[科普中国]-六盘山特长隧道

简介

六盘山特长大隧道全长9.485公里，是东山坡至毛家沟段高速公路的节点工程，也是国家高速公路网的组成部分。隧道分为上行和下行两个隧道，进口位于泾源县六盘山镇，出口位于隆德县东侧，隧道全长9485米，距离山顶600米，工程上行和下行隧道共需要掘进18970米。1

青兰高速六盘山特长隧道7月份即将通车六盘山特长隧道创造宁夏回族自治区公路隧道诸多之最，也因其技术标准高、建设规模大、管理难度大、安全风险高，其建成运营安全状况备受社会各界关注。2016年6月24日，在隧道正式通车之前，为确保特长隧道运营安全，提升应急管理水平，增强公路交通突发事件应对处置能力，自治区及固原市公路、安监、交通、环保、消防、交警、医院等18家单位部门共同举行了突发事件应急演练。2

六盘山特长隧道地下水问题探索了六盘山区域的地质构造，着重对隧址区的地质类型、地下水相关问题进行了深入探索。六盘山特长隧道的深部地层经旁证没有地下水存在的可能性，工程地质灾害相对较少，对隧道工程施工十分有利。

地下水的形成、分布、运动规律、物理化学性质及其合理利用和管理，是水文地质工作的目的任务。地下水存在于地面以下的岩石和土孔隙、缝隙和孔洞中，那么，岩层中出现的地下水就是裂隙性水和溶洞性水，而在松 散土层中出现的地下水就是孔隙性水，地表上的边坡、滑坡、泥石流；地下洞室的坍塌、垮落，冒顶、侧崩、涌泥、涌砂、突发性涌水等等不良工程地质问题和现象都与水有关，六盘山特长隧道较大地下的水可能性，及存在的类型和赋存状态就显得非常重要和必要。

工程概述隧址区主要地质构造条件为一套系列波状弯曲而保持岩层的连续完整性的褶皱地质构造，隧道路线全部避开或者受轻微影响且较近距离区域地质构造的F1逆断层及F2 深大逆断层，六盘山特长隧道隧址区地质构造条件属于简单类型，而地质类型及地层岩性单一，整体岩层产状平缓，倾角小，进口段岩层较陡，且出口段岩层平缓，隧道中心轴线以顺层走向穿越为主，仅斜井的局部地段中心轴线以切层顺倾向线穿越为主，施工过程中不良 工程地质现象不甚明显或构成的威胁微弱。3

地下水分析六盘山特长隧道的地质构造、地质类型及地层岩性特征是不可能形成储水构造条件的，而具有丰富的地下水对隧道工程施工形成极大威胁和灾难，隧址区浅部地层经施工证实：70%～80%施工地段洞身呈干燥状态，仅部分地段有地下水出露，含水性弱，水量小，对施工阶段未能发生不良地质威胁和灾难，上述类型地下水均发 现与隧道施工进洞不算深入的浅层部位，与上覆孔隙水直接渗下灌入或有隧道下穿顶部沟谷密切相关，形成混合型水。地下水出露的地层，其岩层的弯张挤压变形破碎较严重，但是未发生破碎岩块错位，零乱无章，层间裂隙和切层裂隙发育，弱风化，部分岩层被开挖后呈土状或夹碎石土，在地下水渗入下，均未发生不良工程地质问题。3

水文分析六盘山特长隧道其单洞进深400～520m，水文地质条件属于简单类型，浅部地下水含水性弱，水量小，洞身绝大部分地段呈干燥状态较多单洞很早成为无水状态，向隧道深部进展的岩层较完整，风化程度变弱至 未风化，裂隙不发育，岩质坚硬，强度增大，深部岩层的含水性和富水量存在的可能性极小。3

第一、储水构造条件不具备：一个蓄水构造体需具备：①要有透水的岩层或岩体所构成的蓄水空间；②要有隔水岩层或 岩体构成的隔 水边界；③具有诱水边界、补给水源和排泄出路。

