華鎣山特長(zhǎng)公路隧道通風(fēng)豎井設(shè)計(jì)與施工WORD稿件

1、華鎣山特長(zhǎng)公路隧道通風(fēng)豎井設(shè)計(jì)與施工駱 馳(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031)摘要：對(duì)于日益增多的長(zhǎng)大公路隧道的建設(shè)而言，運(yùn)營(yíng)通風(fēng)是關(guān)鍵技術(shù)之一，而豎井分段通風(fēng)的有效性已經(jīng)為實(shí)踐所證明。鑒于目前國(guó)內(nèi)公路隧道豎井的設(shè)計(jì)和施工方面尚無(wú)較成熟的經(jīng)驗(yàn)，仍需作進(jìn)一步的研究與探討，結(jié)合在建的南大梁高速公路華鎣山特長(zhǎng)公路隧道通風(fēng)豎井的設(shè)計(jì)及其施工方案，闡述了當(dāng)前較為成熟的深豎井圍巖壓力秦氏計(jì)算理論，介紹了本項(xiàng)目豎井圍巖壓力的計(jì)算方法，探討了公路隧道豎井施工方法的特點(diǎn)及其適用條件，并對(duì)公路行業(yè)豎井設(shè)計(jì)與施工的規(guī)范與規(guī)程的迫切需要、秦氏豎井地壓計(jì)算理論的參數(shù)取值問題及反井鉆機(jī)設(shè)備的亟待研發(fā)等

2、提出幾點(diǎn)建議，為今后的研究工作與類似工程提供參考。關(guān)鍵詞：公路隧道；通風(fēng)豎井；豎井設(shè)計(jì)；施工方法中圖分類號(hào): U453.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：Design and Construction of Ventilation Shaftin Hua Yingshan Highway TunnelLUO Chi(1. China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd, Chengdu 610031, China)Abstract: Tunneling ventilation in operational period was one of the

3、key technical problems in constructing the large tunneling engineering, And one of the effective ventilation ways is that the shaft is ventilated by stage. However, because the shaft built in tunnel of domestic highway is few in quantity at present, there is no ripe experience in design and operatio

4、n, it is necessary to carry on further investigation and discussion on this problem. In this paper, the Qin Shi calculation theory and construction methods of deep shaft of highway tunnel, as well as the calculation method of Hua Yingshan tunnel shaft has been introduced and discussed based on the d

5、esign and construction methods of ventilation shaft of Hua Yingshan extra-long tunnel in NanDaLiang highway, the paper also puts forward some suggestions on the necessary of code for design and construction of shaft in highway industry, some questions about the parameters of Qin Shi calculation theo

6、ry, and the development of raise boring machine, which will provide reference for research works and similar engineering in future.Key words: Highway tunnel; ventilation shaft; design of shaft; construction method80 引言隨著高等級(jí)公路的不斷發(fā)展，山嶺隧道越修越長(zhǎng)，隧道斷面越修越大，隧道的運(yùn)營(yíng)通風(fēng)技術(shù)也隨著隧道不斷向長(zhǎng)、大方向發(fā)展而發(fā)展。從目前的工程實(shí)踐來(lái)看，在特長(zhǎng)隧道中控制洞內(nèi)風(fēng)速

7、在規(guī)范1的限值以內(nèi)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分段通風(fēng)及排煙最主要的手段就是設(shè)置通風(fēng)豎井。收稿日期：2012-02-23； 修回日期：2012-04-25基金項(xiàng)目：無(wú)作者簡(jiǎn)介：駱馳（1983-），吉林省永吉縣人，2009年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)，碩士，助理工程師，現(xiàn)從事隧道及地下工程方面的設(shè)計(jì)與研究工作。就隧道通風(fēng)豎井的設(shè)計(jì)而言，其重點(diǎn)主要在于豎井圍巖壓力的計(jì)算。早在20世紀(jì)70年代，馬英明曾撰文對(duì)幾種豎井地壓計(jì)算理論進(jìn)行了介紹和評(píng)價(jià)，并根據(jù)我國(guó)煤炭系統(tǒng)若干豎井表土地壓的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提出似重液地壓和水土分算地壓等經(jīng)驗(yàn)公式2，李計(jì)發(fā)則通過對(duì)豎井地壓計(jì)算理論及作用在井壁上的其它荷載的分析，提出了井壁計(jì)算中

