六郎隧道方案终稿

六郎隧道施工方案

中铁十七局集团云桂铁路云南段项目经理部

二O一O年七月

总 目 录

一、工程概况

二、隧道总体施工方案

三、六郎隧道通风方案

四、岩溶富水段施工方案

一、工 程 概 况

1、隧道概况

    六郎隧道起讫里程为DK573+782～DK587+5,全长14113m。其中V级围岩共1573m，Ⅳ级围岩为20m，Ⅲ级围岩为6220m，Ⅱ级围岩为3680m。线路设计为人字坡，DK573+782～DK578+800为3‰上坡，坡长5018m；DK578+800～FDK580+300为8‰下坡，坡长1500m；DK580+300～FDK587+5为15.5‰下坡,坡长7595m。 

2、水文地质 

①  地质构造 

隧道主要穿越三叠系中统法郎组B段（T2fb）岩性为黄灰色薄至中厚层状泥岩、砂质泥岩、钙质粉泥岩、粉（细）砂岩，该套地层中普遍含钙质；个旧组二段（T2g），岩性为灰色、灰白色厚层至块状泥岩、白云岩、局部夹泥灰岩、钙质泥岩等。隧道区地质构造复杂，隧址发育2条背斜，6条断层，隧道穿越的基岩主要为灰岩、白云岩，岩溶强烈发育，断层及节理裂隙发育，岩体破碎，并且本隧道地下水及岩溶水极其发育，尤其雨季地下水更是成倍增加。 

② 水文条件 

隧道区地下水类型分为：松散岩类孔隙浅水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水的三种类型。 

    预测隧道正常涌水量约为37.5×104m3/d，雨季最大涌水量约为80.3×104m3/d。 对此施工期间可能发生的突水、涌泥等重大隧道工程地质问题，并重点对突水、涌泥工程地质问题进行超前地质预报。 

                                         六郎隧道涌水量

最大涌水量（m3/d）

③ 不良地质 

主要不良地质现象为岩溶及岩溶水，施工中可能发生突泥、突水现象， 主要工程地质问题有地表水的漏失、软质岩及软弱夹层、构造破碎带及构造裂隙水、崩塌落石等。 

进口工区地质简图 

横洞工区地质简图

出口工区地质简图

六郎隧道围岩统计表

3、辅助坑道设置模式 

本隧道设置一横洞+一平导的辅助坑道模式，于隧道线路左侧30m设贯通平导，平导进口里程PDK573+782,出口里程PDK587+912，全长14130m；于DK582+300左侧设置横洞一座，横洞长244m，交角为90°。  

4、设计施工方案 

① 六郎隧道采用钻爆法开挖，以贯通平导辅助正洞施工,有轨运输。平导以快速掘进为主，通过施工横通道进入正洞辅助正洞开挖，达到缩短工期的目的，同时起到超前地质预报、形成巷道式通风，降低长距离通风难度等作用。 

② 辅助坑道采用有轨运输，其中 PDK578+155～PDK582+730采用有轨单车道运输，内净空尺寸4.0（宽）×4.95m（高）， 其余段落采用有轨双车道运输，内净空尺寸5.4（宽）×4.95m（高）。      

③ 本隧道共分进口、横洞、出口三个工区施工，横洞进入正洞后只向进口方向施工。隧道贯通工期48个月。

六郎隧道设计方案示意图

施工任务划分表    

二、六郎隧道总体施工方案

1、施工方案 

① 总体安排参照原设计进行 ，保留贯通平导与横通道。六郎隧道采用钻爆法开挖，以贯通平导辅助正洞施工,无轨运输。正洞Ⅱ 、Ⅲ级围岩采用全段面法开挖， Ⅳ级围岩采用台阶法开挖， Ⅴ级围岩采用三台阶七步法开挖，平导Ⅱ 、Ⅲ级围岩采用全段面法开挖， Ⅳ级、 Ⅴ级围岩采用台阶法开挖。 

   ② 原设计平导通过1#、4#、7#、10#、21#、24#、26#、29#、32#横通道辅助正洞施工，没有充分利用横通道来担任正洞施工任务，为正洞创造多工作面施工。因此对原设计6#、25#、27#横通道调整方向（调整为与原设计相反方向）以便辅助正洞开挖施工，对原设计5#、7#、28#、26#、24#横通道调整方向（调整为与原设计相反方向），以便形成巷道式通风。进口工区平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工，横洞工区平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工，出口工区平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工。 

