淺談深大豎井施工方案及工藝流程

雷 楊

(四川川交路橋有限責(zé)任公司，四川廣漢 618300)

近年來我國公路交通事業(yè)快速發(fā)展，涌現(xiàn)出一大批長大公路隧道，為滿足隧道內(nèi)通風(fēng)需要，隧道通風(fēng)豎井的修建必不可少。在長大隧道通風(fēng)豎井領(lǐng)域，已經(jīng)有許多的專家和學(xué)者進(jìn)行了各方面研究。如唐協(xié)[1]等對多種建井工法進(jìn)行比較研究，得出適用于深大豎井的施工工法，確定使用單井單層模筑混凝土作為建井工法，具有很大參考價值；梁勝國[2]以渭河隧道為依托，對上軟下硬地層豎井施工工藝，工序，測量進(jìn)行研究優(yōu)化，合理劃分作業(yè)單元形成流水作業(yè)，保證了豎井的安全快速施工；張翾[3]等針對深大施工復(fù)雜，設(shè)計施工經(jīng)驗(yàn)少等安全隱患問題，進(jìn)行了深入研究和總結(jié)，建立了豎井施工安全評估體系，研究結(jié)果可以為其他相似工程起到借鑒作用。

以上各位專家和學(xué)者針對豎井設(shè)計和施工等方面進(jìn)行了研究，涉及方面廣，研究也具有一定價值；但以上研究均為設(shè)計具體施工方面；本文即以米倉山深大通風(fēng)豎井為例，公路深大通風(fēng)豎井的施工方案和工藝流程進(jìn)行研究，為以后公路隧道豎井的修建提供參考。

1 工程概況及總體施工方案

1.1 工程概況

米倉山特長公路隧道長13.8 km，為雙向分離式隧道，而其通風(fēng)豎井位于中部位置，屬深大豎井工程，井深431.8 m，直徑9.0 m；在施工方面面臨極大挑戰(zhàn)。

1.2 總體施工方案

探究米倉山豎井的各項(xiàng)參數(shù)并結(jié)合地質(zhì)勘探的情況，本次豎井施工決定采取煤礦豎井常用的方法即短段掘砌混合作業(yè)法進(jìn)行作業(yè)，同時要綜合合理的對施工機(jī)械進(jìn)行配備。利用傘形鉆機(jī)進(jìn)行炮眼施工，孔深確定為中深級別，裝巖出渣采用回轉(zhuǎn)形式的中心抓巖機(jī)，提升設(shè)備是單鉤形式的吊桶，翻渣采取的是自動形式，棄渣采用裝載機(jī)和自卸卡車配合使用，襯砌模板的段高為4 m，金屬材料制成，一次開挖一次襯砌，攪拌機(jī)用的是JS-1000型強(qiáng)制式攪拌機(jī)，裝有自動計算物料量的配自動計量上料裝置，采用溜灰管下灰。

遇軟弱巖層時將模板最下段拆除,段高變成2 m，采用2.2 m中孔光面光底爆破，抓斗抓渣，然后利用人工或者機(jī)械進(jìn)行刷幫，隨出渣隨進(jìn)行臨時支護(hù)。

2 鎖口段施工

利用甲方給的通風(fēng)豎井設(shè)計資料，確定了豎井的中心位置，然后進(jìn)行現(xiàn)場測量，確定了豎井的上部高度里程。開挖施工利用挖機(jī)直接裝車，然后人工輔助。開挖時要探查現(xiàn)場的情況進(jìn)行短期內(nèi)支護(hù)施工，如有需要可以用其他強(qiáng)效支護(hù)。開挖時候要下放水泵，能夠及時將掌子面的水排出。

井筒臨時鎖口設(shè)計相對標(biāo)高為±0.000 m。鎖口的直徑是φ900 cm，砌筑高度為8 m，采用1 m×1 m小模板，先澆注混凝土并配備鋼筋底鎖口盤，壁厚300 cm,高度110 cm，然后澆筑鋼筋混凝土井壁，井壁壁厚100 cm，澆至井口-0.2 m位置做混凝土頂圈梁，高20 cm，厚100 cm，混凝土標(biāo)號為C35。壁后采用C15片石混凝土回填。

開挖方式是臺階式環(huán)挖,施工中要根據(jù)現(xiàn)場的情況確定要不要進(jìn)行支護(hù)，如果要，就采用煤礦豎井常用的形式，如果發(fā)現(xiàn)滲水的情況，就需要進(jìn)行防水和排水。

