付浪喜

（上海隧道工程有限公司廣東分公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

1.1 總體概況

1#豎井地下風(fēng)機(jī)房位于興業(yè)快線（北段）西線隧道W1K2+674西側(cè)105m處（中心線距離），距左線隧道進(jìn)口2191.708m，內(nèi)徑11.0m，其中兩個(gè)排風(fēng)道凈空面積為22.55m2，周長(zhǎng)為18.415m；送風(fēng)道凈空面積為43.97m2，周長(zhǎng)為27.007m，排、送風(fēng)道采用30cm厚的鋼筋混凝土中隔板隔離設(shè)置，井深86.0m。對(duì)1#豎井，豎井井身段開挖采用反井法并結(jié)合鉆爆法施工，井身段和地下聯(lián)絡(luò)風(fēng)道采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)；聯(lián)絡(luò)風(fēng)道采用新奧法組織施工。

豎井所穿越的地層類型如下：1）粉質(zhì)黏土。主要成分含約10%～20%的石英質(zhì)礫砂，干強(qiáng)度及韌性較高，呈飽和和硬塑狀態(tài)；2）全風(fēng)化花崗巖屬極軟巖。絕大部分礦物已風(fēng)化成土狀，巖體完整程度為極破碎；3）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖屬極軟巖。大部分礦物已顯著風(fēng)化，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體完整程度為極破碎；4）中風(fēng)化花崗巖屬較堅(jiān)硬巖。節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙面多被鐵質(zhì)浸染呈褐黃色，巖體完整程度為較破碎。豎井主要包括Ⅲ、Ⅴ級(jí)圍巖，分別占全身段的79%和15%。

1.2 地下風(fēng)機(jī)房參數(shù)

興業(yè)快線（北段）1#豎井地下風(fēng)機(jī)房處于Ⅲ級(jí)圍巖，地下水弱發(fā)育，豎井通過聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與地下風(fēng)機(jī)房連接，風(fēng)道須跨越主線左線隧道與右線隧道相連，跨越處的風(fēng)道二襯與主線隧道二襯基本緊貼。1#豎井地下風(fēng)機(jī)房共有11條通道與其相連，通道斷面不一致，均呈小凈距，示意圖如圖1所示；風(fēng)機(jī)房剖面參數(shù)為高度13.6m、寬度10m和長(zhǎng)度77m，其頂部高出風(fēng)道頂部約6.4m，示意圖如圖2所示。

圖1 地下風(fēng)機(jī)房平面圖

圖2 地下風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)輪廓圖（單位：mm）

2 施工重難點(diǎn)

通過分析1#豎井地下風(fēng)機(jī)房及聯(lián)絡(luò)通道的結(jié)構(gòu)，總結(jié)了地下風(fēng)機(jī)房開挖的難點(diǎn)，主要包括以下4點(diǎn)：1）通過風(fēng)道開挖導(dǎo)洞至地下風(fēng)機(jī)房的上斷面，屬有限空間作業(yè)，空間狹小，對(duì)通風(fēng)和照明的要求較高；2）導(dǎo)洞施工坡度大，最大坡度為20.7%，對(duì)臺(tái)車安放穩(wěn)定性的要求較高，初期支護(hù)難度大；3）交叉口很多。有8條風(fēng)道、1條設(shè)備通道、1條疏散通道和1條檢修通道與地下風(fēng)機(jī)房聯(lián)通，硐室縱橫交錯(cuò)，共有11個(gè)交叉口。各個(gè)交叉口間距極小且屬于圍巖受力薄弱點(diǎn)，采用新奧法開挖難度大，初期支護(hù)強(qiáng)度要求高；4）開挖斷面大。地下風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)輪廓高度13.6m、寬度10m，大斷面導(dǎo)致施工支護(hù)和襯砌難度大[1]。

3 施工機(jī)具選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用的主要施工機(jī)具見表1。

表1 地下風(fēng)機(jī)房開挖施工主要施工機(jī)具一覽表

4 施工技術(shù)

地下風(fēng)機(jī)房采用導(dǎo)洞開挖方式，通過導(dǎo)洞施工先行貫通，再逐漸落底開挖施工。1#豎井地下風(fēng)機(jī)房開挖主要分為3個(gè)部分：1）坡度為20.7%的導(dǎo)洞開挖施工；2）導(dǎo)洞以下地下風(fēng)機(jī)房斷面開挖施工；3）地下風(fēng)機(jī)房上挑段開挖施工。