③ 建议将平导断面由原单车道4.0（宽）×4.95m（高）断面、双车道5.4（宽）×4.95m（高）断面优化为单车道+错车道断面，每隔250m设错车道，单车道断面采用5.0（宽）×6m（高），错车道断面采用7.1（宽）×6.2m（高），横洞统一采用双车道断面7.1m（宽）×6.2m（高），断面优化后，改有轨运输为无轨运输。 

④ 设计正洞及平导长度各680m断层及其破碎带富水段采用超前周边预注浆堵水；设计平导及正洞长度各390m断层影响带采用超前局部注浆，施工采用，钻孔采用C6、MK-5钻机，注浆采用单液、双液普通注浆机。 

⑤ 本隧道分进口、横洞、出口三个工区施工，分别担任正洞施工任务为5018m、3500m、5595m，横洞进入正洞后只向进口方向施工。 

2、有轨运输改无轨运输方案可行性 

① 平导断面设置单车道+错车道，可满足无轨运输机械车辆错车需要，平导每420m左右设有施工横通道，可满足无轨运输机械车辆掉头需要。 

② 横通道贯通前采用压入式通风，横通道贯通后风机进洞形成巷道式通风，通过安装大功率风机（206kw）、大管径的通风管(φ1800mm)，可以满足作业面的新鲜空气的要求。 

3、有轨运输与无轨运输方案对比 

① 六郎隧道洞口位置地形陡峭，场地狭小，不能满足有轨运输对场地要求，而无轨运输场地可以满足要求。 

② 无轨运输组织较简单，可操作性强，有轨运输对轨道、车辆、操作人员要求相对较高，施工组织难度相对较大。 

③ 无轨运输条件下，仰拱作业面跨度小，仰拱施工组织较简单，仰拱施工速度快，开挖面出碴进料影响小；而有轨运输条件下，仰拱作业面跨度大，仰拱施工组织非常复杂，特别是拨道、顺道工作量大且很频繁，仰拱施工速度慢； 对开挖面出碴进料、 设备调动影响非常大。在无轨运输条件下， 仰拱施工对开挖面的施工干扰较有轨运输小的多， 因此施工效率较高。 

 ④ 无轨运输条件下，衬砌混凝土罐车运输量大，速度快，效率高，对混凝土质量性能保障较好；而有轨运输条件下，轨行式混凝土罐车运量小，速度慢，效率低。

⑤ Ⅱ、 Ⅲ级围岩正洞每循环进尺3m，无轨运输出碴采用20m3自卸车8辆， 出碴时间4.5小时；无轨运输采用电瓶车，矿斗尺寸为6.1 ×1.6 ×2.45m，出碴时间6小时，无轨运输比有轨运输每循环出碴时间少1.5小时。 

 ⑥ 有轨运输设备需要的维修、保养和轨道布置人员水平参差不齐，尤其是电路部分修理人员要求也较高。另外，有轨机械配件不属于本地常用件，需要到厂家直供，时效性上也不满足使用要求。所以有轨组织的施工技术要求要高得多。 

⑦ 采用有轨运输投入专用设备多，一个隧道口所投入专用设备约1500万元，不利于公司目前隧道设备周转使用， 采用无轨运输方案，将对机械运输成本得到很大的节约，由于有轨运输，施工机械的投入相对较大，且维修及配件的成本很高，对施工进度给予了很大的制约，无轨运输的灵活性发挥了很大的作用，机械设备等的资源配置能够得到很合理的组织，规模效益很大。

⑧ 有轨运输出碴需要汽车转运，无轨运输出碴直接运至弃碴场不需要转运。

⑨ 无轨运输掘进达3KM以后，通风排烟较有轨运输困难，但通过合理配置通风设备，改进通风方案，能够确保满足施工要求。 

通过以上对比，无轨运输较有轨运输，投入小，机动灵活、 施工组织简单， 施工干扰小， 作业效率高，可以加快开挖、仰拱、二次衬砌的速度确保工程质量。 

4、施工组织及主要机械设备配置

① 进口工区

进口工区承担平导5018m、正洞5018m的施工任务，超前周边注浆210m、超前局部注浆130m，平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工，使正洞保证两个工作面，平导一个工作面，共三个工作面同时施工，根据施工组织安排，六郎隧道进口主要机械设备配备如下：

