徐海軍 韓永福

1.西北水利水電工程有限責(zé)任公司 陜西西安 710065；

2.青海路橋建設(shè)機(jī)械工程有限公司 青海西寧 810003

摘要：本文對(duì)公路隧道豎井施工的各種方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，并且討論了施工中的主要技術(shù)以及安全措施，希望在該類隧道施工領(lǐng)域有所幫助。

關(guān)鍵詞：公路隧道；豎井施工；通風(fēng)技術(shù)；安全措施

前言

隨著我國(guó)公路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，公路隧道通風(fēng)豎井建設(shè)將會(huì)日益增多，如何選用簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全的施工工法，對(duì)提高施工單位的經(jīng)濟(jì)效益，確保施工安全和進(jìn)度，保護(hù)施工區(qū)域的自然環(huán)境具有非常重要的意義。

1、公路隧道豎井的特點(diǎn)及施工中存在的問(wèn)題

1.1 公路隧道豎井施工特點(diǎn)：豎井?dāng)嗝嫫毡檩^大（目前國(guó)內(nèi)公路隧道豎井開(kāi)挖直徑大部分在6.1～9.0米范圍），而且有繼續(xù)擴(kuò)大趨勢(shì)；公路隧道豎井深度與礦山豎井相比較小，大部分在150～400m范圍，絕大部分在山嶺隧道中間部位，處嵩山峻嶺之中，進(jìn)場(chǎng)施工條件差，多為巖石隧道豎井。

1.2 目前公路隧道豎井施工存在問(wèn)題：施工方法大部分采用自上而下全斷面開(kāi)挖法，施工進(jìn)度慢、施工成本高；豎井施工的研究主要集中在如何提高機(jī)械化程度，充分發(fā)揮機(jī)械化的綜合效能，如何達(dá)到最高月掘進(jìn)長(zhǎng)度方面。而公路隧道施工的關(guān)鍵工期往往不是豎井施工，而是隧道正洞的施工；為提高豎井施工機(jī)械化程度，需要運(yùn)輸大型機(jī)械設(shè)備及大量材料的標(biāo)準(zhǔn)較高的施工便道，修施工便道造成的大面積開(kāi)挖和豎井井口棄碴對(duì)環(huán)境破壞較大；公路隧道豎井施工對(duì)一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)很可能是短期行為，大型設(shè)備的購(gòu)買很難發(fā)揮效益，造成設(shè)備閑置。

2、公路隧道施工的主要程序

2.1 為地表至其下20m的井口段（含井頸段8m）。該階段為加快施工速度在井上地面設(shè)備安裝的同時(shí)，采用簡(jiǎn)易提升設(shè)備進(jìn)行施工。井口段采用鉆爆法開(kāi)挖，自然通風(fēng)，人工裝碴，在地面用斗車推運(yùn)碴土填筑井口場(chǎng)地。初期支護(hù)一爆一噴。地表段圍巖差，挖至8m后，立即鋪掛防水板，立模，自下而上采用整體式鋼模進(jìn)行井頸段二襯砼施工，以保證洞口的牢固穩(wěn)定，為地面安裝設(shè)備、架立井架創(chuàng)造良好條件。

2.2 為井口段完成后，進(jìn)行井口設(shè)備安裝、機(jī)械化配套階段。在井口及地面主要設(shè)備有：井蓋、井架、天輪、卸碴臺(tái)、絞車、運(yùn)碴設(shè)施等；井筒內(nèi)的主要設(shè)備有：通風(fēng)管、吊桶、吊泵、吊盤(pán)、信號(hào)電纜、砼輸送管、壓風(fēng)管、供水管、排水管、安全梯、動(dòng)力電纜等懸吊設(shè)備，以及全自動(dòng)抓巖機(jī)、環(huán)形鉆架等。

