西南地区立体交叉隧道群施工组织研究

西南地区立体交叉隧道群施工组织研究

赵长军

中铁七局集团西安铁路工程有限公司

摘要：结合重庆蟠龙抽水蓄能电站上下库连接道路工程实际施工情况，分析西南地区以盘山公路为主的立体交叉隧道群施工组织中存在的重难点，并针对上下多层道路叠加、隧道叠加的立体交叉作业面相互干扰的重难点提出了有效的施工组织措施。

关键词：盘山公路；立体交叉；隧道群

1引言

随着水利水电行业的发展，新能源将逐渐代替以煤发电为主的常规能源。抽水蓄能电站是利用电网中负荷低谷时的电力，由下水库抽水到上水库蓄能，待电网高峰负荷时，放水回到下水库发电的水电站。为加强上水库与下水库之间的联系及设备运输安装，需要修建上下库连接道路。上下库连接道路主要受原始地形与上下水库间距和高差的影响，道路修建多以盘山公路为主，线路短、坡度大，需设置多座隧道进行展线。同一山体冲沟内隧道立体分部，立体交叉隧道群施工组织难度大。本文通过对立体交叉隧道群施工重难点分析及解决措施的研究，以便类似道路立体交叉隧道群科学、合理的组织施工。

2工程概况

重庆蟠龙抽水蓄能电站上下库连接道路全长9703.57m，公路等级为场内三级。全线共设桥梁1座，隧道8座。道路起点高程552.3m，终点标高998.6m，高差446.3m，平均纵坡4.48%。工程区总体地貌为低中山地貌，沿线经过地段地形陡峻，山峰耸立，山梁与冲沟相间分布，沟谷发育且狭长深邃，局部地段高差相差很大。受顺坡向结构面控制形成的数米至数十米的悬崖绝壁遍布其间。局部段山脊及宽缓冲沟部位地形较平缓。同一山体冲沟内多达8座隧道口，属于典型的西南地区立体交叉隧道群。

3工程特点及重难点分析

3.1工程特点

（1）气候特点

工程所在地雨量充沛，降雨多不利于工程施工。4月～10月降水量平均占全年总量的85.7%，5月～9月降水量平均占全年总量的68.9%，11月～次年3月降水量占全年总量的14.3%，枯水期12月～次年2月降水量平均仅占全年总量的6%。

（2）隧道特点

上下库连接道路工程设计隧道共8座，总长5999.2m，约占全线长度的62%。主要难点是全部隧道均在1座大山之中，形成了立体叠加的隧道群，其中2#、3#、5#、6#隧道在同一座山中，1+隧道出口、施工支洞、3#隧道出口、4#隧道进口、4#隧道出口、施工支洞、5#隧道进口、7#隧道进口均位于新龙湾冲沟内；因此形成了“一山多隧、洞上有洞、一沟多口”的立体隧道群。隧道群位置关系见表2.1-1。

鉴于隧道的组织施工难度极大，因此隧道施工是本工程的控制重点。

3.2立体交叉隧道群施工重难点分析

立体交叉隧道群施工受地形的限制，且各隧道施工受天气情况、材料运输及交叉作业的影响较大，具体施工重难点分析如下：

受地形条件的限制，各隧道无法同时开展施工该道路工程分上下库区两个作业面组织施工，分别通往上、下库区有两条既有泥质乡村道路，无法满足大型设备等运输车辆通行。必须进行整修硬化后才能满足施工生产及材料运输的要求。因此只能从上下库区两端开展施工，下库区由1#隧道向上水库组织施工，上库区由7#隧道向下水库组织施工；施工区域再无其他可供施工的道路。隧道口均位于山体冲沟内，沟谷深邃，山梁与冲沟相间分布，各隧道口无法同时开展施工。项目面临进度缓慢、工期滞后的困境。

便道修建难度大，交通运输风险高施工便道修建受地形条件的制约，便道修建时难免出现部分路段坡陡弯急，材料运输车辆通行难度大。

施工区降雨频繁，立体交叉施工受自然灾害的影响大。

该地区降雨频繁，雨季长达7个月；且各隧道进/出洞口均位于山体冲沟内，同一冲沟内甚至多达8座洞口，雨季施工受滑坡、泥石流等自然灾害的影响大。

立体交叉作业安全风险高各层级路基边坡及隧道洞口施工属于立体状，施工过程下级作业面受上级作业面爆破开挖及边坡挂渣的影响大；立体交叉作业安全风险高。

4立体交叉作业施工组织

4.1修建施工便道，展开施工局面

根据西南地区盘山公路的地形特点，并结合项目征地范围选修安全、经济的施工便道。施工便道的选修以上库区3#施工便道、2#施工便道尤为困难。

4.1.13#施工便道

3#便道起点位于6#隧道出口，终点接入5#隧道出口段路基，便道起点标高为968m，终点标高为918m，垂直高差50m，全长约420米；平均坡度11.7%，最大坡度为23%。

（1）便道修建方案

便道受地形条件的制约“依山傍沟”修建，修建完成后坡陡弯急。为保证车辆行驶安全，便道修建时部分路段采用浆砌片石帮宽，并在便道临边侧设置浆砌片石防撞墙。便道面层铺设厚25cm的水泥稳定碎石层，山体内侧修筑排水沟。为防止车辆行驶途中溜滑，在水稳层面设置减速带及抗滑棱，并在便道转弯部位设置防撞墩；坡陡较大的部位搭设彩钢棚；便于雨天车辆安全行驶。