表土段施工前做好臨時的井圈以及各種支護(hù)所用的材料，以備應(yīng)急時使用。

鎖口掘夠深度后，停止掘進(jìn)，工作面綁扎鋼筋，組裝預(yù)制小模板，進(jìn)行澆筑混凝土作業(yè)，然后搭設(shè)工作臺進(jìn)行上部斷面的澆筑混凝土施工，直到井口標(biāo)高，到井口位置時按設(shè)計要求預(yù)留出封口盤梁窩位置。

3 基巖段施工

米倉山通風(fēng)立井工程根據(jù)實(shí)際情況，并結(jié)合以往類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)掘進(jìn)采用炮破掘進(jìn)法施工。基巖段8～36 m處砂巖段采用淺孔松動爆破法，基巖段剩余部分采用段高4 m深孔鉆眼爆破法施工。

3.1 開挖

3.1.1 爆破機(jī)具及器材

鉆具：前期8～36 m使用YT-28風(fēng)鉆打眼放炮，鉆頭的大小為42 mm，深度為1.5 m；后期36～432 m采用SJZ-6.11型傘形鉆架，6臺YGZ-70型風(fēng)鉆。選用φ52 mm“十”字形鉆頭，眼深4.3 m。

炸藥：8～36 m用的是煤礦常用的乳化型炸藥，炸藥的參數(shù)是φ32×200 mm×200 g，一箱24 kg，36～432 m選用民用爆炸物品的T330水膠炸藥，藥卷規(guī)格為φ45×400 mm×757 g，一箱25 kg。

雷管：8～36 m使用3 m的腳線毫秒延期電雷管(導(dǎo)爆管)，為了爆破能夠順利進(jìn)行為，36～432 m使用的是6 m長毫秒延期電導(dǎo)爆管，采取1、3、5、7、9、11隔段使用。

爆破電纜：選用U 3×25+1×16線纜，獨(dú)立懸吊。吊盤下方的部分使用的是4 mm2銅芯母線電纜。

起爆電源：使用380 V磁力接觸器開關(guān)地面起爆。磁力接觸器開關(guān)必須放置在帶鎖的鐵箱里保護(hù)，鐵箱鑰匙由放炮員保管。

3.1.2 爆破參數(shù)

爆破的參數(shù)是受到實(shí)際圍巖參數(shù)變化的影響的，為了能夠獲得最好的爆破效果，要隨時進(jìn)行調(diào)整。

(1)炮眼深度。8～36 m采用淺孔爆破，眼深定為1.5 m；36 m以后的部分就要考慮傘形鉆機(jī)的能力，盡可能少的進(jìn)行接縫施工并考慮盡量，襯砌模板高4.0 m，所以要打4.3 m深的炮孔。

(2)炮眼布置。淺孔采用斜眼掏槽法，深孔采用直眼掏槽法，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)、施工段高、井筒斷面計算炮眼數(shù)量、炸藥數(shù)量及炮眼布置。如圖1和圖2所示。

圖1 8～36 m基巖段炮孔布置

圖2 36 m以下基巖段炮孔布置

(3)裝藥結(jié)構(gòu)及起爆順序。裝藥結(jié)構(gòu)：炮孔不深的時候要用正方向形式進(jìn)行連續(xù)裝藥，如果深了就要用反方向的連續(xù)式放置炸藥。

起爆順序：先是起爆掏槽眼，形成凌空面，然后起爆輔助炮眼，周邊的炮眼要放在最后起爆，雷管從里面到外面依次是1、3、5、7、9、11。

(4)連線方式。為了減小起爆時候的電阻，要將進(jìn)行放炮的線纜折半并聯(lián)使用。

3.1.3 炮眼布置

進(jìn)行開挖施工時，開挖的好壞會影響到豎井整體的施工速度，同時對爆出的石頭大小也有很大的影響在，直接關(guān)系著抓斗抓渣的效率，。不管是多挖還是少挖都會拖慢支護(hù)施工的速度，延長施工時間，浪費(fèi)施工材料，所以在開挖的時候一定要遵循設(shè)計資料里的要求，確定炮孔、放置藥卷和連接線路的合理；還要觀察實(shí)際圍巖的狀況隨時對爆破的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行變化，保證能夠?qū)崿F(xiàn)一次爆破成型。根據(jù)光爆成型，炮眼間距局部可適當(dāng)調(diào)整，裝藥量對軟巖可適當(dāng)變少。

3.2 出渣

巖石量及裝巖能力：計劃得到的爆破效果會得到渣石量約為522.7 m3，2臺抓斗的出渣能力為100～120 m3/h,完全可以實(shí)現(xiàn)快速的施工。

