高速公路隧道通風(fēng)豎井施工分析

劉沖

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東泰安 271000）

0 引言

在當(dāng)前隧道工程項(xiàng)目施工中，由于通風(fēng)豎井技術(shù)具有工期短、效率高以及技術(shù)方案成熟等優(yōu)點(diǎn)成為道路工程的首選。但根據(jù)現(xiàn)有工程項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，隧道通風(fēng)豎井的施工條件不理想，例如地質(zhì)條件差、高山陡坡等問(wèn)題都會(huì)增加豎井施工難度，影響施工質(zhì)量。為解決上述問(wèn)題，應(yīng)積極探索一條成熟、有效的通風(fēng)豎井施工方案，這也是本文研究的主要目的。

1 工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介

石峽隧道通風(fēng)豎井井口位于溝谷岸坡相對(duì)平緩、凸出的斜坡地帶，地面高程+775～+795m，兩側(cè)為相對(duì)低洼的沖溝地形，溝坡坡角約20°，局部較陡，植被發(fā)育良好。通風(fēng)豎井井口設(shè)計(jì)標(biāo)高+762m，落底高+556.9m，井身深度210.1m，井身凈直徑8.2～10.6m。本次項(xiàng)目中，通風(fēng)豎井井身內(nèi)設(shè)中隔墻，中隔墻中心線與井身中心線重合，通過(guò)中隔墻與通風(fēng)豎井構(gòu)筑成整體。

2 高速公路隧道通風(fēng)豎井施工方案

2.1 井身掘進(jìn)、超前支護(hù)及初期襯砌

2.1.1 導(dǎo)孔施工

先采用三牙輪鉆頭鉆進(jìn)2m 后，卸下三牙輪將主動(dòng)鉆桿與潛孔錘進(jìn)行連接后送入孔內(nèi)。啟動(dòng)空壓機(jī)在潛孔錘離孔底0.3m 處時(shí)開(kāi)始送風(fēng)，確認(rèn)有強(qiáng)風(fēng)返至井口時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具緩慢送至孔底，輕壓慢轉(zhuǎn)待潛孔錘工作正常時(shí)按照既定技術(shù)參數(shù)鉆進(jìn)至井身底部。

2.1.2 擴(kuò)孔施工

導(dǎo)孔貫通后，卸下導(dǎo)孔鉆頭，將直徑1.4m 擴(kuò)孔鉆頭與鉆桿進(jìn)行絲扣連接，提起鉆具，使1.4m 擴(kuò)孔鉆頭提升至適當(dāng)高度，完成整個(gè)擴(kuò)孔鉆頭的安裝。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以采用提拉設(shè)備輔助安裝。

當(dāng)擴(kuò)孔鉆頭接好后，慢速上提鉆具。直到滾刀開(kāi)始接觸巖石，然后停止上提，用低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，慢慢掘進(jìn)，保證鉆頭滾刀不受過(guò)大的沖擊而損壞。開(kāi)始擴(kuò)孔時(shí)安排專人觀察，將現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)通知操作人員，等鉆頭全部均勻接觸巖石，才能正常擴(kuò)孔鉆進(jìn)。在擴(kuò)孔鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)巖石硬度較大時(shí)，可適當(dāng)增加鉆壓，反之可以減少鉆壓。當(dāng)鉆頭擴(kuò)孔至距基礎(chǔ)2.5m 時(shí)，要降低鉆壓慢速鉆進(jìn)，并且要認(rèn)真觀察基礎(chǔ)周圍是否有異常現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)采取措施處理。繼續(xù)緩慢進(jìn)行擴(kuò)孔，直至鉆頭露出地面。

2.1.3 掘進(jìn)施工

本次項(xiàng)目中采用減震、弱沖、光底、中深孔光面爆破的施工方案，主要施工設(shè)備包括YT-28 型鑿巖機(jī)、傘形鉆架等，在完成現(xiàn)場(chǎng)定位后即可施工。通風(fēng)豎井井身基巖爆破的關(guān)鍵參數(shù)如表1 所示。

表1 通風(fēng)豎井井身基巖爆破的關(guān)鍵參數(shù)

2.1.4 裝巖排矸

爆破后將松渣采用人工扒下導(dǎo)井，清除干凈后蓋好下料導(dǎo)井井蓋，才能出渣。采用裝載設(shè)備配合自卸車在豎井下部施工支洞出渣，經(jīng)隧道運(yùn)輸至指定地點(diǎn)。

