公路隧道豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工方案

1、Word參考資料，下載后可編輯公路隧道豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工方案 摘要：城開特長公路隧道擬采納三區(qū)段縱向式送排風(fēng)方案，_縣端設(shè)置為送排風(fēng)豎井。細(xì)致闡述了豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，尤其是對鎖口圈及交叉口部位的設(shè)計。同時，介紹了本隧道豎井采納的施工方案，以及各復(fù)雜部位的施工注意事項。最后得出以下結(jié)論：豎井鎖口圈及交叉口部位宜采納鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；通風(fēng)聯(lián)絡(luò)道與隧道主洞交疊部位間距不宜小于5m；結(jié)合豎井地質(zhì)情況、水文條件、井口場地、運(yùn)輸條件、技術(shù)設(shè)備及工期要求等選擇合理的施工方案。 關(guān)鍵詞：豎井;通風(fēng)聯(lián)絡(luò)道;鎖口圈;交叉口 近年來在國家戰(zhàn)略交通先行的背景下，我國交通投資、建設(shè)規(guī)模持續(xù)攀升。崇山峻嶺之間建設(shè)高速公路，

2、需要修建越來越多的特長隧道，長度甚至超過10km。為滿足運(yùn)營通風(fēng)及防災(zāi)救援通風(fēng)要求，5km以上公路隧道需于隧道洞身段設(shè)置豎井或斜井形成分段縱向式通風(fēng)。豎井作為一種特別的、有別于常規(guī)隧道的豎向地下結(jié)構(gòu)型式，無論從結(jié)構(gòu)設(shè)計還是施工技術(shù)，均需要依據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行分析研究。雖然，國內(nèi)外學(xué)者和建設(shè)者對豎井設(shè)計及施工開展了大量的研究，但由于每個工程項目有其自身的特點(diǎn)和要求，施工設(shè)備也在不斷提升和改良，施工水平也在持續(xù)進(jìn)步，因而，豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工相關(guān)的研究對于高速公路建設(shè)仍具有重要的指導(dǎo)意義。 1工程概況 城開特長隧道是銀川至百色國家高速公路_縣至城口（渝陜界）段高速公路重大操縱性工程之一，左線隧道起訖樁號為

3、ZK71+781ZK83+270m，長11489m；右線隧道起訖樁號為K71+778K83+234m，長11456m，最大埋深約為1366m；隧道采納三區(qū)段縱向式送排風(fēng)方案，城口端通風(fēng)斜井長791m(平長)，坡度22.3°。_縣端送風(fēng)豎井長303.6m，排風(fēng)豎井長303m。綜合考慮隧道通風(fēng)、地質(zhì)條件、路線布置、豎井施工等多方面的因素，確定豎井通風(fēng)系統(tǒng)的平面總體布置情況見圖1。豎井井位屬于構(gòu)造剝蝕中高山地貌，地形坡度較平緩，一般地形坡度15°30°，局部地段呈陡坎狀。上覆全新統(tǒng)崩坡積層(Q4col+dl)，厚度約為3.5m，下伏基巖為志留系下統(tǒng)新灘組+羅惹坪組(S1

4、x+l)砂質(zhì)頁巖。豎井圍巖級別除洞口30m為級外，其余段均為級。綜合地下徑流模數(shù)法和大氣降水滲入法，豎井平水期涌水量預(yù)測值為_m3/d，豐水期涌水量預(yù)測值為3015m3/d。 2豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計方案研究 2.1豎井、聯(lián)絡(luò)風(fēng)道、送排風(fēng)口內(nèi)輪廓。豎井、聯(lián)絡(luò)風(fēng)道的面積是依據(jù)通風(fēng)計算確定的經(jīng)濟(jì)斷面(豎井內(nèi)凈空參數(shù)見表1)，結(jié)合圍巖條件和各結(jié)構(gòu)開挖斷面大小，豎井采納圓形結(jié)構(gòu)（送風(fēng)井內(nèi)徑為8.4m，排風(fēng)井內(nèi)徑為7m），聯(lián)絡(luò)風(fēng)道采納直邊墻結(jié)構(gòu)。通風(fēng)聯(lián)絡(luò)道排風(fēng)口與隧道正洞垂直，受排風(fēng)口風(fēng)速的限制，排風(fēng)口面積滿足風(fēng)速v<8m/s的要求；面積為37.84m2。排風(fēng)口跨度比較大，風(fēng)道與隧道相接處，襯砌結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜

