公路隧道斜井聯絡風道施工技術研究

景崗山 JING Gang-shan

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

通風斜井是公路特長隧道最常設置的輔助通道之一，它不僅可以實現施工、運營期間通風，還可以在施工期間增加工作面，緩解主線隧道工期壓力。

隧道正洞及斜井洞身均為常規斷面，三臺階、全斷面等施工工法已比較成熟，而斜井與主線隧道銜接聯絡段，則因不同設計院所，會有不同的設計形式，比如輔助通道與主線隧道的相對位置。有的會設計同一條斜井通過設置中隔墻向同一條主線隧道進行送、排風，有的則會設計不帶中隔墻的斜井，同一條斜井同時向2 條主線隧道送風，另一條斜井則同時向2 條主線隧道排風，有的可能會設計豎井與斜井協同進行送排風。在公路特長隧道的通風設計中，一般會按分區段送排風進行設計，并根據遠期交通量計算結果實施近、遠期通風計劃。

設計形式不同，施工方法也會不同，同時也會存在不同的施工技術難題。普遍地，在各聯絡風道與主線隧道交叉口都存在共性問題，如交叉口拱部弧線段位置存在較為突出的應力集中問題[1]，圍巖越差問題越顯著，聯絡風道進正洞挑頂施工難題[2]等等。另外，因主線隧道間距離一般不超過30～50m，基本輔助通道都設置在主線隧道的外側，所以還會存在聯絡風道上跨主線隧道的施工難題，如果聯絡風道底部距主線隧道拱頂圍巖厚度設計過大，則聯絡風道縱坡則會較陡，聯絡風道開挖、二襯等工序施工難度將大大增加；如果圍巖厚度設計過小，聯絡風道、主線隧道兩條上、下十字交叉的通道爆破施工則可能破壞該厚度層圍巖[3-4]，后施工通道爆破期間，有可能損壞先施工通道已形成的初支、二襯結構，產生結構裂縫，甚至垮塌。

本文依托彭水隧道通風斜井，進行了聯絡風道施工技術攻關，基于與主線隧道正交的聯絡風道施工，提出了排煙道進正洞挑頂技術、上跨段爆破減震等施工技術，實現了交叉段聯絡風道安全、快速施工，豐富了隧道通風斜井施工技術。

1 工程概況

渝湘高速公路復線（巴南至彭水段）巴彭路彭水隧道斜井位于武隆區文復鄉楠木村，斜井設計為雙車道通風斜井，起訖樁號XJK0+000～XJK1+925，全長1925m，位于右線隧道右側，斜井內輪廓寬8.5m，高6.65m，綜合縱坡9.83%，每隔270m 設縱坡為3.0%的30m 長休息平臺，運輸方式為無軌運輸。彭水隧道斜井根據結構類型、通風方式，按新奧法原理設計，采用復合式襯砌，各類初期支護以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼架為主要支護手段，V 級圍巖段、斷層破碎帶及軟弱富水帶輔以超前小導管等預加固措施，二次襯砌均采用C35 模筑混凝土，采用整體式襯砌臺車澆筑。

2 聯絡風道設計情況

斜井內設中隔板，隧道左線通過排煙聯絡道接斜井進行排煙，僅在緊急情況時使用；隧道右線通過排煙聯絡道和送風聯絡道接斜井，通過斜井進行送排式通風，斜井凈空總面積為44.6m2，分為22.3m2的兩個風道用以送排風。右線排煙聯絡道與右線隧道相交于YK151+680，距隧道進口3984m，井口與井底高差189m。右線送風聯絡道與右線隧道相交于YK151+715，左線排煙聯絡道與左線隧道相交于ZK151+663。各聯絡風道與主線隧道均按正交設置。隧道斜井及聯絡風道平面布置示意圖見圖1。