六郎隧道进口机械设备配置表

横洞工区承担横洞244m、平导3500m、正洞3500m的施工任务，超前周边注浆70m、超前局部注浆60m，平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工，  使正洞同时有两个工作面， 平导一个工作面施工，根据承担施工任务及工期要求，六郎隧道横洞主要机械设备配备如下：

六郎隧道横洞机械设备配置表

③出口工区

出口工区承担平导5612m、正洞5595m的施工任务，超前周边注浆400m、超前局部注浆200m，平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工，为正洞施工创造工作面，使正洞保证两个工作面， 平导一个工作面，  共三个工作面同时施工，根据施工组织安排，六郎隧道出口主要机械设备配备如下：

六郎隧道出口机械设备配置表

六郎隧道开挖指导工期48个月（包括正洞及平导2个月准备工期）， 我部确定工期为44个月，较指导工期提前了4月。六郎隧道开工时间2010年6月1日，完工时间2014年2月4日，总工期44个月，其中施工准备2个月，开挖贯通42个月。 

六郎隧道施工方案示意图

注：1、进口工区平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工。 

    2、横洞工区平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工。 

    3、出口工区平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工。

六郎隧道进口工区节点工期安排表

                正洞开挖及支护每循环作业时间

    围岩

时间

Ⅱ级围岩：24小时/天÷12.5小时/循环×3m/循环×30天/月=172.8m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标165m/月。

  Ⅲ级围岩：24小时/天÷13.5小时/循环×3m/循环×30天/月=160m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标150m/月。

Ⅳ级围岩：24小时/天÷17小时/循环×2m/循环×30天/月=84.7m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标70m/月。

Ⅴ级围岩：24小时/天÷10.5小时/循环×0.8m/循环×30天/月=54.8m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标50m/月。

Ⅴ级围岩富水段，考虑注浆，工作时间按照18天计算，24小时/天÷12小时/循环×0.8m/循环×18天/月=33m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标30m/月。

平导开挖及支护每循环作业时间

    围岩

时间

Ⅱ、Ⅲ级围岩：24小时/天÷9.5小时/循环×3.5m/循环×30天/月=265m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标240m/月。

Ⅳ级围岩：24小时/天÷12.5小时/循环×2.5m/循环×30天/月=144m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标120m/月。

Ⅴ级围岩：24小时/天÷14.5小时/循环×2m/循环×30天/月=99m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标90m/月。

Ⅴ级围岩富水段，考虑注浆，工作时间按照20天计算，24小时/天÷9.5小时/循环×1m/循环×20天/月=50m/月 。

施工进度指标表（m/月） 

根据确定的施工方案和任务划分情况，六郎隧道施工通风主要采用分阶段压入式结合巷道式通风，通风管选用直径φ1800mm的PVC软式通风管，洞外风机进风口至洞口距离30m，风管出风口至掌子面距离L=30m。

1、隧道进口正洞及平导通风方案

  六郎隧道进口正洞长5018m；  平导长5018m， 平导通过2＃、4#、6#、8#、10#横通道承担正洞施工任务，进口正洞及平导施工分阶段采取压入式及混合巷道式通风形式。

第一阶段：

平导到达2#横通道之前以及平导由2#横通道辅助正洞阶段（正洞出口未与2#横通道贯通），分别采取单管路独头压入式通风，在洞口各自设置轴流风机进行通风，风管在2#横通道处平导通过横通道

进入正洞的位置增加设置一个三通，保证平导洞身继续向前掘进的施工通风，同时保证平导通过横通道进入正洞辅助正洞的施工通风。此时最长通风距离正洞长1010m，平导长1140m。通风示意图如下：

第二阶段 

此阶段正洞出口与2#横通道贯通后，平导由4#横通道辅助正洞施工，正洞出口未与4#横通道贯通，将1#横通道临时封闭，正洞洞口风机移至2#横通道小里程方向100m处（PDK584+682），风管通过2#横通道送风入正洞，同时为保证空气质量，该通道采取有效措施进行临时封闭，仅容许轴流风机风管通过。平导洞口风机向平导洞内移至3#横通道小里程方向200m处（PDK574+982)，风管在4#横通道处平导通过横通道进入正洞的位置增加设置一个三通，保证平导洞身继续向

