试论公路隧道的施工技术及安全措施

徐海军 韩永福

1.西北水利水电工程有限责任公司 陕西西安 710065；

2.青海路桥建设机械工程有限公司 青海西宁 810003

摘要：本文对公路隧道竖井施工的各种方法进行了分析和总结，并且讨论了施工中的主要技术以及安全措施，希望在该类隧道施工领域有所帮助。

关键词：公路隧道；竖井施工；通风技术；安全措施

前言

随着我国公路交通事业的飞速发展，公路隧道通风竖井建设将会日益增多，如何选用简单、经济、环保、安全的施工工法，对提高施工单位的经济效益，确保施工安全和进度，保护施工区域的自然环境具有非常重要的意义。

1、公路隧道竖井的特点及施工中存在的问题

1.1 公路隧道竖井施工特点：竖井断面普遍较大（目前国内公路隧道竖井开挖直径大部分在6.1～9.0米范围），而且有继续扩大趋势；公路隧道竖井深度与矿山竖井相比较小，大部分在150～400m范围，绝大部分在山岭隧道中间部位，处嵩山峻岭之中，进场施工条件差，多为岩石隧道竖井。

1.2 目前公路隧道竖井施工存在问题：施工方法大部分采用自上而下全断面开挖法，施工进度慢、施工成本高；竖井施工的研究主要集中在如何提高机械化程度，充分发挥机械化的综合效能，如何达到最高月掘进长度方面。而公路隧道施工的关键工期往往不是竖井施工，而是隧道正洞的施工；为提高竖井施工机械化程度，需要运输大型机械设备及大量材料的标准较高的施工便道，修施工便道造成的大面积开挖和竖井井口弃碴对环境破坏较大；公路隧道竖井施工对一个企业来说很可能是短期行为，大型设备的购买很难发挥效益，造成设备闲置。

2、公路隧道施工的主要程序

2.1 为地表至其下20m的井口段（含井颈段8m）。该阶段为加快施工速度在井上地面设备安装的同时，采用简易提升设备进行施工。井口段采用钻爆法开挖，自然通风，人工装碴，在地面用斗车推运碴土填筑井口场地。初期支护一爆一喷。地表段围岩差，挖至8m后，立即铺挂防水板，立模，自下而上采用整体式钢模进行井颈段二衬砼施工，以保证洞口的牢固稳定，为地面安装设备、架立井架创造良好条件。

2.2 为井口段完成后，进行井口设备安装、机械化配套阶段。在井口及地面主要设备有：井盖、井架、天轮、卸碴台、绞车、运碴设施等；井筒内的主要设备有：通风管、吊桶、吊泵、吊盘、信号电缆、砼输送管、压风管、供水管、排水管、安全梯、动力电缆等悬吊设备，以及全自动抓岩机、环形钻架等。

2.3 20m以下的井身机械开挖施工。竖井井口20m以下实施机械化配套作业，钻爆法开挖，光面爆破。原则上按照边开挖边初支的方式进行，对于好的硬岩可酌情延长；通风采用压入式供风，直接吹入井底，风管由稳车悬吊；开挖深度小于100m时，采用自井底水窝由吊泵直接排出井外。开挖超过 100m 时，在井壁每隔50m增设一处向内倾斜的临时集水仓，接力向井外排水。

2.4 由下而上用整体滑动钢模实施井身砼二次衬砌。防水板在二次衬砌前按要求铺设。为加快灌注速度，减轻劳动强度，保证安全，提高质量采用滑模实施井身二衬。滑模在井底组装，组装完成后即可灌注砼。砼在地面拌和楼集中拌合，砼输送车运至井口倒入砼吊斗，通过井架提升机将砼吊斗运至滑模的卸料平台，经串筒注入。其施工程序为：滑模组装→灌注砼→滑模滑升（边滑边灌）→滑模拆除。

2.5 按设计完成竖井与正洞连通。左右洞挖至竖井里程后，适时由正洞进行竖井井底洞室施工，以减少投入。井底洞室施工与汽通、人通施工类似，宜采取弱爆破、短开挖、快支护的施工方式。

