沪蓉西高速公路龙潭特长隧道深大竖井施工技术

徐美华

(中铁十四局 二公司，山东 泰安 271000)

竖井工程在高速公路施工中是近几年才出现的，借鉴煤矿竖井施工技术，根据公路的特殊要求，进行了技术改进。沪蓉西高速公路龙潭隧道全长8 693 m和8 599 m，是国家重点工程建设项目。该隧道左、右线在距出口端约3 km处分别设3号、4号竖井进行通风。3号竖井净径7.0 m，4号竖井净径5.3 m，深349 m。为增加井身混凝土的摩擦力每隔20 m设一壁座，共设30个壁座。井身由30 cm厚钢筋混凝土中隔板隔开送风道与排风道。

施工有以下特点:综合利用悬吊钢丝绳，减少稳车投入;根据工期要求，开挖采用人工钻爆法施工，避免投入伞钻，减少设备投资;衬砌混凝土分别采用3.5 m整体下滑模板，井身上部1.0 m一组钢模板、1.1 m一组(三组为一板)中隔板模板;井口30 m以下井身采用衬砌紧跟开挖面，保证施工安全。

1 设备安装

1.1 井架安装

竖井施工中，井架的基础采用混凝土浇注成形。井架先小局部组装，在地平面采用自制三管支撑辅以倒链起吊，再拼装井架两侧。在二层平台焊接钢管上设工字钢螺栓连接点，并预先将两根I20平台工字钢安装，拼装完成后，用吊车将井架两部分进行拼接。最后将顶帽“日”字梁与井架连接。

1.2 绞车安装

安装时要根据绞车基础图纸在现场挖出基坑，再用白线定出所要预留二次浇注的孔位，浇注时要保证混凝土的密实度，浇注一定深度后要检查预留孔的位置是否准确。绞车卷筒安装时，因与基座为一体，故采用三根钢管制作的简易支架，配合倒链安装调整。然后安装减速器和电机，先用单根［40槽钢四根拼接做基座，电机两侧两根［40槽钢对拼做底座，用 φ48圆钢上部车丝扣、高强螺帽连接基础。绞车控制台控制整个绞车房内设备的运转，需将所有电缆均一一用号码标识、量测，必须达到万无一失。电缆铺设需设电缆沟及电缆穿管，保证电缆的顺直及接地的良好。

2 施工工艺及要点

2.1 施工工艺流程

根据现有设备，在保证安全的前提下做到设备的综合利用，尽可能提高开挖、衬砌施工工序衔接，以求得最大效益。施工流程见图1。

图1 竖井施工总体施工流程

2.2 井口段施工

井口段先进行锁口盘开挖，对于岩石部分实行爆破作业，并对坡面进行初期支护。井身部分往锁口盘底下挖2 m，回填渣石平整锁口盘底后，绑扎钢筋、立模、混凝土浇筑作业，待混凝土达到强度后将开挖空间进行回填夯实。井口段爆破开挖，爆破后对井内进行通风。自制吊桶，人工装渣。在井身两侧各设一自制摇头拔杆，稳车提升，提升后由挖掘机配合自卸车出渣，见图2。

图2 井口段施工示意

2.3 井身段开挖施工

井身段施工设置双层吊盘和井口盘，利用抓岩机装渣、吊桶出渣。提升悬挂用钢丝绳要验算预购钢丝绳的安全系数，稳车基础用锚杆进行锚固。由于抓岩机是位于井下施工，稳车位于地面，由钢丝绳通过天轮悬吊，钢丝绳与井口盘交点距井中心一定距离，保证井壁周边都能顾及。因抓岩机升降较频繁，在井口盘穿口扩大并设木块对接，防止钢丝绳与钢板摩擦，保护钢丝绳。

座沟式卸渣系统由座钩、托梁、支架和底部带有中心圆孔的吊桶构成。溜渣槽应有坡度，方便渣石能自由滑落。为使卸渣方便，底缘与车厢顶要设置高差。闸门为气压制动，当运渣车辆未及时赶到时，溜渣槽做临时存渣用(见图3)。

图3 卸渣系统示意

2.4 井身混凝土滑膜施工

该工序是关键工序，竖井混凝土衬砌总量约7 425 m3，在模板的选择方面考虑到两井都较深，用小标模很难在要求工期内完成施工，经研究决定用整体下滑模板施工。工艺流程:

挂防水板、安装止水条→下放吊盘→收悬吊钢丝绳→收模→脱模→安放模板→调整模板→模板打磨、涂油→下放溜灰管→衬砌混凝土浇筑。

下放吊盘时，吊盘用五台稳车悬吊。

收模时，模板顶与底的倒链要同时进行，防止拉偏模板造成变形。下放模板时，人员必须在下层吊盘操作倒链，要三个倒链同时运作，防止卡板现象发生，注意检查模板的偏差。

调模板时，待模板全部座于木模上后用三台千斤顶放在撑模座处，用木块作支撑垫，撑模板时要力求同步。调整好模板后用钢丝球将模板表面粘贴的混凝土打磨干净，同时将麻绳固定于木模上，作为止水条的安装槽，并用新机油对模板涂油。

下放溜灰管:混凝土在地面搅拌站拌合，经溜灰管送至工作面。因竖井较深混凝土冲击力较大，极易使混凝土发生离析。为防止离析在距模板顶10 m处设一缓冲器，缓冲器上接钢管下连特制橡胶管(定制十层纱)减小冲击力。

