一种适用于富水通风斜井的交叉掘进快速施工方法

本发明涉及隧道斜井的施工领域，具体是一种适用于富水通风斜井的交叉掘进快速施工方法。

背景技术：

据资料显示，随着我国高速公路建设的快速发展，长大隧道工程的数量越来越多，规模也日益增大。为了加快隧道施工进度，缩短工期及满足通风、排水等需求，公路隧道中常常通过增设一个或多个斜井来增加工作面，以此缩短工期。由于斜井在技术上和经济上要比竖井有利得多，具有投资少、速度快、成本低的优点，在长大隧道施工中得到了广泛使用，所以，如何把握及运用长大斜井隧道施工的关键技术已经成为隧道能否安全快速施工的关键。

富水区斜井的施工，具有较大风险，若不争对性的采取合理的防排水措施，采用合理的施工工序与方法，将会对施工进度带来较大影响，同时也会增加施工成本。因此，从经济技术可行性及工期要求着手，去采用合理的施工方法对斜井施工安全、进度、质量及经济效益起到关键性的作用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于富水通风斜井的交叉掘进快速施工方法，可有效应对施工时出现的涌水难题，加快了施工进度，也减小了涌水对斜井开挖时产生的不良影响。

本发明的技术方案为：

一种适用于富水通风斜井的交叉掘进快速施工方法，具体包括有以下步骤：

(1)、斜井施工前，提前对斜井的涌水量进行预测，并根据预测结果及时做好地表截排水和洞内防排水措施；

(2)、对送风斜井与排风斜井洞口段进行施工；

(3)、对送风斜井与排风斜井的洞身段进行同时开挖，并采用压入式通风，同时根据地质勘探结果，对不同级别的围岩采用不同的开挖方法，并保持斜井的监控量测不间断；

(4)、送风斜井与排风斜井开挖至1000m时，在送风斜井与排风斜井之间开挖第一个横通道，横通道的两端贯通送风斜井与排风斜井，然后沿斜井的开挖长度每隔200m设置一个横通道，通风方式由压入式通风转为巷道式通风；

(5)、第一个横通道贯通后，对送风斜井与排风斜井采用交叉掘进的施工方式，并对掌子面涌水处及时进行喷射混凝土进行封堵、对开挖段涌水处进行径向注浆处理；

(6)、送风斜井或排风斜井处理涌水问题时，处理涌水问题的送风斜井或排风斜井停止掘进，同时利用横通道继续进行另一排风斜井或送风斜井的开挖掘进；

(7)、涌水问题得到有效控制后，则继续进行掘进开挖，此时若另一排风斜井或送风斜井的掌子面继续出现涌水情况，则采用步骤(6)的方式进行涌水问题的处理，直至送风斜井和排风斜井掘进施工完成。

所述的地表截排水的具体做法是先测放出边、仰坡开挖轮廓线及洞顶截水沟位置，然后施作截水天沟，引排地表水于开挖线外侧，防止地表水冲刷坡面，仰坡坡底做临时排水沟，防止洞口积水。

所述的洞内防排水措施包括有防水系统和排水系统；所述的防水系统包括有a、二次衬砌采用的混凝土抗渗等级为p8；b、拱墙初期支护与模筑衬砌之间设防水层，防水层采用无纺布和防水板；c、斜井每道环向施工缝处设置中埋式橡胶止水带，并在喷混凝土表面设置三根排水半圆管，施工缝数量按照10m一道计，纵向施工缝设置环向中埋式止水带防水，沉降缝、伸缩缝处设置中埋式止水带及背贴式止水带防水，止水带安装中，环向中埋式止水带采用隧道二衬台车固定环向中埋式止水带的钢端模；所述的排水系统包括有a、斜井路面两侧设矩形排水暗沟排地下水，纵向每隔五十米设置一处暗沟检查井；b、斜井防水层外设置环向盲管；c、斜井两侧边墙脚防水层和喷混凝土间各设纵向盲管排水，纵向盲管全隧道拉通埋设，其纵坡与铺底纵坡一致；d、纵向每隔十米设一道横向排水管将纵向排水盲管内地下水汇集至路侧边沟排除，横向引水管坡度不小于2％；e、纵向排水盲管与横向排水盲管、环向排水盲管间采用配套三通成品连接。

