淺談獅子坪隧道地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道 施工技術(shù)及過程管控研究

楊壯

摘 要：近年來，隨著山區(qū)高速公路的快速修建，長、大隧道或特長隧道在國內(nèi)山區(qū)高速公路上屢見不鮮。而隧道通風是長、大隧道或特長隧道的管理和運營的關(guān)鍵和重要施工環(huán)節(jié)。隧道地下風機房作為長大隧道或特長隧道的輔助通風巷道，以其斷面類型多、洞室高、空間跨度大、洞室間距小且交叉多、結(jié)構(gòu)復雜等特點增加了地下風機房的施工難度。項目結(jié)合正在施工的隧道項目，以及國內(nèi)同類型特長隧道地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道相關(guān)施工經(jīng)驗，介紹了獅子坪隧道地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道施工技術(shù)及過程管控重難點，根據(jù)地下風機房斷面大小、布置形式、工程地質(zhì)條件和工期要求等實際情況，采用合理的施工工藝，確保安全高效的完成獅子坪隧道聯(lián)絡(luò)風道交叉口施工。

關(guān)鍵詞：特長隧道;地下風機房;聯(lián)絡(luò)風道;交叉口;施工技術(shù)

1 工程概況

1.1 原方案工程概況

2#通風橫洞地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道位于獅子坪隧道中部PZK145+185處，圍巖級別為Ⅳ級，左線起點樁號為PZK1+303，終點樁號為PZK1+483;右線起點樁號為PK1+354，終點樁號為PK1+491。2#通風橫洞地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道共設(shè)交叉口14個（考慮施工方便及施工期間通風，比設(shè)計增加2個），聯(lián)絡(luò)風道6條，運輸通道1條，人行通道2條，設(shè)備房1處。如圖1所示。

2 工程特點

2.1 結(jié)構(gòu)特點

地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道交叉口較多，主要包括由小斷面進入大斷面交叉口的施工、由大斷面進入小斷面交叉口的施工，由于洞室較多，圍巖應(yīng)力分布較為復雜，而且各個交叉口均為異性斷面，開挖過程中，測量人員要提前根據(jù)不同位置的斷面放樣，初支和二襯施工較為困難;同時，聯(lián)絡(luò)風道存在大縱坡段施工現(xiàn)象，最大坡度高度31.66%，施工難度較大。

2.2 環(huán)境特點

根據(jù)設(shè)計圖紙，獅子坪隧道地下水較為發(fā)育，綜合正常涌水量為13 946 m3/d，最大涌水量27 893 m3/d，1#、2#通風橫洞長1 462 m，縱坡比僅為0.3%，且獅子坪隧道圍巖結(jié)構(gòu)面張開度較大，含泥質(zhì)夾層較多，利用中央排水溝排放過程中沿程阻力較大，排水較為困難。

2.3 施工重難點分析

（1）地下風機房開挖：根據(jù)地下風機房斷面大小、布置形式、工程地質(zhì)條件和工期要求等實際情況，地下風機房施工采用三臺階施工工藝。以運輸通車作為地下風機房輔助施工通道，通過采用26 m長斜導洞進入到地下風機房第三臺階;

（2）交叉口的施工：主要包括由小斷面進入大斷面交叉口的施工、由大斷面進入小斷面交叉口的施工，其中，由小斷面進入大斷面的交叉口施工難度較大;

（3）聯(lián)絡(luò)風道大縱坡段及小凈間距跨頂施工。

3 施工順序

（1）由第一開挖班從3#交叉口施工車行通道挑頂至地下風機房第三臺階，同時，由第二開挖班從2#交叉口施工聯(lián)絡(luò)風道一至主線左洞洞頂;

（2）由第一開挖班從6#交叉口施工地下風機房至9#交叉口，同時，由第三開挖班從1#交叉口施工聯(lián)絡(luò)風道二至主線左洞洞頂;

（3）由第三開挖班從7#交叉口施工至主線左洞洞頂，由第四開挖班從7#交叉口施工至平導右洞洞頂;

（4）由第一開挖班從8#交叉口施工至主線左洞洞頂，由第二開挖班從8#交叉口施工至平導左洞;由第五開挖班施工設(shè)備房;

（5）由第一和第二開挖班從9#交叉口施工地下風機房至10#交叉口，同時，由第五開挖班從11#交叉口施工聯(lián)絡(luò)風道一至地下風機房，由第四開挖班從12#交叉口施工聯(lián)絡(luò)風道二至地下風機房;

