CN112412467B - 公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，属于公路隧道竖井施工方法的技术领域，包括下述步骤S1，竖井锁口圈施工；S2，导孔施工，包括下述步骤：a，深孔潜孔钻由上至下施工导向孔；b，反井钻机由上至下对导向孔扩孔至孔底，与下部已完成开挖的主洞联络通道相通；c，反井钻机在井下联络通道内连接扩孔钻头，由下向上反井扩孔施工导井，作为爆破施工竖井时的爆破自由面和通风溜碴通道；S3，建立竖井提升悬吊系统S4，井筒掘进及初期支护，自上而下爆破开挖至形成设计的竖井开挖断面，并进行初期支护；S5，竖井衬砌滑膜施工，自下而上采用液压滑动模板对竖井整体浇灌混凝土。上述施工方法施工效率高，质量控制较好，施工进度快，适应性强。

Description

公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法

技术领域

本发明属于公路隧道竖井施工方法的技术领域，具体公开了一种公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法。

背景技术

随着公路特长隧道施工日益增多，结构形式日趋丰富，对施工的安全、质量、进度都提出了更高要求。从特长隧道运营期间的安全、经济考虑等综合考虑，多数采用竖井通风，降挖法、爬升机工法作为传统竖井施工方法，存在施工效率低、安全差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，可有效提高施工效率和施工安全性。

为实现上述目的，本发明提供一种公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，包括下述步骤：

S1，竖井锁口圈施工

S2，导孔施工，包括下述步骤：

a，深孔潜孔钻由上至下施工导孔；

b，反井钻机由上至下对导孔扩孔至孔底，与下部已完成开挖的主洞联络通道相通；

c，反井钻机在主洞联络通道内连接扩孔钻头，由下向上反井扩孔施工导井，作为爆破施工竖井时的爆破自由面和通风溜碴通道；

S3，建立竖井提升悬吊系统

S4，井筒掘进及初期支护

自上而下爆破开挖至形成设计的竖井开挖断面，并进行初期支护；

S5，竖井衬砌滑模施工

自下而上采用液压滑动模板对竖井整体浇灌混凝土。

具体地，步骤S1中，

采用全站仪放出竖井设计中心点，标示出竖井锁口圈开挖轮廓线，采用钻爆配合机械进行开挖，基底人工配合机械开挖、修整，并形成基底平面，底部施作两圈注浆小导管，且处理后地基承载力不小于规定压力，完成锁口盘基础开挖及锚喷防护施工；

锁口圈浇筑采用锁口圈及中心桩整体立模浇筑工艺，首先绑扎锁口盘下部钢筋并预留钢筋接头，钢筋帮扎完成后，安装锁口圈及中心桩模板，模板支护方式采用弧形围圈作水平支撑，脚手架钢管辅助支撑，模板安装完成后浇筑混凝土，待模筑混凝土强度达到规定强度后，锁口圈外阶梯型回填片石混凝土，锁口圈内回填洞渣；

现场采用人工配合机械平整竖井井口场地，并做好安全防护工作。

具体地，步骤S2中，在导孔钻进的过程，通过控制钻压、钻速，合理布置稳定钻杆、合理选择钻井洗井液，加强测斜控制导井钻进过程中的垂直度，使其在允许偏差的范围内，确保“反井法”施工的顺利进行。

具体地，步骤S3中，竖井提升悬吊系统包括竖井井架、安全盘、封口盘、悬吊绳和悬吊装置；

竖井井架包括架体、天轮平台和井架基础；

架体为由钢管焊接而成的门亭式架体，设置有爬梯；

天轮平台包括由型钢焊接而成的正方形边梁以及焊接在正方形边梁顶角上的钢板，天轮平台焊接在架体的顶部，天轮平台上焊接有天轮梁，天轮梁上安装有罐笼天轮和稳绳天轮；

井架基础为现场浇筑的混凝土基础，与架体浇筑成整体，固定在竖井井口；

安全盘包括外圆、骨架和面板，安全盘上设置有吊点和护栏，安全盘上对称设置有两个定滑轮；

外圆由槽钢焊接而成；

骨架由工字钢焊接而成，焊接在外圆内，包括自外向内设置的多个正方形架体、连接外圆和最外层正方形架体的连接梁I、焊接在最外层正方形架体顶角上的连接梁II以及焊接在最内层正方形架体内的