所述的送风斜井与排风斜井施工时，洞口边、仰坡与明洞开挖采用明挖施工，自上而下分层开挖，分层厚1.4-1.6m，随挖随护，洞口暗挖段埋深浅，采用超前管棚进行防护。

所述的送风斜井与排风斜井的开挖采用光面爆破和预裂爆破技术，开挖断面采用激光断面仪及时修正钻爆设计，严格控制超欠挖。

所述的斜井的监控量测主要量测三个项目：地表沉降、拱顶沉降、净空收敛；其中，净空变化、拱顶下沉量测：ⅲ级围岩是50m一个断面，ⅳ级围岩是20m一个断面，ⅴ级深埋围岩是10米一个断面，ⅴ级浅埋围岩是5米一个断面，每个断面埋设六个量测点，六个量测点分别是拱顶下沉测点、四个边墙收敛测点和仰拱隆起测点，四个边墙收敛测点分别两两设置于洞内的两侧壁上，其中两个边墙收敛测点邻近于洞内的拱底，在每次开挖后12h内取得初读数，施工过程中将根据监控量测信息及时修正支护参数和施工方法。

所述的送风斜井与排风斜井随挖随护时，支护的喷射混凝土采用湿喷工艺，初喷在清帮、找顶后立即进行，喷射混凝土厚度4-8cm，及早快速封闭围岩；当围岩和初期支护变形稳定，且监控量测的数据表明位移率明显减缓、收敛值拱脚附近小于0.2mm/d和拱顶相对下沉小于0.15mm/d时，即可施作二次混凝土衬砌。

所述的对不同级别的围岩采用不同的开挖方法，即ⅲ级围岩、ⅱ级围岩采用全断面法开挖，ⅳ级围岩、ⅴ级围岩深埋段斜井采用两台阶法开挖。

本发明的优点：

(1)、本发明开挖时，对涌水情况进行实时监控量测，指导进行信息化施工，可根据监控量测数据趋势，判断施工方式的合理性，并保障施工的安全；

(2)、本发明采用交叉掘进的施工方法后，可有效应对施工时出现的涌水难题，加快了施工进度，也减小了涌水对斜井开挖时产生的不良影响，为后续风机房的施工争取了时间，提供了保障；

(3)、本发明设置横通道，不仅为斜井洞内施工通风提供来保障，也有效缓解了洞内的交通压力。

综上所述，本发明最大限度的利用好劳务、机械设备、施工材料等资源，统筹规划，降低了施工成本，取得了很好的经济效益与社会效益。

附图说明

图1是本发明斜井监测断面布置图。

图2是本发明送风斜井与排风斜井同时开挖的结构示意图。

图3是本发明交叉开挖时排风斜井继续开挖的结构示意图。

图4是本发明交叉开挖时送风斜井继续开挖的结构示意图。

上图中，a为拱顶下沉测点，b-e分别为四个边墙收敛测点，f为仰拱隆起测点，1为送风斜井1，2为排风斜井，3为横通道，4为掌子面，5为挡风墙，6为轴流风机、7为射流风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种适用于富水通风斜井的交叉掘进快速施工方法，具体包括有以下步骤：

(1)、斜井施工前，提前对斜井的涌水量进行预测，并根据预测结果及时做好地表截排水和洞内防排水措施；

地表截排水的具体做法是先测放出边、仰坡开挖轮廓线及洞顶截水沟位置，然后施作截水天沟，引排地表水于开挖线外侧，防止地表水冲刷坡面，仰坡坡底做临时排水沟，防止洞口积水；

洞内防排水措施包括有防水系统和排水系统；防水系统包括有a、二次衬砌采用的混凝土抗渗等级为p8；b、拱墙初期支护与模筑衬砌之间设防水层，防水层采用无纺布和防水板；c、斜井每道环向施工缝处设置中埋式橡胶止水带，并在喷混凝土表面设置三根排水半圆管，施工缝数量按照10m一道计，纵向施工缝设置环向中埋式止水带防水，沉降缝、伸缩缝处设置中埋式止水带及背贴式止水带防水，止水带安装中，环向中埋式止水带采用隧道二衬台车固定环向中埋式止水带的钢端模；排水系统包括有a、斜井路面两侧设矩形排水暗沟排地下水，纵向每隔五十米设置一处暗沟检查井；b、斜井防水层外设置环向盲管；c、斜井两侧边墙脚防水层和喷混凝土间各设纵向盲管排水，纵向盲管全隧道拉通埋设，其纵坡与铺底纵坡一致；d、纵向每隔十米设一道横向排水管将纵向排水盲管内地下水汇集至路侧边沟排除，横向引水管坡度不小于2％；e、纵向排水盲管与横向排水盲管、环向排水盲管间采用配套三通成品连接；在反坡施工时，遇掌子面积水严重时，则应及时采用水泵进行机械排水，泵站集水井容量按15min设计涌水量设计。工作水泵按使用1台、备用1台、检修1台配备；