第二、隧道中心线上、下部位无含水层地层存在，况且地层岩性单 一，粉砂质泥岩为主，不含水，为相对隔水岩层，为此，隧道无充水条件。3

第三、深层岩体无水力联系及运移条件，隧址区为一系列波状弯曲而保持岩层的连续完整性的褶皱地质构造，岩层产状平缓，倾角小，即或岩层发生挤压弯张变形构成的破碎带或透镜体，则为顺层破坏，剪切 力无变化，且无法形成上下岩垂直升降方向及水平方向连通构造条件，水力联系不通，运移条件也无条件形成。

第四、地表水与地下水无水力联系，且地下水缺乏补给来源。但是，地层岩性特征，极容易产生岩石的吸水性能和膨胀液化能力，阻止地表水体向深部岩层入渗迳流补给地下水。3

六盘山特长隧道的深部地层经旁证没有较大地下水存在的可能性。其 一，无地下水时，工程地质灾害少、也无水加速诱发工程地质现象和问题对隧道工程施工有利，其二，基本无地下水存在时，地质围岩条件变好可能性极大，隧道施工质量及进度将大幅度受益。3

天平铁路六盘山特长隧道施工关键技术六盘山特长隧道隧道总长 16719m，除进口端长度 365.05m 位于 R-1200m 的曲线上，其余断落均位于直线上；进口 576m 段落为莲花台车站双线断面，出口 16143m 为单线断面；隧道全部段落均为下坡，为全线第一长隧。隧道洞身最大埋深 700m，隧道洞身以 N36° E 的走向穿越六盘山，地面高程 1530 ～ 2570m，相对高差 300～ 800m。4

施工测量洞外控制测量：隧道开工前，首先复测设计中线，严密平差，达到设计精度；对进出口高程进行联测闭合，采用统一高程。洞外采用三角控制测量，每个洞口设置三个平面控制点，将控制点设在能相互通视，稳固不动，而且便于引测进洞。4

洞内控制测量：1）高程控制测量采用三等精密水准。2）洞内施工放样

隧道开挖放样分别采用 BJSD-2 型三维激光断面仪和 J2 激光经纬仪直接设站于洞内中线点上，将掌子面里程和仪器高程输入编程计算机后即可确定掌子面拱部中心，据此再放出开挖断面。

竣工测量：竣工测量的主要内容有：隧洞贯通测量、线路中线、隧洞净空断面和永久性高程点。4

进洞及洞口段施工洞口开挖：（1）地表处理及截水天沟：施工前做好边坡开挖轮廓线和截水天沟，同时将洞口段开挖线以外 10 ～ 15 米范围的漏斗、洼地、危石等进行处理，防止地表水向下渗漏或陷穴等继续扩大影响隧道安全，确保边仰坡稳定。（2）洞口土石方开挖：洞口土石方用挖掘机开挖，开挖方法采用自上而下分层分台阶进行。（3）边仰坡刷坡与支护：边仰坡刷坡自上而下分层进行，随开挖及时进行锚网喷或骨架护坡等支护。4

暗洞进洞：暗洞施工前对洞口衬砌外的边仰坡进行锚喷（网）加固。洞口土石方开挖到达明暗洞交界处满足超前管棚施作高度时，开始施做超前支护。在超前支护施作完成后进行暗洞洞身开挖。

明洞施工：（1）明洞开挖：明洞土石方开挖采取横向分层纵向分段的方法进行施工。（2）仰拱及边墙基础施工：仰拱施工采用全幅施工。钢筋安装前先设置定位钢筋，再安装钢筋，保证钢筋位置的正确。（3）拱墙混凝土浇注。（4）防水层施工。（5）明洞回填。4

洞身开挖施工钻爆施工：钻爆作业是隧道施工控制工期、保证开挖轮廓的关键。隧道采用微振动控制光面爆破技术，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，减少超挖，杜绝欠挖。

钻爆作业：施工时按照爆破设计进行钻眼、装药、连线和引爆。如开挖条件出现变化需要变更设计时，由主管技术人员确定，其它人员不可随意改变。4

双线隧道开挖六盘山特长隧道进口为双线隧道， 长576m，围岩级别为Ⅳ、Ⅴ级。Ⅳ级围岩采用短台阶法施工；Ⅴ级围岩采用环形开挖留核心土法施工，必要时采用 CD 法施工。4