混凝土浇筑前先用清水后用砂浆进行润湿管壁，防止发生堵管。混凝土到井底后要以“十”形对称浇筑，防止跑模。浇筑时先将溜灰管底部用自制串筒连接至下窗口，当混凝土面浇筑至下窗口时及时进行封窗，缷下串筒由上窗口下放混凝土。振捣采用插入式振捣棒进行振捣，两侧相对高差不超过100 cm，分层厚度40 cm，保证振捣质量，不得出现漏振与过振。当距模板顶还有20～30 cm时，要调整混凝土的粗骨料比例，减少大石子，增加水泥用量，以增加混凝土的流动性，加强振捣保证混凝土密实。施工时确保与地面联系，信号不明确不得起动绞车。

2.5 中隔板施工

中隔板混凝土施工时，为方便联络风道和井底工程的施工，底部一段距离暂不施工。在施工井壁混凝土时将中隔板的预埋钢筋做成对称的“L”型，待中隔板施工时将钢筋伸直。注意校正预埋钢筋中心位置，防止偏位，便于与中隔板钢筋的连接。因中隔板两端为喇叭形，设一滑块模板，保证在井壁尺寸不一致时也能与其紧贴。因喇叭口两侧为活动滑块，混凝土浆易进入夹缝，必须每板脱模后对其进行清理以减小错台。混凝土浇筑前先将井壁凿毛面进行冲洗，使中隔板混凝土与井壁混凝土连接紧密。

2.6 钢丝绳安全验算

根据安全规程的规定，钢丝绳的安全系数为钢丝绳所有钢丝破断力之和与最大静负荷之比，并大于规定值。规定单绳摩擦提升钢丝绳的安全系数为:①专为升降人员用的不得低于9;②升降人员和物料用的不得低于7.5;③专为升降物料用的不得低于6.5。规定多绳轮提升安全系数为:①升降人员物料的不得低于8;②专为升降物料的不得低于7。

3号竖井主提升用钢丝绳为双旋φ31 mm，吊盘采用三根主绳φ25 mm，两根稳绳 φ20 mm共同悬吊，溜灰管钢丝绳为φ31 mm。依规定，主提升钢丝绳(单绳摩擦)升降人员、渣石，采用专为升降人员的安全系数9;吊盘三根主绳(多绳摩擦)升降人员和物料，采用安全系数8。

2.6.1 主提升钢丝绳验算

钢丝绳最大悬垂长度为竖井深度与井架高度之和，H0=360 m，钢丝绳单位长度重量p=3.283 kg/m，则钢丝绳重量为1 182 kg。井架天轮交点最大负荷为钢丝绳重量与一次提升重量之和，Qmax=3 681.88 kg。钢丝绳所有钢丝破断力之和为50 100 kg，所选钢丝绳安全系数m'=13.6，大于允许值9。故主提升钢丝绳符合安全要求。

2.6.2 吊盘钢丝绳验算

竖井吊盘质量4.5 t，后期要在吊盘下悬挂井身混凝土模板 8.5 t，共计 13 t。考虑每根钢丝绳承担3 000 kg，加上钢丝绳质量780 kg，当钢丝绳所有钢丝破断力之和为32 050 kg时，所选钢丝绳安全系数m'=8.48，略大于允许值8。

2.7 井内止排水处理

排水处理按照4号井排水方案设计施作。考虑到井深300余m，故在离井口40 m处设一水仓。开挖水仓需先掏一洞室，四周及底部用混凝土进行抹面，水仓口用砖砌筑，顶部用双层圆木并排堆放阻挡顶部落石，成形后尺寸为高1.5 m，长1.5 m，宽2.0 m。根据开挖深度的加深，140 m以内由扬程110 m污水泵提升到水仓。此后排水系统由水仓向下50 m设一管道泵，向下100 m安另一管道泵;140 m至320 m由吊盘多级泵经两处管道泵提升到水仓。开挖面积水由一66 m扬程污水泵提升至下层吊盘水箱暂时蓄水，设置自动开关装置。对于井壁流水，每隔一段距离在井壁混凝土施工时，模板顶特意留出约30 cm作截水沟。在混凝土防水层背后预埋PVC塑料管，水由截水沟经混凝土背后的预埋管向下流至开挖面集水坑。既避免了混凝土淋水，又改善施工条件，方案见图4。

图4 竖井排水示意

3 结语

竖井的施工，投入资金较大的主要是设备投资。钻孔使用人工钻孔，减少伞钻与稳车投入;电缆利用吊盘钢丝绳连接到吊盘，减少稳车;模板悬吊在下层吊盘，减少稳车投入。因此，本工艺所用稳车已减到最少。对于电缆、抓岩机、水泵等需投入新设备，以减少施工中因维修而影响施工。

龙潭隧道3号竖井距隧道出口3 km，地处湖北省宜昌市长阳县贺家坪镇堡镇村，距318国道1 km山沟处。岩石以页岩为主，井底25 m为灰岩，开挖总方量为27 161 m3。竖井在无成熟施工经验的情况下积极进行方案优化，自2005年设备进场，平整场地、安装设备，7月正式进行井身段开挖，2006年12月25日井身段开挖完毕，至2007年9月29日井身混凝土完成，有效改善了隧道内的通风条件。

［1］刘红旗.龙潭隧道深大竖井衬砌混凝土滑模施工技术［J］.铁道建筑，2007(12):51-53.

［2］中华人民共和国铁道部.TB10109—95 铁路隧道辅助坑道技术规范［S］.北京:中国铁道出版社，1995.

［3］中华人民共和国铁道部.TB10204—2002 铁路隧道施工规范［S］.北京:中国铁道出版社，2002.

［4］关宝树.隧道工程施工要点集［M］.北京:人民交通出版社，2003.