8、存在的問題，對(duì)解決辦法進(jìn)行了初步探討3；豎井的施工方面，全斷面開挖法在豎井的施工中有著技術(shù)成熟、工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，而鉆機(jī)反井法機(jī)械化程度高、施工速度快的特點(diǎn)使其越來(lái)越受到工程技術(shù)人員的青睞46。目前對(duì)于公路隧道豎井設(shè)計(jì)的研究大多止于對(duì)設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)參數(shù)的闡述，鮮見結(jié)合工點(diǎn)對(duì)豎井圍巖壓力的計(jì)算有所深入探討，同時(shí)國(guó)內(nèi)已建或在建的公路隧道豎井大多地質(zhì)條件較為單一，相關(guān)研究也少有涉及復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道豎井的施工，本文結(jié)合在建的南（充）大（竹）梁（平）（川渝界）高速公路華鎣山特長(zhǎng)公路隧道通風(fēng)豎井，介紹了豎井圍巖壓力的計(jì)算理論及本項(xiàng)目豎井圍巖壓力所采用的計(jì)算方法，探討了豎井施工方法的選擇及當(dāng)豎井穿越膨脹巖、

9、巖溶洞穴或地下暗河等不良地質(zhì)時(shí)的處治措施。1 工程概況南大梁高速公路是四川省最便捷的東北向通江達(dá)海的出川快速通道，直接通往陜西西安和重慶萬(wàn)州。華鎣山隧道為本項(xiàng)目的控制性工程，隧道位于四川盆地東部，橫穿北北東走向的華鎣山背斜北段，路線走向與越嶺山脊走向近于正交。隧道采用設(shè)計(jì)行車速度80 km/h的雙洞四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)、出口分別位于渠縣臨巴鎮(zhèn)楊家灣和大竹縣田壩鄉(xiāng)李家榜附近；隧道左洞長(zhǎng)8 151 m，最大埋深577 m，右洞長(zhǎng)8 168 m，最大埋深604 m，左、右洞線間距28.937.328 m；全隧共設(shè)車行橫洞11個(gè)，人行橫洞14個(gè)，右線隧道設(shè)一平行導(dǎo)坑。結(jié)合通風(fēng)需風(fēng)量及地形、地質(zhì)條

10、件，華鎣山隧道左、右線通風(fēng)方式均采用單座豎井分兩段送排式縱向通風(fēng)，其中左線豎井位于Z3K110+350左側(cè)87.25 m處，距左線隧道進(jìn)口4 481 m，井深461 m；右線豎井位于K109+050右側(cè)87.25 m處，距右線隧道進(jìn)口3 181 m，井深393 m。豎井主體采用中隔板將送、排風(fēng)道分開，豎井底部分別通過聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與地下風(fēng)機(jī)房連接。風(fēng)塔送風(fēng)口朝向區(qū)域常年主風(fēng)向，排風(fēng)口朝上，置于送風(fēng)口以上10m，左、右線送、排風(fēng)口水平間距分別約為18 m和25 m。圖1 華鎣山隧道通風(fēng)豎井布置示意圖Fig. 1 Arrangement of shaft in Hua Yingshan tunnel根據(jù)

11、華鎣山隧道地質(zhì)詳勘報(bào)告，豎井井口處自然斜坡約1029，表層為坡殘積（Q4dl+el）粉質(zhì)粘土和坡崩積（Q4dl+c）松散的碎、塊石土覆蓋，厚度07 m，下伏基巖為T2l地層，巖性主要為薄中厚層狀的泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖等，局部夾巖溶角礫巖及薄層石膏。井口段圍巖受風(fēng)化作用，節(jié)理、裂隙發(fā)育，土層較厚，圍巖穩(wěn)定性差，易坍塌，屬級(jí)圍巖；井身段圍巖一般較完整，屬級(jí)圍巖；局部巖溶發(fā)育段、較破碎的泥灰?guī)r段和巖溶角礫巖段圍巖穩(wěn)定性差，屬級(jí)圍巖。2 豎井地壓計(jì)算理論豎井地壓的計(jì)算由于其影響因素較多，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)一套完整且準(zhǔn)確的計(jì)算理論，而我國(guó)有關(guān)部門和單位通常選用的有擋土墻理論（秦氏理論、普氏理論