前掘进的施工通风，同时保证平导通过横通道进入正洞辅助正洞的施工通风；并按400m间距依次增加设置射流风机向洞内输送新鲜空气，打通3#横通道，并在3#横通道口设置射流风机，将平导内污浊空气通过3#横通道诱导引入正洞排出。此时压入式最长通风距离：正洞980m，平导1040m。通风示意图如下：

第三阶段 

此阶段正洞出口与4#通道贯通后，采取混合巷道式通风方式，利用平导作为进风巷，正洞作为回风巷组织通风；将2#横通道小里程方向100m处（PDK584+682）风机移至平导洞内4#横通道小里程100m右侧PDK575+532处，该风机通过4#通道送风入正洞，同时为保证空气质量，该通道采取有效措施进行临时封闭，仅容许轴流风机风管通过；3#横通道小里程方向200m处（PDK574+982)处风机向前移至PDK576+242处；并按400m间距依次增加设置射流风机向洞内输送新鲜空气；打通5#横通道，并将3#横通道射流风机移至5#横通道口，将平导内污浊空气通过5#横通道诱导引入正洞排出；临时关关闭3#横通道；在正洞洞内右侧每间隔700m按照施工进度情况依次增加设置射流风机，形成负压，将正洞内污浊空气向洞外排出；此时压入式最长通风距离：正洞980m，平导1040m。通风示意图如下：

第四阶段 

此阶段正洞出口与6#通道贯通后，将4#通道前进方向风机移至6#通道小里程方向100m右侧PDK578+342处，该风机通过6#横通道送风入正洞；平导洞内5#横通道左侧风机向前移至7#横通道小里程PDK578+822处，在平导内继续间隔400m相应增加射流风机向洞内输送新鲜空气；打通7#横通道，并将5#洞口射流风机移至7#横通道口，将平导内污浊空气通过7#横通道诱导引入正洞排出；临时关闭5#通道；在正洞洞内右侧间隔700m继续依次增加射流风机，向外排出污浊空气。此时压入式最长通风距离：正洞980m，平导1040m。通风示意图如下：

第五阶段 

此阶段正洞出口与8#通道贯通后，将6#通道前进方向风机移至8#通道小里程方向100m右侧PDK577+172处，该风机通过9#横通道送风入正洞；平导洞内7#横通道处左侧风机向前移至9#横通道小里程PDK577+492处，在平导内继续间隔400m相应增加射流风机向洞内输送新鲜空气；打通9#横通道，并将7#洞口射流风机移至9#横通道口，将平导内污浊空气通过9#横通道诱导引入正洞排出；在正洞洞内右侧间隔700m继续依次增加射流风机，向外排出污浊空气。此时压入式最长通风距离：正洞1628m，平导1408m。通风示意图如下：

六郎隧道进口风机配备表

风机 

横洞通风采用压入式通风，通风示意图如下：

4、出口通风方案

   出口通风方案同进口通风方案。

四、岩溶富水段施工方案

六郎隧道不良地质主要是断层及其破碎带富水段，长度680m，施工中极可能发生大型突泥、突水危害，采用超前周边预注浆堵水；断层影响带，长度390m，施工中可能发生突泥、突水现象，采取超前局部注浆堵水。

1、断层破碎带注浆方案

在断层带前5m施做1.5m厚C20砼止浆墙；在断层影响带前施做1m厚C20砼止浆墙。根据成孔情况确定注浆方式，对围岩破碎但成孔条件较好的，可用后退式注浆，围岩破碎易塌孔时，采用前进式注浆。注浆材料正洞段：选用具有结石强度高、可灌性好、抗渗透、抗腐蚀、无污染、耐久性好等特点水泥基灌浆材，一般地段采用纯水泥浆（可根据情况采用双液浆），水灰比0.5：1～0.8：1；平导采用纯水泥浆，水灰比0.5：1～0.8：1。在断层破碎带，采用加固圈5米超前预注浆，注浆每环长度30米。

2.帷幕注浆及超前预支护后开挖方案

正洞开挖25m，预留5m止浆岩盘；平导开挖27m，预留3m作为止浆岩盘。注浆孔孔底间距按3m控制；注浆范围：隧道正洞段可溶岩地段之断层破碎带，Ⅴ类物探异常区段等注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外5m；平导地段注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外3m。

3、施工设备配置

钻孔采用C6钻机2台、MK-5钻机6台；注浆采用普通注浆机（单液注浆机3台，双液注浆机3台），四台使用（两台单液注浆机，两台双液注浆机），两台备用（一台单液注浆机，一台双液注浆机）。