长大公路隧道斜井施工及质量控制技术

杨玲

摘要：斜井是长大隧道洞内施工的通道和咽喉，是直接制约着隧洞施工安全与效率的一个重要环节，其施工质量是后期施工的关键。本文以实际工程为例探討了长大公路隧道斜井施工及质量控制技术。

关键词：长大公路隧道；斜井；技术

一、工程概述

某隧道全长3902.9m，我工区施工长度2910米。隧道围岩为Ⅳ、Ⅴ级，隧道暗埋段主要穿越泥岩地层和黏性黄土层，自稳性较差。技术难度大，施工风险高，地质条件相对较差，开挖后若不及时支护，易发生坍塌现象。隧道结构形式变化较多，由于工期紧，采用斜井加快进度的方法。斜井设于IDK942+685线路前进方向右侧，与隧道的平面夹角为99?，斜井水平长度480m。斜井采用无轨运输。斜井净空采用单车道断面，斜井纵坡下坡9.3%，正洞交叉地段为IV级围岩，斜井与正洞联接处设30m模筑钢筋混凝土衬砌段进行加强。其中斜井与正洞交接段以及错车道段采用2%缓坡。斜井的支护型式采用喷锚支护及二次衬砌相结合的整体式衬砌，斜井井口通道外场坪设向洞外3%的坡，防止洞外地表水进入斜井。斜井净空尺寸6.5*6.25m（宽*高）。

二、长大公路隧道斜井施工及质量控制技术

（一）长距离双向通风

斜井进入正洞后，独头掘进1600m，且为上坡方向，通风极为困难。在隧道施工中，采取何种通风方式应根据隧道的施工方法、坑道特点和污染源的特性以及设备条件等因素加以确定。因此我们在制订通风方案时主要考虑了下列因素：①采用的是钻爆法、全断面开挖方式；②采用无轨运输出碴进料；③柴油汽车排放的废气发生在整个运输隧道内，且愈往下风处废气浓度愈大；④采用可提供足够风量、风压的风机；⑤采用大直径、漏风少、阻力小的风管。

隧道施工通风主要采用机械通风，其通风方式按风道类型一般分为巷道式和管道式两种，其中管道式通风按送风方式不同又可分为压入式、吸出式和混合式三种。

经分析比较后，我们认为压入式通风较为适合无轨运输施工，它可使足够的新鲜空气能很快被送至工作面，缩短爆破后通风排烟时间，实现快速掘进。考虑到柴油机废气污染，风机选型要求大风量、高风压，风管要求选用大直径柔性风管，风机要安设在洞外开阔处，向洞内送风，以避免循环污染。

由于斜井与正洞贯通后承担两个方向的共3007米的工作任务，通风距离太长，若单独采用轴流风机压入式通风效果不好，所以在DK249+300与DK249+800处分别设置一台110KW接力风机，在DK249+300与DK249+800两处接力风机的对侧各设置1台22KW的射流风机，利用高速射流风机产生的前后压力差，将两个掌子面的污风排到斜井与正洞交界处。在DK249+597.8处设置一台75KW射流风机，加快污风向洞外流动的速度，改善洞内空气质量，满足施工要求。

风机的选择主要根据所需供风量及风压来确定，并考虑节能效果，采用变极多速风机。风管的选择主要根据所需风量和送风长度确定，全部采用获国家专利的直径1.5m新型软风管。

