長大公路隧道斜井施工及質(zhì)量控制技術(shù)

楊玲

摘要：斜井是長大隧道洞內(nèi)施工的通道和咽喉，是直接制約著隧洞施工安全與效率的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量是后期施工的關(guān)鍵。本文以實(shí)際工程為例探討了長大公路隧道斜井施工及質(zhì)量控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：長大公路隧道；斜井；技術(shù)

一、工程概述

某隧道全長3902.9m，我工區(qū)施工長度2910米。隧道圍巖為Ⅳ、Ⅴ級(jí)，隧道暗埋段主要穿越泥巖地層和黏性黃土層，自穩(wěn)性較差。技術(shù)難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高，地質(zhì)條件相對較差，開挖后若不及時(shí)支護(hù)，易發(fā)生坍塌現(xiàn)象。隧道結(jié)構(gòu)形式變化較多，由于工期緊，采用斜井加快進(jìn)度的方法。斜井設(shè)于IDK942+685線路前進(jìn)方向右側(cè)，與隧道的平面夾角為99?，斜井水平長度480m。斜井采用無軌運(yùn)輸。斜井凈空采用單車道斷面，斜井縱坡下坡9.3%，正洞交叉地段為IV級(jí)圍巖，斜井與正洞聯(lián)接處設(shè)30m模筑鋼筋混凝土襯砌段進(jìn)行加強(qiáng)。其中斜井與正洞交接段以及錯(cuò)車道段采用2%緩坡。斜井的支護(hù)型式采用噴錨支護(hù)及二次襯砌相結(jié)合的整體式襯砌，斜井井口通道外場坪設(shè)向洞外3%的坡，防止洞外地表水進(jìn)入斜井。斜井凈空尺寸6.5*6.25m（寬*高）。

二、長大公路隧道斜井施工及質(zhì)量控制技術(shù)

（一）長距離雙向通風(fēng)

斜井進(jìn)入正洞后，獨(dú)頭掘進(jìn)1600m，且為上坡方向，通風(fēng)極為困難。在隧道施工中，采取何種通風(fēng)方式應(yīng)根據(jù)隧道的施工方法、坑道特點(diǎn)和污染源的特性以及設(shè)備條件等因素加以確定。因此我們在制訂通風(fēng)方案時(shí)主要考慮了下列因素：①采用的是鉆爆法、全斷面開挖方式；②采用無軌運(yùn)輸出碴進(jìn)料；③柴油汽車排放的廢氣發(fā)生在整個(gè)運(yùn)輸隧道內(nèi)，且愈往下風(fēng)處廢氣濃度愈大；④采用可提供足夠風(fēng)量、風(fēng)壓的風(fēng)機(jī)；⑤采用大直徑、漏風(fēng)少、阻力小的風(fēng)管。

隧道施工通風(fēng)主要采用機(jī)械通風(fēng)，其通風(fēng)方式按風(fēng)道類型一般分為巷道式和管道式兩種，其中管道式通風(fēng)按送風(fēng)方式不同又可分為壓入式、吸出式和混合式三種。

經(jīng)分析比較后，我們認(rèn)為壓入式通風(fēng)較為適合無軌運(yùn)輸施工，它可使足夠的新鮮空氣能很快被送至工作面，縮短爆破后通風(fēng)排煙時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)?？紤]到柴油機(jī)廢氣污染，風(fēng)機(jī)選型要求大風(fēng)量、高風(fēng)壓，風(fēng)管要求選用大直徑柔性風(fēng)管，風(fēng)機(jī)要安設(shè)在洞外開闊處，向洞內(nèi)送風(fēng)，以避免循環(huán)污染。

由于斜井與正洞貫通后承擔(dān)兩個(gè)方向的共3007米的工作任務(wù)，通風(fēng)距離太長，若單獨(dú)采用軸流風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)效果不好，所以在DK249+300與DK249+800處分別設(shè)置一臺(tái)110KW接力風(fēng)機(jī)，在DK249+300與DK249+800兩處接力風(fēng)機(jī)的對側(cè)各設(shè)置1臺(tái)22KW的射流風(fēng)機(jī)，利用高速射流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的前后壓力差，將兩個(gè)掌子面的污風(fēng)排到斜井與正洞交界處。在DK249+597.8處設(shè)置一臺(tái)75KW射流風(fēng)機(jī)，加快污風(fēng)向洞外流動(dòng)的速度，改善洞內(nèi)空氣質(zhì)量，滿足施工要求。

風(fēng)機(jī)的選擇主要根據(jù)所需供風(fēng)量及風(fēng)壓來確定，并考慮節(jié)能效果，采用變極多速風(fēng)機(jī)。風(fēng)管的選擇主要根據(jù)所需風(fēng)量和送風(fēng)長度確定，全部采用獲國家專利的直徑1.5m新型軟風(fēng)管。

