新疆尉烏高速公路某隧道的三洞施工技術(shù)探析

潘 政

（山西路橋第五工程有限公司, 山西 太原 030006）

0 引言

G0711 線尉犁至烏魯木齊高速公路（簡稱尉烏高速公路）是新疆維吾爾自治區(qū)2022 年重點公路項目，天山勝利隧道全長22.13 km，為目前世界最長高速公路隧道，是烏尉高速公路的全線控制性工程，是烏尉高速項目總工期的關(guān)鍵線路。為滿足超長公路隧道合理施工工期要求，通常需增加工作面，縮短工期，加快施工進(jìn)度，而通過傳統(tǒng)方法開辟新的輔助工作面不能有效控制施工總工期，不能確保烏尉高速全線如期貫通[1]。

1 技術(shù)工作原理分析

在雙主洞之間設(shè)置中導(dǎo)洞，采用TBM 法施工，TBM 在生產(chǎn)、洞外場地設(shè)置和組裝的同時[2]，采用人工鉆爆法施工中導(dǎo)洞洞口段TBM 預(yù)備洞室、始發(fā)洞室，待TBM 組裝完成后，利用滑板沿預(yù)備洞室、始發(fā)洞室導(dǎo)向槽空推步進(jìn)至始發(fā)洞室掌子面開始進(jìn)行掘進(jìn)[3-4]，后一個工作面完成后轉(zhuǎn)移至前一個新開辟主洞工作面，依次增加工作面，高峰期至少6 個工作面平行作業(yè)[5]。

2 技術(shù)的創(chuàng)新性分析

（1）創(chuàng)新性地提出了一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)多掘進(jìn)工作面施工通風(fēng)技術(shù)，隨著洞口段工作面的貫通，主洞和中導(dǎo)洞風(fēng)機(jī)位置不斷向前移動，減少了隧道獨頭通風(fēng)距離，同時利用成型豎井的煙囪效應(yīng)排除洞內(nèi)污濁空氣，解決山嶺特長三洞隧道掌子面通風(fēng)、排煙難等問題[6]。

（2）創(chuàng)新性地提出主洞車輛分流方案，中導(dǎo)洞TBM 選用連續(xù)皮帶和轉(zhuǎn)渣皮帶機(jī)出渣，采用有機(jī)動靈活和施工組織調(diào)度簡單的無軌運輸方案，連續(xù)皮帶機(jī)采用隧道洞頂正上方導(dǎo)鏈懸掛式布置方案，避免橫通道開挖對連續(xù)皮帶機(jī)的影響[7]。

（3）創(chuàng)新性地提出了一種中導(dǎo)洞TBM+雙主洞鉆爆法聯(lián)合施工工法，通過中導(dǎo)洞在車行橫洞處開辟主洞輔助掌子面，隧道高峰期也可有多個掌子面平行作業(yè)，加快超長隧道施工進(jìn)度[8]。

3 技術(shù)的先進(jìn)性分析

（1）針對車行橫洞開挖易產(chǎn)生巖石拋擲現(xiàn)象，創(chuàng)新性地提出了一種車行橫洞爆破開挖的防護(hù)裝置及爆破開挖方法[9]。

（2）針對洞內(nèi)無軌物料運輸效率低的問題，創(chuàng)新性地提出主洞車輛分流方案[10]。

（3）針對超長公路隧道施工周期長的難題，創(chuàng)新性地提出了一種中導(dǎo)洞TBM+雙主洞鉆爆法聯(lián)合施工工法[11]。

（4）針對山嶺特長三洞隧道掌子面通風(fēng)、排煙難等問題，創(chuàng)新性地提出了一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)多掘進(jìn)工作面施工通風(fēng)技術(shù)[12]。

（5）針對預(yù)制仰拱塊結(jié)構(gòu)尺寸大、重量重以及傳統(tǒng)仰拱塊反向預(yù)制存在翻轉(zhuǎn)工序的問題，創(chuàng)新性地提出了一種三腔空腹薄壁式預(yù)制仰拱塊和正向預(yù)制工藝[13]。

（6）針對TBM 洞外組裝及步進(jìn)過程中安全風(fēng)險大、施工效率低的問題，創(chuàng)新性地提出了隧道TBM 洞外組裝施工場地和步進(jìn)預(yù)制混凝土構(gòu)件[14]。

4 技術(shù)的效益分析

較斜井輔助主洞施工節(jié)省工期約20 個月。見表1。

表1 技術(shù)效益對比表

5 工程實例分析

天山勝利隧道利用TBM 快速掘進(jìn)的優(yōu)勢，通過中導(dǎo)洞在車行橫洞處開辟主洞輔助工作面，以相鄰車行橫洞為施工段，將整條隧道進(jìn)行“切割”，從而實現(xiàn)“長隧超短打”。高峰期至少保持6 個工作面，后一個工作面完成后轉(zhuǎn)移至前一個新開辟工作面，依次增加工作面[6]。

5.1 物料配備

按照統(tǒng)一安排、集中管理的原則，兩家隧道隊伍各選擇適當(dāng)位置獨立設(shè)置生活區(qū)，獨立配備空壓機(jī)房、配電房值班室及門禁系統(tǒng)等。該處隧道進(jìn)口端屬于全部采用先進(jìn)的機(jī)械化作業(yè)示范點，所以計劃對隧道進(jìn)口端50~70m 范圍內(nèi)全部監(jiān)控，方便后期設(shè)置、視頻監(jiān)控室、值班室及門禁系統(tǒng)等。該處隧道出口端建設(shè)噴射混凝土拌和站和拱架加工廠各1 座，對拌和站料倉和拱架加工廠場地采用30 cm 石渣墊層+10 cmC15 混凝土進(jìn)行硬化，道路采用30 cm 石渣墊層+15 cm 厚C20 混凝土進(jìn)行硬化。見表2、表3。

表2 隧道進(jìn)口段物料配備表

表3 隧道出口段物料配備表

5.2 試驗配備

試驗室在東側(cè)各功能室房后澆筑30 cm×30 cm 的混凝土排水溝，排除雨水至排水系統(tǒng)。對試驗室院內(nèi)、外場地采取10 cm 厚的C15 混凝土進(jìn)行硬化處理，并選擇適當(dāng)場地作為壓碎后的混凝土試塊存放場。見表4。

表4 試驗配備表

5.3 應(yīng)用效果分析

采用步進(jìn)混凝土構(gòu)件在步進(jìn)施工過程中不必利用工字鋼加工后配套行走軌排作為TBM 后配套前進(jìn)的支撐體系，通過開辟主洞輔助工作面實現(xiàn)主洞的各個工作面同向開挖，縮短了建設(shè)工期，具有安全快速、優(yōu)質(zhì)高效、環(huán)保節(jié)能的特點，使高速公路及早投入使用，惠及群眾出行和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展；在隧道建成投產(chǎn)運營后，中導(dǎo)洞可作為逃生救援的通道，有效解決了長大雙洞隧道事故救援難題，實現(xiàn)了工程建設(shè)項目的增值。

6 結(jié)語

綜上所述，在天山勝利隧道服務(wù)隧道出口端探索應(yīng)用三洞方案，其中雙主洞采用鉆爆法，中導(dǎo)洞采用8.4 m直徑敞開式TBM 掘進(jìn)機(jī)，有效施工工期僅52 個月，較斜井輔助施工可節(jié)約工期約20 個月并總結(jié)形成了以上施工技術(shù)。此項技術(shù)具有技術(shù)安全可靠、節(jié)約工期成本等特點，可為今后長、超長隧道施工提供可復(fù)制的經(jīng)驗。