复杂艰险山区特长公路隧道关键施工技术2019

复杂艰险山区特长公路隧道关键施工技术——雅康路二郎山特长隧道汇

报

人

：

李

建

军2019年06月北

京工

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概

况工

程

难

点关键施工技术成果推广应用目

录CONTENTSPart1工

程

概

况Engineeringsurvey一Part2工

程

难

点Engineeringdifficulties二Ø

进洞难松散堆积体）Ø

长距离通风Ø

层状硬岩岩爆Ø

长大斜井反向掘进Ø

超大断面洞室群开挖二（一）进洞难（浅埋、偏压、大范围松散堆积体）二（二）长距离通风二（三）高

地

应

力

层

状

硬

岩

隧

道

岩

爆ꢀꢀ二郎山隧道最大埋深1462m，施工过程中埋深将近400m时即遇到中等强烈岩爆，双线隧道均历经长达一年之久的岩爆施工，由高地应力所引发的岩爆是施工中不得不关注和解决的一个技术难题。阶梯状破裂面岩爆穹状破裂面岩爆弧形破裂面岩爆二（四）长

大

斜

井

反

向

掘

进二（五）超

大

断

面

洞

室

群

开

挖ꢀꢀ地下风机房洞室群距隧道洞口4445m，由1条主洞和16条支洞组成，总长1100m，开挖轮廓水平投影面积达到11000m2，相当于26个标准篮球场大小，主通道长126m，最大开挖高度达14m，宽度近12m。施工工期紧、任务重。Part3关

键

施

工

技

术K

e

yConstruction三0104050203五大关键施工技术三（一）穿越自然堆积体浅埋偏压隧道绿色进洞技术A方

案

一B方

案

二O

沿岩土分界线自上而下进行边仰坡刷坡、防护、施做洞顶Φ32自进式锚杆、超前大管棚等，洞口左侧山体坡脚施做C20砼仰斜式挡墙，采用三台阶预留核心土带仰拱一次开挖法进洞。仰拱预留钢管桩孔位，进洞后对堆积体范围基底进行钢管桩加固。过程加强超前地质预报，严格围岩量测数据反馈、分析、指导施工，确保进洞安全。O

对洞口范围及边仰坡刷方减载，降低进洞过程边仰坡滑塌风险，按设计施作边仰坡防护，达到安全进洞的目的。VS三方

案

比

选经过对两种方案的比较，决定采用方案二作为大范围浅埋堆积体隧道进洞方案。方案一施工时大范围堆积体刷方减载工作量大，耗时长，同时生态破坏严重，违背川西北脆弱生态保护原则以及刷方后产生的高仰坡不利于进洞施工，与“零仰坡”绿色进洞原则相悖。方案二则成功解决了公路隧道穿越浅埋偏压大范围坡积体绿色进洞技术的难题，保证了安全，节约了成本，保护了生态环境。三施

工

方

案公路隧道穿越浅埋偏压大范围坡积体绿色进洞施工技术（《公路》2015(6):253-258）2341洞口边仰坡防护自进式锚杆施工大

管

棚

施

工洞口左侧反压挡墙三施

工

方

案公路隧道穿越浅埋偏压大范围坡积体绿色进洞施工技术（《公路》2015(6):253-258）6785开挖及初支仰

拱

填

充

施

工钢

管

桩

施

工二

衬

施

工三1.严格按设计及规范要求加工拱架，严格控制拱架间距和垂直度2.加强超前地质预报、围岩量测工作，及时反馈、分析，指导施工4.采用三台阶预留核心土带仰拱一次开挖工法，每个台阶长度≯5m3.衬砌台车必须在仰拱施工前完成拼装5.初支及时封闭成环，仰拱初支紧跟下台阶，二衬适时施做6.采用机械开挖人工配合，减少对围岩的扰动三小

