聶軍委 楊浩亮

(山東鐵正工程試驗檢測中心有限公司，山東 濟(jì)南 250014)

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高速公路隧道建設(shè)向著長、大、深方向邁進(jìn)，與日俱增大隧道項目也面臨著新的挑戰(zhàn)。作為長大隧道的重要輔助工程之一，豎井的存在對于解決高瓦斯特長隧道的通風(fēng)和安全運(yùn)營具有重要意義。而通常情況下，豎井施工往往垂直穿越不同地層，期間復(fù)雜的地質(zhì)條件對于豎井的設(shè)計與施工技術(shù)提出更高的要求，同時，豎井的施工涉及工作面開挖、井壁初次支護(hù)、井壁二次襯砌、中隔墻襯砌等多項分項工程，并且圍巖的運(yùn)移特性決定了該過程是一個動態(tài)過程，因此確定豎井科學(xué)合理的設(shè)計與施工方案是確保豎井優(yōu)質(zhì)安全高效的重中之重。

1 工程概況

寶鼎2號隧道設(shè)計為雙向分離式越嶺隧道，左洞進(jìn)、出口樁號：ZK14+535～ ZK23+310，全長8 775 m，設(shè)計路面標(biāo)高1 386.80 m～1 492.32 m，右洞進(jìn)、出口樁號：K14+560～ K23+322，全長8 762 m，屬特長隧道，設(shè)計路面標(biāo)高1 386.57 m～1 492.32 m，為“人”字坡，進(jìn)口縱坡為0.5%，出口縱坡為-1.8%，隧道最大埋深為647 m。隧道左、右洞運(yùn)營通風(fēng)采用豎井分兩段縱向通風(fēng)，左、右線共用一座豎井進(jìn)行通風(fēng)，豎井中間設(shè)中隔墻將其分為兩個送風(fēng)道和兩個排風(fēng)道。綜合考慮功能要求，地形地質(zhì)條件、外觀協(xié)調(diào)、環(huán)境保護(hù)、養(yǎng)護(hù)維修及運(yùn)營管理等因素，采用地面風(fēng)機(jī)房形式，在隧道、豎井底部間設(shè)置聯(lián)絡(luò)風(fēng)道。寶鼎2號隧道豎井位于路線K18+570右60 m處，地面設(shè)置的地面風(fēng)機(jī)房位于一小型山脊上，屬中山地貌，地形起伏較大，場區(qū)標(biāo)高約1 690 m～1 710 m，井深230 m，內(nèi)徑9.6 m，排風(fēng)道和送風(fēng)道凈空面積均為16.49 m2。其平面布置如圖1所示。

2 豎井工程地質(zhì)

場地地表為人工填筑土，厚度約0.5 m～2 m，主要由素填土及雜填土組成，其下為第四系崩坡積層卵石土及砂土。卵石土呈褐黃色，稍密～中密，稍濕，透水性較好，卵石含量約75%，粒徑5 cm～20 cm，呈亞圓形，粒間充填物主要為粉質(zhì)黏土，該層厚度約20 cm。中砂層厚約5 m，位于卵石層以下，稍密，潮濕，夾少量卵礫石。下伏基巖為三疊系上統(tǒng)大喬地組礫巖，礫巖強(qiáng)風(fēng)化層厚約5 m，巖芯呈碎塊狀，中風(fēng)化層厚度大于200 m，以柱狀巖芯為主，巖體完整性較好。中風(fēng)化礫巖單軸飽和抗壓強(qiáng)度平均值為62.6 MPa，屬較硬巖。場區(qū)無地表水，地下水埋深約12.3 m，以孔隙水為主，水質(zhì)具微腐蝕性。區(qū)域內(nèi)無不良地質(zhì)及特殊巖土，地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，場區(qū)地質(zhì)條件較好。

豎井場區(qū)位于地震動反應(yīng)特征周期0.45 s、地震動峰加速度值0.15g，其對應(yīng)地震烈度為7度。

3 豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)

豎井井口鎖口采用80 cm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鎖口圈底部采用2 m寬擴(kuò)大基礎(chǔ)，井口內(nèi)襯為50 cm厚鋼筋混凝土。豎井井底與地下聯(lián)絡(luò)風(fēng)道相交，送風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與排煙聯(lián)絡(luò)風(fēng)道上下交錯布置，凈距約1.5 m，豎井和聯(lián)絡(luò)風(fēng)道襯砌在交叉段均采用加強(qiáng)型襯砌。壁座采用鋼筋混凝土雙錐型式，高1.3 m。壁座設(shè)置原則為井深Ⅴ級圍巖地段每40 m設(shè)置一處，Ⅳ級圍巖地段每50 m設(shè)置一處，施工中可根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整。此外，井底過渡段上方需設(shè)置一處。豎井中隔板作為分開送排風(fēng)道的隔板，考慮其免維護(hù)性，采用30 cm厚鋼筋混凝土?？紤]到隔板兩側(cè)風(fēng)壓和溫差的影響，中隔板設(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。風(fēng)塔采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，進(jìn)風(fēng)口朝向區(qū)域常年主風(fēng)向，排風(fēng)口朝上。為防止送、排風(fēng)口風(fēng)流的相互影響，風(fēng)塔排風(fēng)口置于進(jìn)風(fēng)口以上5 m，進(jìn)、排風(fēng)口水平間距分別為78 m。