4.1 導(dǎo)洞開挖施工

對(duì)借助開挖風(fēng)道1形成的斷面空間來說，為了充分利用開挖設(shè)備和設(shè)施，節(jié)約施工成本，經(jīng)過綜合考慮后決定導(dǎo)洞的開挖斷面與風(fēng)道1斷面的尺寸一致，導(dǎo)洞尺寸數(shù)據(jù)如圖3所示；導(dǎo)洞開挖始于風(fēng)道1，按照20.7%的坡度爬升至風(fēng)機(jī)房上斷面后再平導(dǎo)開挖，導(dǎo)洞開挖的縱斷面圖如圖4所示。

圖3 導(dǎo)洞1-1橫斷面圖（單位：mm）

圖4 導(dǎo)洞開挖縱斷面圖（單位：mm）

在導(dǎo)洞開挖施工中，雖然其作為臨時(shí)通道，但是為了保證開挖過程中圍巖穩(wěn)定、受力狀態(tài)良好，斜坡段導(dǎo)洞拱頂?shù)某跗谥ёo(hù)參照主洞隧道Ⅲ級(jí)圍巖復(fù)合型襯砌類型施做，即采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)：80mm厚C25噴射混凝土及鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)片尺寸為?8mm@250mm×250mm（環(huán)向×縱向），系統(tǒng)錨桿為藥卷錨桿?22mm@1200mm×1200mm（環(huán)向×縱向），梅花型布置，長(zhǎng)度L為2000mm。

為了初期支護(hù)的永臨結(jié)合，設(shè)置平導(dǎo)段導(dǎo)洞的初期支護(hù)參數(shù)和地下風(fēng)機(jī)房一致，即為240mm厚C25噴射混凝土及鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)片尺寸為?8mm@250mm×250mm（環(huán)向×縱向）；系統(tǒng)錨桿為中空注漿錨桿?25mm@800mm×1000mm（環(huán)向×縱向），梅花型布置，長(zhǎng)度L為3500mm；襯砌鋼架為工18型鋼拱架，間距1m；為了確保風(fēng)機(jī)房下半斷面開挖后平導(dǎo)段導(dǎo)洞的拱架形成整體受力，拱架底部應(yīng)設(shè)置縱向托梁（圖5）和鎖腳錨桿（圖6）。

圖5 縱向托梁設(shè)置示意圖（單位：mm）

圖6 鎖腳錨桿錨固示意圖（單位：mm）

4.2 地下風(fēng)機(jī)房下半斷面開挖施工

1號(hào)風(fēng)道施工的導(dǎo)洞完成后，導(dǎo)洞以下地下風(fēng)機(jī)房部分采取從風(fēng)道1向設(shè)備通道方向開挖一次落底成型的開挖方式，為了保證工序的銜接性和施工的緊湊性，加快爆破后的排險(xiǎn)和出渣速度并及時(shí)施做初期支護(hù)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)配確定采用1臺(tái)挖掘機(jī)、1臺(tái)裝載機(jī)和3輛自卸汽車相互配合，自卸汽車通過風(fēng)道1后退裝渣、前進(jìn)出渣。地下風(fēng)機(jī)房下半斷面落底施工示意圖如圖7所示。

圖7 地下風(fēng)機(jī)房下半斷面落底施工示意圖（單位：mm）

須注意當(dāng)風(fēng)機(jī)房下半斷面開挖時(shí)，為了減少爆破對(duì)上部圍巖的擾動(dòng)、影響支護(hù)受力穩(wěn)定，須嚴(yán)格遵循“十八字”方針，特別注意短進(jìn)尺和強(qiáng)支護(hù)的要求，但當(dāng)開挖至平導(dǎo)洞時(shí)，須及時(shí)接長(zhǎng)拱腳脫空的型鋼拱架，接長(zhǎng)拱架底部應(yīng)置于穩(wěn)固且無虛渣的巖石面上，確保鋼架受力穩(wěn)定和共同作用。

4.3 地下風(fēng)機(jī)房上挑段開挖施工

地下風(fēng)機(jī)房上挑段開挖施工在第二部施工完成后進(jìn)行，開挖方向?yàn)閺娘L(fēng)道4到風(fēng)道1。在本部開挖前，須完成兩項(xiàng)作業(yè)：1）開挖設(shè)備通道至地下風(fēng)機(jī)房，這時(shí)設(shè)備通道將作為上挑段開挖的運(yùn)輸通道；2）地下風(fēng)機(jī)房底部自設(shè)備通道向風(fēng)道1部分帶坡回填，作為上挑段開挖作業(yè)平臺(tái)及運(yùn)輸通道。

通過計(jì)算開挖臺(tái)車高度、作業(yè)空間要求和回填渣理論量，可知初次填渣量不必一次到位，可以用后期挑頂開挖后的石渣逐漸向風(fēng)道1方向進(jìn)行填充，這樣既可以減少出渣量，又能加快施工速度。