结二郎山隧道穿越浅埋、偏压、大范围坡积体绿色进洞技术的形成，最大程度减少了对崩积体的扰动，避免了因施工导致崩积体滑落，有效的保护了原有地形地貌，从2012年9月10日开工，到2012年11月15日历时65天实现“零仰坡”安全快速进洞，保护了生态环境，对其它特殊条件下的进洞方案也具有指导和借鉴意义。三（二）特长顺坡隧道施工通风与水幕降尘综合施工技术三（二）特长顺坡隧道施工通风与水幕降尘综合施工技术特长隧道斜井反井法综合施工技术（《铁道建筑技术》2018(2):25-28，72）主线

|

斜井压

入

式

射流风机

交

叉

口通

风

局部加压

联络风道三类水幕三（二）特长顺坡隧道施工通风与水幕降尘综合施工技术射流风机局部加压

横

通

道

封

闭

斜

井

上

坡

排

烟主线压入式通风上

跨

主

洞

排

烟三（二）特长顺坡隧道施工通风与水幕降尘综合施工技术01移动式支架水幕(

基

层

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头

)0203固定式环向水幕(

二

衬

段

)三（二）特长顺坡隧道施工通风与水幕降尘综合施工技术三（二）特长顺坡隧道施工通风与水幕降尘综合施工技术三（二）特长顺坡隧道施工通风与水幕降尘综合施工技术三小

结1、有效利用通风负压差，通过联络风道上跨主洞增设射流风机引导，形成主洞、斜井通风循环通道，新鲜风与污风各行其道、互不干扰。2、爆破通风15分钟即达到作业环境要求。既缩短了实际通风时间，改善了施工环境，保证了人员的身心健康，体现了“以人为本”理念。又加快了施工进度，提高了功效，达到了提质增效的目的。3、洞内能见度适宜，加快了各工序交叉作业的工效，保证了出碴运输车辆的正常行车，确保了安全。三（三）高地应力层状硬岩隧道岩爆预测与防治技术二

郎

山

隧

道

岩

爆

综

合

预

测

技

术高地应力硬岩隧道施工前，对隧址区各里程段进行合理的岩爆预测及烈度分级是必要的。目前岩爆预测技术多针对单一预测指标如强度、脆性、能量等，且对同一工程不同区段均采用统一标准，这在地质复杂的长大隧道就存在较大局限性。雅康高速二郎山隧道以其工程特点应用地质综合分析、基于强度准则的离散元数值模拟、节理方向准则等进行分段预测，并分别验证各预测结果与现场岩爆情况的契合度，从而得到针对二郎山隧道各区段岩爆综合性判定标准。三（三）高地应力层状硬岩隧道岩爆预测与防治技术二

郎

山

隧

道

岩

爆

综

合

预

测

技

术（1）根据对岩爆影响因素的分析，结合本工程特点，选定高地应力条件、围岩岩体特性、特殊地质构造、水文地质情况作为地质综合分析判断条件得到隧址区分区段岩爆预测结果。（2）为较准确模拟隧址区各里程段岩爆情况，根据构造分区、隧道埋深、地应力、围岩情况等将隧址区划分成12种工况。利用离散元软件3DEC进行分段数值模拟，分别采用基于洞壁切向应力强度应力比及基于地应力最大主应力强度应力比三种判据对隧道拱顶、左右拱腰、左右墙角、底板等六处位置进行岩爆预测。隧道地质综合分析高地应力围压岩体特殊地质水文地质条件特性构造情况拱

顶

初

支

开

裂岩爆落石三二

郎

山

隧

道

岩

爆

综

合

性

判

定

标

准对比分析隧址区不同里程段各预测方法的预测结果及现场岩爆等级的契合度，选定各判定标准合适的烈度分级界定值，提出针对二郎山隧道层状沉积岩和岩浆岩区段的岩爆预测及烈度划分标准如下表。二郎山隧道岩爆综合性判定标准判据无岩爆<0.3轻微岩爆0.3～0.50.2～0.33.5～5.5中等岩爆0.5～0.70.3～0.552.5～3.5强烈岩爆>0.7沉积岩σc/σ1σθ/σc岩浆岩/<0.2>0.55<2.5>5.5节理与轴应力夹角β>30°20°～30°

