滬蓉西高速公路龍?zhí)短亻L(zhǎng)隧道深大豎井施工技術(shù)

徐美華

(中鐵十四局 二公司，山東 泰安 271000)

豎井工程在高速公路施工中是近幾年才出現(xiàn)的，借鑒煤礦豎井施工技術(shù)，根據(jù)公路的特殊要求，進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。滬蓉西高速公路龍?zhí)端淼廊L(zhǎng)8 693 m和8 599 m，是國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目。該隧道左、右線在距出口端約3 km處分別設(shè)3號(hào)、4號(hào)豎井進(jìn)行通風(fēng)。3號(hào)豎井凈徑7.0 m，4號(hào)豎井凈徑5.3 m，深349 m。為增加井身混凝土的摩擦力每隔20 m設(shè)一壁座，共設(shè)30個(gè)壁座。井身由30 cm厚鋼筋混凝土中隔板隔開(kāi)送風(fēng)道與排風(fēng)道。

施工有以下特點(diǎn):綜合利用懸吊鋼絲繩，減少穩(wěn)車投入;根據(jù)工期要求，開(kāi)挖采用人工鉆爆法施工，避免投入傘鉆，減少設(shè)備投資;襯砌混凝土分別采用3.5 m整體下滑模板，井身上部1.0 m一組鋼模板、1.1 m一組(三組為一板)中隔板模板;井口30 m以下井身采用襯砌緊跟開(kāi)挖面，保證施工安全。

1 設(shè)備安裝

1.1 井架安裝

豎井施工中，井架的基礎(chǔ)采用混凝土澆注成形。井架先小局部組裝，在地平面采用自制三管支撐輔以倒鏈起吊，再拼裝井架兩側(cè)。在二層平臺(tái)焊接鋼管上設(shè)工字鋼螺栓連接點(diǎn)，并預(yù)先將兩根I20平臺(tái)工字鋼安裝，拼裝完成后，用吊車將井架兩部分進(jìn)行拼接。最后將頂帽“日”字梁與井架連接。

1.2 絞車安裝

安裝時(shí)要根據(jù)絞車基礎(chǔ)圖紙?jiān)诂F(xiàn)場(chǎng)挖出基坑，再用白線定出所要預(yù)留二次澆注的孔位，澆注時(shí)要保證混凝土的密實(shí)度，澆注一定深度后要檢查預(yù)留孔的位置是否準(zhǔn)確。絞車卷筒安裝時(shí)，因與基座為一體，故采用三根鋼管制作的簡(jiǎn)易支架，配合倒鏈安裝調(diào)整。然后安裝減速器和電機(jī)，先用單根［40槽鋼四根拼接做基座，電機(jī)兩側(cè)兩根［40槽鋼對(duì)拼做底座，用 φ48圓鋼上部車絲扣、高強(qiáng)螺帽連接基礎(chǔ)。絞車控制臺(tái)控制整個(gè)絞車房?jī)?nèi)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，需將所有電纜均一一用號(hào)碼標(biāo)識(shí)、量測(cè)，必須達(dá)到萬(wàn)無(wú)一失。電纜鋪設(shè)需設(shè)電纜溝及電纜穿管，保證電纜的順直及接地的良好。

2 施工工藝及要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備，在保證安全的前提下做到設(shè)備的綜合利用，盡可能提高開(kāi)挖、襯砌施工工序銜接，以求得最大效益。施工流程見(jiàn)圖1。

圖1 豎井施工總體施工流程

2.2 井口段施工

井口段先進(jìn)行鎖口盤開(kāi)挖，對(duì)于巖石部分實(shí)行爆破作業(yè)，并對(duì)坡面進(jìn)行初期支護(hù)。井身部分往鎖口盤底下挖2 m，回填渣石平整鎖口盤底后，綁扎鋼筋、立模、混凝土澆筑作業(yè)，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后將開(kāi)挖空間進(jìn)行回填夯實(shí)。井口段爆破開(kāi)挖，爆破后對(duì)井內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)。自制吊桶，人工裝渣。在井身兩側(cè)各設(shè)一自制搖頭拔桿，穩(wěn)車提升，提升后由挖掘機(jī)配合自卸車出渣，見(jiàn)圖2。

圖2 井口段施工示意

2.3 井身段開(kāi)挖施工

井身段施工設(shè)置雙層吊盤和井口盤，利用抓巖機(jī)裝渣、吊桶出渣。提升懸掛用鋼絲繩要驗(yàn)算預(yù)購(gòu)鋼絲繩的安全系數(shù)，穩(wěn)車基礎(chǔ)用錨桿進(jìn)行錨固。由于抓巖機(jī)是位于井下施工，穩(wěn)車位于地面，由鋼絲繩通過(guò)天輪懸吊，鋼絲繩與井口盤交點(diǎn)距井中心一定距離，保證井壁周邊都能顧及。因抓巖機(jī)升降較頻繁，在井口盤穿口擴(kuò)大并設(shè)木塊對(duì)接，防止鋼絲繩與鋼板摩擦，保護(hù)鋼絲繩。

