乌鞘岭隧道施工组织设计

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1.工程概况

1.1.工程简介

乌鞘岭隧道位于兰新铁路兰州～武威南段打柴沟车站和龙沟车站之间。兰武复线线路起于兰州西站，沿黄河二级阶地西行经河口南站跨黄河后溯庄浪河而上，在既有兰武段打柴沟车站站与龙沟车站之间以特长隧道穿越乌鞘岭后沿龙沟河、古浪河峡谷而下，进入河西走廊与既有线并行进入武威南站。

乌鞘岭特长隧道全长20050m，设计为两座单线隧道。该隧道右线出口段线路曲线半径为1200m，缓和曲线伸入隧道68.79m，隧道其余地段均位于直线上，线间距为40m。本标段洞内纵坡除出口段350m为10.9‰的下坡，余均为11‰的下坡。

本标段起止里程为YDK175+690～DK184+800，工程内容包括乌鞘岭特长隧道出口段右线隧道和左、右线隧道出口段洞外的路基及桥涵工程，主要工程项目有隧道正洞7500m、路基土石方306822m3、路基挡护圬工9712m3、大桥1181.58m/4座、涵洞40.42m/1座。

1.2.地形和地貌

乌鞘岭隧道出口位于古浪县龙沟乡的砂沟台，地形较狭窄，施工场地和地形条件较差，洞口路肩设计高程为2446.27m。

该地区整体属于祁连山东北部中高山区，隧道进口以南为庄浪河河谷区，出口以北为古浪河及其支流龙沟河河谷区，隧道经过乌鞘岭～毛毛山中高山区，根据山体相对高度及本标段工程情况，可

word文档 可自由复制编辑 进一步划分为乌鞘岭中高山区和乌鞘岭北坡低高山区二个次级地貌单元。

乌鞘岭中高山区：位于F4和F7断层之间，海拔高程3500 m左右，毛毛山最高峰为4070m。该区地势较高，相对高差较大，自然坡度35°～50°，地表广腐植土，阴坡小灌木发育。

乌鞘岭北坡低高山区：位于F7断层以北，地形起伏不大，自然坡度15°～30°，海拔高程2800m左右，相对高差200～400m。地表多有土层覆盖，其间沟谷发育，主要支沟有大洪沟、窄洪沟、金家直沟、大沙沟、天井沟及直沟等。

1.3.1.工程地质

砂岩：主要矿物成分以长石、石英为主，中粗粒结构，钙质胶结，中厚层-厚层状；砾岩：砾石成分以砂岩为主，圆棱状，钙质胶结，中厚层状；泥岩：多杂砂质，泥质胶结，薄层-中厚层状。岩体受地质构造影响较严重-轻微，节理较发育-发育，岩体较完整，以块状结构为主，岩体波速3160～3670m/s，视电阻率200～470Ω〃m。属较软岩，Ⅳ级软石～Ⅴ级次坚石，Ⅲ～Ⅳ级围岩，砂岩σ0=800kpa，泥岩σ0=300kpa。隧道出口段洞身埋深较浅，地表覆盖第四系松散层，地下水发育，地下水位埋深5～10m，围岩级别较高，工程地质条件差。

1.3.2.水文地质

本标段范围内，围岩富水性分区划分可分为三个级别：中等富水区、弱富水区和贫水区。

1.3.3.地震烈度

word文档 可自由复制编辑 本地区地震基本烈度为八度。

1.3.4.气象条件

乌鞘岭地区海拔高（2900～3600m），气候垂直分带性明显，气候寒冷，日温差大，阴雨风雪冰雹天气多变，冰冻时间长。根据乌鞘岭气象站资料：最冷月平均气温-11.9℃，瞬时最大风速29m /s，风向北北西；最大积雪厚36mm；土壤最大冻结深度200cm。

2.施工方案、施工工艺和方法

2.1.1.隧道施工

本标段承担乌鞘岭右线隧道7500m的施工任务，按照“新奥法”原理组织施工，配备大型设备，按无轨装碴、有轨运输的混合装运模式组织施工。洞内开挖使用轮式三臂台车，TORO400E电动铲运机装碴，35t电瓶车牵引20m3的大型矿车出碴，大型翻车机卸碴，自卸汽车二次倒运至弃碴场。洞内一般断面配14m长的穿行式模板台车，F7断层段圆形断面配5.5m长的针梁式全圆模板台车，轨行式砼罐车运输，泵送砼衬砌。

