景崗山 JING Gang-shan

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

通風(fēng)斜井是公路特長隧道最常設(shè)置的輔助通道之一，它不僅可以實(shí)現(xiàn)施工、運(yùn)營期間通風(fēng)，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(guī)斷面，三臺(tái)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(lián)絡(luò)段，則因不同設(shè)計(jì)院所，會(huì)有不同的設(shè)計(jì)形式，比如輔助通道與主線隧道的相對位置。有的會(huì)設(shè)計(jì)同一條斜井通過設(shè)置中隔墻向同一條主線隧道進(jìn)行送、排風(fēng)，有的則會(huì)設(shè)計(jì)不帶中隔墻的斜井，同一條斜井同時(shí)向2 條主線隧道送風(fēng)，另一條斜井則同時(shí)向2 條主線隧道排風(fēng)，有的可能會(huì)設(shè)計(jì)豎井與斜井協(xié)同進(jìn)行送排風(fēng)。在公路特長隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)中，一般會(huì)按分區(qū)段送排風(fēng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)遠(yuǎn)期交通量計(jì)算結(jié)果實(shí)施近、遠(yuǎn)期通風(fēng)計(jì)劃。

設(shè)計(jì)形式不同，施工方法也會(huì)不同，同時(shí)也會(huì)存在不同的施工技術(shù)難題。普遍地，在各聯(lián)絡(luò)風(fēng)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(yīng)力集中問題[1]，圍巖越差問題越顯著，聯(lián)絡(luò)風(fēng)道進(jìn)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(shè)置在主線隧道的外側(cè)，所以還會(huì)存在聯(lián)絡(luò)風(fēng)道上跨主線隧道的施工難題，如果聯(lián)絡(luò)風(fēng)道底部距主線隧道拱頂圍巖厚度設(shè)計(jì)過大，則聯(lián)絡(luò)風(fēng)道縱坡則會(huì)較陡，聯(lián)絡(luò)風(fēng)道開挖、二襯等工序施工難度將大大增加；如果圍巖厚度設(shè)計(jì)過小，聯(lián)絡(luò)風(fēng)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(jié)構(gòu)，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫，甚至垮塌。

本文依托彭水隧道通風(fēng)斜井，進(jìn)行了聯(lián)絡(luò)風(fēng)道施工技術(shù)攻關(guān)，基于與主線隧道正交的聯(lián)絡(luò)風(fēng)道施工，提出了排煙道進(jìn)正洞挑頂技術(shù)、上跨段爆破減震等施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了交叉段聯(lián)絡(luò)風(fēng)道安全、快速施工，豐富了隧道通風(fēng)斜井施工技術(shù)。

1 工程概況

渝湘高速公路復(fù)線（巴南至彭水段）巴彭路彭水隧道斜井位于武隆區(qū)文復(fù)鄉(xiāng)楠木村，斜井設(shè)計(jì)為雙車道通風(fēng)斜井，起訖樁號(hào)XJK0+000～XJK1+925，全長1925m，位于右線隧道右側(cè)，斜井內(nèi)輪廓寬8.5m，高6.65m，綜合縱坡9.83%，每隔270m 設(shè)縱坡為3.0%的30m 長休息平臺(tái)，運(yùn)輸方式為無軌運(yùn)輸。彭水隧道斜井根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、通風(fēng)方式，按新奧法原理設(shè)計(jì)，采用復(fù)合式襯砌，各類初期支護(hù)以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架為主要支護(hù)手段，V 級圍巖段、斷層破碎帶及軟弱富水帶輔以超前小導(dǎo)管等預(yù)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(tái)車澆筑。

2 聯(lián)絡(luò)風(fēng)道設(shè)計(jì)情況

斜井內(nèi)設(shè)中隔板，隧道左線通過排煙聯(lián)絡(luò)道接斜井進(jìn)行排煙，僅在緊急情況時(shí)使用；隧道右線通過排煙聯(lián)絡(luò)道和送風(fēng)聯(lián)絡(luò)道接斜井，通過斜井進(jìn)行送排式通風(fēng)，斜井凈空總面積為44.6m2，分為22.3m2的兩個(gè)風(fēng)道用以送排風(fēng)。右線排煙聯(lián)絡(luò)道與右線隧道相交于YK151+680，距隧道進(jìn)口3984m，井口與井底高差189m。右線送風(fēng)聯(lián)絡(luò)道與右線隧道相交于YK151+715，左線排煙聯(lián)絡(luò)道與左線隧道相交于ZK151+663。各聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與主線隧道均按正交設(shè)置。隧道斜井及聯(lián)絡(luò)風(fēng)道平面布置示意圖見圖1。