3、公路隧道竖井通风技术要点

3.1 通风的目的。①排除工作面的炮烟、喷锚粉尘等各种有害气体和烟尘；②对工作面提供足够的新鲜空气，确保人员安全和身体健康；③创造良好的工作环境，确保工程质量；

3.2 通风方式的选择。先导井后扩挖法施工通风分两个阶段：①导洞开挖的施工；②正洞扩大法的施工。正洞扩大法因小导洞已打通，并与正洞连通，上下大气压力在洞内形成的风量和流速满足施工需要，可不考虑，主要考虑小导洞掘进的通风。综合考虑场地、施工方法、工期等各项条件反复论证后，决定施工通风采用压入式通风方法，这是因为：①竖井底部的污蚀空气沿竖井向上流出，并带出竖井内的有害有毒气体和粉尘，通风能力强、效果好；②抽出式通风和混合式通风方式将通风机布置在竖井内，对施工地形干扰大，抽出式通风方式有效吸尘很短，效果不理想。

4、公路隧道竖井施工的安全措施

4.1 施工技术的提升

①小导洞井颈段施工要点：施工前进行场地平整，并做好便道和排水系统、硬化场地，做好文明施工；为保证地表软弱层的稳定，井颈段应尽量以机械开挖为主，尽可能不采取爆破开挖；视围岩情况确定临时锁口深度，锁口底部应插入硬岩60cm以上。

②提升井架。竖井小導洞井架提升能力按50kN设计，正、侧面结构尺寸见图，井架采用钢管、型钢、钢板等自行加工。井架基础共4个，采用混凝土结构，长、宽、深均为150cm。井架基础上预埋地脚螺丝及钢板，上部结构通过钢板及螺栓与基础相连。

③提升能力验算。提升方式的确定：根据开挖方法、出碴设备，井筒深度等条件确定采用单钩吊桶提升。提升绞车性能参数；钢丝绳直径的验算

4.2 锁口圈施工安全技术

①开挖。按施工方案和设计要求开挖竖井锁口，明挖法开挖。井口覆盖层主要岩性为强度较低的含碎石亚粘土，机械开挖为主，人工开挖为辅，局部坚硬部分辅以小炮。

②锁口圈钢筋混凝土施工。扩挖完成后，先进行锁口圈钢筋混凝土施作，设计竖井锁口圈总高3.5m，锁口圈采取分层浇筑的施工方法。最后按设计要求用C15片石混凝土回填进行井口处理。

③小导洞锁口。为保证小导井施工时井口的稳定，需在井口设置临时锁口，锁口的深度视围岩好坏情况确定。竖井临时锁口内径300cm，外径400cmm，壁厚0.5m，采用C20 钢筋混凝土结构，为防止落石进入井内，锁口整体高出原地面100cm。为防止地面雨水进入井口施工场地，在临时锁口四周设置浆砌片石防洪墙。

④安全防护设施。竖井施工，安全第一，为确保安全，自行加工安全防护笼及防护盘。安全防护盘采用4mm厚钢板加工而成，内径设计采用直径φ200cm，要考虑吊桶（φ100cm、高97cm）升降时的安全距离，采用φ120cm；防护盘外径与井壁保持50cm的安全距离；防护笼内净高采用250cm，以确保施工人员在护笼内有一定的操作空间。

4.3 竖井扩挖与二衬施工安全措施

①为防止人工在竖井扩挖时滑入井底，造成安全事故，当小导洞开挖完成后，将原来既有的安全防护盘改装成安全盖盘，用来覆盖φ3.0m小导洞的洞口。

②由于二衬施工自下而上进行，故安全盘采用与竖井扩挖时相同的规格，使用时须确保安全盘下方净高不少于2.5m。

③竖井施工时，必须采取措施以防止物体坠落。在密封盘上设置井盖门，井口必须设置临时工作密封盘，井盖门两端必须安装栅栏。密封盘和井盖的结构必须坚固。竖井作业人员携带的工具、材料，必须牢固地栓牢或放置在工具袋中。

5、结束语

总之，公路隧道竖井施工是大型地下工程，与地质条件密切相关，施工速度和设备的选择应结合现场实际地质条件。就我国目前公路隧道的设计、施工情况，先导洞后扩挖法充分利用导洞导渣和正洞隧道的交通便利，是最简单、经济、安全、环保的竖井施工方法。

参考文献：

[1]朱俊峰，公路隧道竖井施工技术研究。中国建材科技，2012（02）

[2]李文俊 夹活页特长公路隧道竖井设计及施工方法探讨，公路，2006，5