2.1.5 超前支護(hù)方案

本次項(xiàng)目中采用￠42 超前注漿小導(dǎo)管支護(hù)方案，其關(guān)鍵參數(shù)包括：①導(dǎo)管縱向間距2.4m、外傾斜角15°、環(huán)向間距500mm。②每次工作面清底結(jié)束后即可按照?qǐng)D紙內(nèi)容標(biāo)定超前錨桿中心位置，并用TY28 手風(fēng)鉆造孔。③鉆桿為中空六角鉆桿，鉆頭規(guī)格為￠50，可滿足成孔后孔徑大于鋼管直徑5mm 的要求[1]。

現(xiàn)場(chǎng)鉆孔施工中嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的孔位施工，用半圓儀校核角度后，避免因?yàn)榻嵌绕钸^(guò)大而留下質(zhì)量隱患。導(dǎo)管安裝結(jié)束后用高壓風(fēng)機(jī)吹干內(nèi)部砂石，并用塑膠泥封堵孔口與裂隙。

采用現(xiàn)場(chǎng)配制水泥砂漿注漿，二者的配比方案為1∶1，注漿壓力為1.0MPa，也可以根據(jù)周圍巖體情況再確定。

2.1.6 初期支護(hù)方案

（1）錨桿施工工藝。初噴后采用風(fēng)動(dòng)鑿巖鉆機(jī)鉆孔，鉆孔須垂直于巖面，鉆孔數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，鉆孔深度不小于錨桿桿體的有效長(zhǎng)度?，F(xiàn)場(chǎng)施工前可先將“藥卷”浸泡在水中，使其充分吸收水分。施工中使用專用工具將桿體與“藥卷”頂入錨桿安裝孔中并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)桿體，保證水泥可均勻、密實(shí)地分布在桿體周圍，但要避免過(guò)度攪拌。

（2）鋼筋網(wǎng)片支護(hù)。鋼筋網(wǎng)采用?6.5 鋼筋，預(yù)先在洞外鋼筋場(chǎng)加工成型。鋼筋類型及網(wǎng)格間距按設(shè)計(jì)要求施作。鋼筋冷拉調(diào)直后使用，檢查鋼筋表面有無(wú)裂紋、油污、顆?；蚱瑺钿P蝕。確認(rèn)無(wú)異常后即可采用焊接工藝，常見(jiàn)網(wǎng)格尺寸有25cm×25cm 及20cm×20cm 兩種形式。安裝時(shí)搭接長(zhǎng)度不得小于30d 且不得小于一個(gè)網(wǎng)格長(zhǎng)邊尺寸。

（3）鋼架安裝。鋼架分5～6 節(jié)，各節(jié)鋼架以螺栓連接，連接板應(yīng)密貼，并用?22 螺紋鋼進(jìn)行圍焊。鋼架水平放置，同時(shí)每節(jié)鋼架安設(shè)2 根鎖腳錨桿將其鎖定。鋼架按設(shè)計(jì)位置安設(shè)，在安設(shè)過(guò)程中當(dāng)鋼架和初噴層之間有較大間隙應(yīng)每隔2m 用混凝土預(yù)制塊楔緊，鋼架背后濕噴混凝土填充密實(shí)。鋼架縱向連接采用?22 鋼筋，梅花形布置，環(huán)向間距1.0m，間隔焊接于鋼架內(nèi)、外緣。

（4）混凝土噴射方案。在井口位置安裝JS1000 攪拌機(jī)拌料，在井底位置設(shè)置噴漿設(shè)備，將拌制好的材料通過(guò)底卸式吊桶運(yùn)送至工作面上；在噴射混凝土漿液前向其中添加速凝劑。

在本項(xiàng)目施工中應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)技術(shù)規(guī)范，噴射混凝土的注意事項(xiàng)如表2 所示。

表2 噴射混凝土的注意事項(xiàng)

2.2 井身二次襯砌方案

2.2.1 滑模法施工工藝

完成豎井的掘進(jìn)及初期支護(hù)后，井底組裝滑模、調(diào)試，地面建立混凝土輸送系統(tǒng)，混凝土從井口通過(guò)輸料系統(tǒng)將混凝土輸送至工作面，進(jìn)行井身襯砌作業(yè)，“自下而上”不間斷井身混凝土滑模襯砌，至井口地坪位置，停盤，進(jìn)行地面以上外側(cè)模板骨架、支撐，模板與滑膜同步上升，完成豎井的襯砌施工，案例工程的滑模體系如圖1 所示[2]。

