隧道纵向通风联络风道与正洞零净距立体交叉结构及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种隧道纵向通风联络风道与正洞零净距立体交叉结构及施工方法。
【背景技术】
[0002]目前在隧道施工中，通常将仅允许右行车辆通行的隧道称为隧道右道(或称为隧道正洞)，将仅允许左行车辆通行的隧道称为隧道左道(或称为隧道副洞)，隧道正洞与隧道副洞呈一定的距离设置。为利于隧道正、副洞内的排烟和通风，通常在隧道正、副洞的中段一侧设排烟口，并通过排烟隧道与位于隧道正洞的右侧、或隧道副洞的左侧的竖井下端相通。以下为便于描述，仅对隧道正洞右侧设竖井的结构描述，隧道副洞左侧设竖井的结构亦相同，故不再累述。
[0003]如图1和图2所示，在隧道正洞13右侧设竖井12时，连通副洞排烟口 2与竖井之间的副洞排烟道3必须上跨隧道正洞拱顶，一般设计副洞排烟道下端面与隧道正洞拱顶的净距为6?10m，以防副洞排烟道在隧道正洞拱顶施工段对隧道正洞拱顶造成破环。且连通正洞排烟口 4与竖井之间的正洞排烟道11和副洞排烟道分开独立设置，两条排烟道只有在靠近竖井下端的主排烟道10处才合并。同时副洞排烟口与正洞排烟口也错开设计。这种传统的结构有如下缺点:
[0004](I)正、SU洞排烟道及主排烟道坡度大，正洞排烟道最大纵坡48%，副洞排烟道最大纵坡38%，主排烟最大纵坡20%。纵坡大使施工难度大，费工费力，质量难于保证。
[0005](2)上跨的副洞排烟道开挖会对隧道正洞施工造成干扰，使隧道正洞施工过程出现严重的窝工现象，会严重影响隧道正洞的施工进度，且随着开挖高度的增加，隧道拱顶围岩悬空面积加大，极易影响隧道围岩的稳定性，安全风险加大，人员伤亡大，工期长，建设速度慢。
[0006](3)正、副洞排烟道及主排烟道的长度大，工程造价高。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的是设计一种隧道纵向通风联络风道与正洞零净距立体交叉结构及施工方法，具有结构设计合理，简单实用，能使烟道坡度和长度大幅地降低，省工省力，质量好和工程造价低的优点；且方法有简单实用，易施工，建设速度快，安全风险小和施工质量效率高的优点。
[0008]为此，本发明的方法包括如下步骤；
[0009](I)施工准备。设计优化方案是，将隧道副洞的副洞排烟道零净距上跨隧道正洞且经过隧道正洞的正洞排烟口上端，在正洞排烟口后端用砼隔板分离的形式将主排烟道的前部分隔为位于上部空间的副洞排烟道和位于下部空间的正洞排烟道的混合排烟道，主排烟道的后部合并副洞排烟道和正洞排烟道，以降低各排烟道的纵坡，并缩短各排烟道的长度，主排烟道的后部相通竖井排烟道，
[0010]或将隧道正洞的正洞排烟道零净距上跨隧道副洞且经过隧道副洞的副洞排烟口上端，在副洞排烟口后端用砼隔板分离的形式将主排烟道的前部分隔为位于上部空间的正洞排烟道和位于下部空间的副洞排烟道的混合排烟道，主排烟道的后部合并正洞排烟道和副洞排烟道，以降低各排烟道的纵坡，并缩短各排烟道的长度，主排烟道的后部相通竖井排烟道。
[0011]以下为便于描述，仅对隧道正洞的右侧设竖井12的结构描述，隧道副洞的左侧设竖井的结构亦相同，故不再累述。