12、）、軸對(duì)稱極限平衡理論（別氏理論）、重液地壓理論、夾心墻地壓理論等。其中軸對(duì)稱理論、重液理論和夾心墻理論均是基于深表土地層豎井地壓?jiǎn)栴}的計(jì)算理論，此外有學(xué)者曾根據(jù)我國(guó)煤炭系統(tǒng)若干豎井表土地壓的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提出似重液地壓經(jīng)驗(yàn)公式和水土分算地壓經(jīng)驗(yàn)公式等也屬于此一范疇。華鎣山隧道通風(fēng)豎井表土層厚度07 m，故本文對(duì)深表土豎井地壓的計(jì)算理論不作更多闡述。參照我國(guó)煤炭系統(tǒng)的現(xiàn)行規(guī)范煤礦立井井筒及硐室設(shè)計(jì)規(guī)范，基巖段豎井地壓采用了秦氏理論7，公路行業(yè)的推薦性標(biāo)準(zhǔn)公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則中豎井地壓的計(jì)算也采用了秦氏理論8。秦氏理論的基本假定為豎井周圍每層巖層受破壞時(shí)出現(xiàn)滑動(dòng)棱柱體，將其上的覆蓋層視為作用于破壞棱柱體上

13、的均布荷載。根據(jù)秦氏理論，華鎣山隧道豎井圍巖壓力荷載的計(jì)算分別取各層巖土體的底部進(jìn)行，并以此為各襯砌類型段落的控制斷面進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算；同時(shí)考慮到工程實(shí)際中豎井所受到的側(cè)壓力往往呈不均勻分布狀態(tài)，計(jì)算中按豎井所處地層的傾角計(jì)入其不均勻側(cè)壓力系數(shù)，則 (1) (2)式中：、為最小、最大側(cè)壓力；、為各層巖土的重度；、為各層巖土的厚度；為各層巖土的水平側(cè)壓力系數(shù)，按計(jì)算，為各層巖土的內(nèi)摩擦角；為不均勻側(cè)壓力系數(shù)，根據(jù)本工程所處地層的巖層傾角（約1220）取為0.2。3 豎井設(shè)計(jì)3.1 豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）豎井凈空設(shè)計(jì)圖2 豎井凈空斷面圖（單位：cm）Fig. 2 Inner section of the

14、shaft (unit: cm)根據(jù)華鎣山隧道的送、排風(fēng)需要擬定通風(fēng)豎井的內(nèi)凈空尺寸，其中左線豎井內(nèi)徑7.5 m，排風(fēng)道凈空面積15.16 m2，周長(zhǎng)16.32 m，送風(fēng)道凈空面積26.48 m2，周長(zhǎng)20.15 m；右線豎井內(nèi)徑8.0 m，排風(fēng)道凈空面積18.96 m2，周長(zhǎng)18.12 m，送風(fēng)道凈空面積28.63 m2，周長(zhǎng)21.04 m。豎井凈空斷面見圖2。（2）井身段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公路隧道通風(fēng)豎井的設(shè)計(jì)一般采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，其支護(hù)參數(shù)主要根據(jù)結(jié)構(gòu)檢算同時(shí)類比相似工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)綜合確定。本項(xiàng)目從各地層段落井壁在不均勻側(cè)壓力作用下的結(jié)構(gòu)檢算成果出發(fā)，通過對(duì)現(xiàn)行規(guī)范所推薦的支護(hù)參數(shù)與當(dāng)前國(guó)內(nèi)若干

15、公路隧道豎井支護(hù)參數(shù)的整理和分析，確定本隧道豎井井身段襯砌支護(hù)參數(shù)見表1。表1 華鎣山隧道豎井支護(hù)參數(shù)表Table 1 Parameters of the support of shaft trunk in Hua Yingshan tunnel襯砌類型噴射混凝土系統(tǒng)錨桿8鋼筋網(wǎng)鋼架二次襯砌適用范圍C25(cm)規(guī)格長(zhǎng)度(m)間距(m)（縱環(huán)）間距(cm)規(guī)格間距(m)C30(cm)FSA1022砂漿2.51.01.0252530素適用于級(jí)圍巖灰?guī)r、白云巖段FSB1522砂漿2.51.01.0252535素適用于級(jí)圍巖泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r段FSA2222砂漿3.51.01.0202022格柵1.0