圖1 隧道斜井及聯絡風道平面布置示意圖

左線排煙聯絡道上跨彭水隧道左線，上跨處聯絡道底板距左線隧道拱頂厚度為2.0m，上跨段前后50m 范圍采用機械開挖，左線主洞二襯穩定后方可施工左線排煙聯絡風道。右線排煙聯絡道、左線排煙聯絡道均通過擴大漸變喇叭口與主線隧道相連。

3 施工關鍵技術

3.1 隧道右線排煙聯絡道

在聯絡風道與主線隧道交叉處，特別地，在拱部交叉部位，存在復雜的應力集中情況，在初期支護實施之前，存在較大的圍巖變形、掉塊等施工風險，應在開挖后，及時完成支護，以獲得穩定的受力結構。

施工中，聯絡風道靠正洞側8.4m 長度范圍內洞身安裝I16 型鋼鋼架，鋼架間距按1.0m，并及時實施錨噴支護。

在斜井施工接近與右線交叉里程時，聯絡風道最后3榀門架施工時可提前60cm 向上鉆爆，縱坡度根據正線拱腰圓弧及預留變形量、門架支護厚度確定，從正線與聯絡風道相交里程起，按1.5m 階梯形式抬高，采用聯絡風道洞身寬度10m、高度約5m 的導洞垂直右線中線沿正線開挖輪廓線爬坡開挖，在正線中線處達到正線拱頂高程，形成上臺階操作平臺。上臺階初期支護完成后，先向正線大里程方向開挖5m，再向小里程方向開挖5m，然后由聯絡風道底板處向正洞開挖，形成上下臺階，進入正常工序開挖施工。施工中預留15cm 變形沉降量。

聯絡風道與正線交叉口段，先施工主洞斷面，待主洞支護穩定后，再開挖排煙道。根據測量位置聯絡風道口兩側先各獨立安裝3 根I22b 型鋼立柱，用于支撐I22b 型鋼托梁，I22b 型鋼立柱通過?22 砂漿錨桿進行固定，錨桿長3.5m，打設于立柱兩側，間距75cm，錨桿尾部與立柱鋼架兩側焊接牢固。立柱施工完成后，安裝I22b 型鋼架托梁，保證相交地段三維受力狀態圍巖的穩定，在此型鋼鋼架上焊接3 根平行I22b 型鋼托架。3 根平行立柱間用I22b 短型鋼焊接成整體，短型鋼間距1m，為正洞鋼架提供落腳平臺，正洞上臺階拱架拱腳與I22b 托架螺栓連接，連接板尺寸66cm×29cm，立柱腳底位置焊接3 根I22b 型鋼拱架做套拱，托架與套拱間空隙設置I22b 型鋼豎向立柱短支撐，短支撐間距1m。正線拱架間距1m，共計數量10 榀。斜井交叉口鋼架連接示意圖見圖2。聯絡風道加強段開挖完成后，及時進行底板施工。

圖2 斜井交叉口鋼架連接示意圖（單位：cm）

在交叉口鎖口位置，對應鎖口拱架外側還要架立一榀I22b 型鋼門架，因此在原有開挖斷面尺寸上還需要加寬0.5m。

當門架的位置滿足尺寸要求時，先立鎖口拱架，然后立工字鋼托架，門架拱頂位置與鎖口拱架拱頂重合位置進行焊接，兩側打鎖腳錨管并進行焊接，鎖口拱架與門架拱腳落在同一平面上，底部進行焊接。底部拱腳要落在堅硬巖層或者用鋼板墊底，然后進行初噴。當支護完成后施作底板。[5]

正洞拱架與門架連接的單元拱架加工須注意切割角度，以免拱腳連接板與門架頂焊接的鋼板不密貼。

在進入正洞一段距離，即形成交叉口聯絡通道模筑襯砌空間后，及時對聯絡通道交叉口往斜井方向設計范圍內施作二次襯砌，厚度40cm，二次襯砌達到設計強度后拆模，形成對交叉口處圍巖受力的有效支護。