隧道出口段既有线采用24m跨的“D型”便梁加固，在隧道衬砌经过交点一个月后拆除便梁。

洞内弹性整体道床安排在隧道衬砌完成及贯通误差调整后进行，采用轨道排架法施工。

施工通风分两阶段实施，即在大台通风竖井贯通前采用压入式通风；在大台竖井贯通后采用竖井抽出与管道压入相结合的混合式通风。

2.1.2.桥涵施工

word文档 可自由复制编辑 桥梁施工工期宽松，按照顺序法组织施工。首先安排对隧道施工影响小的龙沟1号大桥，最后安排小龙沟大桥施工。由于小龙沟大桥兰州端桥台受隧道口场地布臵影响，安排在隧道开挖完成后进行施工。桥梁工程利用第一个枯水季节先行安排水中墩施工，进入汛期后进行岸上墩台施工。涵洞施工根据总体施工进行安排适时安排在路基填筑前采用明挖顺做法施工。

2.1.3.路基施工

路基工程以桥梁为界划分为三个段落，按顺序法施工，路基填筑进度与隧道开挖相适应。

2.2.既有线加固与防护

Ⅰ线（右线）隧道进洞前提前进行既有线加固施工，线路加固采用24m的“D”型便梁，其布臵型式如下：

word文档 可自由复制编辑 主梁(D24)4.94m武威南端既有线路加固方案平面布臵示意图24.5m钢横梁承台既有铁路II右线1-1截面示意8.05.5m

word文档 可自由复制编辑 D24型便梁加固立面示意图路 基垫木木枕轨道轨道纵梁承台横梁D24型便梁加固平面示意图≥2m≥2mφ120cmφ120cm基岩层基岩层140.8cm494cm钢轨钢横梁钢轨AA大样图钢轨扣件24.5m台背轨枕钢板挖孔桩纵梁纵梁

word文档 可自由复制编辑 2.3.1.正洞开挖及支护施工

2.3.1.1.开挖方法的选择和机械配臵

开挖前隧道洞口Ⅵ级围岩地段采用φ80mm钢导管预注浆、F7断层破碎带影响地段采用φ80mm管棚预注浆、F7断层破碎带主带地段采用φ80mm钢导管帷幕注浆预加固地层，开挖后及时实施喷、网、锚、型钢钢架等联合支护，采用人力风镐配合XL4200伸缩臂挖掘机正台阶法施工, 台阶长3～5m，每循环开挖进尺为1.0m以内。Ⅴ级围岩地段采用φ42mm小导管预注浆超前支护，轮式三臂台车全断面开挖，采用非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药周边眼预裂或光面爆破，喷、网、锚、钢筋格栅钢架等联合支护，每循环开挖进尺为1.5～2.5m。

Ⅲ级和Ⅳ级围岩地段组织大型机械化作业，采用轮式三臂台车全断面开挖，非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药光面爆破，初期支护形式为喷、锚、网联合支护。其中Ⅲ级围岩地段开挖进尺为4.5m，钻眼深度为4.8m，Ⅳ级围岩地段开挖进尺为3.5m，钻眼深度为3.7m。

2.3.2.附属洞室施工

横通道、大小避车洞室根据正洞掘进情况，在不影响正洞开挖掘进的基础上，适时安排施工，采用开挖台架人工风钻全断面开挖。初期支护采用湿喷砼、打设锚杆等支护手段。

2.4出碴运输

2.4.1.运输轨道布臵方案

本标段进场初期受洞口施工场地限制，采用无轨运输过渡，配备装载机和小吨位自卸汽车施工；进入正洞150m后采用无轨装碴，

word文档 可自由复制编辑 有轨运输方案，运输轨道按43kg钢轨配单开道岔、双开道岔形成“四轨二线”运输系统，轨距900mm，轻重车分道行驶。同时，考虑隧道净空较小，模板台车衬砌处利用单道通过，衬砌段前后一段距离（一般500～800m）铺设单开道岔或双开道岔，形成会车道，以满足出碴需要，同时提供停靠砼输送泵和砼输送罐车的轨道，保证出碴、衬砌同时进行，互不干扰。