（二）排水施工

隧道地下水类型分为四种，分别是：第四系孔隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水、断层水。赋存于沟谷或山坡中的是第四系空隙潜水，沟谷中有小股泉水涌出。区内分布较为广泛的碳酸盐岩，其厚度较大，是主要的含水岩系的泉水涌出。隧道施工过程中，3#、5#裂隙水发育，每个洞口都要超过400m3/h的出水量，对于长隧道而言，隧道施工技术难题之一就是在最短时间内排除作业面的水，通过排水的研究，在吕梁山隧道施工中形成了一套完善的施工排水方案。斜井内排水为：该隧道斜井平均坡度为12%，在斜井内每隔550～600m出设置一个泵站，其容量大约400m3，泵站水池在斜井一侧打一个长为20m、宽为6m、高度为3.5m的导洞，水池顶面与高出斜井底50cm为一宜，并把平台搭设在水池上面，安防水泵，其采用55kW的渣浆泵，其扬程为80m，流量为80m3/h，。把水排出洞外采取泵站与泵站间逐级抽排的方式。3#、4#斜井采用三级抽排，5#斜井采用二级抽排。正洞内的排水为：

正洞设计坡度为11‰，反坡排水时，水池设置在正洞420m横洞道位置，水池顶面与隧道隧底面一致，把型钢以及钢板铺在上面，这样做的目的就是为了方便过车。采用13kW的污水泵进行逐级抽排，最终排入斜井内一级泵站，再通过斜井内其它泵站逐级排出洞外。

（三）超前预注浆防护措施

超前预注浆防护措施包括全断面周边预注浆超前防护和局部径向后注浆支护两项。

1、全断面周边预注浆超前防护

左右线风机房送、排风洞室Ⅲ、Ⅳ型交叉口和B1-B2型衬砌段断面跨度大、围岩破碎、岩层间结合力差，泄出的瓦斯气体浓度较高。采用全断面周边预注水泥-水玻璃双液浆进行超前防护，对大断面的破碎围岩进行加固，不但可以避免洞室变形坍塌和坍塌引起的瓦斯突出，还可以封闭围岩中的裂隙，阻滞瓦斯气体向洞内渗入。

在预注浆前，先施作30m的超前钻孔进行地质探测和瓦斯气体检测，这样不但能查明瓦斯气体的出露情况，同时超前钻孔还能提前释放掌子面前方的瓦斯气体。

超前预注浆范围为隧道洞室开挖线以外6m，注浆段长度为30m，全断面共布钻孔73个，分3环实施，长度分别为31m、21m、11m。注浆孔沿隧道中轴线呈伞状布置，浆液扩散半径为2m，钻孔底间距不大于3m，开孔直径Φ115mm，终孔直径Φ75mm。

注浆材料为水泥-水玻璃双液浆，浆液浓度为：C︰S（体积比）=1︰（0.6～1.0），水泥浆水灰比（0.8～1）︰1，水玻璃模数2.6～2.8，水玻璃浓度35Be'，注浆压力为1.5 MPa左右，施工中根据围岩破碎程度可以对以上参数进行调整。当单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上或单孔注浆量与设计注浆量基本相同、注浆速度在20L/min以下时，可以结束本孔注浆。

经过全断面周边超前预注浆支护，掌子面前方松散的围岩得到了很好的固结，开挖后没有出现过垮塌现象。同时，由于超前探孔的预排和双液浆的封堵，爆破开挖后掌子面即测瓦斯气体浓度大大降低，由原来的>8%降低为2%～4%，并且残留在炮孔内的瓦斯气体浓度也降低到1%～2%，切实降低了洞室内的瓦斯气体浓度。

（四）斜井转正洞

自斜井XDK0+018.67爬坡开挖到斜井与隧道正洞开挖轮廓线相交处XDK0+007.67，即如图1所示开挖第①部分。正洞DK2193+932.08～+942.1段拱顶最大高程为-3.27m，斜井里程XDK0+025拱顶高程-7.754m，斜井XDK0+025～+007.67段首先按斜井标准断面不变按i=23.1%斜率进行上挑开挖，坑底按-1.62%开挖。

参考文献：

[1]杨延勇.软弱围岩隧道斜井转正洞设计与施工技术[j].铁道标准设计，2013年1期.

[2]何财基.特长铁路隧道长大斜井通风技术[j].铁道建筑，2012年5期.