5、，結(jié)合本隧道排風(fēng)口的圍巖情況，采納直墻+半圓拱的拱形結(jié)構(gòu)。通風(fēng)聯(lián)絡(luò)道送風(fēng)口設(shè)在正洞的頂部。隧道左洞利用正洞建筑限界外的上部空間，設(shè)置長度20m和厚度30cm鋼筋混凝土隔板的送風(fēng)口，送風(fēng)口面積滿足風(fēng)速v=2530m/s的要求，豎井左線豎井送風(fēng)口面積14.42m2；豎井右線豎井送風(fēng)口面積9.25m2；風(fēng)道拐角處設(shè)置導(dǎo)流板，減小風(fēng)阻。豎井通風(fēng)系統(tǒng)三維視圖見圖2。2.2豎井結(jié)構(gòu)支護(hù)參數(shù)。目前豎井結(jié)構(gòu)的支護(hù)參數(shù)確定主要采納經(jīng)驗(yàn)類比法。其圍巖壓力計算時根本假定為豎井周圍每層巖層受破壞時出現(xiàn)滑動棱柱體，將其上的覆蓋層視為作用于破壞棱柱體上的均布荷載(即秦氏豎井圍巖壓力)。按新奧法原理進(jìn)行洞室結(jié)構(gòu)設(shè)計，即以系

6、統(tǒng)錨桿、噴砼、鋼筋網(wǎng)、鋼架組成初期支護(hù)與二次襯砌鋼筋砼相結(jié)合的復(fù)合襯砌形式：依據(jù)工程類比并結(jié)合結(jié)構(gòu)檢算結(jié)果擬定豎井、聯(lián)絡(luò)風(fēng)道襯砌支護(hù)參數(shù)，見表2。2.3鎖口圈結(jié)構(gòu)設(shè)計。井口鎖口圈類似隧道洞門，是防止井口坍塌、落石，保證施工安全的重要結(jié)構(gòu)1。結(jié)合豎井口地形及地質(zhì)情況，井口處設(shè)置8m高鋼筋混凝土鎖口圈(見圖3)，厚度為80cm。并參照公路隧道設(shè)計細(xì)則公式(20.2.4-1)式(20.2.4-6)計算鎖口圈井壁內(nèi)的軸力及彎矩2，并進(jìn)行相應(yīng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算及配筋計算。于鎖口圈底部設(shè)置壁座。鎖口圈高出周圍地面至少1m，防止施工期間地表水流入及異物墜入，同時，于周邊設(shè)置截水溝。2.4交叉口部位及交疊部位結(jié)構(gòu)設(shè)計。

7、豎井系統(tǒng)主要有3種交叉口部位：聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與豎井交叉口（見圖4）、排風(fēng)聯(lián)絡(luò)道與隧道主洞交叉口（見圖5）及送風(fēng)聯(lián)絡(luò)道與隧道主洞交叉口（見圖6）。交叉口部位是水平結(jié)構(gòu)和豎向結(jié)構(gòu)的交叉點(diǎn)，結(jié)構(gòu)特別，受力復(fù)雜1。其設(shè)計原則為：(1)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全合理：合理進(jìn)行空間布局，減少各部位間相關(guān)干擾，并依據(jù)工程類比法及必要的計算進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計。(2)過渡順暢，利于通風(fēng)，便于施工：風(fēng)道內(nèi)截面突變引起局部風(fēng)阻，因此，交叉口處應(yīng)設(shè)置過渡段，降低風(fēng)阻的同時，也方便了施工。聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與主洞交疊部位（見圖7）需結(jié)合該處地質(zhì)情況及高程關(guān)系綜合確定兩者間距。為確保結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定及降低施工相互干擾，綜合以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，建議兩

8、者間距小于5m。2.5豎井防排水設(shè)計方案。(1)防水設(shè)計：豎井防水體系不同于隧道正洞，可不設(shè)置防水層，主要通過周邊圍巖的注漿止水及二次襯砌結(jié)構(gòu)自防水實(shí)現(xiàn)。不設(shè)置變形縫。施工縫采納中埋式橡膠止水帶和背貼式止水帶防水。(2)排水設(shè)計：豎井襯砌背后豎向設(shè)置四道100HDPE雙壁打孔波浪管(外裹無紡布)，將豎井水引入聯(lián)絡(luò)風(fēng)道縱向邊溝內(nèi)。其余各襯砌左右邊墻背后設(shè)置100HDPE雙壁打孔波浪管(外裹無紡布)各一道，其縱坡與風(fēng)道縱坡一致。排風(fēng)聯(lián)絡(luò)道襯砌兩側(cè)設(shè)置縱向邊溝，接入正洞中心水溝內(nèi)。(3)施工期間排水：豎井的開挖，每100m左右在豎井井壁上設(shè)置臨時儲水洞一處，用于放置水泵及轉(zhuǎn)運(yùn)水箱，儲水洞的設(shè)置間距及

