丁國斌

（云南玉臨高速公路建設有限責任公司，昆明 650100）

1 引言

隨著我國高速公路修建事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對長大隧道的設計與施工方法的研究已日趨完善。其中，對于長大隧道，尋常的隧道通風系統(tǒng)往往無法滿足通風排污的需求，對隧道行車的安全性、舒適性、運營管理質量以及隧道的運營成本有直接影響[1]。豎井目前已成為隧道結構的重要組成部分[2]。本文結合玉臨高速公路五老山隧道通風豎井設計與反井鉆機施工實例，對通風豎井中反井鉆機法施工中遇見的問題進行研究，對取得的施工效益進行分析，為類似工程提供參考。

2 工程概況

五老山隧道全長6640 m。左右幅中間2.4 km處設置1座豎井，設計內輪廓直徑5.8 m，設計深度292.5 m。左、右幅隧道消防排煙均使用豎井排煙。隧道通風布置如圖1所示。

圖1 隧道通風布置圖

3 五老山隧道通風豎井施工方案

3.1 方案確定

豎井的垂直運輸問題利用井架式提升機解決，施工方式采取“反井鉆機正向擴挖法”進行施工，初期鉆孔緊跟挖掘面進行導孔施工，待挖掘及鉆孔工作完畢后，再在井底自下而上進行反向擴挖施工。施工完畢后便進行滑模襯施工，襯砌鋼筋施工借助滑模襯砌臺車平臺在襯砌混凝土上方施工。

針對具體問題，考慮五老山隧道通風豎井的特殊地質及工期要求，開挖采用反井施工方案，導井直徑定為1.6 m，采用LM-400反井鉆機施工，再二次擴挖支護至井底，初期支護緊跟開挖面，完成后自下而上采用滑模進行鋼筋混凝土襯砌施工。具體施工工序如圖2所示。

圖2 豎井施工工序

3.2 豎井鎖口施工

豎井鎖口段是防止豎井在施工過程中防止井口坍塌、落石，保證施工安全的重要結構[3]。

根據豎井的地質條件、豎井深度和環(huán)境等多種因素綜合考量后，本豎井鎖口段將采取明挖法施工，從上到下進行全斷面開挖，邊挖邊臨時保護；土質巖層應用機械施工，石質巖層應用鉆爆法施工，鎖口段回填時，應兩側對稱分層進行。首先放坡采用明挖方式完成井口鎖口段0～6 m深開挖，采用定型模板完成鎖口段C30鋼筋襯砌混凝土及外圈C15片石混凝土回填施工后，安裝井架式提升機。

開挖施工時在井口處設有封口盤（見圖3），用作井口安全保護和井架穩(wěn)固的基礎來防墜物。

圖3 豎井井口封口盤

井底作業(yè)表面則設有安全吊盤（見圖4），作為另一種安全防范，以保障下方的工作人員生命安全。

圖4 豎井井底安全吊盤

3.3 反井鉆機導孔施工

反井鉆機的引導孔鉆進作業(yè)從上往下鉆進孔徑為240 mm的引導孔，而引導孔鉆進過程，也就是對地層的探索過程。反井鉆機雖然不是取芯鉆進，但通過對鉆孔流程和排出巖屑進行觀察分析，并結合以往經驗，可對地質狀況有一個初步認識，還可為高加工精度鉆進、孔室維護管理和模筑襯砌等方法的制定提供重要參考依據[4]。豎井反井鉆機主要組成如圖5所示。

圖5 豎井反井鉆機主要組成

需要注意的是，鑒于排風排煙豎井設計直徑大、深度大，其導孔偏斜率的控制成為反井鉆施工工藝的核心問題，若實際施工的偏差值過大，將直接影響后續(xù)導井的反拉施工[5]。在進行導孔施工過程中，施工技術控制非常關鍵，除了技術掌握情況及人為因素外，主要從以下4個方面進行控制。

1）鉆機定位控制：在進行鉆機安裝過程中，鉆機定位采用全站儀坐標放樣，同時使用框式水準儀、吊錘相互校核的辦法，確保鉆機定位準確。

2）鉆桿質量控制：鉆桿強度滿足要求，保證鉆進中無鉆桿變形和斷裂情況。

3）鉆進速度管理：在實施鉆孔時，實時調節(jié)鉆頭各項參數設置，并選擇合適的推進壓力和回轉壓力，以保證整個鉆進過程鉆桿平穩(wěn)完成。

若在施工過程中出現超過1.5%（即1.5 m）的偏差，需進行回填，回填深度至少高出出現偏斜位置1.0 m以上。

3.4 豎井導井施工

導孔鉆通后，在反井底部用卸桿扳手卸去牙輪鉆頭和短接桿。將擴孔刀盤運至豎直安放段下端，將刀盤和鉆桿用吊具連接起來。豎直安放段下端工作面要平整，確保刀盤滾刀受力狀況良好，以減少擴孔刀盤的沖擊。

擴孔開始時，由于機械結合接觸面不平，應緩慢持續(xù)地前進，合理調節(jié)牽引力與轉速，待刀盤的全部的滾刀碰到巖層后，方可按常規(guī)加壓擴孔。擴孔過程中，要注意觀察落下的巖屑，了解巖層變化情況。

