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中国交通报:精研细设 隧过关山
发布日期:2020-06-08 19:16 字号:【 浏览次数: 次 信息来源:中国交通报

近日,甘肃平(凉)天(水)高速公路重点控制性工程关山隧道贯通。“这意味着平天高速公路项目建设取得重大突破。”关山隧道项目办主任李文芙说,平天高速公路是甘肃南部经济带的公路大通道,项目建成通车后将有力支撑六盘山片区脱贫攻坚。

关山隧道是平天高速公路全线最长隧道,采用双向4车道分离式设计,左洞长约9585米、右洞长约9651米,设有1座长818.2米斜井和1座339米深竖井。该隧道位于甘肃省平凉市境内,埋深较大,周边地质条件复杂,围岩软弱破碎,同时涌水量大,大断面深井施工和狭窄场地之间的矛盾突出,设计难度高。

面对这些难题,设计单位甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司(简称甘肃交规院)创新设计理念,积极采用新材料、新技术。在设计阶段,该院就研究了机械化、自动化施工工艺和设备的应用方法及适用工程,为后续施工奠定了坚实基础。

地质选线 机械化掘进

为深入贯彻地质选线理念,甘肃交规院采用了物探、地质调绘、钻孔、探井等多种地勘和试验手段,并增大了钻孔密度和深度。该院根据地质勘察结果对路线平、纵面作优化和精确控制,最大限度绕避洞口滑坡、岩土或岩层分界面和高地应力段,将隧道主要路段布设于相对稳定的泥质砂岩地层中。

在隧道通风设计中,甘肃交规院结合通风计算及项目地形地质特点,通过多方案研究论证后选择了造价最低、可靠度最高的“一斜一竖”方案,保证了关山隧道运营期的通风和防灾救援需要。

而在“一斜一竖”的隧道通风方案中,竖井深、断面大成为关山隧道设计过程中的一大难点。竖井深度超过330米,开挖断面直径达到13.1米,是目前甘肃省净断面最大的竖井工程。竖井地处关山山腰两处沟道汇集处,该处沟道狭窄、坡陡林密,气候复杂多变。

由于竖井断面大,施工所需设备多,甘肃交规院在设计之初便采用了永临结合的思路,先行建设平台场地,并利用填挖结合、顺地势布设、旋转通行等方式在狭窄区域填筑施工平台,解决了深井施工和狭窄场地之间的矛盾。大断面深竖井对平台和施工机械都有很高的要求,设计人员提出了自动化机械化施工的思路,以钻爆、提升、防护等高度集成化的提升机、卷扬机或绞车、多臂伞钻、整体模板等设备提升机械化作业水平。

与此同时,为保证隧道结构质量管控,甘肃交规院提出了机械化、自动化快速掘进思路。在施工中,关山隧道实现了隧道施工的机械集群化施工,采用了隧道开挖立拱架一体化台车、注浆导管组合钻床、土工布自动铺设台车等设备。

超前预报动态优化 确保结构安全

涌水问题是关山隧道建设中面临的另一“拦路虎”,经测量其单线最大涌水量为每日3300立方米。为应对这一难题,甘肃交规院在设计过程中坚持“防、排、截、堵”相结合、“因地制宜,综合治理”的原则,采用纵横环三维立体排水网络、洞周防水层、防渗结构等完善的防排水系统处理地表水、地下水及运营废水。与此同时,该院还采用了逆坡分级提水、顺坡阶梯式布设的设计方式,实现排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。

考虑到降雨动态补给和山体静态储水的关系,甘肃交规院在设计阶段就采用了多种方法预测和预报,防止隧道突涌水。“对突涌水高风险路段,我们充分考虑了地下水对结构产生的影响。经过对突涌水预测和理论分析,我们设计了隧道超前地质预报、超前帷幕注浆、防排水系统和应急预案等内容。”甘肃省交规院关山隧道设计负责人艾杰说。

在施工过程中,该院加强了动态设计和信息化设计,全程选派经验丰富的设计代表常驻现场开展技术服务,以适应山岭特长隧道的围岩变化。该院专家组多次勘察现场,根据开挖揭露围岩的实际情况及时研究论证,解决出现的问题,保证隧道结构安全和施工的顺利进行。

为减少隧道水平薄层软岩可能产生的局部塌陷甚至引起更大规模坍塌的风险,甘肃交规院采用了光面爆破控制超挖、优化锚杆角度、长度和加强初期支护结构及时约束薄层软岩等手段防止隧道坍塌。在设计后续服务中,该院还加强了对该类围岩段落的动态优化,以保证结构安全。(马琼晖 胡玉琨  )

来源:中国交通报


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