復(fù)雜地質(zhì)條件下深豎井施工技術(shù)研究

李軍平

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007）

隧道工程施工難度較大，而修建隧道時需要修建若干豎井井筒工程，加快隧道施工進(jìn)度。然而，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，使隧道豎井施工面臨一系列技術(shù)難題，如深厚破碎帶、含水層、高地溫以及各種構(gòu)造等?；趶?fù)雜地質(zhì)條件基礎(chǔ)情況，對深豎井施工參數(shù)進(jìn)行合理控制，從而提升施工技術(shù)應(yīng)用效果，提高工程質(zhì)量。

1 復(fù)雜地質(zhì)條件下深豎井施工難點

1.1 溜渣井堵井事故

在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行深豎井施工時，需要做好溜渣井作業(yè)活動，在實際施工過程中，容易出現(xiàn)堵井事故，在處理時難度相對較大，并且在工作中所面臨的安全風(fēng)險較高，也會給施工企業(yè)帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。導(dǎo)致此類隱患出現(xiàn)的主要原因在于，在工程施工期間，沒有對爆破參數(shù)進(jìn)行合理控制，使得爆破時涌入溜渣井中的碎石料過大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)堵井情況。同時還存在大塊石落入溜渣井的情況，這樣也會增加堵井事故發(fā)生概率，影響作業(yè)活動的有序進(jìn)行。如果施工期間出現(xiàn)堵井問題，需要及時處理。第一，井內(nèi)灌注標(biāo)準(zhǔn)比例泥漿，穩(wěn)定內(nèi)外土層壓力，維持溜渣井形態(tài)；第二，利用抓取機(jī)械清理溜渣井中堵石，若石塊較大，需要進(jìn)行破碎處理后再打撈。

1.2 滲水、涌水問題

在復(fù)雜地形條件下，也容易出現(xiàn)滲水涌水等問題，導(dǎo)致此類情況出現(xiàn)的主要原因如下：第一，區(qū)域土層含水量較多，目前地層內(nèi)水體呈三種形態(tài)分布，分別是自由水、結(jié)合水和毛細(xì)水，結(jié)合水和毛細(xì)水存在地層間隙中，在外力破壞地層穩(wěn)定態(tài)后，水體會向著薄弱處流動，從而造成滲水問題。第二，復(fù)雜地形下也存在壓力較高的承壓水，上部土層壓力卸載后，承壓水會沿著地層裂隙處進(jìn)行擴(kuò)散，從而出現(xiàn)涌水、涌砂等問題，如果不能及時處理滲水、涌水問題，也將直接造成豎井塌陷、圍壁形變等施工問題，影響作業(yè)環(huán)境的安全性。在出現(xiàn)涌水、涌砂問題后，第一，建立臨時排水系統(tǒng)，將涌出水分排出，同時建立降水井降低地下承壓水壓力，確保結(jié)構(gòu)壓力平衡。第二，不再涌水后，在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鉆孔，搭配壓力注漿技術(shù)封堵裂隙，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2 深豎井施工技術(shù)應(yīng)用要點

2.1 場地平整作業(yè)

在該環(huán)節(jié)作業(yè)活動開展過程中，應(yīng)注意以下內(nèi)容：第一，對施工圖紙內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致研究，根據(jù)施工圖紙中標(biāo)記的參數(shù)內(nèi)容，依次完成測量放線任務(wù)。同時，也需要清理地面上的雜物，如果地區(qū)內(nèi)存在地下管線，需要利用綜合物探法對管線位置進(jìn)行確定，避免開挖時出現(xiàn)施工沖突問題。第二，考慮到復(fù)雜地形條件下地層內(nèi)部含水量相對豐富，因此在場地平整處理過程中，提前在場地周圍布設(shè)好排水溝，并且選擇合適位置布置集水井，收集排出的水體，根據(jù)水質(zhì)情況作為拌和用水或降塵用水，提升水資源利用效率。

2.2 鎖口圈梁作業(yè)

在該環(huán)節(jié)作業(yè)活動開展過程中，應(yīng)注意以下內(nèi)容：（1）多數(shù)情況下，會使用人工開挖方式，為了確保作業(yè)結(jié)果的可靠性，提前預(yù)留出20cm的鎖口寬度，作用是用來人工修整，提升作業(yè)結(jié)果的可靠性。（2）為了提升開挖面穩(wěn)定性，會利用噴射混凝土展開加固，若土體穩(wěn)定性較差，搭配錨桿支護(hù)、砌筑支護(hù)等方法穩(wěn)固土層。（3）考慮到目前工程作業(yè)多使用商品混凝土，因此在實際應(yīng)用中會采用一次性整體澆筑的方法，搭配分層澆筑（單層澆筑厚度小于50cm），確保結(jié)構(gòu)最終成型的質(zhì)量。

2.3 提升系統(tǒng)施工

（1）進(jìn)行井架基礎(chǔ)作業(yè)時，需要根據(jù)使用要求在合適位置布置預(yù)埋件，搭配整體澆筑方法，從而加快系統(tǒng)施工速度，提升作業(yè)結(jié)果的可靠性。（2）進(jìn)行井架安裝作業(yè)，結(jié)合工程期間的開挖要求，篩選井架作業(yè)材料，包括鋼管材料、工字鋼等，檢查參數(shù)合理性之后再進(jìn)行作業(yè)，從而確保結(jié)果的合理性和實用性。（3）龍門吊安裝作業(yè)，在實際作業(yè)過程中，根據(jù)吊重的相關(guān)要求來確定龍門吊應(yīng)用功率，進(jìn)而提升作業(yè)結(jié)果的可靠性。

2.4 土方開挖作業(yè)