2.3 20m以下的井身機(jī)械開(kāi)挖施工。豎井井口20m以下實(shí)施機(jī)械化配套作業(yè)，鉆爆法開(kāi)挖，光面爆破。原則上按照邊開(kāi)挖邊初支的方式進(jìn)行，對(duì)于好的硬巖可酌情延長(zhǎng)；通風(fēng)采用壓入式供風(fēng)，直接吹入井底，風(fēng)管由穩(wěn)車懸吊；開(kāi)挖深度小于100m時(shí)，采用自井底水窩由吊泵直接排出井外。開(kāi)挖超過(guò) 100m 時(shí)，在井壁每隔50m增設(shè)一處向內(nèi)傾斜的臨時(shí)集水倉(cāng)，接力向井外排水。

2.4 由下而上用整體滑動(dòng)鋼模實(shí)施井身砼二次襯砌。防水板在二次襯砌前按要求鋪設(shè)。為加快灌注速度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全，提高質(zhì)量采用滑模實(shí)施井身二襯?；Ｔ诰捉M裝，組裝完成后即可灌注砼。砼在地面拌和樓集中拌合，砼輸送車運(yùn)至井口倒入砼吊斗，通過(guò)井架提升機(jī)將砼吊斗運(yùn)至滑模的卸料平臺(tái)，經(jīng)串筒注入。其施工程序?yàn)椋夯＝M裝→灌注砼→滑?；ㄟ吇吂啵２鸪?/p>

2.5 按設(shè)計(jì)完成豎井與正洞連通。左右洞挖至豎井里程后，適時(shí)由正洞進(jìn)行豎井井底洞室施工，以減少投入。井底洞室施工與汽通、人通施工類似，宜采取弱爆破、短開(kāi)挖、快支護(hù)的施工方式。

3、公路隧道豎井通風(fēng)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 通風(fēng)的目的。①排除工作面的炮煙、噴錨粉塵等各種有害氣體和煙塵；②對(duì)工作面提供足夠的新鮮空氣，確保人員安全和身體健康；③創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，確保工程質(zhì)量；

3.2 通風(fēng)方式的選擇。先導(dǎo)井后擴(kuò)挖法施工通風(fēng)分兩個(gè)階段：①導(dǎo)洞開(kāi)挖的施工；②正洞擴(kuò)大法的施工。正洞擴(kuò)大法因小導(dǎo)洞已打通，并與正洞連通，上下大氣壓力在洞內(nèi)形成的風(fēng)量和流速滿足施工需要，可不考慮，主要考慮小導(dǎo)洞掘進(jìn)的通風(fēng)。綜合考慮場(chǎng)地、施工方法、工期等各項(xiàng)條件反復(fù)論證后，決定施工通風(fēng)采用壓入式通風(fēng)方法，這是因?yàn)椋孩儇Q井底部的污蝕空氣沿豎井向上流出，并帶出豎井內(nèi)的有害有毒氣體和粉塵，通風(fēng)能力強(qiáng)、效果好；②抽出式通風(fēng)和混合式通風(fēng)方式將通風(fēng)機(jī)布置在豎井內(nèi)，對(duì)施工地形干擾大，抽出式通風(fēng)方式有效吸塵很短，效果不理想。

4、公路隧道豎井施工的安全措施

4.1 施工技術(shù)的提升

①小導(dǎo)洞井頸段施工要點(diǎn)：施工前進(jìn)行場(chǎng)地平整，并做好便道和排水系統(tǒng)、硬化場(chǎng)地，做好文明施工；為保證地表軟弱層的穩(wěn)定，井頸段應(yīng)盡量以機(jī)械開(kāi)挖為主，盡可能不采取爆破開(kāi)挖；視圍巖情況確定臨時(shí)鎖口深度，鎖口底部應(yīng)插入硬巖60cm以上。

②提升井架。豎井小導(dǎo)洞井架提升能力按50kN設(shè)計(jì)，正、側(cè)面結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖，井架采用鋼管、型鋼、鋼板等自行加工。井架基礎(chǔ)共4個(gè)，采用混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)、寬、深均為150cm。井架基礎(chǔ)上預(yù)埋地腳螺絲及鋼板，上部結(jié)構(gòu)通過(guò)鋼板及螺栓與基礎(chǔ)相連。

