钢管（位置等见图1）：钢管拖运到缆索起重机下方工作面，然后吊运至洞口位置A点；AB段钢管：在洞口处A点安装1号卷扬机，在B点安装1号滑轮，人工配合缆索起重机以及挖掘机等机械设备即可安装，安装顺序由上至下进行；BC段钢管：在C点安装2号卷扬机，共用1号滑轮，缆索起重

6、机配合，由上至下进行安装；CD段钢管：在D点安装2号滑轮，共用2号卷扬机，缆索起重机配合，由上至下可进行安装根据测量放样，确定锚杆位置，每节钢管吊装前，完成锚杆钻孔及安装及注浆；锚杆采用10根25长3.0m中空注浆锚杆，每侧5根对称布置，间距1.52.5m。锚杆安装完成后，将钢管吊装定位，然后利用锚杆端头、钢管套箍将钢管固定，全部管道安装调整完毕后，再将套箍焊在管体上，以防止振动可能造成的管道滑移。（3）溜碴管道进口防护与块石破碎在溜碴管道进口设喇叭口挡墙防护，挡墙高度1.0m；设置破碎机破碎大于50cm的岩块；在钢管进口端安装40cm×40cm的型钢网，避免大块石进入管道堵塞钢管。

7、3.1.3蓄碴池的开挖与防护据现场地形，对冲沟沟口两侧进行扩挖，加长加宽，并对边坡进行锚喷防护，保证该处临时转碴场地有200m3左右的蓄碴能力。沟口出口左侧为出碴通道，通道口宽度7m，沿S215线山体侧路基外侧，对溜碴口沟口采用重力式挡墙防护，必要时用型钢加强防护。3.2方案二：沟槽盖板溜碴方案3.2.1溜碴线路选择同3.1管道溜渣线路。3.2.2沟槽盖板溜碴槽设计见图4图4 溜渣槽断面示意图根据隧道挖方弃碴块径较大，且3040cm块径比例大，沿选择的溜碴线路进行沟槽开挖，沟槽开挖宽度3m，深约1.5m；在槽坡变化部位，为防止弃碴滑落中跳出沟槽，拟采用12mm钢板对沟槽进行遮盖，钢板距离沟槽顶

8、面50cm，在沟槽两侧预埋槽钢柱与盖板螺栓连接。3.2.3容渣池设置同3.1.33.3方案三：利用冲沟直接溜渣方案溜渣过程中现场勘察和工程现场周边实际施工条件的变化，可加强防护，溜渣路线中控制落石点，利用冲沟直接溜渣，工字钢等型钢挡墙防护，并加强两边道路警戒。3.3.1利用冲沟直接溜渣线路见图5图5 自然溜渣示意图溜碴线路选择：利用冲沟直接溜渣基本沿山体自然坡度的自然冲沟，根据调查和部分资料，将溜碴线路分为AB、BC、CD三段，其中D点为凸起的山体，由于在出渣过程中渣料通过既有冲沟下落到坡脚，渣料自193米高度下溜过程中在高程80米处形成落点B，在30米处形成落点D，最后汇集到冲沟底部容渣池。

9、3.3.2路边容渣池冲沟底部S215路边设容渣池，以便洞渣堆积便于出渣，靠近S215路边修建挡渣墙防止溜渣冲击S215，破坏路面、路基以及危及行人安全，防止洞渣溜进雅砻江，破坏生态等。容渣池挡墙用钢筋混凝土浇筑，迎石面加2cm厚钢板，墙高4m，墙顶用18号工字钢和钢筋网片加高防护，防止落实飞散伤人。见图6图6 容渣池效果图3.3.3 型钢挡护措施冲沟底下游山体D是溜渣过程中集中落石点之一，而且冲击力大，致使落石频繁乱飞，考虑诸多因素后，可按照如下方法施工型钢体防护围挡，溜渣过程中，在型钢体基础可能存在堆积石渣，定时派专人进行清理。18号工字钢做立柱和支撑柱，前后两排梅花型布置，立柱长度914m