圖1 案例工程的滑模體系

2.2.2 防水板與無(wú)紡布施工

（1）施工前做好操作人員崗位培訓(xùn)，做好設(shè)備的檢查調(diào)試并準(zhǔn)備各類原材料。

（2）巖面處理要求?？紤]到防水板施工對(duì)巖面性能提出了較高要求，因此在現(xiàn)場(chǎng)施工中應(yīng)注意以下兩項(xiàng)內(nèi)容：①檢查初期支護(hù)凈空，了解現(xiàn)場(chǎng)有無(wú)欠挖情況，避免在襯砌臺(tái)車后再出現(xiàn)而造成欠挖情況。②注意評(píng)估巖面平整度，在噴射混凝土前應(yīng)先鑿除凸出巖石，避免因?yàn)閹r石外形問(wèn)題破壞防水板。

（3）鋪設(shè)防水板。在鋪設(shè)防水板時(shí)應(yīng)執(zhí)行嚴(yán)格的工藝方案，其具體工藝要求如表3 所示。

表3 鋪設(shè)防水板的工藝要求

2.2.3 鋼筋連接工程

二襯鋼筋加工結(jié)束后即可在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)注鋼筋的編號(hào)與使用部位，避免用錯(cuò)。經(jīng)專人操作鋼筋連接件后，將二襯二外層鋼筋在吊盤中層盤上施工，內(nèi)層則在吊盤下層盤上施工。豎筋施工中經(jīng)螺紋機(jī)械連接，鋼筋搭接時(shí)采用環(huán)筋工藝。所有預(yù)留的鋼筋應(yīng)與井壁鋼筋連接成整體，并用專用模板固定。

2.2.4 模板的組裝與拆除

組裝模板前檢查模板性能，通過(guò)計(jì)算，支撐桿數(shù)量（即千斤頂?shù)臄?shù)量）12 根滿足要求，結(jié)合石峽隧道中隔墻結(jié)構(gòu)特性，設(shè)計(jì)中取千斤頂16 臺(tái)，支撐桿16 根，可滿足要求。

2.2.5 澆筑混凝土

混凝土通過(guò)溜槽溜到井口上方集料斗，再直接卸料經(jīng)下料溜管下料，下料管設(shè)緩沖裝置，克服混凝土在重力作用下的加速度及骨料分離。下料管底部接一節(jié)軟管，最大的混凝土澆筑厚度為300mm。在混凝土入模后安排專人振搗（所有混凝土振搗人員均應(yīng)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)化培訓(xùn)），相鄰振搗點(diǎn)間距普遍為（350±50）mm，注意避免振搗棒因?yàn)榕鲎蹭摻钆c模板而影響混凝土澆筑效果[3]。

2.2.6 井壁養(yǎng)護(hù)方案

井壁養(yǎng)護(hù)工作主要在下層輔助拆模盤上進(jìn)行，在盤上增設(shè)灑水管，在結(jié)構(gòu)脫模后即可指派專人做灑水養(yǎng)護(hù)，使井壁長(zhǎng)期保持濕潤(rùn)狀態(tài)，避免因?yàn)闇囟茸兓瘜?dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生龜裂等質(zhì)量問(wèn)題。

2.3 中隔墻施工方案

二次襯砌施工結(jié)束后，即可采用滑模法組裝金屬模板做砌筑鋼混結(jié)構(gòu)施工，主要工藝內(nèi)容包括：①先拆除井身吊盤輔助圈后，檢查吊盤是否規(guī)格符合井身凈直徑的要求，確認(rèn)正常后可將吊盤下落至井底位置按二襯施工方法施工中隔墻。②在中隔墻鋼筋施工前可先做墻面做鑿毛處理布設(shè)后澆帶，之后用高壓風(fēng)清槽。③在處理預(yù)留鋼筋時(shí)若發(fā)現(xiàn)有鐵銹等質(zhì)量隱患應(yīng)按照規(guī)定除銹，施工期間遵照《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》的技術(shù)規(guī)范即可。