3.2 隧道左線排煙聯絡道

左線排煙聯絡風道與正線左線交叉里程ZK151+663，正線襯砌類型為S5b。待左洞正線初期支護施工完成穩定后進行開挖施工。隧道左線排煙聯絡道剖面圖見圖3。

圖3 隧道左線排煙聯絡道剖面圖（單位：m）

左線聯絡風道交叉口段5m 范圍從正洞向風道進行開挖，風道交叉口段襯砌類型為XJFD-2，采用I14 鋼架，間距1.2m。正洞初支施工時，預留交叉口門洞位置，門洞兩側預埋I22b 型鋼托梁支撐，托梁支撐兩側采用?22 砂漿錨桿加固，間距75cm，錨桿尾部與托梁支撐焊接在一起，增加交叉口的鋼架穩定性，其次安設I22b 鋼架托梁，與托梁支撐焊接牢固。正洞初支鋼架坐落在托梁鋼架上，打設?22 砂漿錨桿鎖腳，并焊接牢固。

左線排煙通道剩余部分在右線正線二次襯砌施工完成后，進行開挖施工，上跨右線部分（前后30m 范圍）采用機械開挖，減小對正線的擾動。機械開挖根據圍巖情況，盡量采取小功率破碎錘進行施做。過程中為確保施工安全，正洞段安排測量人員對正洞進行監控監測，發現異常及時停止風道開挖，加強正洞施工監測，必要時撤離附近施工人員及機械設備，待監測穩定后方可進行施工。

上跨右線30m 段落范圍內無法進行機械開挖的硬巖段及前后10m 段落，采用兩臺階微震爆破法開挖。開挖總高度為6.86m，上臺階設置高度5.41m，按正常爆破設計爆破，下臺階按1.45m 高度施工，橫排水平炮眼按間隔裝藥結構裝藥，在距底板40cm 高度，設置一排爆破減震孔，孔深較裝藥孔加深0.5m，炮眼間距40cm，進一步消弱爆破振動對底板的破壞。下臺階爆破完成后，底板如有未爆破到位處，繼續用機械進行破除。[6]隧道左線排煙聯絡道上跨段爆破斷面設置示意圖見圖4。

圖4 聯絡道上跨段爆破斷面設置示意圖（單位：cm）

施工完成后，加強對交叉口斷面的圍巖量測監控，確保交叉口斷面支護穩定。襯砌施工加強配筋，隨正洞二襯提早進行，確保施工安全。

3.3 隧道右線送風聯絡道

右線送風風道與正線左線交叉里程YK151+715，正線襯砌類型為SFKSX。待右洞正線初支施工完成穩定后進行開挖施工。

右線送風風道交叉口段為XJFD-1 型襯砌，初支采用I14 工字鋼架，間距1.2m。送風風道先由斜井向正洞方向施工，在聯絡風道與正洞相差2m 時，停止施工。剩余部分由正洞向聯絡風道施工。并嚴格控制爆破裝藥量，加強施工監測，確保施工安全，開挖完成后及時進行支護襯砌施工。交叉口段二襯根據設計加強配筋，隨正洞二襯提早進行。二襯施工時，根據設計要求，預埋送風道橫隔板鋼筋，并注意保護，待正洞施工條件滿足橫隔板施工要求時，及時安排進行橫隔板施工。隧道右線送風聯絡道工序示意圖見圖5。

圖5 隧道右線送風聯絡道工序示意圖（單位：m）

4 結束語

彭水隧道通風斜井聯絡風道施工期間，各交叉口初期支護受力穩定，未發生因圍巖變形導致初支開裂的情況，上跨段在主線隧道二襯穩定后實施，實施了設置爆破減震孔的微爆破配合機械開挖的施工方式，成功完成了聯絡風道上跨主線隧道施工，實現了安全生產。目前，斜井已進入彭水隧道右線輔助正洞施工，分擔了主體控制性工程工期壓力，受到了業主及各級領導的一致認可，可為類似隧道施工提供一定的借鑒參考。