1、烏鞘嶺特長隧道施工方案設計作者：發布時間：2007-12-17 15:16:071工程概況1.1地理位置烏鞘嶺特長隧道為蘭新線蘭武段增建第2線的控制工程。隧道全長 20 050 m,為2座單線隧道，2隧道間距40 m,11%。單面下坡，是我國目 前已有的以及在建的最長鐵路隧道，詳見圖1。隧道所處地區整體屬于祁 連山東北部中高山區，隧道進口以南為莊浪河河谷區，隧道出口以北為古 浪河及其支流龍溝河河谷區。1.2地層巖性本區地層巖性復雜，有火成巖、變質巖、沉積巖3大巖類，并以沉積 巖為主，其分布主要受區域斷裂構造控制。區內出露的地層主要有第四系、 第三系、白堊系及三疊系沉積巖，志留系、奧陶系變質巖，

2、并伴有加里東 晚期閃長巖侵入體。1.3地質構造在大地構造單元上隧道地區屬于祁連褶皺系，線路橫穿祁連褶皺系的 北祁連優地槽褶皺帶和走廊過渡帶2個次級構造單元，褶皺及斷裂構造發 育，且褶皺形態復雜。烏鞘嶺隧道地層受加里東期褶皺帶和海西印丈期 褶皺帶控制，地層多呈單斜狀。1.4斷裂構造隧道斷裂構造發育，主要為區域性大斷裂，走向基本近EW，呈壓性 壓扭性，具有切割深、延伸長、規模大的特點，破碎帶一般較寬，斷層物 質主要為斷層泥礫和碎裂巖。主要大型斷層有：毛毛山南緣斷層(F4)。延伸長度約80 km，為逆斷層，斷層走向 近EW，傾向N，傾角40。60。斷層帶物質主要由斷層泥礫和碎裂巖 組成，松散破碎，破

3、碎帶出露寬度200500 m，隧道通過長度450 m。大柳樹溝一黑馬圈河斷層(F5)。延伸長度大于60 km，為逆斷層， 斷層走向NWW，傾向S，傾角70左右。斷層帶物質主要由斷層泥礫和碎 裂巖組成，較松散破碎，破碎帶出露寬度80260 m，隧道通過長度140 m。毛毛山嶺中斷層(F6)。延伸長度約48 km，為逆斷層，斷層走向 近EW，傾向N，傾角80。斷層帶物質主要由斷層泥礫和碎裂巖組成， 較松散破碎，破碎帶出露寬度4080 m，隧道通過長度75 m。毛毛山一老虎山斷層(F7)。延伸長度約174km,前期為逆斷層， 后期表現為左旋逆走滑斷層，斷層走向NWW,傾向S,傾角70。斷層帶 物質主

4、要由斷層泥礫和碎裂巖組成，松散破碎，風化嚴重，破碎帶出露寬 度400800 m，局部大于1 000 m，隧道通過長度785 m。區域地震資料 顯示全新世以來該斷層仍有活動跡象。1.5節理巖體受構造作用影響，節理也較發育，主要節理走向為NW及NE，以 密閉節理為主，節理面較光滑，延長數米全數十米。1.6水文地質預計右線隧道最大總涌水量為9 621.81 m3/d,左線隧道最大總涌水 量為6 114.78 m3/d，在斷層破碎帶有突然涌水的可能。1.7氣候本段線路位于中溫帶的干旱氣候區，海拔高(2 9003 600 m)，氣候 垂直分帶性明顯，氣候寒冷，日溫差大，天氣多變，冰凍時間長，土壤凍 結深

5、度138200 cm。2施工技術難點2.1 F7活動性斷層F7斷層是全新世活動斷層，其活動性對隧道工程影響較大，要攻克 此項難關，需要建立監測系統研究斷層的活動性及活動規律，并通過結構 計算、數值模擬分析等手段，提出襯砌結構形式和防震減災方案。2.2軟巖地質段施工技術本隧道洞身埋深大，地應力相對較高，隧道通過處巖質相對軟弱，為 三疊系頁巖及煤系地層，并含4條斷層破碎帶，對隧道的穩定性影響較大， 開挖后是否產生流變或大變形尚無法確定。2.3平行導坑快速施工和設備配套本隧道圍巖軟硬相間，巖性差異大，且斷裂發育。因此，本隧道施工 的關鍵技術在平導超前，探明正洞地質情況，并輔助正洞進行施工，確保 工期

6、。但由于地質情況的復雜性，平導施工難度大，進度難以確保。故需 對平導超前快速施工和設備配套進行研究。2.4施工通風技術烏鞘嶺隧道屬高海拔地區，地形特點使輔助導坑條件困難，平行導坑 獨頭施工距離長，加之本隧道埋深大，可能會出現高溫情況。結合施工降 溫技術和三疊系地層可能出現的瓦斯情況，為保證施工順利進行和施工安 全，需要進行高海拔地區施工通風研究。2.5隧道結構防排水及技術措施烏鞘嶺隧道海拔高，冬季寒冷，曾發生掛冰、道床凍害等現象，進行 了多次整治。新建特長隧道運營設施多，防水標準要求高，加上本線行車 密度大，車速快，使得洞內發生滲漏水或凍害整治難度很大，需對隧道結 構防排水及技術措施進行研究。

