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摘要：通过向莆铁路泰宁隧道经帐溪斜井进入正洞后向两个方向施工、成功实现安全快速掘进的工程实际，对施工组织、施工方法加以分析，总结出长大隧道大坡度斜井快速施工的制约因素和相应的解决方法，为今后类似工程施工积累了经验。
关键词：斜井；大坡度；通风；排水；施工组织；安全；快速施工
1、工程
1.1工程概况
泰宁隧道为新建向塘至莆田铁路三江镇至福州段FJ-1B标工程，位于福建省三明市境内，隧道全长9814m，开挖断面110㎡～130㎡，为长大隧道，规模大、施工难度大。帐溪斜井全长1152m，综合坡度8.2%，与泰宁隧道正洞交点里程为DK249+597.8，夹角90°，采用双车道无轨运输，开挖断面55㎡。
泰宁隧道（DK243+086～DK252+900）围岩级别以Ⅱ～Ⅲ级为主，隧道出口、浅埋以及构造破碎带、节理裂隙密集带为Ⅳ、Ⅴ级围岩，隧道洞身工程地质条件较好；泰宁隧道出口段洞身存在断层、软弱围岩大变形、硬质岩岩爆等危害。泰宁隧道范围内沟谷发育，部分沟谷深切，沟中地表长年流水，其水量主要靠大气降水及基岩裂隙水补给。
1.2 总体施工方案
根据泰宁隧道工程特点、工程量分布及工期情况，帐溪斜井进入正洞后两个方向平行施工。Ⅱ级围岩采用全断面法进行施工，Ⅲ级围岩采用台阶法；全断面、台阶法开挖采用多功能作业台架、人工钻眼、光面爆破，出碴采用无轨运输，配备两台装载机同时装碴，以缩短装碴时间。Ⅳ级围岩及Ⅴ级围岩采用三台阶七步开挖法施工，采用人工钻眼、弱爆破配合机械方法进行开挖，出碴采用小型挖掘机、自卸汽车运输方式进行。二次衬砌仰拱先行，拱墙衬砌采用12米长整体模板台车。拌合站采用全自动计量系统拌合站，混凝土罐车运输，混凝土泵送入模，附着式配合插入式捣固密实。
2、隧道施工
通过斜井进行正洞快速施工，主要需要解决隧道通风、反坡排水、大坡度无轨运输安全、施工工法频繁转换，二次衬砌须紧跟开挖面，不同围岩级别衬砌安全步距均不尽相同等施工难题。
2.1长距离双向通风
帐溪斜井进入正洞后，独头掘进1600m，且为上坡方向，通风极为困难。
在隧道施工中，采取何种通风方式应根据隧道的施工方法、坑道特点和污染源的特性以及设备条件等因素加以确定。因此我们在制订通风方案时主要考虑了下列因素：
①采用的是钻爆法、全断面开挖方式；
②采用无轨运输出碴进料；
③柴油汽车排放的废气发生在整个运输隧道内，且愈往下风处废气浓度愈大；
④采用可提供足够风量、风压的风机；
⑤采用大直径、漏风少、阻力小的风管。
2.1.1通风方案确定
隧道施工通风主要采用机械通风，其通风方式按风道类型一般分为巷道式和管道式两种，其中管道式通风按送风方式不同又可分为压入式、吸出式和混合式三种.