座溝式卸渣系統(tǒng)由座鉤、托梁、支架和底部帶有中心圓孔的吊桶構(gòu)成。溜渣槽應(yīng)有坡度，方便渣石能自由滑落。為使卸渣方便，底緣與車廂頂要設(shè)置高差。閘門為氣壓制動(dòng)，當(dāng)運(yùn)渣車輛未及時(shí)趕到時(shí)，溜渣槽做臨時(shí)存渣用(見(jiàn)圖3)。

圖3 卸渣系統(tǒng)示意

2.4 井身混凝土滑膜施工

該工序是關(guān)鍵工序，豎井混凝土襯砌總量約7 425 m3，在模板的選擇方面考慮到兩井都較深，用小標(biāo)模很難在要求工期內(nèi)完成施工，經(jīng)研究決定用整體下滑模板施工。工藝流程:

掛防水板、安裝止水條→下放吊盤→收懸吊鋼絲繩→收模→脫模→安放模板→調(diào)整模板→模板打磨、涂油→下放溜灰管→襯砌混凝土澆筑。

下放吊盤時(shí)，吊盤用五臺(tái)穩(wěn)車懸吊。

收模時(shí)，模板頂與底的倒鏈要同時(shí)進(jìn)行，防止拉偏模板造成變形。下放模板時(shí)，人員必須在下層吊盤操作倒鏈，要三個(gè)倒鏈同時(shí)運(yùn)作，防止卡板現(xiàn)象發(fā)生，注意檢查模板的偏差。

調(diào)模板時(shí)，待模板全部座于木模上后用三臺(tái)千斤頂放在撐模座處，用木塊作支撐墊，撐模板時(shí)要力求同步。調(diào)整好模板后用鋼絲球?qū)⒛０灞砻嬲迟N的混凝土打磨干凈，同時(shí)將麻繩固定于木模上，作為止水條的安裝槽，并用新機(jī)油對(duì)模板涂油。

下放溜灰管:混凝土在地面攪拌站拌合，經(jīng)溜灰管送至工作面。因豎井較深混凝土沖擊力較大，極易使混凝土發(fā)生離析。為防止離析在距模板頂10 m處設(shè)一緩沖器，緩沖器上接鋼管下連特制橡膠管(定制十層紗)減小沖擊力。

混凝土澆筑前先用清水后用砂漿進(jìn)行潤(rùn)濕管壁，防止發(fā)生堵管。混凝土到井底后要以“十”形對(duì)稱澆筑，防止跑模。澆筑時(shí)先將溜灰管底部用自制串筒連接至下窗口，當(dāng)混凝土面澆筑至下窗口時(shí)及時(shí)進(jìn)行封窗，缷下串筒由上窗口下放混凝土。振搗采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，兩側(cè)相對(duì)高差不超過(guò)100 cm，分層厚度40 cm，保證振搗質(zhì)量，不得出現(xiàn)漏振與過(guò)振。當(dāng)距模板頂還有20～30 cm時(shí)，要調(diào)整混凝土的粗骨料比例，減少大石子，增加水泥用量，以增加混凝土的流動(dòng)性，加強(qiáng)振搗保證混凝土密實(shí)。施工時(shí)確保與地面聯(lián)系，信號(hào)不明確不得起動(dòng)絞車。

2.5 中隔板施工

中隔板混凝土施工時(shí)，為方便聯(lián)絡(luò)風(fēng)道和井底工程的施工，底部一段距離暫不施工。在施工井壁混凝土?xí)r將中隔板的預(yù)埋鋼筋做成對(duì)稱的“L”型，待中隔板施工時(shí)將鋼筋伸直。注意校正預(yù)埋鋼筋中心位置，防止偏位，便于與中隔板鋼筋的連接。因中隔板兩端為喇叭形，設(shè)一滑塊模板，保證在井壁尺寸不一致時(shí)也能與其緊貼。因喇叭口兩側(cè)為活動(dòng)滑塊，混凝土漿易進(jìn)入夾縫，必須每板脫模后對(duì)其進(jìn)行清理以減小錯(cuò)臺(tái)。混凝土澆筑前先將井壁鑿毛面進(jìn)行沖洗，使中隔板混凝土與井壁混凝土連接緊密。

2.6 鋼絲繩安全驗(yàn)算

根據(jù)安全規(guī)程的規(guī)定，鋼絲繩的安全系數(shù)為鋼絲繩所有鋼絲破斷力之和與最大靜負(fù)荷之比，并大于規(guī)定值。規(guī)定單繩摩擦提升鋼絲繩的安全系數(shù)為:①專為升降人員用的不得低于9;②升降人員和物料用的不得低于7.5;③專為升降物料用的不得低于6.5。規(guī)定多繩輪提升安全系數(shù)為:①升降人員物料的不得低于8;②專為升降物料的不得低于7。