③提升能力驗(yàn)算。提升方式的確定：根據(jù)開(kāi)挖方法、出碴設(shè)備，井筒深度等條件確定采用單鉤吊桶提升。提升絞車性能參數(shù)；鋼絲繩直徑的驗(yàn)算

4.2 鎖口圈施工安全技術(shù)

①開(kāi)挖。按施工方案和設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖豎井鎖口，明挖法開(kāi)挖。井口覆蓋層主要巖性為強(qiáng)度較低的含碎石亞粘土，機(jī)械開(kāi)挖為主，人工開(kāi)挖為輔，局部堅(jiān)硬部分輔以小炮。

②鎖口圈鋼筋混凝土施工。擴(kuò)挖完成后，先進(jìn)行鎖口圈鋼筋混凝土施作，設(shè)計(jì)豎井鎖口圈總高3.5m，鎖口圈采取分層澆筑的施工方法。最后按設(shè)計(jì)要求用C15片石混凝土回填進(jìn)行井口處理。

③小導(dǎo)洞鎖口。為保證小導(dǎo)井施工時(shí)井口的穩(wěn)定，需在井口設(shè)置臨時(shí)鎖口，鎖口的深度視圍巖好壞情況確定。豎井臨時(shí)鎖口內(nèi)徑300cm，外徑400cmm，壁厚0.5m，采用C20 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為防止落石進(jìn)入井內(nèi)，鎖口整體高出原地面100cm。為防止地面雨水進(jìn)入井口施工場(chǎng)地，在臨時(shí)鎖口四周設(shè)置漿砌片石防洪墻。

④安全防護(hù)設(shè)施。豎井施工，安全第一，為確保安全，自行加工安全防護(hù)籠及防護(hù)盤(pán)。安全防護(hù)盤(pán)采用4mm厚鋼板加工而成，內(nèi)徑設(shè)計(jì)采用直徑φ200cm，要考慮吊桶（φ100cm、高97cm）升降時(shí)的安全距離，采用φ120cm；防護(hù)盤(pán)外徑與井壁保持50cm的安全距離；防護(hù)籠內(nèi)凈高采用250cm，以確保施工人員在護(hù)籠內(nèi)有一定的操作空間。

4.3 豎井?dāng)U挖與二襯施工安全措施

①為防止人工在豎井?dāng)U挖時(shí)滑入井底，造成安全事故，當(dāng)小導(dǎo)洞開(kāi)挖完成后，將原來(lái)既有的安全防護(hù)盤(pán)改裝成安全蓋盤(pán)，用來(lái)覆蓋φ3.0m小導(dǎo)洞的洞口。

②由于二襯施工自下而上進(jìn)行，故安全盤(pán)采用與豎井?dāng)U挖時(shí)相同的規(guī)格，使用時(shí)須確保安全盤(pán)下方凈高不少于2.5m。

③豎井施工時(shí)，必須采取措施以防止物體墜落。在密封盤(pán)上設(shè)置井蓋門(mén)，井口必須設(shè)置臨時(shí)工作密封盤(pán)，井蓋門(mén)兩端必須安裝柵欄。密封盤(pán)和井蓋的結(jié)構(gòu)必須堅(jiān)固。豎井作業(yè)人員攜帶的工具、材料，必須牢固地栓牢或放置在工具袋中。

5、結(jié)束語(yǔ)

總之，公路隧道豎井施工是大型地下工程，與地質(zhì)條件密切相關(guān)，施工速度和設(shè)備的選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件。就我國(guó)目前公路隧道的設(shè)計(jì)、施工情況，先導(dǎo)洞后擴(kuò)挖法充分利用導(dǎo)洞導(dǎo)渣和正洞隧道的交通便利，是最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的豎井施工方法。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李文俊 夾活頁(yè)特長(zhǎng)公路隧道豎井設(shè)計(jì)及施工方法探討，公路，2006，5