利用1號(hào)風(fēng)道的開挖臺(tái)車進(jìn)行挑頂施工，為了保障臺(tái)車作業(yè)高度達(dá)到要求、臺(tái)車作業(yè)坡度和基面穩(wěn)定安全，經(jīng)過多次理論論證，最終確定初次回填區(qū)域的臺(tái)車作業(yè)坡度為19.8%，回填自設(shè)備通道左下角一直往3號(hào)風(fēng)道中心線抬升，抬升高度約5.7m，最終止于2號(hào)風(fēng)道左下角，地下風(fēng)機(jī)房上挑段開挖施工的示意圖如圖8所示。

圖8 地下風(fēng)機(jī)房上挑段開挖施工示意圖（單位：mm）

爆破開挖后，可以直接使用裝載機(jī)推渣平整回填作業(yè)平臺(tái)，完成初期支護(hù)即可進(jìn)行下一循環(huán)施工，直至完成上挑段開挖和初支施工，這時(shí)，上挑段的初期支護(hù)采用同地下風(fēng)機(jī)房一致的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行施工，當(dāng)鋼架不能一次落底或拱腳置于虛渣之上時(shí)，須設(shè)置鎖腳錨桿和縱向托梁，當(dāng)清除回填渣時(shí)再及時(shí)接長(zhǎng)拱架、噴射混凝土等，完成初期支護(hù)的全部工序和地下風(fēng)機(jī)房的開挖施工。

4.4 地下風(fēng)機(jī)房施工要點(diǎn)

鋼架間設(shè)縱向連接鋼筋?22@100cm ，焊接在工字鋼翼緣內(nèi)側(cè)，交錯(cuò)布置。鋼架各個(gè)單元端部焊接連接鋼板，單元間以螺栓連接。拱架與開挖輪廓之間所有間隙必須用C25早強(qiáng)噴射混凝土充填密實(shí)，應(yīng)在開挖面初噴4cm砼后架設(shè)拱架，噴射混凝土應(yīng)由兩側(cè)拱腳向上對(duì)稱噴射，續(xù)噴至設(shè)計(jì)厚度，其保護(hù)層厚度在圍巖側(cè)不小于40mm，臨空側(cè)不小于20mm，混凝土噴射順序?yàn)橄葒姽凹芘c輪廓之間，再噴拱架周圍，然后再噴拱架之間；鎖腳錨桿用彎鉤焊接在工字鋼臨空面?zhèn)纫砭壣希捎秒p面焊接。施工過程中鎖腳錨桿的設(shè)置角度和方向應(yīng)結(jié)合巖層傾角、走向和節(jié)理發(fā)育方向等確定。

二次襯砌施工采用專用鋼模施工，為了保證鋼模受力后的整體穩(wěn)定性，每板二襯長(zhǎng)度按5m施工。二襯面兩邊側(cè)墻于底部往上7.9m處設(shè)置牛腿，牛腿采用木模施工，當(dāng)邊墻鋼筋綁扎到對(duì)應(yīng)位置時(shí)，預(yù)埋牛腿的連接鋼筋。

4.5 監(jiān)控量測(cè)

為了保障地下風(fēng)機(jī)房施工安全，控制施工質(zhì)量，在施工過程中必須做好監(jiān)控量測(cè)工作，其主要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為拱頂沉降、凈空收斂和圍巖面觀察等，監(jiān)測(cè)點(diǎn)采取加密布置，監(jiān)測(cè)頻率為一天四測(cè)，通過監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)感知開挖后的圍巖穩(wěn)定性，掌握圍巖變化狀態(tài)，提前做好相關(guān)處理措施，例如超前支護(hù)、加強(qiáng)初期支護(hù)強(qiáng)度、修正爆破參數(shù)和調(diào)整開挖進(jìn)尺等，確保開挖面的圍巖穩(wěn)定，為二次襯砌的施工時(shí)間提供準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)支撐[2]。

5 結(jié)語(yǔ)

該文通過施工技術(shù)研究快速完成了興業(yè)快線（北段）1#豎井地下風(fēng)機(jī)房開挖施工，采用的工法簡(jiǎn)單，無須投入大量的設(shè)備、資金和人員，降低了施工難度。針對(duì)地下風(fēng)機(jī)房交叉硐室多、斷面大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、封閉性強(qiáng)、造價(jià)極高、在發(fā)生事故后危害大和施救難度大等特點(diǎn)，該文提出的開挖施工技術(shù)安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，能夠快速、安全、保質(zhì)保量地完成地下風(fēng)機(jī)房開挖施工作業(yè)，可以為類似地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)形式下的地下風(fēng)機(jī)房開挖施工提供參考。