在開展土方開挖作業(yè)過程中，注意以下幾點：（1）進(jìn)行土方開挖作業(yè)前，控制地下已有管線位置、埋深等參數(shù)，尤其是一些危險性較高的管線，如電力管線、燃?xì)夤芫€等，非必要情況下，應(yīng)避開管線位置進(jìn)行豎井開挖作業(yè)，確保作業(yè)過程的安全性。（2）進(jìn)行土方開挖作業(yè)時，需要遵循“對角開挖”原則，而且在整個開挖過程中，做好相應(yīng)的監(jiān)測工作，降低開挖期間的風(fēng)險性。（3）完成開挖作業(yè)后，也需要及時展開工作面作業(yè)，搭配噴射混凝土施工技術(shù)，有序完成該環(huán)節(jié)作業(yè)。

2.5 鋼格柵架設(shè)作業(yè)

（1）做好施工材料質(zhì)量驗收，待滿足要求后才可以使用，并且鋼格柵也可以采用現(xiàn)場制作的方式進(jìn)行處理，以便快速調(diào)整尺寸結(jié)構(gòu)。（2）進(jìn)行鋼格柵加工處理時，嚴(yán)格遵守相應(yīng)的加工規(guī)范，而且要做好精度控制，從而可以控制在合理范圍。而且組裝前也需要進(jìn)行試拼作業(yè)，提升作業(yè)結(jié)果的可靠性。（3）在組裝好結(jié)構(gòu)施工過程中，根據(jù)土方開挖情況分層澆筑，并且每完成一層土方開挖作業(yè)，在該位置架設(shè)一次鋼格柵，并且做好區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)資料的清理工作。

2.6 小導(dǎo)管注漿作業(yè)

展開小導(dǎo)管注漿作業(yè)也需要注意：（1）按要求完成鋼格柵施工后，在坑壁處著手小導(dǎo)管注漿活動，一般情況下，會使用無縫鋼管進(jìn)行作業(yè)，同時在合理位置布設(shè)溢漿孔，此類孔的布設(shè)形狀呈現(xiàn)梅花形，以滿足具體的作業(yè)要求。（2）在該環(huán)節(jié)也需要確保小導(dǎo)管作業(yè)過程與格柵作業(yè)保持同步，作業(yè)傾角設(shè)置為15°，滿足作業(yè)要求。（3）對漿液配置比例進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，相關(guān)參數(shù)需要滿足既定要求，并且在校驗合格后進(jìn)行使用，滿足作業(yè)過程的基礎(chǔ)要求。

2.7 噴射混凝土施工

（1）挑選恰當(dāng)?shù)墓こ套鳂I(yè)時機(jī)，一般情況下，需要在鋼格柵安裝活動結(jié)束后快速展開混凝土初噴作業(yè)，而單次噴射的混凝土厚度也需要控制在50～70mm，以滿足相應(yīng)的作業(yè)需求。（2）在正式噴射工作開始前，需要利用高壓水進(jìn)行清洗和噴濕作業(yè)，同時對管道做好預(yù)清理工作，滿足相應(yīng)的噴射作業(yè)要求。（3）完成鋼筋網(wǎng)施工活動后，進(jìn)入正式的作業(yè)環(huán)節(jié)，拌和泥漿強(qiáng)度不能低于C30，噴射厚度在20～30cm，噴射期間的壓力控制在0.3～0.5MPa，滿足具體的質(zhì)量作業(yè)要求。

2.8 鋼支撐安裝作業(yè)

在該環(huán)節(jié)作業(yè)活動中，工作內(nèi)容包括橫向支撐作業(yè)和角撐作業(yè)兩部分，前者在施工過程中，多使用Q235型I25a工字鋼，后者常用Q235型I22a工字鋼進(jìn)行作業(yè)。在安裝活動中，利用焊接方式將鋼支撐固定在預(yù)埋鋼板結(jié)構(gòu)處，做好控制所需鋼板長度、厚度、硬度等內(nèi)容，同時，也需要在預(yù)埋的鋼板背后完成2～3根錨固鋼筋的焊接操作，錨固鋼筋的具體參數(shù)也要結(jié)合安裝情況選擇，以此滿足具體的焊接需求。另外，在焊接過程中，做好焊縫厚度（不超過8mm）的控制工作，提升支撐結(jié)構(gòu)的完整性。

2.9 豎井封底處理

除了上述提到的作業(yè)要點外，還需要做好豎井封底處理工作：（1）做好施工材料質(zhì)量的控制工作，基于復(fù)雜地形的基礎(chǔ)情況，選擇強(qiáng)度不低于C30混凝土參與封底作業(yè)中，整體噴射厚度控制在300mm，以滿足封底處理的基礎(chǔ)要求。（2）進(jìn)行豎井開挖作業(yè)時，在施工到既定標(biāo)高時，需要先在底部噴射一層厚度為25mm的混凝土加固底部，隨后在側(cè)墻位置預(yù)支預(yù)埋工字鋼結(jié)構(gòu)來穩(wěn)固豎井結(jié)構(gòu)，搭配噴射混凝土作業(yè)逐漸完成封底工作。需要注意的是，在混凝土噴射過程中，應(yīng)按照由周邊向中間噴射的順序展開，進(jìn)而提升封底結(jié)果的合理性。

3 結(jié)語

綜上所述，通過本項目研究，總結(jié)復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道豎井施工設(shè)備布置、爆破參數(shù)優(yōu)化、有效防治水方案、深厚破碎帶施工、通風(fēng)方案選擇等，解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道豎井快速、安全施工關(guān)鍵技術(shù)問題。該技術(shù)是隧道、鑿井施工技術(shù)的巨大進(jìn)步，是今后乃至未來隧道豎井井筒施工技術(shù)的發(fā)展方向，對距離跨度大的隧道施工具有十分重大的意義。