圖1 隧道斜井及聯(lián)絡(luò)風(fēng)道平面布置示意圖

左線排煙聯(lián)絡(luò)道上跨彭水隧道左線，上跨處聯(lián)絡(luò)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(jī)械開挖，左線主洞二襯穩(wěn)定后方可施工左線排煙聯(lián)絡(luò)風(fēng)道。右線排煙聯(lián)絡(luò)道、左線排煙聯(lián)絡(luò)道均通過擴(kuò)大漸變喇叭口與主線隧道相連。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 隧道右線排煙聯(lián)絡(luò)道

在聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與主線隧道交叉處，特別地，在拱部交叉部位，存在復(fù)雜的應(yīng)力集中情況，在初期支護(hù)實(shí)施之前，存在較大的圍巖變形、掉塊等施工風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)在開挖后，及時(shí)完成支護(hù)，以獲得穩(wěn)定的受力結(jié)構(gòu)。

施工中，聯(lián)絡(luò)風(fēng)道靠正洞側(cè)8.4m 長度范圍內(nèi)洞身安裝I16 型鋼鋼架，鋼架間距按1.0m，并及時(shí)實(shí)施錨噴支護(hù)。

在斜井施工接近與右線交叉里程時(shí)，聯(lián)絡(luò)風(fēng)道最后3榀門架施工時(shí)可提前60cm 向上鉆爆，縱坡度根據(jù)正線拱腰圓弧及預(yù)留變形量、門架支護(hù)厚度確定，從正線與聯(lián)絡(luò)風(fēng)道相交里程起，按1.5m 階梯形式抬高，采用聯(lián)絡(luò)風(fēng)道洞身寬度10m、高度約5m 的導(dǎo)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(dá)到正線拱頂高程，形成上臺(tái)階操作平臺(tái)。上臺(tái)階初期支護(hù)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(lián)絡(luò)風(fēng)道底板處向正洞開挖，形成上下臺(tái)階，進(jìn)入正常工序開挖施工。施工中預(yù)留15cm 變形沉降量。

聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與正線交叉口段，先施工主洞斷面，待主洞支護(hù)穩(wěn)定后，再開挖排煙道。根據(jù)測量位置聯(lián)絡(luò)風(fēng)道口兩側(cè)先各獨(dú)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(jìn)行固定，錨桿長3.5m，打設(shè)于立柱兩側(cè)，間距75cm，錨桿尾部與立柱鋼架兩側(cè)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(tài)圍巖的穩(wěn)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(tái)，正洞上臺(tái)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(shè)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(jì)數(shù)量10 榀。斜井交叉口鋼架連接示意圖見圖2。聯(lián)絡(luò)風(fēng)道加強(qiáng)段開挖完成后，及時(shí)進(jìn)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(yīng)鎖口拱架外側(cè)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(dāng)門架的位置滿足尺寸要求時(shí)，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(jìn)行焊接，兩側(cè)打鎖腳錨管并進(jìn)行焊接，鎖口拱架與門架拱腳落在同一平面上，底部進(jìn)行焊接。底部拱腳要落在堅(jiān)硬巖層或者用鋼板墊底，然后進(jìn)行初噴。當(dāng)支護(hù)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(jìn)入正洞一段距離，即形成交叉口聯(lián)絡(luò)通道模筑襯砌空間后，及時(shí)對聯(lián)絡(luò)通道交叉口往斜井方向設(shè)計(jì)范圍內(nèi)施作二次襯砌，厚度40cm，二次襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆模，形成對交叉口處圍巖受力的有效支護(hù)。

3.2 隧道左線排煙聯(lián)絡(luò)道

左線排煙聯(lián)絡(luò)風(fēng)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(hù)施工完成穩(wěn)定后進(jìn)行開挖施工。隧道左線排煙聯(lián)絡(luò)道剖面圖見圖3。