為保證抓巖機(jī)裝巖的連續(xù)性，充分發(fā)揮其裝巖能力，井底可設(shè)座底罐，以減少提升休止時間、充分發(fā)揮提升能力。

抓巖機(jī)抓巖的順序?yàn)椋鹤コ鏊C-抓出罐窩-抓取邊緣矸石-抓井筒中間巖石。

抓巖機(jī)抓取巖石可分為兩個階段：

第一階段(集中階段)：這個階段要把抓斗和吊桶的能力完全利用起來，盡可能快地安全快速出渣；第二階段(清底階段)：因?yàn)橛行r石會因?yàn)楸飘a(chǎn)生裂隙，不過還沒有和原來的石頭分開，這會影響到抓斗出渣的發(fā)揮。所以進(jìn)行清底施工的好與差，會讓裝渣的時間受到影響，同時還會影響下一工序施工的進(jìn)行，這在豎井施工中是必須給與高度重視的一個施工環(huán)節(jié)。

3.3 井身支護(hù)

井口以下60 m及井身與井底馬頭門連接部分15.2 m永久支護(hù)設(shè)計為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，襯砌支護(hù)厚度600 mm；其他地方都是直接用混凝土進(jìn)行的支護(hù)井身，混凝土的厚度是600 mm?；炷翉?qiáng)度均為C35。

3.3.1 支護(hù)形式

豎井壁面使用的是鋼筋加混凝土的形式進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)的總厚度是600 mm；井壁內(nèi)、外層環(huán)筋均為φ25@250，豎筋均為φ18@250，連接筋為φ10@250，井壁壁砼強(qiáng)度等級為C35。

豎井進(jìn)行井壁支護(hù)時使用的是4 m高的單縫形式的可伸縮液壓可移動式模板砌壁，開挖一次支護(hù)一次?；炷敛捎忙?94 mm溜灰管輸送。

模板分直模和刃腳兩部分，刃腳上按鋼筋設(shè)計位置留出搭接插孔。鋼筋在地面加工好，用吊桶運(yùn)至井下綁扎，豎筋采用螺紋套筒連接，環(huán)筋采用綁扎，鋼筋的搭接長度不小于35d(d為鋼筋直徑)。

井壁壁支護(hù)工藝流程:出渣到一層模板的段高之后就綁一段的鋼筋，然后滑落模板找準(zhǔn)位置，溜灰管進(jìn)行下灰，同時要進(jìn)行振搗，最后封閉上邊口子。

3.3.2 模板的拆卸與組立

豎井的襯砌模板只有一條施工縫，模板脫落要依靠安裝其上的液壓裝置，帶著模板進(jìn)行收縮，實(shí)現(xiàn)模板脫落。然后下滑模板到達(dá)指定的地方，液壓擴(kuò)張模板，到達(dá)正確位置之后固定牢固就可以通過溜灰管就行混凝土下落了。為保證施工縫的達(dá)標(biāo)，模板的下面有45°傾斜平面的刃狀腳，其上面的部分配備有下灰口。

拆模：將井口的液壓風(fēng)動式的泵站落到井底，把風(fēng)管接起來，然后連接高壓油管接上風(fēng)管，并給油缸對上高壓油管，開動液壓站之后打開閥門進(jìn)行模板脫落作業(yè)。

組立：把模板拆下來之后讓信號工人和穩(wěn)車房發(fā)信號滑落模板進(jìn)行組裝，液壓站閥門放置到減壓的狀態(tài)，讓模板擴(kuò)張到指定的尺寸，然后固定好，模板下部要落渣石上，還要用渣石掩埋配以砂石防止跑灰，把模板上面的腳手架放好，模板的組裝就完成了。

3.3.3 澆注混凝土施工

模板安置好以后還要進(jìn)行合格查驗(yàn)，通過后才能進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑混凝土?xí)r要分層同時保證對稱，使用高頻振動器隨澆筑隨振搗。澆筑前先攪拌一定的砂漿，用以濕潤溜灰管，以防堵管。

4 結(jié)論

對于長大公路隧道而言，隧道通風(fēng)豎井的修建是必不可少的，是隧道內(nèi)施工人員安全的重要保障，同時也關(guān)乎著整體施工的順利進(jìn)行，不僅在施工階段具有重要意義，同時也是隧道安全運(yùn)營的重要組成。本文針對長大公路隧道深大豎井具體施工方案和工藝流程進(jìn)行研究，詳細(xì)介紹了深大豎井在不同深度和不同圍巖級別階段的豎井施工方案及參數(shù)選擇，保證了深大豎井安全快速施工，實(shí)現(xiàn)了在工期內(nèi)完成豎井修建任務(wù)，同時本文所提到豎井施工方法及各項(xiàng)參數(shù)可為今后其他類似工程提供參考和借鑒，降低隧道通風(fēng)豎井施工難度。