经分析比较后，我们认为压入式通风较为适合无轨运输施工，它可使足够的新鲜空气能很快被送至工作面，缩短爆破后通风排烟时间，实现快速掘进。考虑到柴油机废气污染，风机选型要求大风量、高风压，风管要求选用大直径柔性风管，风机要安设在洞外开阔处，向洞内送风，以避免循环污染。
由于帐溪斜井与正洞贯通后承担两个方向的共3007米的工作任务，通风距离太长，若单独采用轴流风机压入式通风效果不好，所以在DK249+300与DK249+800处分别设置一台110KW接力风机，在DK249+300与DK249+800两处接力风机的对侧各设置1台22KW的射流风机，利用高速射流风机产生的前后压力差，将两个掌子面的污风排到斜井与正洞交界处。在DK249+597.8处设置一台75KW射流风机，加快污风向洞外流动的速度，改善洞内空气质量，满足施工要求。
2.1.2通风设备配置
风机的选择主要根据所需供风量及风压来确定，并考虑节能效果，采用变极多速风机。
风管的选择主要根据所需风量和送风长度确定，全部采用获国家专利的直径1.5m新型软风管。
2.2大坡度反坡运输及排水
帐溪斜井口与井底高差为94.5m，斜井井身施工过程中采用逐段设置集水坑，三级接力泵站，7.5kw小功率污水泵逐级抽排的方式，可以满足施工要求。进入正洞施工后，实际基岩裂隙水较设计量大，考虑到斜井防淹，在井底污水沉淀池安装两台75kw大功率渣浆泵，扬程105m，一台工作，一台保养，原有三级接力抽排设施保持原状备用。沉淀池位置有专人负责抽水，经常保养，保证水泵在最佳状态运转。
2.2.1对帐溪斜井辅助坑道设计进行优化
由于帐溪斜井为辅助坑道，仅在施工过程中使用，在正洞运营后将其封闭，考虑到施工运输安全及排水问题，井身施工之初就对原设计进行了优化，
1）原设计：斜井纵坡为8.2%，洞外水容易灌入，增加排水系统负担；车辆下坡不易减速，重车上坡临时停车后启动困难，甚至无法启动；斜井与正洞交叉口无水平过渡段，运碴车辆满载后直接从交叉口转弯上坡，由于洞碴中含有施工所产生的大量污水、泥浆，上坡时回流至交叉口正洞路面，且在正洞内无法设置排水沟，造成洞内污水横流。
2）优化后：在洞口设置20m长反坡段，避免洞外雨水倒流入洞内；将原设计8.2%的坡段分为三段，每两段中间设置20m长的水平路面，便于车辆临时停靠和重车上坡启动，保证行车安全，同时在进洞方向右侧设置防撞水泥墩，洞口侧堆码橡胶轮胎，用于车辆紧急制动时缓冲；在井底与正洞交叉口部位设置一段30m长的水平路面并略带反坡，车辆在此减速、转弯，同时运碴车内回流的污水及泥浆经斜井两侧排水沟汇集后流入污水沉淀池，从而保证正洞路面的整洁，。
2.3开挖工法转换频繁且差异较大
泰宁隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩所占比例较大，Ⅳ级围岩比例较小，但由于断层影响出露部位较多，每段约40m，设计图中一般均由Ⅱ级围岩直接突变为Ⅳ级围岩，无过渡类型，施工工法差异较大，Ⅱ级围岩采用全断面法开挖，Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法施工。
开挖工法转换：泰宁隧道在施工过程中根据超前地质预报结果，若存在围岩突变，需要进行三台阶七步开挖施工时，提前做好钢拱架、注浆设备等准备工作，缩短工序转换时间。同时进行经济技术比较，在满足隧道质量要求的情况下，通过设计变更，采用台阶法施工，减少施工工序，加快施工进度。
3、隧道安全快速掘进
3.1超前地质预报
隧道开挖过程中，利用既有设计资料并根据现场实际情况，结合TSP超前地质预报及水平钻孔等预报手段，准确探明前方围岩情况，当设计与实际出入较大时提前做好应对准备，根据实际情况调整配套机械设备，减小隧道开挖过程中因地质情况不确定性对施工进度及质量造成的干扰。
3.2隧道监控量测
在泰宁隧道整个施工过程中，组建有专门的量测队伍，不间断进行量测作业，为隧道安全掘进提供科学的技术指导依据。
3.3爆破设计及优化
泰宁隧道采用普通光面爆破技术，周边眼导爆索引爆，以取得较好的光面爆破效果，在施工过过程中根据现场实际情况不断优化爆破参数，爆破进尺达到3～3.7m，保证了隧道的快速掘进。
参考文献：
[1]中铁第四勘察设计院集团有限公司.泰宁隧道设计图.向莆施图（隧）27[R].武汉.2008.
[2]中铁第四勘察设计院集团有限公司.双线隧道复合式衬砌参考图.向莆隧参01（W）.武汉.2009.