16、40素適用于一般級(jí)圍巖FSB2422砂漿4.01.01.02020HW1751.045素適用于級(jí)圍巖含巖溶角礫巖段FS2625組合4.00.81.02020HW1750.850鋼筋適用于級(jí)圍巖（3）鎖口及馬頭門設(shè)計(jì)豎井井口表土段采用60 cm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土鎖口，鎖口圈底部采用2 m的擴(kuò)大基礎(chǔ)，四周采用漿砌片石回填以防止施工期間鎖口圈橫向位移，根據(jù)井口地形、地質(zhì)條件，左、右線豎井鎖口圈高度均設(shè)為8 m，以保證鎖口結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)置于基巖之上。圖3 豎井井口結(jié)構(gòu)（單位：cm）Fig. 3 Collar of the shaft (unit: cm)井底馬頭門采用矩形開挖斷面，以利于豎井與聯(lián)絡(luò)風(fēng)道在直墻上

17、連接，方便施工。馬頭門上部設(shè)置5 m長(zhǎng)過渡段，以使上部井身段到馬頭門開挖斷面在此段落圓順過渡。井底過渡段與馬頭門二次襯砌均采用50 cm厚鋼筋混凝土加強(qiáng)處理。（4）壁座設(shè)計(jì)圖4 壁座結(jié)構(gòu)（單位：cm）Fig. 4 Structure of wall base (unit: cm)豎井壁座采用鋼筋混凝土雙錐型式，高1.3 m。壁座設(shè)置原則為井身級(jí)圍巖段每8 m設(shè)置一處，級(jí)圍巖段每15 m設(shè)置一處，級(jí)圍巖段每20 m設(shè)置一處；此外井底過渡段上方須設(shè)置一處。圖5 井底過渡段結(jié)構(gòu)（單位：cm）Fig. 5 Structure of the shaft bottom transition section

18、 (unit: cm)（5）中隔板設(shè)計(jì)中隔板作為分開送、排風(fēng)道的隔板，考慮其免維護(hù)性及兩側(cè)風(fēng)壓差和溫度差的影響，采用30 cm厚鋼筋混凝土，板內(nèi)設(shè)雙層鋼筋，并使其與井壁襯砌鋼筋焊接（素混凝土襯砌處保證錨固牢靠），以確保結(jié)構(gòu)安全。（6）輔助工程措施對(duì)于豎井井口級(jí)圍巖及井身級(jí)圍巖段，考慮其巖土局部較為破碎，圍巖穩(wěn)定性較差，開挖后易產(chǎn)生坍塌，因此設(shè)計(jì)中采用3.5 m長(zhǎng)42超前注漿小導(dǎo)管進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。3.2 豎井防排水設(shè)計(jì)隧道通風(fēng)豎井的防水通常采用結(jié)構(gòu)自防水加結(jié)構(gòu)縫防水的組合形式，排水則根據(jù)地質(zhì)條件在初支與二襯間沿豎向間隔一定距離設(shè)置盲溝（管），通過豎向盲溝（管）將地下水引至井底集水井或水溝經(jīng)過下部隧

19、洞排出洞外。華鎣山隧道豎井根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則對(duì)豎井防水等級(jí)的規(guī)定及地下工程防水技術(shù)規(guī)范9對(duì)相應(yīng)防水等級(jí)的防水措施要求，并結(jié)合隧道豎井所處地質(zhì)情況，參照類似工程的防、排水設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定防排水設(shè)計(jì)。（1）防水設(shè)計(jì)豎井防水等級(jí)為三級(jí)，二次襯砌采用抗?jié)B等級(jí)不低于S6的防水混凝土，施工縫采用遇水膨脹橡膠止水條和橡膠止水帶組合防水，并在新、老混凝土間涂刷界面劑。（2）排水設(shè)計(jì)豎井二次襯砌和噴射混凝土間設(shè)置4根自上而下豎向拉通的100HDPE雙壁打孔波紋管作為豎井排水的主通道，豎向間隔10 m（富水區(qū)段適當(dāng)加密）設(shè)置一道50單壁打孔波紋環(huán)向排水盲管，井底與兩側(cè)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道連接處各設(shè)置一道15 cm15 cm（寬