（6）由第一和第五開挖班最后施工人行通道。

4 施工方法、工藝

4.1 地下風機房洞身開挖及初期支護施工

4.1.1 地下風機房開挖方法

根據(jù)2#通風橫洞地下風機房斷面大小、布置形式、工程地質(zhì)條件和工期要求等實際情況，地下風機房施工采用三臺階施工工藝。以目前正準備施工的運輸通車作為地下風機房輔助施工通道，通過采用26 m長斜導洞進入到地下風機房第三臺階，分①→④四個循環(huán)直至開挖到地下風機房第三臺階全斷面，沿地下風機房縱向正常掘進，然后依次施工第二、第一臺階，為保證安全施工，施工時短進尺、弱爆破、緊支護、勤量測，做好臨時支撐和防護，以減少對圍巖的擾動。

4.1.2 注意事項

由于獅子坪隧道2#通風橫洞地下風機房施工斷面較大，洞室較高且交叉口較多，地下風機房的初期支護必須及時、規(guī)范施工，尤其是交叉口部位，安裝托梁的速度要快，φ42×4 mm鎖腳錨管必須安裝到位，盡快完成支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力轉(zhuǎn)換，嚴禁鋼支撐拱腳懸空時間過程;工字鋼托梁、立柱、斜撐、橫撐之間必須焊接牢靠，這樣才能保證地下風機房初期支護結(jié)構(gòu)有效受力。

4.2 大縱坡段聯(lián)絡(luò)風道初期支護施工

大縱坡段聯(lián)絡(luò)風道共計5條，最大縱坡36%，上跨主洞、2#通風橫洞右線聯(lián)絡(luò)風道洞身開挖分別由兩端向上跨段落施工，開挖臺車的中部、尾部用方木進行支墊，并用鋼筋錨固在底板中，支墊高度確保臺車頂面保持水平，保證工人操作方便。

大縱坡段聯(lián)絡(luò)風道上跨主洞最小間距為1.5 m，洞身開挖分別由兩端低處向中間上跨段落施工，在大縱坡段聯(lián)絡(luò)風道開挖及初期過程中，開挖臺車的中部、尾部要用方木進行支墊，并用鋼筋錨固在底板中，支墊高度確保臺車頂面保持水平，有利于工人操作，確保施工過程安全。

4.3 地下風機房二襯施工

地下風機房二襯施工均采用3 m長二襯臺車整體式澆筑，由于地下風機房施工斷面較大，為了確保施工過程安全，先進行兩次直立邊墻的二襯混凝土澆筑施工，采用分層對稱澆筑施工工藝，防止產(chǎn)生側(cè)向壓力導致臺車偏位。為了減輕對二襯臺車的面荷載，可選用塌落度較小的混凝土，在下層混凝土初凝之前澆筑上層混凝土，最好進行拱部二襯混凝土的澆筑，拱頂位置預留注漿孔，后期注漿密實，防止產(chǎn)生空洞，確保地下風機房二襯施工質(zhì)量。

4.4 聯(lián)絡(luò)風道大縱坡段二襯施工

除地下風機房二襯采用整體式臺車澆筑外，其余剩余工程均采用“型鋼+小片平?！逼囱b進行混凝土澆筑，為了確保施工過程安全，聯(lián)絡(luò)風道大縱坡段每次施工4 m，聯(lián)絡(luò)風道平緩段、運輸通道、人行通道每次施工8 m，混凝凝土進口采用預留天窗和預留壓注管的方式進行。

5 施工過程控制重點

5.1 施工過程通風

2#通風橫洞地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道施工通風采用壓入式通風，由洞口壓入至地下風機房開挖掌子面。在2#通風橫洞左、右線各設(shè)置兩組2×132 kW的風機輔助主洞4個掌子面及地下風機房和聯(lián)絡(luò)風道的施工。隨著地下風機房及聯(lián)

絡(luò)風道作業(yè)面的展開，要加強施工掌子面的通風，確保掌子面的風壓，供風和風速，保障施工過程的安全。

5.2 施工過程排水

根據(jù)設(shè)計圖紙，獅子坪隧道地下水較為發(fā)育，綜合正常涌水量為13 946 m3/d，最大涌水量27 893 m3/d，12#通風橫洞長1 462 m，縱坡比僅為0.3%，且獅子坪隧道圍巖結(jié)構(gòu)面張開度較大，含泥質(zhì)夾層較多，利用中央排水溝排放過程中沿程阻力較大，排