(2)、对送风斜井1与排风斜井2洞口段进行施工；

(3)、对送风斜井1与排风斜井2的洞身段进行同时开挖(见图2)，开挖采用光面爆破和预裂爆破技术，开挖断面采用激光断面仪及时修正钻爆设计，严格控制超欠挖，并采用压入式通风，同时根据地质勘探结果，对不同级别的围岩采用不同的开挖方法，即ⅲ级围岩、ⅱ级围岩采用全断面法开挖，ⅳ级围岩、ⅴ级围岩深埋段斜井采用两台阶法开挖，并保持斜井的监控量测不间断；

其中，斜井的监控量测主要量测三个项目：地表沉降、拱顶沉降、净空收敛；其中，净空变化、拱顶下沉量测：ⅲ级围岩是50m一个断面，ⅳ级围岩是20m一个断面，ⅴ级深埋围岩是10米一个断面，ⅴ级浅埋围岩是5米一个断面，每个断面埋设六个量测点(见图1)，六个量测点分别是拱顶下沉测点a、四个边墙收敛测点b、c、d和e、以及仰拱隆起测点f，四个边墙收敛测点b、c、d和e分别两两设置于洞内的两侧壁上，其中两个边墙收敛测点d和e邻近于洞内的拱底，在每次开挖后12h内取得初读数，施工过程中将根据监控量测信息及时修正支护参数和施工方法；

(4)、送风斜井1与排风斜井2开挖至1000m时，在送风斜井与排风斜井之间开挖第一个横通道3(净宽不小于5m，净高不小于4.5m)，横通道的两端贯通送风斜井与排风斜井，然后沿斜井的开挖长度每隔200m设置一个横通道，通风方式由压入式通风转为巷道式通风；

(5)、第一个横通道3贯通后，对送风斜井1与排风斜井2采用交叉掘进的施工方式，并对掌子面4涌水处及时进行喷射混凝土进行封堵、对开挖段涌水处进行径向注浆处理；

(6)、见图3，送风斜井1处理涌水问题时，送风斜井1停止掘进，同时利用横通道3继续进行排风斜井2的开挖掘进；

(7)、涌水问题得到有效控制后，则继续进行掘进开挖，见图4，此时若排风斜井2的掌子面4继续出现涌水情况，则采用步骤(6)的方式进行涌水问题的处理，直至送风斜井1和排风斜井2掘进施工完成。

其中，送风斜井1与排风斜井2施工时，洞口边、仰坡与明洞开挖采用明挖施工，自上而下分层开挖，分层厚1.4-1.6m，随挖随护，仰坡临时防护为锚喷网防护，锚杆为φ22砂浆锚杆，长度4m，间距1.0m×1.0m，交错布置；φ8钢筋网，间距25cm×25cm；喷射混凝土为c20混凝土，厚度10cm，自上而下，随开挖分层及时施作；

在松山隧道斜井明暗分界拱部采用一环大管棚超前支护。大管棚长30m，φ108×6mm，环向间距40cm，钢花管与无孔钢管交错布置。管内注浆采用水泥浆水灰比1:1、水玻璃浓度：35波美度、注浆压力：初压1.0mpa，终压2.0-2.5mpa；注浆结束后采用m30水泥砂浆填充钢管，以增强管棚的刚度和强度。

支护的喷射混凝土采用湿喷工艺，初喷在清帮、找顶后立即进行，喷射混凝土厚度4-8cm，及早快速封闭围岩；当围岩和初期支护变形稳定，且监控量测的数据表明位移率明显减缓、收敛值拱脚附近小于0.2mm/d和拱顶相对下沉小于0.15mm/d时，即可施作二次混凝土衬砌。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。