20、高）的截水槽截取井壁滲水，并通過倒虹吸與聯(lián)絡(luò)風(fēng)道的邊溝連接，將水經(jīng)由聯(lián)絡(luò)風(fēng)道排至地下風(fēng)機(jī)房排水系統(tǒng)。此外，為防止豎井井底產(chǎn)生積水，井底路面設(shè)置1%的橫坡和2%的縱坡，以使井底積水通過聯(lián)絡(luò)風(fēng)道及地下風(fēng)機(jī)房排水系統(tǒng)排出。4 豎井施工方法4.1 豎井施工方法概述根據(jù)國(guó)內(nèi)外煤炭、冶金及水利水電等行業(yè)在豎井施工方面的經(jīng)驗(yàn)，目前豎井的基本施工方法可按照主隧道與豎井建成的先后進(jìn)行選擇如下。（1）主隧道后于豎井建成主隧道后于豎井建成時(shí)宜采用自井口全斷面向下開挖，全斷面法又可細(xì)分為全井單行、長(zhǎng)段單行、短段單行及長(zhǎng)段平行作業(yè)法，其中全井單行作業(yè)法是各行業(yè)豎井的傳統(tǒng)施工方法，也是目前國(guó)內(nèi)采用最為普遍的施工方法。采用

21、全斷面法施工的工程案例有秦嶺終南山隧道2#豎井（井徑11.2 m，井深708.5 m）、墊鄰高速的明月山隧道豎井（井徑7.4 m，井深277.4 m）、滬蓉西高速的夾活巖隧道豎井（井徑8 m，井深365 m）等。（2）主隧道先于豎井建成主隧道先于豎井建成時(shí)即具備了豎井下部出碴條件，可選用反井法施工，反井法又可細(xì)分為吊罐反井、爬罐反井及鉆機(jī)反井正向擴(kuò)大法，其中吊罐法和爬罐法現(xiàn)已很少使用。采用反井法施工的工程案例有秦嶺終南山隧道1#（井徑10.8 m，井深190 m）和3#（井徑10.5 m，井深392 m）豎井、邵懷高速的雪峰山隧道3#豎井（井徑6.5 m，井深360 m）、廣梧高速的石牙山隧道

22、豎井（井徑7 m，井深157 m）、臺(tái)州至金華高速的蒼嶺隧道豎井（井徑8.6 m，井深273.7 m）等。表2 豎井施工方法比較表Table 2 Comparison of construction methods of shaft施工方法全斷面法反井法全井單行長(zhǎng)段單行短段單行長(zhǎng)段平行吊罐反井爬罐反井鉆機(jī)反井優(yōu)點(diǎn)工藝簡(jiǎn)單、管理方便工藝簡(jiǎn)單、管理方便工藝簡(jiǎn)單、管理方便、施工安全性較好平行作業(yè)，施工工期較短可利用反井出碴、通風(fēng)及排水，成本低，施工工期短可利用反井出碴、通風(fēng)及排水，成本低，施工工期短，可節(jié)約倒孔施工的費(fèi)用和時(shí)間可利用反井出碴、通風(fēng)及排水，施工費(fèi)用低，施工工期短，安全性好缺點(diǎn)出碴、通風(fēng)

23、及排水困難，施工工期長(zhǎng)，地質(zhì)差時(shí)安全性較差出碴、通風(fēng)及排水困難，施工工期偏長(zhǎng)，壁座需特殊設(shè)計(jì)以保證二襯倒懸時(shí)不脫落出碴、通風(fēng)及排水困難，施工工期偏長(zhǎng)，襯砌結(jié)構(gòu)縫多，整體性較差出碴、通風(fēng)及排水困難，需兩套吊盤，工序較復(fù)雜地質(zhì)差時(shí)安全性差技術(shù)要求高，地質(zhì)差時(shí)安全性差鉆井設(shè)備費(fèi)用較高適用范圍深度較淺，地質(zhì)較好深度較淺深豎井深豎井深度較淺，地質(zhì)較好（現(xiàn)已很少采用）深度較淺，地質(zhì)較好（現(xiàn)已很少采用）深度小于600 m（基于鉆井設(shè)備）當(dāng)主隧道后于豎井建成時(shí)，由于豎井底部不具備出碴條件，只能選擇全斷面正井開挖，而當(dāng)主隧道先于豎井建成時(shí)，豎井施工方法的選擇除了全斷面正井施工外，還可以選擇反井法施工。由上表可以

