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摘要:高速公路的需求越来越多导致公路网向广大山区延伸,长大公路隧道也就大量涌现,采用竖井分段纵向通风的隧道日益增多。本文以实际工程湖北省十堰市十堰至房县高速公路通省隧道1#通风竖井施工为依托进行反井法施工,从项目概况、工艺原理、施工工艺、竖井定位、施工偏斜率控制测量和纠正、工艺特点和安全注意事项等方面进行了详细的介绍,为今后超深竖井的开挖提供可借鉴的经验。
关键词:隧道;超深竖井;反井法;纠偏
Abstract:thedemandformoreandmorehighwaytohighwaynetworkextendingtothemountains,istheemergenceofalargenumberoflonghighwaytunnel,theshaftsegmentlongitudinalventilationtunnelisincreasing.BasedonapracticalprojectinShiyanCity,HubeiprovinceShiyanFangxianExpresswayTunnel1#ventilationshaftconstructionbasedondrillingconstruction,fromthegeneralsituationoftheprojecttheprocess,principle,constructiontechnology,shaftpositioning,constructioncontrolmeasureandcorrectdeviationrate,processcharacteristicsandsafetyprecautionsarediscussedindetail,andprovidereferenceforfutureultradeepshaftexcavation.
Keywords:tunnel;ultradeepshaft;reversewellmethod;deviationcorrection
1、工程地质
隧道主要穿越地层为强风化片岩、中~微风化片岩,鳞片变晶结构,片状构造,进出口附近坡面覆盖有第四系残坡积层。地质素描中,V级围岩描述为第四系残坡积粉质粘土及武当群强风化片岩,片岩岩质较软,风化强烈,岩体破碎,成洞困难,稳定性差;IV级围岩描述为武当群中风化片岩,鳞片变晶结构,片状构造,岩质较软,岩体较破碎,节理较发育,稳定性较差;II级围岩描述为武当群中~微风化片岩,鳞片变晶结构,片状构造,节理裂隙不发育,岩体完整,稳定性好。
2、项目概况
十房高速通省隧道1#竖井位于双线隧道右侧,距隧道右洞轴线48.6m,下部与通省隧道左右洞通过4条联络通道连通。竖井开挖断面型式为圆形,开挖直径10m;竖井深223m,其中Ⅱ级围岩36m,Ⅳ级围岩125m,Ⅴ级围岩50m,明井9m,分四个隔断面与左右洞四条送排风洞相连。
3、工艺原理
反井钻机法导孔施工是通过钻头机械破碎岩体,并利用洗井液将破碎石渣带出孔外并最终贯通形成导孔;待导孔贯通后在竖井下部巷道内更换扩孔钻头,向上提升,利用机械破岩,破碎岩渣在重力作用下落至下部巷道,扩挖成一小直径的溜渣井;直至溜渣井贯通后,自上向下钻爆扩挖至设计直径,并通过溜渣井溜渣至下部通道进行出渣。对于具有规则几何断面的竖井,自井底依设计安装好模板并浇筑首批混凝土后,按设计井轴线滑升模板顺序浇筑井壁及隔板混凝土,直至设计高程后,将模板滑出井筒并拆除,完成竖井井筒及中隔板施工。
4、主要施工工艺
(1)超深竖井反井法施工工艺流程图见图1。
图1竖井反井法施工工艺流程图
要点:①260mm导孔施工技术:竖井深达368.49m,竖井直径为7.2m,导孔钻孔的垂直精度必须控制在1%以内,一旦导孔偏离竖井范围,必须在竖井底部进行扩挖找寻导孔,严重的需废除重钻,将严重影响施工工期。施工中通过挖除孔口软如土层,在竖井中心浇筑直径2.0m的C20混凝土灌注桩,桩基底部与中风化基岩衔接,保证在钻孔时孔口机械的平整及地层的稳定,减少导孔偏移。选择适合的钻机设备,经验丰富的操作人员进行操控,通过测量纠偏等手段,保证导孔的成孔精度,是反井法施工能否成功实施的第一步,也是关键一步。
②准1400mm反钻扩孔技术:导孔贯通后,安装反挖扩孔钻机,通过导孔自上而下安装钻杆至竖井底部,在底部换装反挖扩孔钻头,通提升拆除钻杆,实现扩孔钻进。
5、施工偏斜率测量及纠偏
(1)为保证结构中心不发生偏移,利用井口桁架梁和井帮固定四根垂线进行中心测量控制。滑模水平控制:一是利用千斤顶的同步器进行水平控制,二是利用激光水平仪,进行水平检查。滑模滑升至指定位置时,将滑模滑空后,利用井口提升系统在井口拆除。滑模安装偏差应满足的表1要求。
表1滑模安装允许偏差
(2)利用千斤顶自身纠偏,即关闭五分之一的千斤顶,然后滑升2--3行程,再打开全部千斤顶滑升2--3行程,反复数次逐步调整至设计要求。
6、工艺特点
(1)扩挖时,根据溜渣孔能提前掌握地质状况,避免地质灾害,为设计变更提供了依据。减少了对周围岩体的扰动,避免了初期支护变形。
(2)变垂直向上提升出渣为向下溜渣,节省了竖井提升系统的能耗,加快了施工进度,避免了坠落时的安全风险。
(3)溜渣孔的提前贯通,为作业面排水、通风提供了通道,无需专门设置排水系统;且能满足工作面快速排水的要求,有效地改善了通风条件,且能满足工作面快速通风的要求,减少了施工设备成本,便于施工设备的布置。
(4)受溜渣井直径限制,爆破施工石渣块儿度不能太大,且大小宜均匀,施工爆破要求高。
(5)滑模施工速度快。滑模施工机械化程度高、可连续施工,日平均滑升速度能达到3m以上。
(6)施工质量可靠。滑模混凝土浇筑严格按(20cm~30cm)分层控制,浇筑、振捣作业在模板表面进行,便于操作和控制,同时滑模施工具有连续性,减少了施工缝,体形具有可调性,防止出现体形的较大偏差或跑模;表面质量平滑,外观平整,避免出现“麻面”,错台现象。
(7)除常规工具式模板外还需专门的动力滑升设备,施工中模板的水平度需严格控制。
(8)初始阶段混凝土需自井口垂直运输至井底浇筑断面,易发生离析而影响施工和易性,需采用专门措施防止混凝土在重力作用下发生离析,影响施工质量。
(9)采用接长爬杆为模板爬升提供反力,只需竖井开挖提升系统中加入混凝土下料系统,而无需新加模板提升系统,简化了提升系统的布置。
(10)提升设备:为施工人员提供上下通道,最大限度保障了人员施工作业安全,提高了安全系数。
7、总结
(1)本工法溜渣井开挖为机械化连续作业,速度快,比其它施工方法提高工效5-10倍。竖井扩挖采用水平出渣替代垂直提升出渣,不需另设竖井弃渣场,简化弃渣场防护、生态恢复等工作,节省附属工程施工工期及费用;利用常规设备即可进行施工,减少部分提升设备购置维修费用及能耗。溜渣井的开挖可探明地质、水文条件,便于加快正井扩挖的施工进度。此外,竖向排渣通道与隧道正洞提前贯通,可提高通风、排水效率,缩短通风、排水占用时间。本工法技术将促进公路隧道通风竖井施工技术进步,经济、社会、环境效益显著。
(2)本工法与同类竖井施工工法相比,施工机械化程度高、提升作业量大大减少、工程进度快、干扰因素少、有利于文明施工、各种资源能较好地利用,能确保竖井施工作业人员的安全,保证工程施工质量,节约施工工期和施工成本,工期效益明显。
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