[0012](2)隧道正洞和隧道副洞的测量。根据隧道正洞和隧道副洞的地理、水质、岩土的条件，对待施工的隧道正洞和隧道副洞进行测量，绘制施工图纸，制备隧道正洞和隧道副洞及副洞排烟道和正洞排烟道、竖井的立体结构模样。
[0013](3)隧道正洞和隧道副洞的开挖、衬砌和二衬。用挖掘机械挖掘隧道正洞和隧道副洞，对开挖的隧道正洞和隧道副洞进行衬砌和二衬，其中二衬施工前，在隧道正洞的正洞排烟口和隧道副洞的副洞排烟口的位置提前在各排风口轮廓处设置胶合板预隔断二衬混凝土，以便后期开凿，且减小对隧道正洞和隧道副洞二衬的扰动，确保安全。
[0014](4)副洞排烟道与隧道正洞拱顶的交叉口段隧道正洞的开挖和支护，隧道正洞在开挖至与副洞排烟道交叉口段时，将该段距离的隧道正洞拱顶依90°夹角范围向上扩大开挖断面30?40cm，并在该段右侧的设计正洞排烟口位置，设置烟口钢支架，该段隧道正洞的支护钢拱架的右侧端与烟口钢支架的上端横梁连接，支护钢拱架的左侧端落于隧道正洞的拱脚，并用锁脚锚杆固定，而后在支护钢拱架上敷设钢筋网片，并在该段正洞拱顶依90°夹角范围内增加一层铁丝网，再进行喷射混凝土作业，完成衬砌，即在该段正洞拱顶形成厚30?40cm的防爆隔断层；
[0015](5)隧道副洞的副洞排烟道零净距上跨隧道正洞段的开挖和支护，首先由隧道副洞的副洞排烟口处开口掘进副洞排烟道，采用人工爆破开挖方式，小型装载机配合无轨运输出渣施工，副洞排烟道开挖至隧道正洞拱顶时，采用经过计算的爆破方案安全穿越隧道正洞拱顶，隧道正洞的防爆隔断层能有效减缓副洞排烟道爆破时对隧道正洞的结构扰动，而后进行副洞排烟道的衬砌，衬砌长度至正洞排烟口上端；
[0016](6)交叉口段的隧道正洞的正洞排烟口及正洞排烟道的开挖，副洞排烟道与隧道正洞拱顶的交叉口段完成后，再进行正洞排烟口开挖，开挖前，精确测量开挖轮廓线，沿轮廓线利用风枪按间隔10?15cm钻孔，以防止预置的胶合板偏移而进行钻孔，钻孔深度45?50cm，以减小破除各排烟口的开口时对周边二衬造成的影响，然后利用破碎锤破除开口处二衬及初砌的混凝土，开口完成后，利用常规钻爆法进行正洞排烟道和副洞排烟道及主排烟道向竖井底部方向的开挖掘进，完成主排烟道与竖井排烟道底部的贯通；
[0017](7)副洞排烟道的二衬，正洞排烟道开始掘进后，立即组织实施副洞排烟道的二衬施工，施工顺序自副洞排烟口开始向隧道正洞拱顶方向施工，二衬施工长度至正洞排烟口上端，剩余部分为砼隔板段以上部分，待正洞排烟道二衬砼隔板段以下部和砼隔板分段施工完成后实施；
[0018](8)混合排烟道和主排烟道的初砌和二衬施工，主排烟道后部开挖贯通后，立即组织进行混合排烟道和主排风道的初砌和二衬施工，首先进行砼隔板和砼隔板段以下部分主排烟道的初砌和二衬施工，每次浇筑18?22m，分数次浇筑完成，而后对砼隔板段以上部分的副排烟道进行初砌和二衬施工，从而形成在正洞排烟口后端用砼隔板分离的形式将主排烟道的前部分隔为位于上部空间的副洞排烟道和位于下部空间的正洞排烟道的混合排烟道，随后进行主排烟道的后部份初砌和二衬施工；
[0019](9)送风隧道施工，用混凝土隔板将竖井纵向分隔成竖井排烟道和送风道，送风隧道的送风进口与送风道上端口相通，送风隧道的送风出口相通距正洞排烟口一段距离的隧道正洞内，送风隧道的施工不影响隧道正洞的施工作业，均可按照