24、明顯看出，全斷面正井開挖具備工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，同時(shí)又有出碴及排水困難、需機(jī)械通風(fēng)、工期一般較長(zhǎng)、安全性相對(duì)較差等諸多弊端，而鉆機(jī)反井法施工具有總費(fèi)用低、工期短、安全性好、導(dǎo)井有利于出碴、排水及通風(fēng)等特點(diǎn)，但該法視鉆井設(shè)備的技術(shù)參數(shù)對(duì)井深有一定的限制；吊罐法與爬罐法由于應(yīng)用的局限性較大且施工安全性差，現(xiàn)已很少采用。4.2 本項(xiàng)目施工方法的選擇對(duì)于華鎣山隧道通風(fēng)豎井而言，全斷面法和反井法均具備施工條件，但左線豎井井口附近沒有任何山路可以作為施工便道，且豎井深達(dá)461 m，山高坡陡，另修便道比較困難；此外，華鎣山隧道通風(fēng)豎井所穿越地層存在局部地段巖溶裂隙發(fā)育等不良地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)條件較復(fù)雜，采用全斷面法

25、正井施工不但出碴和排水困難、施工效率低，且施工風(fēng)險(xiǎn)性也較大；另一方面，雖然鉆機(jī)反井法鉆機(jī)設(shè)備的費(fèi)用較高，但其施工費(fèi)用低，整體成本較低。總而言之，采用鉆機(jī)反井法無(wú)需很大的山上施工場(chǎng)地，施工設(shè)備相對(duì)較少，機(jī)械化程度高，施工人員少，勞動(dòng)強(qiáng)度低，作業(yè)安全，施工速度快，效率高，成本低，施工時(shí)不破壞圍巖，井璧光滑，成井質(zhì)量好，不需要在山上棄碴，有利于環(huán)保，對(duì)自然環(huán)境破壞小。鑒于本項(xiàng)目豎井的建設(shè)僅作營(yíng)運(yùn)通風(fēng)之用，可在地下風(fēng)機(jī)房及聯(lián)絡(luò)風(fēng)道施工完畢后采用鉆機(jī)反井法施工。目前，國(guó)內(nèi)已建的采用鉆機(jī)反井法施工的隧道豎井可謂比比皆是，而根據(jù)國(guó)內(nèi)反井鉆機(jī)設(shè)備的最新技術(shù)成果，目前國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)已能滿足井徑5 m、井深600 m的

26、豎井施工，可滿足本工程的實(shí)際需要。4.3 具體施工方案（1）鎖口段左、右線豎井井口鎖口段深各8 m，采用挖掘機(jī)直接開挖，自卸汽車運(yùn)至棄碴場(chǎng)；挖掘機(jī)挖不到的部分采用臨時(shí)龍門架系統(tǒng)等提升出碴施工。鎖口結(jié)構(gòu)施工完畢后，其背后采用漿砌片石回填至井口工作平面，同時(shí)安裝反井鉆機(jī)，連接好各部分液壓系統(tǒng)管路和電纜，進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試，準(zhǔn)備施工導(dǎo)井。（2）導(dǎo)井導(dǎo)井作為豎井后續(xù)擴(kuò)挖時(shí)的卸碴孔，在地下風(fēng)機(jī)房系統(tǒng)開挖至豎井位置（聯(lián)絡(luò)風(fēng)道）后采用鉆機(jī)反井法施工。鉆機(jī)就位后，自上而下鉆進(jìn)350 mm導(dǎo)向孔（圖6（a），導(dǎo)向孔與下部聯(lián)絡(luò)風(fēng)道貫通后，在井底拆掉導(dǎo)孔鉆頭，連接擴(kuò)孔鉆頭，開始自下而上將導(dǎo)向孔擴(kuò)鉆為3.5 m的導(dǎo)井（圖6