（二）排水施工

隧道地下水類型分為四種，分別是：第四系孔隙潛水、基巖裂隙水、巖溶水、斷層水。賦存于溝谷或山坡中的是第四系空隙潛水，溝谷中有小股泉水涌出。區(qū)內(nèi)分布較為廣泛的碳酸鹽巖，其厚度較大，是主要的含水巖系的泉水涌出。隧道施工過程中，3#、5#裂隙水發(fā)育，每個(gè)洞口都要超過400m3/h的出水量，對于長隧道而言，隧道施工技術(shù)難題之一就是在最短時(shí)間內(nèi)排除作業(yè)面的水，通過排水的研究，在呂梁山隧道施工中形成了一套完善的施工排水方案。斜井內(nèi)排水為：該隧道斜井平均坡度為12%，在斜井內(nèi)每隔550～600m出設(shè)置一個(gè)泵站，其容量大約400m3，泵站水池在斜井一側(cè)打一個(gè)長為20m、寬為6m、高度為3.5m的導(dǎo)洞，水池頂面與高出斜井底50cm為一宜，并把平臺(tái)搭設(shè)在水池上面，安防水泵，其采用55kW的渣漿泵，其揚(yáng)程為80m，流量為80m3/h，。把水排出洞外采取泵站與泵站間逐級(jí)抽排的方式。3#、4#斜井采用三級(jí)抽排，5#斜井采用二級(jí)抽排。正洞內(nèi)的排水為：

正洞設(shè)計(jì)坡度為11‰，反坡排水時(shí)，水池設(shè)置在正洞420m橫洞道位置，水池頂面與隧道隧底面一致，把型鋼以及鋼板鋪在上面，這樣做的目的就是為了方便過車。采用13kW的污水泵進(jìn)行逐級(jí)抽排，最終排入斜井內(nèi)一級(jí)泵站，再通過斜井內(nèi)其它泵站逐級(jí)排出洞外。

（三）超前預(yù)注漿防護(hù)措施

超前預(yù)注漿防護(hù)措施包括全斷面周邊預(yù)注漿超前防護(hù)和局部徑向后注漿支護(hù)兩項(xiàng)。

1、全斷面周邊預(yù)注漿超前防護(hù)

左右線風(fēng)機(jī)房送、排風(fēng)洞室Ⅲ、Ⅳ型交叉口和B1-B2型襯砌段斷面跨度大、圍巖破碎、巖層間結(jié)合力差，泄出的瓦斯氣體濃度較高。采用全斷面周邊預(yù)注水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行超前防護(hù)，對大斷面的破碎圍巖進(jìn)行加固，不但可以避免洞室變形坍塌和坍塌引起的瓦斯突出，還可以封閉圍巖中的裂隙，阻滯瓦斯氣體向洞內(nèi)滲入。

在預(yù)注漿前，先施作30m的超前鉆孔進(jìn)行地質(zhì)探測和瓦斯氣體檢測，這樣不但能查明瓦斯氣體的出露情況，同時(shí)超前鉆孔還能提前釋放掌子面前方的瓦斯氣體。

超前預(yù)注漿范圍為隧道洞室開挖線以外6m，注漿段長度為30m，全斷面共布鉆孔73個(gè)，分3環(huán)實(shí)施，長度分別為31m、21m、11m。注漿孔沿隧道中軸線呈傘狀布置，漿液擴(kuò)散半徑為2m，鉆孔底間距不大于3m，開孔直徑Φ115mm，終孔直徑Φ75mm。

注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿，漿液濃度為：C︰S（體積比）=1︰（0.6～1.0），水泥漿水灰比（0.8～1）︰1，水玻璃模數(shù)2.6～2.8，水玻璃濃度35Be'，注漿壓力為1.5 MPa左右，施工中根據(jù)圍巖破碎程度可以對以上參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)單孔注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并繼續(xù)注漿10min以上或單孔注漿量與設(shè)計(jì)注漿量基本相同、注漿速度在20L/min以下時(shí)，可以結(jié)束本孔注漿。

經(jīng)過全斷面周邊超前預(yù)注漿支護(hù)，掌子面前方松散的圍巖得到了很好的固結(jié)，開挖后沒有出現(xiàn)過垮塌現(xiàn)象。同時(shí)，由于超前探孔的預(yù)排和雙液漿的封堵，爆破開挖后掌子面即測瓦斯氣體濃度大大降低，由原來的>8%降低為2%～4%，并且殘留在炮孔內(nèi)的瓦斯氣體濃度也降低到1%～2%，切實(shí)降低了洞室內(nèi)的瓦斯氣體濃度。

（四）斜井轉(zhuǎn)正洞

自斜井XDK0+018.67爬坡開挖到斜井與隧道正洞開挖輪廓線相交處XDK0+007.67，即如圖1所示開挖第①部分。正洞DK2193+932.08～+942.1段拱頂最大高程為-3.27m，斜井里程XDK0+025拱頂高程-7.754m，斜井XDK0+025～+007.67段首先按斜井標(biāo)準(zhǔn)斷面不變按i=23.1%斜率進(jìn)行上挑開挖，坑底按-1.62%開挖。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊延勇.軟弱圍巖隧道斜井轉(zhuǎn)正洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[j].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013年1期.

[2]何財(cái)基.特長鐵路隧道長大斜井通風(fēng)技術(shù)[j].鐵道建筑，2012年5期.