2.4.2.出碴运输组织

采用分节装碴，多节编组，整列运输的编组运输模式。在掌子面处设两台调机（18t电瓶车），每次顶进两节20m3的矿车进入掌子面，用TORO400E电动铲运机装碴，装满后牵引至后方编组线上进行编组，每组列车串挂8节矿车，用35t电瓶车整列牵引至洞外卸碴台处卸碴，然后再用自卸汽车二次倒运至指定弃碴场。

2.5.二次衬砌施工方案

2.5.1.正洞衬砌方案

隧道二次衬砌除断面变化地段采用模板台架配合大块钢模板施工外，其余一般地段采用穿行式模板台车衬砌，F7断层段采用针梁式全圆模板台车衬砌。砼采用洞外拌和站集中生产供应，利用轨行式砼罐车运输至浇筑地点，泵送砼入模，附着式振动器配合插入式捣固棒捣固。

2.5.2. 特别设计地段的衬砌方案

本隧道除F7断层段采用针梁式全圆模板台车整体衬砌外，其余特别设计地段的衬砌采用模板台架配合大块钢模板进行衬砌砼的施工。模板台架由主架、模板架、大块钢模板等几大部分组成，通过

word文档 可自由复制编辑 调整相应部位的千斤顶来调整模板架的空间位臵进行立模、拆模，台架在轨道上通过机械拖动来移位行走。模板台架配合大块钢模板按一次全断面衬砌9m设计。砼的生产供应、运输、灌筑与正洞一般段类似。

2.5.3.附属洞室的衬砌方案

横通道衬砌随正洞进度情况适时安排施工，采用人工架立边墙和拱架，模板采用组合式定型钢钢模。砼采用洞外拌和站集中生产供应，利用轨行式砼罐车运输至浇筑地点后，泵送砼入模，插入式捣固棒捣固。

大、小避车洞等附属洞室衬砌和正洞洞身衬砌一并进行施做。正洞洞身衬砌时，按设计部位及尺寸，在模板台车背后采用架立定型拱墙架、组合式的钢模预留。

2.6.1.施工供水

乌鞘岭隧道出口龙沟河常年有水，水质纯净，可作为施工用水，考虑到冬季供水要求，拟于龙沟河边打一眼直径3.0m深5.0m的水井，供本标段施工及生活用水，洞口附近山腰设一座200m3的蓄水池提供生产用水，并于营地内设一小型水塔供应生活用水。由于乌鞘岭特长隧道出口端为上坡施工，洞口设一级增压泵站，洞内每2km设二、三级增压泵站，保证洞内施工用水的水压。洞外供水管路采用φ100钢管，深埋并用岩棉保温材料包裹等防寒措施。

2.6.2.施工排水

隧道施工区段为顺坡施工，在隧道两侧挖临时排水沟，洞内施工污水废水顺坡自然排至洞外。

word文档 可自由复制编辑 为防止施工排水携带的泥砂、油污等污染环境，在洞外设污水处理系统，所有施工污水经净化处理达标后排至河沟。

2.6.3.施工供电

本工程施工准备间，前期大电难以及时到位，工程前期用电拟采用自发电解决，中后期利用大电做为主要电源，隧道出口近设容量为3000KVA的变压器（变压等级35KV/10KV，3、4标段共用），3标段配电容量计划为1500KVA，于右线洞口附近安设500KVA的变压器一台（拌合站、桥涵及施工营地变压器设在龙沟1号大桥工地附近），并配备2台320kw发电机组，作为备用电源应急。

隧道洞内供电采用10KV高压进洞,双回路供电。在横通道内设100KVA变压站（每隔840m设一座），供附近施工照明及衬砌设备用电，在距开挖面最近的横通道内设500 KVA移动式变压器，供掌子面附近施工用电，并随工作面前移。

2.6.4.施工动力供风

本隧独头掘进距离7500m，采用洞口集中供风因管阻损耗大，风压不能满足作业要求。根据现有供风设施的性能，洞口2km区段采用洞口空压机房集中供风，超过2km后在洞内安设20m3/min电动空压机移动式供风，同时增加变压器容量。洞口空压机房配备2台20m3/min电动空压机和1台10m3/min内燃空压机，风管采用φ100mm的焊接钢管，洞内移动式风站配备2台20m3/min电动空压机，风管采用φ80mm的焊接钢管。

2.7.整体道床施工方案

本隧洞内道床设计为弹性整体道床，洞外为粒料道床，洞口段