水較為困難;而且，在12#通風橫洞交叉口及通風聯(lián)絡(luò)道施工過程中，由于洞室較多，聯(lián)絡(luò)風道波浪式起伏，縱坡比較大，必須做好臨時排水及引流措施，為了防止出現(xiàn)意外情況，要準備多臺電動的排水泵，采用分級進行排水，同時做好洞內(nèi)中央排水溝分級沉淀，加快洞內(nèi)污水排放。

5.3 隧道開挖爆破

隧道開挖采用光面爆破開挖技術(shù)，嚴格遵守《爆破安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定和要求，按照爆破設(shè)計進行施工，合理調(diào)整周邊眼間距和光爆層厚度，采用軸向間斷不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，嚴格控制炸藥單孔耗量，尤其是交叉口等應(yīng)力集中部位，保證爆破成型質(zhì)量，盡量減少對圍巖及已施工洞室的擾動。

5.4 隧道交通運輸

由于地下風機房及通風聯(lián)絡(luò)風道施工過程中，洞內(nèi)存在多掌子面同時施工作業(yè)情況，會給主洞交通運輸造成影響，進而耽誤施工生產(chǎn)，因此，要加強現(xiàn)場施工生產(chǎn)管理和交通安全管控，靈活調(diào)用2#通風橫洞左右線進行交通運輸，確保洞內(nèi)交通順暢。

5.5 現(xiàn)場監(jiān)控量測

為確保施工安全和工程質(zhì)量，必須加強施工過程現(xiàn)場監(jiān)控量測，通過監(jiān)控量測結(jié)果及時判斷施工過程中出現(xiàn)的不良地質(zhì)和開挖后圍巖的穩(wěn)定性，預判圍巖應(yīng)力的變化狀態(tài)，及時改善裝藥結(jié)構(gòu)，合理調(diào)整炸藥用量，減少開挖過程中對圍巖的擾動，保持圍巖的整體性，同時，根據(jù)圍巖強度、整體情況及地下水發(fā)育程度，合理調(diào)整襯砌支護參數(shù)并采取相應(yīng)的施工措施，確保施工過程安全;主要監(jiān)測項目：隧道初支表面觀察、拱頂下沉、周邊收斂及錨桿的抗拔拉力。

5.6 交叉口的施工

由于獅子坪隧道地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道斷面類型多、空間跨度較大、洞室較高、洞室間距較小且交叉口較多、結(jié)構(gòu)復雜、群洞效應(yīng)明顯，施工難度大，施工風險高;交叉口處應(yīng)力較為復雜，初期支護必須及時、規(guī)范施工，由小斷面進入大斷面挑頂施工時，必須施工超前錨桿、系統(tǒng)錨桿、鎖腳錨管、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等臨時支護，必要時要采用鋼支撐等加強支護措施。

5.7 地下風機房施工

由于獅子坪隧道2#通風橫洞地下風機房施工斷面較大，洞室較高且交叉口較多，地下風機房的初期支護必須及時、規(guī)范施工，尤其是交叉口部位，安裝托梁的速度要快，φ42×4 mm鎖腳錨管必須安裝到位，盡快完成支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力轉(zhuǎn)換，嚴禁鋼支撐拱腳懸空時間過程;工字鋼托梁、立柱、斜撐、橫撐之間必須焊接牢靠，這樣才能保證地下風機房初期支護結(jié)構(gòu)有效受力。

5.8 大縱坡段施工

由于獅子坪隧道1#、2#通風橫洞聯(lián)絡(luò)風道及地下風機房斜導洞施工部位存在大縱坡段施工，施工難度大，施工風險高，施工過程中易發(fā)生臺車及機具設(shè)備傾覆的風險，給施工造成很大的安全隱患，因此，在施工過程中要采取嚴格有效的防傾覆措施，在開挖臺車的中部、尾部用方木進行支墊，并用鋼筋錨固在底板中，支墊高度確保臺車頂面保持水平，保證工人操作方便，同時，機具設(shè)備要放置在安全區(qū)域內(nèi)，防止發(fā)生意外事故。

6 總結(jié)

項目通過深入研究和總結(jié)獅子坪隧道地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道施工技術(shù)及過程管控重點，安全高效的完成獅子坪隧道聯(lián)絡(luò)風道交叉口施工，比傳統(tǒng)施工方法節(jié)約工期33天，為獅子坪隧道總體工程的施工爭取了寶貴的時間，為公司在山區(qū)高原特長隧道地下風機房及聯(lián)絡(luò)風道交叉口施工技術(shù)研究上積累了寶貴的經(jīng)驗，并培養(yǎng)了一批復合型人才。

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