10°～20°

0°～10°三防治措施防

治措

施三隧道岩爆各部位加固及防护措施选取推荐表岩爆烈度等级位

置轻微岩爆1、5、81、5、81、5、88中等岩爆2、3、4、5、81、3、4、5、81、3、4、5、88强烈岩爆2、6、7、8、9、122、6、7、8、9、122、6、7、8、9、10、128、12拱顶左右拱腰左右边墙底板掌子面877、9、11表中：1喷砼

2

喷钢纤维砼

3

系统锚杆

4

水涨式锚杆

5

挂网

6

复喷砼

7高压喷水8

洒水

9

应力释放孔

10轴向卸载槽

11炮孔高压注水

12格栅钢架三防治措施根据二郎山隧道岩爆预测结果和现场实际情况，推荐不同岩爆烈度等级件下二郎山隧道岩爆防治措施

。二郎山隧道岩爆防治措施推荐表分

类措施名称开挖方式开挖进尺爆破方式洒水和注水应力释放孔反复找顶挂钢筋网轻微中等全断面2m强烈全断面或长台阶1~2m全断面开挖爆破方案2m光面爆破光面爆破预裂爆破高压洒水高压洒水

洒水、深部注水-√√√√√√√√岩爆防护措施三续

上

表分类措施名称格栅钢架轻微中等强烈-√-√-√-√√-√√√√√√√√√√√φ22药包锚杆喷CF20钢纤维混凝土喷C20混凝土岩爆防护措施洞壁轴向卸载槽超前地质预报岩爆活跃期待避对车辆机械易损部位和驾驶室上部加焊钢结构防护栅，施工人员配带钢盔和防弹背心人员、设备防护加强照明人员、设备防护√√√三光面爆破技术(水压爆破技术)根据岩爆段围岩工程地质条件，进行专门的钻爆设计，严格控制周边眼装药量，并使药量沿炮眼全长合理分布。岩爆段光面爆破效果要求眼痕率不小于80%。三三三三小

结三（四）敏

感

环

境

长

大

斜

井

反

井

法

施

工

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案

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择三（四）敏

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术三（四）敏

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工

技

术施

工

技

术三斜井贯通排风斜井顺利贯通出洞送风斜井顺利贯通出洞三小

结三（五）超

大

断

面

地

下

风

机

房

洞

室

群

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施

工

技

术三（五）超

大

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房

洞

室

群

开

挖

施

工

技

术①开挖左洞排风道至跨右洞顶的位置、右洞排施

工

组

织风道到排风斜井的起点位置、人行横通道；②开挖地下风机房，由大里程至小里程开挖；③从地下风机房向两侧开挖左线排风道，在跨右洞洞顶的位置贯通；④从地下风机房向两侧开挖右洞送风道。⑤开挖发电机房通道、发电机设备房。⑥第二阶段开挖地下风机房。⑦从地下风机房向两侧开挖左洞送风道。⑧开挖设备房及运输通道；⑨开挖人行横洞。三（五）超

大

断

面

地

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洞

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工

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术施

工

技

术小

断

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阶

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图小

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图三（五）超

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工

技

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工

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意

图多

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示

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施

工

技

术施

工

技

术支

撑

托

换

示

意

图三小

结三除此之外，施工中还积极采用多种新技术、新工艺、新理念：隧道设置了自然风道，利用自然风辅助通风，降低了运营通风费用，实现节能减排。设置两处多功能交通转换带，提高救援应急、洞内维修交通能力。010202040103对重大潜在风险，采用超预期设计理念。隧道穿越区域断裂带，采取隧道断面整体扩大40cm的抗震措施，预留震害加固空间，加固后不降低隧道服务水平。新建二郎山隧道洞口海拔1570m，比老二郎山隧道降低630m，位于冻结线以下，确保了冬季行车安全。0304同时为了提高行车舒适度，隧道采用景观照明的方式，进一步降低了行车安全风险三雅康高速二郎山隧道通车后，翻越巍峨的二郎山仅需15分钟，比过去缩短了45分钟，不论是从交通安全，还是便捷程度，都得到了质的提升。Part4成

果

推

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用R

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s

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t四O

新建二郎山隧道关键施工技术成果具有较明显的推广应用价值成果总体达到国际先进水平成效四（一）四

川

省

雅