3號(hào)豎井主提升用鋼絲繩為雙旋φ31 mm，吊盤采用三根主繩φ25 mm，兩根穩(wěn)繩 φ20 mm共同懸吊，溜灰管鋼絲繩為φ31 mm。依規(guī)定，主提升鋼絲繩(單繩摩擦)升降人員、渣石，采用專為升降人員的安全系數(shù)9;吊盤三根主繩(多繩摩擦)升降人員和物料，采用安全系數(shù)8。

2.6.1 主提升鋼絲繩驗(yàn)算

鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度為豎井深度與井架高度之和，H0=360 m，鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量p=3.283 kg/m，則鋼絲繩重量為1 182 kg。井架天輪交點(diǎn)最大負(fù)荷為鋼絲繩重量與一次提升重量之和，Qmax=3 681.88 kg。鋼絲繩所有鋼絲破斷力之和為50 100 kg，所選鋼絲繩安全系數(shù)m'=13.6，大于允許值9。故主提升鋼絲繩符合安全要求。

2.6.2 吊盤鋼絲繩驗(yàn)算

豎井吊盤質(zhì)量4.5 t，后期要在吊盤下懸掛井身混凝土模板 8.5 t，共計(jì) 13 t。考慮每根鋼絲繩承擔(dān)3 000 kg，加上鋼絲繩質(zhì)量780 kg，當(dāng)鋼絲繩所有鋼絲破斷力之和為32 050 kg時(shí)，所選鋼絲繩安全系數(shù)m'=8.48，略大于允許值8。

2.7 井內(nèi)止排水處理

排水處理按照4號(hào)井排水方案設(shè)計(jì)施作。考慮到井深300余m，故在離井口40 m處設(shè)一水倉(cāng)。開(kāi)挖水倉(cāng)需先掏一洞室，四周及底部用混凝土進(jìn)行抹面，水倉(cāng)口用磚砌筑，頂部用雙層圓木并排堆放阻擋頂部落石，成形后尺寸為高1.5 m，長(zhǎng)1.5 m，寬2.0 m。根據(jù)開(kāi)挖深度的加深，140 m以內(nèi)由揚(yáng)程110 m污水泵提升到水倉(cāng)。此后排水系統(tǒng)由水倉(cāng)向下50 m設(shè)一管道泵，向下100 m安另一管道泵;140 m至320 m由吊盤多級(jí)泵經(jīng)兩處管道泵提升到水倉(cāng)。開(kāi)挖面積水由一66 m揚(yáng)程污水泵提升至下層吊盤水箱暫時(shí)蓄水，設(shè)置自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置。對(duì)于井壁流水，每隔一段距離在井壁混凝土施工時(shí)，模板頂特意留出約30 cm作截水溝。在混凝土防水層背后預(yù)埋PVC塑料管，水由截水溝經(jīng)混凝土背后的預(yù)埋管向下流至開(kāi)挖面集水坑。既避免了混凝土淋水，又改善施工條件，方案見(jiàn)圖4。

圖4 豎井排水示意

3 結(jié)語(yǔ)

豎井的施工，投入資金較大的主要是設(shè)備投資。鉆孔使用人工鉆孔，減少傘鉆與穩(wěn)車投入;電纜利用吊盤鋼絲繩連接到吊盤，減少穩(wěn)車;模板懸吊在下層吊盤，減少穩(wěn)車投入。因此，本工藝所用穩(wěn)車已減到最少。對(duì)于電纜、抓巖機(jī)、水泵等需投入新設(shè)備，以減少施工中因維修而影響施工。

龍?zhí)端淼?號(hào)豎井距隧道出口3 km，地處湖北省宜昌市長(zhǎng)陽(yáng)縣賀家坪鎮(zhèn)堡鎮(zhèn)村，距318國(guó)道1 km山溝處。巖石以頁(yè)巖為主，井底25 m為灰?guī)r，開(kāi)挖總方量為27 161 m3。豎井在無(wú)成熟施工經(jīng)驗(yàn)的情況下積極進(jìn)行方案優(yōu)化，自2005年設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，平整場(chǎng)地、安裝設(shè)備，7月正式進(jìn)行井身段開(kāi)挖，2006年12月25日井身段開(kāi)挖完畢，至2007年9月29日井身混凝土完成，有效改善了隧道內(nèi)的通風(fēng)條件。

［1］劉紅旗.龍?zhí)端淼郎畲筘Q井襯砌混凝土滑模施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2007(12):51-53.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10109—95 鐵路隧道輔助坑道技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，1995.

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10204—2002 鐵路隧道施工規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2002.

［4］關(guān)寶樹(shù).隧道工程施工要點(diǎn)集［M］.北京:人民交通出版社，2003.