9、大小可依據(jù)水泵揚(yáng)程等現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，豎井施工期間排水采納水泵逐級提取。豎井施工完成后采納C15砼對儲水洞進(jìn)行回填。 3豎井施工方案研究 3.1目前常用的豎井施工方法。依據(jù)國內(nèi)外煤炭、冶金及水利水電等行業(yè)在豎井施工方面的經(jīng)驗(yàn)，目前豎井的根本施工方法可按照隧道主洞與豎井建成的先后進(jìn)行選擇:正井法及反井法。正井法：從井口開始全斷面開挖，自上而下施工，井筒開挖一次鑿巖_成型，采納抓巖機(jī)裝渣，采納吊桶提升運(yùn)輸洞渣和材料，出渣完成后施作初期支護(hù)和二次襯砌。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單、技術(shù)成熟，可提前開工。缺點(diǎn)：出渣及排水困難、需機(jī)械通風(fēng)、工期一般較長、安全性相對較差等。反井法：先開挖用于溜渣的導(dǎo)洞，然后再用傳統(tǒng)

10、的鉆爆法自上而下擴(kuò)挖成井3。優(yōu)點(diǎn)：施工場地小，施工設(shè)備相對較少，總費(fèi)用低、工期短、安全性好、導(dǎo)井有利于出渣、排水及通風(fēng)等特點(diǎn)。缺點(diǎn)：需要主洞施工至豎井處才能開始豎井施工；該法視鉆井設(shè)備的技術(shù)參數(shù)對井深有一定的限制4。3.2本項目擬采納的施工方案。(1)豎井總體施工方案：結(jié)合豎井地質(zhì)情況、水文條件、井口場地、運(yùn)輸條件、技術(shù)設(shè)備及工期要求等，本隧道豎井施工擬采納正井法。洞口搭設(shè)提升絞架，使用罐籠垂直提升運(yùn)輸洞渣及其他材料，自上而下豎向鉆爆施工。豎井施工通風(fēng)采納壓入式通風(fēng)，保障井下作業(yè)面充分通風(fēng)，必要時為作業(yè)人員配備氧氣袋。豎井鋼筋混凝土襯砌應(yīng)優(yōu)先采納一體化液壓滑動模板或滑框倒模工藝，由下至上施工，

11、斷面形狀不規(guī)則段可采納小模板拼裝。豎井排水采納揚(yáng)程不小于100m的水泵逐級提升至洞外，隨開挖深度的加深每100m左右在豎井壁設(shè)置臨時儲水洞作為抽水轉(zhuǎn)運(yùn)使用。(2)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道上跨正洞或其他聯(lián)絡(luò)風(fēng)道時，施工順序?yàn)椋合仁┕ふ春拖虏柯?lián)絡(luò)風(fēng)道；再施工上跨聯(lián)絡(luò)風(fēng)道。當(dāng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道底部距離初期支護(hù)距離較近時，應(yīng)采納操縱_(必要時采納非_開挖)，并應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測。(3)交叉口部位的施工順序均要在先期實(shí)施洞室的二次襯砌施工完成到達(dá)設(shè)計強(qiáng)度后，再實(shí)施下一洞室，不同聯(lián)絡(luò)風(fēng)道不能同時施工，并采納操縱_，后施工聯(lián)絡(luò)風(fēng)道_開挖時，中巖墻靠近先行聯(lián)絡(luò)風(fēng)道一側(cè)直墻中間部位的最大震動速度不超過15cm/s，并加強(qiáng)監(jiān)控量測。(4)豎

12、井中隔板作為分開風(fēng)道的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為30cm，其水平筋與襯砌預(yù)留鋼筋焊接，中隔板和二次襯砌采納一體化液壓模板由下至上一次成型施工技術(shù)，使中隔板自身重力全部作用在豎井井壁上。3.3豎井施工安全。(1)豎井口施工時應(yīng)盡快完成鎖口圈二次襯砌澆筑，保證豎井口施工安全。(2)豎井運(yùn)輸時，井口、井下及提升機(jī)房處均應(yīng)明確統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號，有條件時在相應(yīng)點(diǎn)實(shí)行視頻監(jiān)控。提升、下放、停止等，均應(yīng)有簡明、易記的色燈信號并有相應(yīng)的音頻信號支持。(3)應(yīng)設(shè)有安全防護(hù)設(shè)施和檢查步梯或爬梯，施工階段井筒內(nèi)應(yīng)設(shè)安全步梯。豎井還應(yīng)設(shè)置可靠的防墜器。(4)提升設(shè)備操作人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，經(jīng)考試合格取得合格證書后，方可從事本項工作。司機(jī)上崗前，應(yīng)認(rèn)真閱讀提升機(jī)操作使用說明書及注意事項等，熟練掌握操作要領(lǐng)，嚴(yán)格操作規(guī)程。(5)提升機(jī)各系統(tǒng)必須定期按使用說明書的有關(guān)條文進(jìn)行維修保養(yǎng)，嚴(yán)禁帶故障、超負(fù)荷運(yùn)行。 4結(jié)論與建議 豎井通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工均較為復(fù)雜，本隧道設(shè)計方案及施工方案在已建項目工程經(jīng)驗(yàn)根底上進(jìn)行了一定的歸納總結(jié)，并基于秦氏豎井地壓理論等對圍巖壓力等進(jìn)行了計算。得出了以下結(jié)論：(1)豎井鎖口圈及交叉口部位宜采納鋼筋混凝