[3]铁路隧道新奥法施工技术指南。北京：人民铁道出版社，1985
关键词：斜井；大坡度；通风；排水；施工组织；安全；快速施工
1、工程
1.1工程概况
泰宁隧道为新建向塘至莆田铁路三江镇至福州段FJ-1B标工程，位于福建省三明市境内，隧道全长9814m，开挖断面110㎡～130㎡，为长大隧道，规模大、施工难度大。帐溪斜井全长1152m，综合坡度8.2%，与泰宁隧道正洞交点里程为DK249+597.8，夹角90°，采用双车道无轨运输，开挖断面55㎡。
泰宁隧道（DK243+086～DK252+900）围岩级别以Ⅱ～Ⅲ级为主，隧道出口、浅埋以及构造破碎带、节理裂隙密集带为Ⅳ、Ⅴ级围岩，隧道洞身工程地质条件较好；泰宁隧道出口段洞身存在断层、软弱围岩大变形、硬质岩岩爆等危害。泰宁隧道范围内沟谷发育，部分沟谷深切，沟中地表长年流水，其水量主要靠大气降水及基岩裂隙水补给。
1.2 总体施工方案
根据泰宁隧道工程特点、工程量分布及工期情况，帐溪斜井进入正洞后两个方向平行施工。Ⅱ级围岩采用全断面法进行施工，Ⅲ级围岩采用台阶法；全断面、台阶法开挖采用多功能作业台架、人工钻眼、光面爆破，出碴采用无轨运输，配备两台装载机同时装碴，以缩短装碴时间。Ⅳ级围岩及Ⅴ级围岩采用三台阶七步开挖法施工，采用人工钻眼、弱爆破配合机械方法进行开挖，出碴采用小型挖掘机、自卸汽车运输方式进行。二次衬砌仰拱先行，拱墙衬砌采用12米长整体模板台车。拌合站采用全自动计量系统拌合站，混凝土罐车运输，混凝土泵送入模，附着式配合插入式捣固密实。
2、隧道施工
通过斜井进行正洞快速施工，主要需要解决隧道通风、反坡排水、大坡度无轨运输安全、施工工法频繁转换，二次衬砌须紧跟开挖面，不同围岩级别衬砌安全步距均不尽相同等施工难题。
2.1长距离双向通风
帐溪斜井进入正洞后，独头掘进1600m，且为上坡方向，通风极为困难。
在隧道施工中，采取何种通风方式应根据隧道的施工方法、坑道特点和污染源的特性以及设备条件等因素加以确定。因此我们在制订通风方案时主要考虑了下列因素：
①采用的是钻爆法、全断面开挖方式；
②采用无轨运输出碴进料；
③柴油汽车排放的废气发生在整个运输隧道内，且愈往下风处废气浓度愈大；
④采用可提供足够风量、风压的风机；
⑤采用大直径、漏风少、阻力小的风管。
2.1.1通风方案确定
隧道施工通风主要采用机械通风，其通风方式按风道类型一般分为巷道式和管道式两种，其中管道式通风按送风方式不同又可分为压入式、吸出式和混合式三种.