7、2.6巖爆區內斷裂構造發育，第四系以來多有活動，應力有所釋放。實測地應 力最高為32 MPa，且以水平地應力為主。另外，在F4和F7之間的隧道 洞身需通過較長的閃長巖、安山巖，巖質堅硬、性脆、貧水、埋深大且地 應力值較高，施工中閃長巖、安山巖極易出現巖爆。3施工方案本隧道斷層帶寬、構造裂隙多、節理交錯密布，個別地段地下水極為 豐富、圍巖穩定性差，基于這種特殊地質條件，確定采用以下方案進行施 工。3.1掌子面前方地質預報采用以TSP-202超前地質預報系統為主的綜合超前地質預報技術，及 時了解掌子面前方地質狀況，根據預報的前方地質變化情況及時調整施工 方法及施工組織。3.2開挖施工方法本隧道左右

8、線隧道均采用鉆爆法從兩端相向施工。右線隧道做為正 洞，提前貫通和開通；左線隧道為平行導坑輔助右線隧道施工，貫通后擴 挖成左線隧道。隧道共設輔助坑道14個，其中，斜井13個，豎井1個。 4個正洞洞口、1，2, 5, 6號斜井、石板溝右線斜井、石頭溝右線斜井和 大合右線斜井采用無軌運輸：3, 4, 7, 8, 9, 10號斜井采用有軌運輸。無軌運輸：V，丑級圍巖采用短臺階開挖，分上下2個臺階，上下臺 階長度保持56 m，拱部采用7655型風槍開挖，III，W類圍巖地段采用 全斷面開挖，鉆孔采用自制多功能鉆孔臺車，裝運設備采用ITC3 12裝載 機裝碴，VOLVO運輸車和阿威林運輸車出碴。有軌運輸：

9、開挖全部采用臺階法施工，上臺階開挖全起拱線，下臺階 開挖全隧底。上臺階長度56 m，鑿巖設備為7655型手持風鉆，采用長 臂挖掘機扒碴，下臺階采用ZLC-50C和966F裝載機裝碴，運輸采用 CDXT-8T型電瓶車牽引6 m3斗車有軌運輸。3.3初期支護由于地質條件復雜，極易坍塌，需在爆破后及時施做錨、噴、掛網及 格柵，尤其在地層破碎地段或構造帶地段更需及時采取措施。噴射混凝土 采用濕噴，錨桿施工采用錨桿臺車鉆孔。3.4仰拱施工為防止隧道變形，避免圍巖失穩，仰拱須在2次襯砌之前施作。拱、 墻部初期支護形成后要盡早鋪設仰拱，以使初期支護盡快形成封閉受力結 構，為2次襯砌施工的模板臺車軌道鋪設提供

10、條件，同時，也為洞內運輸 提供便利。3.5施工通風通風采用壓入式通風，洞內風管采用 1.5 m的DSR高強度通風軟管， 斜井與正洞交口段采用自制鍍鋅鐵皮三通管，向2個掌子面送風。3.6 2次襯砌襯砌采用先仰拱、后上部的施工順序。采用自制襯砌臺車，大模板施 工。洞外拌合采用混凝土拌合，混凝土運輸設備選用FV3 l 3Jml型混凝 土攪拌運輸車，灌注混凝土采用11840混凝土輸送泵直接輸入臺車內。3.7有軌運輸斜井提升及組織斜井進入正洞后，2個工作面洞內裝碴采用ZLC-50C型和966F裝載 機，分別負責進出口 2個工作面的裝碴作業，提升設備采用ZJK-2-5/30X 型9 t礦用絞車提升礦斗車至

11、斜井口上面棧橋處，通過設立的自動側翻裝 置向碴倉卸碴。洞內運碴采用CDXT-8T型電瓶車牽引8 m3礦斗車運碴。4特殊地質條件施工方案由于本隧道特殊的地質條件，施工中極可能出現圍巖失穩、突然涌水、 涌泥、巖爆、高地溫、瓦斯等地質災害，根據特殊的地質災害，可采用相 應的施工方案。4.1軟巖流變施工方案隧道通過段地應力較高，埋深大，三疊系上統的頁巖及斷層破碎帶在 施工中有產生流變或較大變形的可能性。施工中需加強監控量測，加密量 測斷面和量測頻率，根據量測信息，采取相應的工程措施。4.2斷層破碎帶施工方案隧道通過4條區域性斷層，斷層破碎帶松軟破碎、含水，其自穩能力 差，尤其是F7斷層，其破碎帶極其破

12、碎，且以斷層泥礫為主，容易發生 坍塌。施工應采用超前自進式注漿錨桿加固圍巖和加強初期支護等手段， 并及時完成2次襯砌。4.3泥巖地層施工方案第三系砂礫巖夾泥巖地段，巖體成巖差，結構相對疏松，自穩能力差， 擾動易坍塌，泥巖具膨脹性，易發生圍巖失穩。施工時應按設計及時完成 初期支護，確保施工安全。4.4涌水、涌泥處理隧道通過各斷層破碎帶、安山巖、板巖地段，由于構造裂隙水較發育， 地下水循環較快，施工中有可能產生突然涌水。在通過斷層泥礫帶、含泥 質地層的影響帶時有可能產生突然涌泥現象。施工過程中，要依靠地質超 前預報作出判斷，根據涌水、涌泥量的大小和泥砂含量，提前封堵和疏排。 同時，應做好應急準備，一旦發生涌水、涌泥，要盡快安裝設施，迅速排 出，確保安全。4.5巖爆處理對埋深較大安山巖和嶺脊花崗閃長巖地段，由于其巖質堅硬，干燥無 水，易發生巖爆，當施工進入該段時，應安排專門人員進行檢測，聽到異 常聲響，應立即撤離施工人員和機械設備。施工時