27、（b）。擴(kuò)孔鉆進(jìn)時(shí)破碎下來(lái)的巖屑靠自重落到井底，由出碴設(shè)備運(yùn)出。導(dǎo)井全部擴(kuò)透后，經(jīng)過鉆頭拉固、主機(jī)放倒、整體吊離等工作后結(jié)束導(dǎo)井施工，開始鑿井施工設(shè)施（地面井架、絞車等和井下配套設(shè)施）的布置工作，同時(shí)開展井口防護(hù)工作，準(zhǔn)備井筒的擴(kuò)挖施工。（a） 鉆導(dǎo)向孔 （b） 反井?dāng)U孔（c） 正井?dāng)U挖 （d） 施作二襯圖6 豎井施工方法簡(jiǎn)圖Fig. 6 Construction schematic of the shaft（3）擴(kuò)挖擴(kuò)挖施工準(zhǔn)備工作完畢后，自上向下進(jìn)行全斷面光面爆破，炮碴直落井底，自井底經(jīng)由風(fēng)機(jī)房出碴至棄碴場(chǎng)。擴(kuò)挖過程中，初期支護(hù)緊跟掌子面（圖6（c），噴射混凝土在井口拌和，溜灰管下放至掌子

28、面，經(jīng)人工二次拌和后使用，人員上下、物料運(yùn)輸由井架及提升機(jī)完成。井底馬頭門施工時(shí)，架設(shè)工字鋼架柱及鋼架梁，以保證馬頭門施工期間的安全。同時(shí)進(jìn)行施工設(shè)備的調(diào)整，準(zhǔn)備井壁二次襯砌及中隔板的施工。（4）井壁襯砌及中隔板二次襯砌在井身全部擴(kuò)挖完成后從下至上進(jìn)行澆筑（圖6（d），混凝土在井口拌合站拌和，通過溜灰管送至襯砌工作面，中間設(shè)緩沖器，防止混凝土離析，人工入模、機(jī)械振搗、自然或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)。豎井井壁與中隔板采用兩半圓滑模一次澆筑施工，隔板與井壁的連接采用18二級(jí)鋼筋進(jìn)行加固，混凝土入模順序?yàn)橄戎懈舭搴筘Q井襯砌，為防止模板偏壓造成模板移位，混凝土應(yīng)采用對(duì)稱入模和振搗。混凝土澆筑時(shí)分層厚度控制在3040

29、cm，且每層澆筑時(shí)間應(yīng)控制在45 min以內(nèi)?？紤]到本工程豎井較深，為避免二次襯砌在自重作用下產(chǎn)生過大壓應(yīng)力，豎井沿豎向每30 m設(shè)置一道施工縫。（5）不良地質(zhì)處治措施華鎣山隧道豎井地勘資料顯示，豎井井身局部地段巖溶裂隙發(fā)育，穿越灰?guī)r夾巖溶角礫巖及薄層石膏地層。設(shè)計(jì)考慮利用先行鉆孔（導(dǎo)向孔）對(duì)豎井地質(zhì)條件進(jìn)行初探，擴(kuò)孔時(shí)采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)井壁周邊不良地質(zhì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)重大不良地質(zhì)時(shí)則采用水平鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于一般的裂隙發(fā)育地段、局部夾巖溶角礫巖地段及穿越薄層石膏地段，可采用加強(qiáng)的初期支護(hù)與襯砌結(jié)構(gòu)，但當(dāng)豎井需全斷面穿越厚層硬石膏地層或遇巖溶洞穴及地下暗河時(shí)，須采取相應(yīng)的工程措施進(jìn)行處治。膨脹巖壓力的施

30、工效應(yīng)是導(dǎo)致地下工程變形病害的主要原因，施工中若遇豎井需全斷面穿越厚層硬石膏地層時(shí)，應(yīng)以盡量減少對(duì)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)和防止水的浸濕為原則，并盡量采用人工開挖，如風(fēng)鎬、液壓鎬等；采用雙層注漿小導(dǎo)管加強(qiáng)超前支護(hù)，在開挖過程中盡可能縮短圍巖暴露時(shí)間，及時(shí)封閉，并按照“先柔后剛、先讓后頂、分層支護(hù)”的原則采用兩層初期支護(hù)，第一層和第二層分別采用格柵鋼架和可縮接頭型鋼鋼架，噴混凝土采用鋼纖維混凝土，系統(tǒng)錨桿分別采用藥包錨桿和自進(jìn)式錨桿。同時(shí)對(duì)于豎井所穿越的含鹽溶角礫巖及石膏的地層按具有中等硫酸鹽和中等溶出型侵蝕設(shè)計(jì)，豎井初期支護(hù)噴混凝土、二次襯砌及中隔板、井壁壁座、井底底板、錨桿的砂漿和漿液均采用中抗硫酸鹽硅