2.4 與井身各連接通道施工方案

本次工程項(xiàng)目中的井身連接通道主要包括兩個(gè)排風(fēng)道、一個(gè)送風(fēng)道以及電纜通道，各個(gè)通道與井身連接鎖扣位置的施工方法相同，施工的關(guān)鍵工藝：掘砌至硐室上方1～2m 位置時(shí)停止掘進(jìn)，并將井身十字中心線與標(biāo)高導(dǎo)至上部井壁，用于做分層掘進(jìn)，每次分層掘進(jìn)高度控制在2.8m 左右，并且在加強(qiáng)段施工中應(yīng)隨著井身施工進(jìn)度做分層掘砌；其他部分可從隧道方向掘進(jìn)、砌筑[4]。為提升井身與現(xiàn)澆混凝土施工質(zhì)量，可采用通道鋼模＋二次襯砌模板組成穩(wěn)定整體，施工的關(guān)鍵工藝如下。

（1）掘進(jìn)與初期支護(hù)階段，當(dāng)施工人員掘進(jìn)至井底各通道上方約1～2m 位置停止掘進(jìn)，并做好上段初期支護(hù)，將標(biāo)高與十字中心線標(biāo)定好支護(hù)好的混凝土結(jié)構(gòu)上，之后做分層掘進(jìn)即可[4]。

（2）裝矸與排矸。一個(gè)排風(fēng)道提前掘進(jìn)、初期支護(hù)到位，用于井身掘進(jìn)出渣；其他風(fēng)道及電纜通道采用鉆爆法施工，臺(tái)階法開(kāi)挖時(shí)，上半斷面的石碴用反鏟挖掘機(jī)扒至下臺(tái)階后，由裝載機(jī)裝車，自卸汽車運(yùn)輸至隧道外。

（3）二次襯砌施工方案。鎖口位置加強(qiáng)段用井身模板＋通道鋼模的方法施工，主要工藝內(nèi)容包括：①綁扎鋼筋。按照?qǐng)D紙連接鋼筋后，經(jīng)專人綁扎鋼筋，并采用由里向外的施工流程綁扎連接處鋼筋，墻部鋼筋開(kāi)始綁扎時(shí)可采用鋼筋樹(shù)脂錨桿進(jìn)行固定，待墻部與井身連接部分鋼筋混凝土澆筑完后即可綁扎拱部鋼筋，并預(yù)留一定長(zhǎng)度的搭接鋼筋。②模板施工。立模板施工中選擇規(guī)格符合要求的方木、鋼管，通過(guò)模板內(nèi)外支撐固定后，避免出現(xiàn)跑模等問(wèn)題，必要時(shí)可用工程鋼管搭設(shè)腳手架輔助現(xiàn)場(chǎng)施工[5]。③混凝土澆筑施工方案。本次項(xiàng)目中使用JS-1000 混凝土攪拌樁，經(jīng)溜灰管與分灰器將混凝土溜入金屬模板中，其分層混凝土澆筑厚度應(yīng)小于等于300mm。

2.5 施工中的注意事項(xiàng)

結(jié)合本次工程項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，在隧道通風(fēng)豎井施工中應(yīng)注意以下內(nèi)容：①在雨季施工中所有原材料遮蓋防雨布，避免石料、砂石被淋濕。②進(jìn)口與料場(chǎng)周圍排水口需及時(shí)清理，避免因堵塞而影響現(xiàn)場(chǎng)排水效果。③冬季施工階段應(yīng)重視設(shè)備保溫，避免在低溫條件下導(dǎo)致設(shè)備受凍損壞；井口位置應(yīng)準(zhǔn)備防滑措施，避免施工人員因滑倒而遭受損傷。④冬季施工中若必須采用混凝土澆筑施工，也要避免使用溫度大于80℃的熱水。

3 結(jié)語(yǔ)

高速公路隧道通風(fēng)豎井項(xiàng)目施工難度高，容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，案例項(xiàng)目中采取的關(guān)鍵施工工藝在技術(shù)上具有可行性，可有效杜絕施工質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生，技術(shù)上具有可行性。因此相關(guān)人員應(yīng)在評(píng)估施工工藝合理性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化通風(fēng)豎井現(xiàn)場(chǎng)施工流程，為高速公路隧道項(xiàng)目施工提供良好范例，值得關(guān)注。