10、；10号槽钢做交叉连接件间距0.5m；5号钢板为迎石面焊接立柱与槽钢；锚杆与C25级混凝土固定工字钢立柱，保持整个型钢体的稳定。施工流程：测量开挖清理土石方清理基岩面锚杆施工工字钢、槽钢施工混凝土施工迎石面钢板施工定期清理落石。见图7图7 型钢挡墙防护效果图（背面）3.3.4、山体锚固山体节理面斜向下，雨季流水量大，在溜渣过程中，山体受石渣频繁冲击较大，以及爆破施工时的扰动，山体表层岩石出现破碎。为防止山体表层局部滑坡对3-1#施工支洞施工平台和3-1#施工支洞造成影响，对山体用锚杆进行锚固。3-1#施工支洞洞口施工场地平台高程往下约5米35米处，宽度约40米，山体表层岩石破碎较大，对此范围进

11、行锚固，同时此范围为溜渣线路的主要落石面；在山体溜渣斜面留设8m宽的溜渣槽，便于溜渣，溜渣槽左右两侧各15m段，高程30m范围，采用锚杆：25 1.5*1.5 m，L=4.5m，梅花型布置，进行锚固。在山体斜坡上进行施工，必须进行安全保护，并制定专项安全施工方案。4 溜渣方案评估分析表1溜渣方案分析项目表 溜渣方案分析项目管道式溜渣（方案一）沟槽盖板式溜渣（方案二）利用冲沟直接溜渣式（方案三）1溜渣路径可控2溜渣石块径可控3溜渣阻力小4无散落飞石5施工简单、方便6作业危险性小、安全隐患少7施工难度较小8钢材消耗大9施工成本底10山体开挖方量大11施工工期短12安全警戒工作压力大13施工准备时间

12、长14山体排险项目多15专业水平要求高16人力资源需求少17机械设备消耗多18后期保养频次高19使用年限长 符合项 不符合项5比较分析通过表1，比较分析项目的符合项，确定方案三适合本工程出渣现状，因此我们利用冲沟直接溜渣式方案。5.1选择理由1.通过表1各分析项目符合情况的比较分析，方案三更适合该工程；2.该洞口已经完成缆索吊主绳的安装，通过前期主索基坑爆破开挖及山顶卸货平台开挖，根据现场条件以及前期利用既有冲沟溜渣情况，拟采用间接防护辅助利用既有冲沟直接溜渣的施工方案；2.洞口及仰坡爆破开挖，悬崖上敞开式施工根本无法控制飞石，不能采用管道或沟槽盖板式方案；3.待3-1隧洞正式开挖时S215车

13、辆可直接由江边隧洞通行（可绕行），降低安全警戒压力；4.管道式和沟槽盖板式溜渣方案只有在3-1#隧道掘进一定范围（约60m）后方可施工，否则会被洞口及洞内爆破所产生的洞渣及滚石破坏管道或沟槽，存在重大安全隐患，如果按照管道或沟槽方案施工，不仅专业水平和施工难度高且容易堵管，而且承担风险大、费用风险高、工期长，势必制约总工期，不能采用该两种方案。5.2辅助方案由于在出渣过程中渣料通过既有冲沟下落到坡脚，为避免散落到山体及S215省道上，经现场多次勘察、研究，渣料自193m高度下溜过程中在高程80m处形成落点C，在30m处形成落点D，最后汇集到冲沟底部容渣池。对现场所有松动危石进行集中清查、清理，避免因工人或设备作业碰状产生突然掉渣。砍伐溜渣路线内所有灌木、树木，避免挂渣或因碰撞产生的散渣飞石。集中弃渣时设立明显卸渣口标志，严格按照规定线路卸料。借助安全交底会的形式对新进场工人进行安全交底，明确高空作业危险及危害，避免意外掉渣，确保施工作业人员和S215行车安全。施工期间对S215省道警戒，冲沟两侧不少于100米设立值班室，坚持24小时值班，加强戒严宣传，设立横向拦路栏杆，夜间有红灯、反光墩等警示标志，确保过往车辆行人安全；6.结束语高落差隧道出渣施工方法，本工程高程差达到200m，其场地开拓、机械设备运输、