31、酸鹽水泥摻入耐腐蝕劑的混凝土，以使通風(fēng)豎井結(jié)構(gòu)達(dá)到耐久性要求。豎井在巖溶發(fā)育地段施工遇巖溶洞穴及地下暗河時(shí)，可根據(jù)具體情況采取如下原則進(jìn)行處理：對(duì)管道巖溶水及地下暗河應(yīng)采取宜疏不宜堵的原則進(jìn)行處理；非充填型溶洞可采用混凝土或漿砌片石直接進(jìn)行封堵；充填型溶洞，若充填物為靜水或土石，需先將水排干或挖除充填土石再進(jìn)行封堵，若充填物為動(dòng)水，應(yīng)在豎井周邊設(shè)置盲溝、暗管、涵洞或鋼管對(duì)其改道疏導(dǎo)后再進(jìn)行封堵；豎井施工中遇地下暗河時(shí)，需對(duì)其進(jìn)行改道疏導(dǎo)后進(jìn)行封堵。5 結(jié)論與建議（1）通風(fēng)與防災(zāi)技術(shù)是制約長(zhǎng)大公路隧道發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸，而豎井的設(shè)置是實(shí)現(xiàn)分段通風(fēng)、降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的有效途徑，對(duì)公路隧道通風(fēng)豎井的設(shè)計(jì)

32、理論及施工方法進(jìn)行研究具有重大的意義。（2）南大梁公路華鎣山隧道通風(fēng)豎井是國(guó)內(nèi)公路系統(tǒng)首個(gè)采用反井鉆機(jī)進(jìn)行超過400 m深度豎井建設(shè)的工程案例，且豎井井身穿越巖溶裂隙發(fā)育地層、薄層巖溶角礫巖及石膏地層，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，其工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)類似工程及相關(guān)研究有一定的價(jià)值。（3）對(duì)于公路隧道豎井的設(shè)計(jì)，本行業(yè)內(nèi)尚無(wú)成熟的規(guī)定或規(guī)范，目前只能借鑒煤炭系統(tǒng)、水利水電系統(tǒng)等的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，行業(yè)之間的差異令公路隧道的豎井設(shè)計(jì)存在一定的困難和極大的不確定性，因此迫切需要結(jié)合國(guó)內(nèi)及各地區(qū)的工程實(shí)際，制定出一套公路行業(yè)可行的豎井設(shè)計(jì)與施工的規(guī)范、規(guī)程。（4）秦氏豎井地壓理論側(cè)壓力系數(shù)的計(jì)算及取值存在較大的不確定性，其最終

33、呈現(xiàn)的側(cè)壓力隨豎井埋深線性增加的規(guī)律也在某種程度上與實(shí)際相悖，因此希望根據(jù)各地區(qū)已建的工程案例收集、整理豎井圍巖壓力數(shù)據(jù)、巖土體物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)，對(duì)當(dāng)前的計(jì)算公式加以修正和完善，推導(dǎo)出具備一定區(qū)域適用性的、結(jié)果更為準(zhǔn)確的計(jì)算理論。（5）豎井的全斷面施工方法是技術(shù)上最成熟、各行業(yè)工程案例最多的施工方法，而鉆機(jī)反井法不可取代的優(yōu)越性使其越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)的青睞。目前國(guó)內(nèi)反井鉆機(jī)設(shè)備能夠滿足的最大井深為600 m，而國(guó)外早已達(dá)到千米以上，因此希望國(guó)內(nèi)可以引進(jìn)或研發(fā)更為先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，使公路隧道通風(fēng)豎井的施工工藝得到長(zhǎng)足的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)：1中華人民共和國(guó)交通部. 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 026

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