平导和斜导的作用,平导和斜导

摘 要：对泸西至丘北至广南至富宁高速公路SJ-1标段处于西南喀斯特地貌区的舍得隧道岩溶富水地层特长隧道通风方案进行研究比选，考虑采用平导通风，兼顾辅助排水，降低施工期间反坡排水施工风险，缩短施工工期等因素，在特长隧道通风井选择采用平导方案的解决模式，为类似环境下特长隧道通风、排水设计提供了一种解决方案。

关键词：隧道通风;平导通风;反坡排水;突涌水高风险;平导排水;

舍得隧道设计为左右线分离式隧道，进洞口位于舍得乡卡猪寨村北侧一处山体斜坡上，出口位于舍得乡冲子村西侧一处山体斜坡上。左线里程桩号ZK32 590～ZK40 900,长8 310 m, 属于特长隧道，洞底设计高程1 406.75～1 547.10 m, 最大埋深970.44 m; 右线里程桩号K32 600～K40 880,长8 280 m, 属于特长隧道，洞底设计高程1 406.83～1 546.66 m, 最大埋深972.52 m。

舍得隧道路段路线平纵面考虑南盘江特大桥选址、地形条件、水文地质条件、曰者1号隧道选址、岩溶洼地、隧道排水等控制因素。隧道采用单向坡，隧道纵坡为1.98%/5 022 m、1.2%/3 258 m。隧道出口工作面为反坡排水施工，如图1。

图1 舍得隧道路线纵坡控制因素

隧道泸西端左线左侧设置平导长度2 415 m, 丘北端右线右侧设置平导长度3 515 m。从工期角度考虑，平导施工掌子面超前主洞隧道，进口平导施工2 410 m, 出口平导施工3 080 m即可进入主洞隧道，分别朝向贯通点方向辅助主洞施工，隧道贯通计算工期39个月，隧道完工计算工期45个月，控制工期48个月。

隧址区属于构造剥蚀低中山山地地貌及岩溶峰林峰丛地貌两种地貌类型，地形起伏大。隧道进口山体基岩出露，为强风化页岩夹砂岩，斜坡表层局部覆盖碎石土，层厚1.00～3.00 m, 坡度约30°,隧道出口段为山体基岩出露，岩性为中风化白云质灰岩，局部覆盖黏土与碎石，坡度约25°。根据钻孔揭示，隧址区地层主要为第四系全新统残坡积黏土、碎石层(Q4dl el)、三叠系中统法郎组页岩层(T2fb)、三叠系中统个旧组灰岩层(T2g)。

隧址区岩溶发育期次，共三期，分别是高原期、山盆期(石林期)、南盘江期。线路舍得隧道高程1 406～1 547 m, 位于山盆期第4、5层水平溶洞的发育高程范围。“舍得-大矣勒”岩溶管道体系发育两条暗河，1号暗河位于舍得隧道洞身中部，高程位于隧道设计标高上部200 m, 根据附近钻探显示该段落岩体完整性较好，该高度安全距离较大，对隧道影响较小；2号暗河位于隧道范围之外，且标高低于隧道100 m以上，对隧道基本无影响。

隧道正线与平行导洞总的隧道正常涌水量5 344.99 m3/d, 最大涌水量149 173.5 m3/d。根据图2显示6段(K34 724～K36 168)涌水量较大，这与所在断层阻水与可溶岩岩溶强发育且富水有关。第9段(K37 154～K38 550)位于地下水的径流排泄区，从区域岩溶发育高程推测，该段隧道高程1 500～1 530 m左右，山盆期第4、5层水平溶洞的发育高程范围，地下岩溶管道体系发育复杂，且地表大型洼地落水洞等负地形强烈发育，汇水条件极好，丰季地下水水位变幅超过300 m, 施工中可能遭遇岩溶管道型涌突水，雨季突发性涌突水水量大，成为雨季的主要涌突水段，推测该段枯季地下水位仅91 m, 丰季地下水水位变幅甚至超过300 m, 预测隧道正常涌水量20 572.85 m3/d, 最大涌水量59 867.32 m3/d。

根据成都理工大学前期对西南地区岩溶隧道涌突水风险性评价体系研究结果，采用THK评价方法对各隧道段进行了评价，得出舍得隧道第9段发生涌突水风险高，隧道该部分之上地下水位雍高，同时该处地下水活动强烈，岩溶相对发育，极可能发生管道性涌突水。

