試論公路隧道的施工技術及安全措施

徐海軍 韓永福

1.西北水利水電工程有限責任公司 陜西西安 710065；

2.青海路橋建設機械工程有限公司 青海西寧 810003

摘要：本文對公路隧道豎井施工的各種方法進行了分析和總結，并且討論了施工中的主要技術以及安全措施，希望在該類隧道施工領域有所幫助。

關鍵詞：公路隧道；豎井施工；通風技術；安全措施

前言

隨著我國公路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，公路隧道通風豎井建設將會日益增多，如何選用簡單、經(jīng)濟、環(huán)保、安全的施工工法，對提高施工單位的經(jīng)濟效益，確保施工安全和進度，保護施工區(qū)域的自然環(huán)境具有非常重要的意義。

1、公路隧道豎井的特點及施工中存在的問題

1.1 公路隧道豎井施工特點：豎井斷面普遍較大（目前國內(nèi)公路隧道豎井開挖直徑大部分在6.1～9.0米范圍），而且有繼續(xù)擴大趨勢；公路隧道豎井深度與礦山豎井相比較小，大部分在150～400m范圍，絕大部分在山嶺隧道中間部位，處嵩山峻嶺之中，進場施工條件差，多為巖石隧道豎井。

1.2 目前公路隧道豎井施工存在問題：施工方法大部分采用自上而下全斷面開挖法，施工進度慢、施工成本高；豎井施工的研究主要集中在如何提高機械化程度，充分發(fā)揮機械化的綜合效能，如何達到最高月掘進長度方面。而公路隧道施工的關鍵工期往往不是豎井施工，而是隧道正洞的施工；為提高豎井施工機械化程度，需要運輸大型機械設備及大量材料的標準較高的施工便道，修施工便道造成的大面積開挖和豎井井口棄碴對環(huán)境破壞較大；公路隧道豎井施工對一個企業(yè)來說很可能是短期行為，大型設備的購買很難發(fā)揮效益，造成設備閑置。

2、公路隧道施工的主要程序

2.1 為地表至其下20m的井口段（含井頸段8m）。該階段為加快施工速度在井上地面設備安裝的同時，采用簡易提升設備進行施工。井口段采用鉆爆法開挖，自然通風，人工裝碴，在地面用斗車推運碴土填筑井口場地。初期支護一爆一噴。地表段圍巖差，挖至8m后，立即鋪掛防水板，立模，自下而上采用整體式鋼模進行井頸段二襯砼施工，以保證洞口的牢固穩(wěn)定，為地面安裝設備、架立井架創(chuàng)造良好條件。

2.2 為井口段完成后，進行井口設備安裝、機械化配套階段。在井口及地面主要設備有：井蓋、井架、天輪、卸碴臺、絞車、運碴設施等；井筒內(nèi)的主要設備有：通風管、吊桶、吊泵、吊盤、信號電纜、砼輸送管、壓風管、供水管、排水管、安全梯、動力電纜等懸吊設備，以及全自動抓巖機、環(huán)形鉆架等。

2.3 20m以下的井身機械開挖施工。豎井井口20m以下實施機械化配套作業(yè)，鉆爆法開挖，光面爆破。原則上按照邊開挖邊初支的方式進行，對于好的硬巖可酌情延長；通風采用壓入式供風，直接吹入井底，風管由穩(wěn)車懸吊；開挖深度小于100m時，采用自井底水窩由吊泵直接排出井外。開挖超過 100m 時，在井壁每隔50m增設一處向內(nèi)傾斜的臨時集水倉，接力向井外排水。

2.4 由下而上用整體滑動鋼模實施井身砼二次襯砌。防水板在二次襯砌前按要求鋪設。為加快灌注速度，減輕勞動強度，保證安全，提高質量采用滑模實施井身二襯?；Ｔ诰捉M裝，組裝完成后即可灌注砼。砼在地面拌和樓集中拌合，砼輸送車運至井口倒入砼吊斗，通過井架提升機將砼吊斗運至滑模的卸料平臺，經(jīng)串筒注入。其施工程序為：滑模組裝→灌注砼→滑模滑升（邊滑邊灌）→滑模拆除。

2.5 按設計完成豎井與正洞連通。左右洞挖至豎井里程后，適時由正洞進行豎井井底洞室施工，以減少投入。井底洞室施工與汽通、人通施工類似，宜采取弱爆破、短開挖、快支護的施工方式。

3、公路隧道豎井通風技術要點

3.1 通風的目的。①排除工作面的炮煙、噴錨粉塵等各種有害氣體和煙塵；②對工作面提供足夠的新鮮空氣，確保人員安全和身體健康；③創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，確保工程質量；