经分析比较后，我们认为压入式通风较为适合无轨运输施工，它可使足够的新鲜空气能很快被送至工作面，缩短爆破后通风排烟时间，实现快速掘进。考虑到柴油机废气污染，风机选型要求大风量、高风压，风管要求选用大直径柔性风管，风机要安设在洞外开阔处，向洞内送风，以避免循环污染。
由于帐溪斜井与正洞贯通后承担两个方向的共3007米的工作任务，通风距离太长，若单独采用轴流风机压入式通风效果不好，所以在DK249+300与DK249+800处分别设置一台110KW接力风机，在DK249+300与DK249+800两处接力风机的对侧各设置1台22KW的射流风机，利用高速射流风机产生的前后压力差，将两个掌子面的污风排到斜井与正洞交界处。在DK249+597.8处设置一台75KW射流风机，加快污风向洞外流动的速度，改善洞内空气质量，满足施工要求。
2.1.2通风设备配置
风机的选择主要根据所需供风量及风压来确定，并考虑节能效果，采用变极多速风机。
风管的选择主要根据所需风量和送风长度确定，全部采用获国家专利的直径1.5m新型软风管。
2.2大坡度反坡运输及排水
帐溪斜井口与井底高差为94.5m，斜井井身施工过程中采用逐段设置集水坑，三级接力泵站，7.5kw小功率污水泵逐级抽排的方式，可以满足施工要求。进入正洞施工后，实际基岩裂隙水较设计量大，考虑到斜井防淹，在井底污水沉淀池安装两台75kw大功率渣浆泵，扬程105m，一台工作，一台保养，原有三级接力抽排设施保持原状备用。沉淀池位置有专人负责抽水，经常保养，保证水泵在最佳状态运转。
2.2.1对帐溪斜井辅助坑道设计进行优化
由于帐溪斜井为辅助坑道，仅在施工过程中使用，在正洞运营后将其封闭，考虑到施工运输安全及排水问题，井身施工之初就对原设计进行了优化，
1）原设计：斜井纵坡为8.2%，洞外水容易灌入，增加排水系统负担；车辆下坡不易减速，重车上坡临时停车后启动困难，甚至无法启动；斜井与正洞交叉口无水平过渡段，运碴车辆满载后直接从交叉口转弯上坡，由于洞碴中含有施工所产生的大量污水、泥浆，上坡时回流至交叉口正洞路面，且在正洞内无法设置排水沟，造成洞内污水横流。
2）优化后：在洞口设置20m长反坡段，避免洞外雨水倒流入洞内；将原设计8.2%的坡段分为三段，每两段中间设置20m长的水平路面，便于车辆临时停靠和重车上坡启动，保证行车安全，同时在进洞方向右侧设置防撞水泥墩，洞口侧堆码橡胶轮胎，用于车辆紧急制动时缓冲；在井底与正洞交叉口部位设置一段30m长的水平路面并略带反坡，车辆在此减速、转弯，同时运碴车内回流的污水及泥浆经斜井两侧排水沟汇集后流入污水沉淀池，从而保证正洞路面的整洁，。
2.3开挖工法转换频繁且差异较大
泰宁隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩所占比例较大，Ⅳ级围岩比例较小，但由于断层影响出露部位较多，每段约40m，设计图中一般均由Ⅱ级围岩直接突变为Ⅳ级围岩，无过渡类型，施工工法差异较大，Ⅱ级围岩采用全断面法开挖，Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法施工。
开挖工法转换：泰宁隧道在施工过程中根据超前地质预报结果，若存在围岩突变，需要进行三台阶七步开挖施工时，提前做好钢拱架、注浆设备等准备工作，缩短工序转换时间。同时进行经济技术比较，在满足隧道质量要求的情况下，通过设计变更，采用台阶法施工，减少施工工序，加快施工进度。
3、隧道安全快速掘进
3.1超前地质预报
隧道开挖过程中，利用既有设计资料并根据现场实际情况，结合TSP超前地质预报及水平钻孔等预报手段，准确探明前方围岩情况，当设计与实际出入较大时提前做好应对准备，根据实际情况调整配套机械设备，减小隧道开挖过程中因地质情况不确定性对施工进度及质量造成的干扰。
3.2隧道监控量测
在泰宁隧道整个施工过程中，组建有专门的量测队伍，不间断进行量测作业，为隧道安全掘进提供科学的技术指导依据。
3.3爆破设计及优化
泰宁隧道采用普通光面爆破技术，周边眼导爆索引爆，以取得较好的光面爆破效果，在施工过过程中根据现场实际情况不断优化爆破参数，爆破进尺达到3～3.7m，保证了隧道的快速掘进。
参考文献：
[1]中铁第四勘察设计院集团有限公司.泰宁隧道设计图.向莆施图（隧）27[R].武汉.2008.
[2]中铁第四勘察设计院集团有限公司.双线隧道复合式衬砌参考图.向莆隧参01（W）.武汉.2009.
[3]铁路隧道新奥法施工技术指南。北京：人民铁道出版社，1985