圖3 隧道左線排煙聯(lián)絡(luò)道剖面圖（單位：m）

左線聯(lián)絡(luò)風(fēng)道交叉口段5m 范圍從正洞向風(fēng)道進(jìn)行開挖，風(fēng)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(shí)，預(yù)留交叉口門洞位置，門洞兩側(cè)預(yù)埋I22b 型鋼托梁支撐，托梁支撐兩側(cè)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(wěn)定性，其次安設(shè)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(shè)?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(jìn)行開挖施工，上跨右線部分（前后30m 范圍）采用機(jī)械開挖，減小對正線的擾動(dòng)。機(jī)械開挖根據(jù)圍巖情況，盡量采取小功率破碎錘進(jìn)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(jìn)行監(jiān)控監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)停止風(fēng)道開挖，加強(qiáng)正洞施工監(jiān)測，必要時(shí)撤離附近施工人員及機(jī)械設(shè)備，待監(jiān)測穩(wěn)定后方可進(jìn)行施工。

上跨右線30m 段落范圍內(nèi)無法進(jìn)行機(jī)械開挖的硬巖段及前后10m 段落，采用兩臺(tái)階微震爆破法開挖。開挖總高度為6.86m，上臺(tái)階設(shè)置高度5.41m，按正常爆破設(shè)計(jì)爆破，下臺(tái)階按1.45m 高度施工，橫排水平炮眼按間隔裝藥結(jié)構(gòu)裝藥，在距底板40cm 高度，設(shè)置一排爆破減震孔，孔深較裝藥孔加深0.5m，炮眼間距40cm，進(jìn)一步消弱爆破振動(dòng)對底板的破壞。下臺(tái)階爆破完成后，底板如有未爆破到位處，繼續(xù)用機(jī)械進(jìn)行破除。[6]隧道左線排煙聯(lián)絡(luò)道上跨段爆破斷面設(shè)置示意圖見圖4。

圖4 聯(lián)絡(luò)道上跨段爆破斷面設(shè)置示意圖（單位：cm）

施工完成后，加強(qiáng)對交叉口斷面的圍巖量測監(jiān)控，確保交叉口斷面支護(hù)穩(wěn)定。襯砌施工加強(qiáng)配筋，隨正洞二襯提早進(jìn)行，確保施工安全。

3.3 隧道右線送風(fēng)聯(lián)絡(luò)道

右線送風(fēng)風(fēng)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(wěn)定后進(jìn)行開挖施工。

右線送風(fēng)風(fēng)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(fēng)風(fēng)道先由斜井向正洞方向施工，在聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與正洞相差2m 時(shí)，停止施工。剩余部分由正洞向聯(lián)絡(luò)風(fēng)道施工。并嚴(yán)格控制爆破裝藥量，加強(qiáng)施工監(jiān)測，確保施工安全，開挖完成后及時(shí)進(jìn)行支護(hù)襯砌施工。交叉口段二襯根據(jù)設(shè)計(jì)加強(qiáng)配筋，隨正洞二襯提早進(jìn)行。二襯施工時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，預(yù)埋送風(fēng)道橫隔板鋼筋，并注意保護(hù)，待正洞施工條件滿足橫隔板施工要求時(shí)，及時(shí)安排進(jìn)行橫隔板施工。隧道右線送風(fēng)聯(lián)絡(luò)道工序示意圖見圖5。

圖5 隧道右線送風(fēng)聯(lián)絡(luò)道工序示意圖（單位：m）

4 結(jié)束語

彭水隧道通風(fēng)斜井聯(lián)絡(luò)風(fēng)道施工期間，各交叉口初期支護(hù)受力穩(wěn)定，未發(fā)生因圍巖變形導(dǎo)致初支開裂的情況，上跨段在主線隧道二襯穩(wěn)定后實(shí)施，實(shí)施了設(shè)置爆破減震孔的微爆破配合機(jī)械開挖的施工方式，成功完成了聯(lián)絡(luò)風(fēng)道上跨主線隧道施工，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。目前，斜井已進(jìn)入彭水隧道右線輔助正洞施工，分擔(dān)了主體控制性工程工期壓力，受到了業(yè)主及各級領(lǐng)導(dǎo)的一致認(rèn)可，可為類似隧道施工提供一定的借鑒參考。