3.2 通風方式的選擇。先導井后擴挖法施工通風分兩個階段：①導洞開挖的施工；②正洞擴大法的施工。正洞擴大法因小導洞已打通，并與正洞連通，上下大氣壓力在洞內(nèi)形成的風量和流速滿足施工需要，可不考慮，主要考慮小導洞掘進的通風。綜合考慮場地、施工方法、工期等各項條件反復論證后，決定施工通風采用壓入式通風方法，這是因為：①豎井底部的污蝕空氣沿豎井向上流出，并帶出豎井內(nèi)的有害有毒氣體和粉塵，通風能力強、效果好；②抽出式通風和混合式通風方式將通風機布置在豎井內(nèi)，對施工地形干擾大，抽出式通風方式有效吸塵很短，效果不理想。

4、公路隧道豎井施工的安全措施

4.1 施工技術的提升

①小導洞井頸段施工要點：施工前進行場地平整，并做好便道和排水系統(tǒng)、硬化場地，做好文明施工；為保證地表軟弱層的穩(wěn)定，井頸段應盡量以機械開挖為主，盡可能不采取爆破開挖；視圍巖情況確定臨時鎖口深度，鎖口底部應插入硬巖60cm以上。

②提升井架。豎井小導洞井架提升能力按50kN設計，正、側面結構尺寸見圖，井架采用鋼管、型鋼、鋼板等自行加工。井架基礎共4個，采用混凝土結構，長、寬、深均為150cm。井架基礎上預埋地腳螺絲及鋼板，上部結構通過鋼板及螺栓與基礎相連。

③提升能力驗算。提升方式的確定：根據(jù)開挖方法、出碴設備，井筒深度等條件確定采用單鉤吊桶提升。提升絞車性能參數(shù)；鋼絲繩直徑的驗算

4.2 鎖口圈施工安全技術

①開挖。按施工方案和設計要求開挖豎井鎖口，明挖法開挖。井口覆蓋層主要巖性為強度較低的含碎石亞粘土，機械開挖為主，人工開挖為輔，局部堅硬部分輔以小炮。

②鎖口圈鋼筋混凝土施工。擴挖完成后，先進行鎖口圈鋼筋混凝土施作，設計豎井鎖口圈總高3.5m，鎖口圈采取分層澆筑的施工方法。最后按設計要求用C15片石混凝土回填進行井口處理。

③小導洞鎖口。為保證小導井施工時井口的穩(wěn)定，需在井口設置臨時鎖口，鎖口的深度視圍巖好壞情況確定。豎井臨時鎖口內(nèi)徑300cm，外徑400cmm，壁厚0.5m，采用C20 鋼筋混凝土結構，為防止落石進入井內(nèi)，鎖口整體高出原地面100cm。為防止地面雨水進入井口施工場地，在臨時鎖口四周設置漿砌片石防洪墻。

④安全防護設施。豎井施工，安全第一，為確保安全，自行加工安全防護籠及防護盤。安全防護盤采用4mm厚鋼板加工而成，內(nèi)徑設計采用直徑φ200cm，要考慮吊桶（φ100cm、高97cm）升降時的安全距離，采用φ120cm；防護盤外徑與井壁保持50cm的安全距離；防護籠內(nèi)凈高采用250cm，以確保施工人員在護籠內(nèi)有一定的操作空間。

4.3 豎井擴挖與二襯施工安全措施

①為防止人工在豎井擴挖時滑入井底，造成安全事故，當小導洞開挖完成后，將原來既有的安全防護盤改裝成安全蓋盤，用來覆蓋φ3.0m小導洞的洞口。

②由于二襯施工自下而上進行，故安全盤采用與豎井擴挖時相同的規(guī)格，使用時須確保安全盤下方凈高不少于2.5m。

③豎井施工時，必須采取措施以防止物體墜落。在密封盤上設置井蓋門，井口必須設置臨時工作密封盤，井蓋門兩端必須安裝柵欄。密封盤和井蓋的結構必須堅固。豎井作業(yè)人員攜帶的工具、材料，必須牢固地栓牢或放置在工具袋中。

5、結束語

總之，公路隧道豎井施工是大型地下工程，與地質條件密切相關，施工速度和設備的選擇應結合現(xiàn)場實際地質條件。就我國目前公路隧道的設計、施工情況，先導洞后擴挖法充分利用導洞導渣和正洞隧道的交通便利，是最簡單、經(jīng)濟、安全、環(huán)保的豎井施工方法。

參考文獻：

[1]朱俊峰，公路隧道豎井施工技術研究。中國建材科技，2012（02）

[2]李文俊 夾活頁特長公路隧道豎井設計及施工方法探討，公路，2006，5