3.2 防排水設(shè)計

防水系統(tǒng)主要由襯砌結(jié)構(gòu)混凝土自防水和施工縫防水兩種防水措施組成。二次襯砌采用防水混凝土，抗?jié)B等級為S6，二襯施工縫采用中埋式制品型遇水膨脹橡膠止水條+外貼式橡膠止水帶組合防水。施工縫處先澆筑混凝土與后澆混凝土界面處涂刷混凝土界面劑。

排水系統(tǒng)主要由襯砌背后豎向和環(huán)向排水盲管組成：豎井二次襯砌靠圍巖側(cè)設(shè)4根豎向拉通的φ100排水盲管，豎向按每10 m一道設(shè)置，在富水區(qū)段增至5 m一道，壁座上下各增設(shè)1道。豎向與環(huán)向排水盲管間采用配套四通成品連接。豎井壁座在增設(shè)豎向排水盲管處預(yù)埋外徑133 mm熱軋無縫鋼管，壁座處加設(shè)的豎向盲管與其上下加設(shè)的環(huán)向盲管采用三通成品連接。豎向、環(huán)向排水盲管及其接頭處外包無紡布。無紡布質(zhì)量為300 g/m2。豎井井底地面設(shè)置一道30 cm×30 cm的排水溝匯集井壁滲水，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)。

4 豎井施工方案

4.1 豎井施工順序

豎井采用正井法施工，豎井施工井筒采取模筑單層(鋼筋)混凝土襯砌配合短段掘砌混合作業(yè)，采用自上而下鉆爆法正井開挖，重型機(jī)械化設(shè)備配套，洞口搭設(shè)提升井架，實用提升機(jī)垂直提升運(yùn)輸洞渣及其他材料；中隔板待井壁施工完成后自井底往上滑模施工，施工工序見下。

測量放線，施工準(zhǔn)備，場平→鎖口圈明挖施工，鎖口背后回填→自上而下對豎井進(jìn)行開挖，隨挖隨支→挖至豎井底部對聯(lián)絡(luò)風(fēng)道進(jìn)行開挖，隨挖隨支→自上而下綁扎鋼筋，澆筑二襯(含中隔板)→施作地面聯(lián)絡(luò)風(fēng)道、風(fēng)機(jī)房和上部風(fēng)塔結(jié)構(gòu)。

4.2 豎井施工方法

1)鎖口段。

井口鎖口段深6.5 m，采用挖掘機(jī)直接開挖，自卸汽車運(yùn)至棄渣場，挖掘機(jī)挖不到的部分可采用臨時龍門架系統(tǒng)等提升出渣施工。當(dāng)表土穩(wěn)定時，可全斷面向下挖掘，井即時施作臨時防護(hù)；優(yōu)于井口表層為卵石土和中砂覆蓋，局部可能不穩(wěn)，必要區(qū)段須先行針對塊石土層采用鋼花管注漿鎖定，而后進(jìn)行開挖施工。表土結(jié)構(gòu)松散，吸水性較強(qiáng)，為減輕井壁壓力，增加井壁的穩(wěn)定性，井口工作平面周邊設(shè)置排水溝以利于場地范圍雨水及時排出。此外，鎖口段施工應(yīng)盡量避開雨季，并盡快成井。鎖口結(jié)構(gòu)施工完畢后，其背后采用漿砌片石填至井口工作平面，同時安裝施工機(jī)械設(shè)備，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)備施工井身。

2)井身開挖。

豎井井口鎖口段施作完畢后，自上而下進(jìn)行全斷面光面爆破，炮渣自井口由升降設(shè)備調(diào)出。開挖過程中，襯砌緊跟掌子面，人員上下、物料運(yùn)輸由井架及提升機(jī)完成。

井底與地下聯(lián)絡(luò)風(fēng)道交叉段施工時，架設(shè)工字鋼架柱及鋼筋梁，以保證交叉段的施工期間的安全。同時進(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。

3)井壁二襯及中隔板。

二次襯砌的施工應(yīng)在井身開挖至井底設(shè)計標(biāo)高后，自下而上分層分段進(jìn)行澆筑，采用滑模施工，澆筑二襯用的混凝土采用現(xiàn)場拌和，拌和站設(shè)置在井口，混凝土通過中間設(shè)有緩沖器的溜灰管送至襯砌工作面。入模方式為人工入模，采用機(jī)械振搗，自然或灑水養(yǎng)護(hù)。豎井井壁與中隔板的襯砌采用一次澆筑施工，豎井十字形隔板與豎井井壁采用Φ18二級鋼筋進(jìn)行加固連接，混凝土入模順序為先中隔板后豎井襯砌。為防止模板受混凝土澆筑產(chǎn)生的側(cè)壓致使模板變位，混凝土澆筑應(yīng)采用對稱入模和振搗的方式。分層澆筑混凝土厚度控制在30 cm～40 cm，每層澆筑時間應(yīng)不大于45 min。豎井沿豎向每30 m設(shè)置一道施工縫，避免二襯在自重作用下產(chǎn)生過大壓應(yīng)力，同時，根據(jù)井身所處圍巖條件，按一定的間距設(shè)置鋼筋混凝土壁座，以充分發(fā)揮圍巖的承載作用。

5 結(jié)語

結(jié)合寶鼎2號隧道豎井所處的工程地質(zhì)環(huán)境，提出了合理的設(shè)計及施工方案，確保豎井施工期間的安全、質(zhì)量與進(jìn)度，提高工程的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，同時隨著國家公路及鐵路事業(yè)迅猛發(fā)展,對于越來越多的長大隧道等類似工程的設(shè)計與施工提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保證。

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