云山隧道斜井地下风机房开挖施工技术

云山隧道斜井地下风机房开挖施工技术
作者：任琦
来源：《中国科技博览》2014年第18期
[摘要]介绍了由中铁十五局集团有限公司和榆高速公路（二期）LJ4合同段承建的斜井地下风机房开挖施工技术，优化了施工组织，确保了施工的安全和质量。

[关键词]云山隧道斜井地下风机房设计与施工
中图分类号：U455；U451 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0012-02
1、工程概况
汾阳至邢台高速公路榆社～和顺段是山西省“三纵、十一横、十一环”规划中第七横的重要组成部分，项目起点位于榆社县赵道峪村北侧，终点至和顺县康家楼（省界），与河北省规划的“五纵、六横、七条线”高速公路网中的第五横临清（冀鲁界）～和顺（晋冀界）高速公路西段相连。

榆社～左权段作为一期工程已竣工并运营，左权～和顺（省界）为二期工程，路线全长约36.204公里。

本合同段位于左权县东边15公里左右的拐儿镇，起讫里程为：K49+300至K55+300，共长6km。

标段内包括：特长隧道一座，为云山隧道；中桥一座，为K54+997长截岩中桥，为预应力砼小箱梁；路基约290m，主要为石方开挖。

其中云山隧道位于山西省左权县城东北5公里处，横穿太行山脉西翼的阳曲山东南延，设计为分离式隧道，右线全长11377米，左线全长11408米，左右线均为超长隧道，间距为30-35米，最大埋深742.67米，共设附属工程—斜井2处。

本标段主要承建云山隧道的出口端，与三标交界里程为K49+300，其中左线出口里程为ZK54+978，我标段范围长5678米；右线出口里程为K54+967，我标段范围长5667米。

2#、4#斜井属于本合同段的任务范围。

2、地下风机房开挖施工技术
2#、4#斜井地下风机房洞室群主要由设施房、送风道、排风道、运输通道、人行通道等组成。

地下风机房围岩岩性以泥岩夹角砾岩为主，层间结合较差、节理发育、岩体较破碎，地下水为围岩裂隙水，呈点状或线状分布，对隧道稳定性有影响。

（1）风机房为曲拱直墙，开挖断面尺寸为9.6m宽×13m高，初期支护参数为：
①Φ22全螺纹砂浆锚杆，长度250cm，间距120cm×120cm；
②Ф8钢筋网25cm×25cm；
③C25喷射混凝土10cm。

（2）送、排风道均为大曲拱直墙，开挖断面尺寸最大为18.34m（宽）×10.80m（高）.初期支护参数为：
①Φ22全螺纹砂浆锚杆，长度300cm，间距100cm×100cm；
②I16工字钢，间距100cm；
③Ф8钢筋网25cm×25cm；
④C25喷射混凝土22cm。

施工顺序
⑴当正洞施工至排风道后，进入设施房施工，然后在设施房调顶至设施洞顶高度后首先反挑施工与排风道交叉处的设施房拱部断面，然后向后开挖设施房拱部断面至人行通道侧终点因通过送风道时，分别施工送风道左右侧拱部各5m。

⑵当正洞施工至送风道后，进入送风道施工，完成后进入联络送风道施工。

⑶当正洞施工完成后转入设施房下部施工，完成后顺序进行运输通道及人行通道施工。

主要施工方法
⑴送、排风道
为大跨度扁担状隧道，采用传统的大跨度隧道施工方法——单侧壁导坑法（CD法）施工。

⑵运输通道、联络通道及人行道
断面较小，采用全断面法施工。

⑶风机房
开挖断面高度较大，采用台阶法施工，分上、中、下三层开挖，利于掌子面稳定，便于施工组织。

关键施工技术
⑴大跨扁担状隧道施工技术
施工方法：见图2-1
施工顺序：先行一侧导洞开挖→先行一侧导洞拱墙及中隔壁初期支护→后行一侧洞室开挖→后行一侧拱墙初期支护→拆除临时中隔壁→全断面模筑一次衬砌。

①开挖及初期支护均在多功能作业台车上进行；
②开挖采用光面爆破控制，人工手持YT-28风动凿岩机钻眼，百电毫秒雷管起爆，左右两侧洞室错开8-10m同时起爆；
③初期支护按照初喷、施作钢拱架、安装锚杆、铺设钢筋网，复喷顺序作业；
④二次衬砌施工采用工字钢拱架作为受力钢架，模板为组合钢模板，泵送混凝土入模。

（2）交叉口施工技术
①高洞室进入矮洞室
设施房洞室开挖高度13m，送排风道开挖高度10.6m，两者交叉口部位受力复杂，处理不当极易产生安全事故，为保证进入送/排风道施工后应力重新分布转换效果，在交叉口部位割断设施房钢支撑，进行支撑替换后才能进入送/排风道施工。

A、在每榀钢支撑于托梁稍上处施工两根Ф22锁固错杆，锚杆采用3.5早强砂浆锚杆；
B、采用风镐凿除托梁以下设施房钢支撑之间的喷射混凝土；
C、割断设施房钢支撑，安装又I16工字钢托梁及斜撑，完成托换.工字钢托梁、钢支撑、斜撑之间均采用焊接，焊缝高度不小于8mm，保证连接牢固；
D、补喷送/排风道开挖轮廓以外混凝土，覆盖包裹托梁及斜撑等，形成送/排风道“门脸”。

交叉口托换后钢支撑见下图2-2
②矮洞室进入高洞室
运输通道等矮洞室进入设施房高洞室施工时，先开挖设施房部分中上台阶，形成操作平台和一定的作业空间，然后逐步反向扩挖挑顶部分，形成完整成型的中上部后，再按三台阶法进入设施房洞身开挖。

挑顶施工见图2-3
（3）注意事项
①严格按爆破设计施工，严格控制用药量，尤其是交叉口等应力集中部位，保证爆破成型质量，严格按设计要求进行喷锚支护，必要时进行加强支护。

②CD法临时中隔壁的拆除时机根据监控量测分析结果确定。

初期支护收敛后，拆除临时中隔壁；当围岩及初期支护变形过大或变形不收敛，又难以及时补强时，可提前拆除临时中隔壁，施工二次衬砌，以改善施工阶段结构受力状态，此时二次衬砌应予以加强。

③锁固锚杆孔内砂浆必须饱满，确保锚杆施工质量；切割钢支撑、安装托梁速度要快，尽快完成支护结构应力转换，严禁钢支撑拱脚悬空时间过长；工字钢托梁、钢支撑、斜撑之间焊接要牢靠，使转换后的结构有效受力。

④初期支护必须及时、规范施工，尤其是交叉口处应力复杂部位。

⑤挑顶施工时，必须施工“锚、网、喷”临时初期支护，必要时采用钢支撑等加强支护措施。

⑥认真做好现场监控量测工作，主要监测项目：支护状况观察、周边位移、拱顶下沉、锚杆抗拨力，规范测点布设，严格按监测频率收集数据，认真分析数据，及时反馈信息，真正起到指导施工的作用，体现“新奥法”施工精髓。

3、结语
随着我国经济的发展，一些特长高速公路隧道不断涌现，和榆高速公路云山隧道作为长大隧道，对隧道地下风机房的设计与施工提出了更高的要求。

地下风机房在施工技术、工程费用方面一般高于洞外设置方式，但可节省土地，保护植被环境，便于设备的维护管理；同时，由于地下结构的封闭性，在发生灾害后危害大、救援困难，因此对长大隧道地下风机房的相关设计、组织施工需提出更为严格的要求。