反鉆時確保有冷卻水由導孔口供給，供水不足時馬上停止鉆進。

當擴孔剩余5 m時，停止反鉆，剩余的5 m改為正向鉆爆開挖。

3.5 豎井爆破擴挖施工

豎井工程采取先導井，然后擴挖的方式進行施工，擴挖時采取手風鉆全斷面光面爆破施工，隨著擴挖的進尺，豎井支護隨開挖進尺及時跟進，待支護完成后方可進行下一個開挖循環(huán)[6]。井身開挖施工程序如圖6所示。

圖6 井身開挖施工程序

1）鉆進作業(yè)：通過測定放樣的位置，使用手風鉆完成濕法鉆孔的作業(yè)。鉆井孔位應依據勘測時定出的中線、導井和開挖輪廓線決定。

2）爆破作業(yè)：因導孔并不是在豎井中心，而是在豎井內位置不斷變化，每開挖循環(huán)的爆破設計都有所不同，需要在開挖中隨時調整爆破設計，爆破設計在開挖施工中再進行完善。使用微差毫秒導爆雷管進行光面爆破，在周邊孔用竹竿綁扎以協(xié)助進行間隔裝載炸藥，使用導爆索進行引爆，力求達到理想的光面效果。

豎井導井如果爆炸后巖碴量大，就會發(fā)生堵井的現象。若井口被封閉得比較嚴密或是被大顆粒的巖碴堵塞時，可采取爆破的方法加以解決，在清除導井口小塊巖碴后，將炸藥包放置于導井口巖碴表層，在炸藥包上覆蓋黃土層，以保持密閉而不泄漏，將導火索延伸于井口地面上，在地面引燃導火索，爆破后疏通堵井。在必要時鉆孔將封堵巖碴解小處理。但爆破的藥量不能過大，保證能起到松動的效果而又不會形成飛石。

3.6 豎井滑模襯砌施工

豎井混凝土澆筑施工使用的液壓調平內爬式滑升模塊澆筑，滑模使用的是整個鋼結構設計。

使用井架式提升機的提升設備，可以完成材料和組裝部件的上、下運輸，服務滑模施工。豎井采用內爬式液壓調平滑升模塊進行施工，滑模則使用整體鋼結構設計?；Ｒ话惴譃槟K、圍圈、提升架、操縱盤、輔助盤5部分。

豎井滑?？恳簤呵Ы镯攺呐罈U上的單向爬升來完成移動，在實際工作時爬桿保持穩(wěn)定。當滑模裝置組裝檢驗合格，其他裝置工作完成后，即能夠完成滑升作業(yè)。

1）初次滑升

滑模的初次滑升要緩慢地進行，需要在對滑模設備和混凝土狀況進行檢測后再施工，并在此過程中對液壓裝置、模具構件及相關設備在負載情況下做全面檢測。

2）正常滑升

滑模在經過初始滑升的檢查與調整后，即可正?；?，而正?；龖袷亍扒诨倩?、勤滑勤校”的準則。正常滑升的基本流程：綁扎鋼筋—埋件安裝—澆筑混凝土—提升模板。正常提升時應控制速率為15～20 cm/h，每2次提升的時間間隔不應超過1.5 h。但當溫度較高時宜增加為1～2次中間提升，中間提升的高度為30～60 mm，以降低模板與混凝土之間的摩阻力。

在滑升過程中，若脫?；炷帘砻嬗辛魈?、塌陷或表面呈波紋狀的現象，說明混凝土脫模強度降低，應減緩滑升速度；若脫模混凝土表面不濕潤，手按有硬感并伴隨著混凝土表層被拉裂的跡象，則說明脫模強度高，應提高滑升速度。滑模施工中，常常遇到的幾個重大問題主要有：滑模操作盤傾斜、滑模盤平移、扭轉、模板變形等。其主要問題形成的根本原因在于螺旋千斤頂工作不同步，負荷不平衡，施工方向不對稱，矯偏過急等。若發(fā)生糾偏現象，則根據各種不同狀況，使用相應的外力作用措施予以矯正。但所有糾偏工作不能操之過急，以防發(fā)生混凝土表面拉裂、死彎、滑模變形、爬桿彎曲等事故；當爬桿彎曲時，采用加焊鋼筋或斜支撐等加以處理，如果扭曲加重則斷開，連接爬桿并重新與下部爬桿焊接，加焊“人”字形斜支撐。對于模板變形的處理，對部分變形較小的模板采用撐桿加壓復原，當變形嚴重時，將模具拆卸并加以修復。

4 結語

本文結合玉臨高速公路五老山隧道通風豎井設計與反井鉆機施工實例，對通風豎井中反井鉆機法施工中反井鉆機偏斜問題、爆破巖碴堵井問題、滑模襯砌模提變形偏移問題進行研究，具體結論如下：

1）導向孔鉆進是反井鉆井施工中的最為關鍵的一個環(huán)節(jié)，其偏斜率直接關系到鉆孔質量，甚至反井施工的成敗。

2）導向孔鉆進成功通常意味著反井鉆進成功了80%，五老山隧道通風豎井導孔鉆進用時26 d，導孔偏斜度通過鉆機定位控制、鉆桿質量控制、鉆進速度控制始終處于可控制范圍內。

此案例的成功說明反井鉆機可運用于長大隧道的通風豎井施工中，并極大地提高了效率，節(jié)約了成本。