（2）便道修建的效果及效益

3#施工便道的修筑为后续隧道及路基施工提供了方便。便于机械设备的组织与开展，以及为2#施工便道创造了修建条件。

3#施工便道的修建为项目总工期的实现奠定了基础，是项目关键线路的动态调整。关键线路由原来的3797.2m缩短为2202.2m。3#便道的修建使上下库连接道路工程关键线路上的隧道施工仅剩4#隧道进口、3#隧道出口未展开施工。其余隧道均已进洞施工。

（3）便道修建带来的问题及应对措施

由于便道修筑受地形条件的限制，便道修筑完成后坡陡弯急，重车行驶安全风险极高。因此，施工便道仅供挖机、装载机及空载车辆行驶；施工所需的材料均采用装载机转运，隧道施工混凝土运输成为施工的重难点。为保证5#隧道的正常施工，解决混凝土运输问题；在3#便道上方修建混凝土平台，采用串筒的方式输送施工所需的各种混凝土。串筒上部与3#便道上方混凝土平台相接，下方延伸至5#隧道出口与承接门架相接。混凝土罐车接受混凝土后通过罐车进行二次搅拌，经现场测试混凝土各种性能均达标后方可使用。

3#施工便道在6#隧道（1007m）未贯通前为保证5#隧道～6#隧道段路基、5#隧道及后续5#隧道～4#隧道段路基、4#隧道的施工提供了便利条件，便于机械设备的调运及组织施工；而混凝土串筒的修建解决了3#便道重车难以通行的难题，保证了混凝土的正常供应。

4.1.22#施工便道

为争取3#隧道出口、4#隧道进口早日施工，必须修建2#施工便道。

根据3#隧道出口、4#隧道进口的地形位置并结合隧道弃碴场制定便道修建方案；在新龙湾冲沟内修建。

由于2#施工便道修建的位置在冲沟内，无法满足便道修筑的条件，通过变更设计将该段冲沟变成永久碴场。将4#隧道出口段洞挖料填筑至该冲沟内，既解决了碴场问题，又为2#施工便道修建创造了条件。

便道修筑前先采用洞挖料粒径较大的块石堆积在冲沟底部，使其形成渗水盲沟，便于冲沟底部常年渗水的排流。

2#施工便道起点开始于4#隧道出口左侧，并与线路相接，终点修筑至4#隧道进口，“之”字型设置。便道全线长约261m，平均路面宽度6.5m，垂直高差为45m，全线平均坡度12%。最大坡度为16%。便道修筑完成面层铺设厚25cm的水泥稳定碎石层。2#便道立体五层五级边坡，便道修筑在弃渣场内；每层道路可作为渣场的一级马道。便道边坡按照1:1.5的坡度进行修筑，便道边坡梅花形布设钢花钢，用以排出便道表层渗水。并对便道边坡坡面绑扎ф8钢筋网后喷射C20混凝土厚15cm，对边坡加固处理防止雨水渗入便道内发生水毁灾害。

2#施工便道的修建为总工期的实现提供了保障，使关键线路进一步得到科学、合理的规划，将关键线路由总长2202.2m缩短至1125.4m。至此上下库连接道路工程隧道施工全面展开。

4.2加强现场管理，有效组织立体交叉施工

施工局面全面展开后，面临上下立体交叉施工安全风险的难题；上级作业面施工对下级作业面的影响较大。

（1）加强安全遮挡防护措施

在场地冲沟内设置挡土墙，防止上级作业面施工、弃碴等落石影响下级作业面的开展；在隧道洞口上方增设被动防护网，拦截边坡落石。

（2）加强爆破信息联动机制

建立信息统一，步调一致的爆破信息联动机制。统一组织立体交叉爆破施工管理培训，各工点负责人及班组长保持对讲机频道一致，爆破警报信息统一，人员撤离步调一致的上下交叉作业面联动机制。做到“谁爆破、谁通知，谁响应、谁负责”的工作理念，使上下立体交叉爆破作业得到安全、有序的开展。

（3）加强班组长及机械设备的管理

施工现场以安全教育培训、安全技术交底及班前五分钟讲话等方式定期开展班组长及机械设备操作员的培训管理，使其真正认识到立体交叉施工存在的各类安全隐患；机械设备操作员加强日常机械的维修保养，并在行车前必须检查车辆的制动系统及方向灵敏度。并在施工便道两端头设置专人指挥交通，对过往车辆实行分流放行的管理机制，避免因会车时间过长影响现场施工。

5总结

西南地区受地形条件的制约，道路修建多以盘山公路为主；形成多级道路与隧道立体叠加分部的现象。施工过程为满足工期要求及开展多点开花的施工模式，并结合项目特点及施工重难点，成功的修建了施工便道及混凝土输送设施，解决了立体交叉隧道群施工过程中设备组织及材料运输的难题。通过加强施工现场管控，有效的组织立体交叉作业面施工，减少了立体交叉作业带来的安全风险及隐患。本文可供盘山公路立体交叉作业施工以及立体交叉隧道群施工做参考。