图2 舍得隧道涌突水风险预测分段示意

根据舍得隧道项目概况和交通量，计算需风量如表1所示。

表1 隧道控制风速分析

根据隧址区地形地貌，舍得隧道可设置4个斜井方案、1个竖井方案和2个平导方案，共6个方案，如表2所示。

由于舍得隧道穿越岩溶强发育区，尤其是隧道大桩号侧为中厚层灰岩，岩溶强烈发育，水文地质条件复杂，隧道主洞施工采用反坡排水，若通风井采用斜井，则纵坡大，发生涌突水情况时，救援难度大，施工风险高。隧道施工可利用平导辅助主洞施工，先于主线隧洞施工进度实施，可起到降低主线隧洞围岩地下水压力，起到降水的作用，有利于主线施工安全。结合舍得隧道项目特点，综合考虑节能减排、经济环保的原则，辅助施工效果明显，舍得隧道推荐采用平导方案。

表2 隧道通风方案技术、经济综合比较

如图3所示，进口左侧出口右侧双平导，左线分两段送排式通风 右线分两段送排式通风(进口左侧出口右侧设置平导，地面风机房),根据实际地理位置和地形因素，实际踏勘确定在ZK33 930左侧设置1座长2 001.06 m, 面积45.41 m2的通风平导，设置地面风机房；在K36 900附近设置1座长3 377.8 m, 面积50.9 m2的通风平导，设置地面风机房。平导内均设置隔板划分左右线送排风。隧道左线均利用ZK33 930平导分两段送排式通风方案，通风排烟划分为2 008 m、3 000 m、3 310 m等3个区段。隧道右线利用K36 900平导分两段送排式通风方案，通风划分为1 972 m、3 000 m、3 315 m等3个区段。本方案左右线隧道均分两段送排风，通风分段合理，且相应排烟区段也较短，安全性高。

在铁路隧道建设中，对于地下水丰富的岩溶隧道有利用服务隧道即平行导洞进行排水的工程经验，也积累了一些类似的工程经验。设置平导对提高正洞施工效率和运营安全性具有重要作用，对降低正洞水压有一定效果，尤其是靠近平导侧，且平导本身具有显著的排水效果[2]。但在高速公路建设中，由于高速公路为双线隧道，互为服务隧道，较少采用平导辅助导坑，通风或辅助施工基本采用斜井或竖井，然而在岩溶强烈发育的富水灰岩中，竖井和斜井建设难度很大，对于主线隧道的排水也起不到辅助作用。在舍得隧道的设计方案论证过程中，设计创新性地采用平导为主线双线隧道进行通风，在辅助施工和排水方面也能起到很好的作用。

图3 舍得隧道通风平导方案布置

如图4所示，舍得隧道主线隧道贯通后排水为丘北至泸西方向排水，平导分别向泸西和丘北两侧排水。施工期间，丘北侧主线隧道采用反坡排水施工，平导为顺坡排水施工。当丘北侧主线隧道涌水量大时，可利用平导与主洞之间的施工横通道将水抽排至平导内，由平导顺坡排水至洞外，缩短了主洞反坡抽水的距离，大大改善了主洞隧道施工的排水环境，提高了工效，也有利于主洞隧道涌突水条件下的应急救援。同时从施工组织上平导先于主洞掘进，可有效减少主洞周围围岩内的地下水，降低水压力，为主洞施工创造了有利条件。

图4 舍得隧道、平导综合排水系统设计方案

对于岩溶发育、地下水丰富的特长隧道，辅助导坑若采用斜井方案施工突涌水风险高。隧道主洞若反坡排水施工，涌突水风险高，施工难度大。采用平导通风兼顾排水和辅助施工，可有效降低施工期间反坡排水施工风险，减小主洞隧道地下水压力，缩短施工工期。平导方案作为一种全新的思路为富水双线特长隧道辅助通道比选提供了一种行之有效的解决方案。

[1] 中交第一公路勘察设计研究院有限公司，成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室.泸西-丘北公路K33-K52段区域岩溶水文地质条件与隧道主要工程水文地质问题研究[R].2020.

[2] 王春梅，李达，郑强.平导设置对富水山岭隧道排水效应影响研究[J].现代隧道技术，2019,(1):7.