形架；

面板采用铁皮，铺设在外圆和骨架上，圆心位置设置有用于钻孔前垂球通过的开口，开口上设置有活动盖门；

封口盘设置在竖井井口上，包括

形主架、用于加强

形主架与竖井井口连接的加强梁以及铺设在

形主架和加强梁上的盖板；

形主架由工字钢焊接而成；

加强梁为工字钢和槽钢；

盖板为铁皮，圆心位置设置有通风口，通风口上设置有降尘喷淋装置，通风口的侧面设置有人员通道；

悬吊绳一端固定在吊点上，绕过定滑轮、罐笼天轮和稳绳天轮，另一端与悬吊装置连接，两台悬吊装置同时对安全盘进行悬吊，以保证安全盘在竖井中稳定升降。

具体地，步骤S4中，竖井井筒掘进采取光面爆破方法，在爆破过程中打开降尘喷淋装置对竖井进行降尘处理；

初期支护在安全盘上进行，包括下述步骤：

a，初喷

出渣结束后，对围岩进行初喷；

b，系统锚杆施工；

c，钢支撑

钢架与围岩之间间隙采用锲型块顶紧，钢架间采用螺栓连接，竖井施工所用钢架均按照5-6节/榀进行加工，连接筋采用螺纹钢，连接筋与型钢采用双面焊接，井身段钢筋网网格间距以及每张网片接头处搭接均需满足施工规定，网片紧贴井壁与锚杆连接紧密，锚杆垫板紧贴网片；

d，喷射混凝土

对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理：大股涌水采用注浆堵水后再喷射混凝土；小股水或裂隙渗漏水采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土；大面积潮湿的岩面采用粘结性强的混凝土；岩面有较大凹处时，先将凹处喷平；

喷射作业按照分段、分片、分层、由下而上进行，分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行；喷嘴与喷射面垂直，喷嘴连续、缓慢作横向环行移动，喷层厚度均匀。

具体地，步骤S4中，采用激光指向仪投点确定井筒中心点，定期用垂球测量检验。

具体地，步骤S4中，竖井风管和水管的钢管部分采用稳车悬吊，稳车钢丝绳通过封口盘的定滑轮导向悬吊风管和水管，风管和水管的钢管部分与钢丝绳利用U型卡扣链接，下方固定在安全盘上，风管和水管相邻钢管之间采用法兰盘连；在进行爆破作业时，风管和水管的软管部分集中卷起放置于安全盘上。

具体地，步骤S5包括下述步骤：

S5.1，竖井衬砌滑模加工与组装；

S5.2，滑模液压系统调试；

S5.3，滑模井下组装；

S5.4，滑模施工

（1）钢筋绑扎、爬杆延长

模体组装调试后，然后按施工图纸进行钢筋绑扎、焊接，滑升施工中，混凝土浇筑后露出最上面一层横筋，钢筋绑扎间距符合施工要求，每层水平钢筋呈一水平面，上下层之间接头错开，竖筋间距按施工图纸布置均匀，相邻钢筋的接头错开，同时利用提升架焊钢管控制钢筋保护层；

接长爬杆时，接头一端采用角磨机打磨成陂口，对接下部，接头对齐，焊接牢固，焊接完后，用角磨机磨平，保证千斤顶顺利通过爬杆，爬杆与环筋相连焊接加固；

（2）混凝土运输及入仓

滑模施工混凝土由拌和站提供，混凝土运输车运到井口，自上而下由混凝土运输管路运输至滑模模体混凝土仓；

（3）钢筋、人员运输

井筒在下部浇筑时，钢筋从井底直接吊至工作面，随浇筑仓位升高，井筒内材料、施工人员由提升装置提升吊笼运送到安全盘上，再由安全盘上下到滑模操作平台，安全盘与滑模操作盘之间设安全爬梯；

（4）模板滑升

（5）混凝土浇筑

混凝土由拌和站按项目部试验室配比进行拌和，混凝土罐车运输至井口，滑模施工按以下顺序进行：下料—平仓振捣—滑升—钢筋绑扎—下料；

（6）表面修整及养护；

（7）停滑措施及施工缝处理

滑模施工要连续进行，意外停滑时采取“停滑措施”，混凝土停止浇筑后，每隔0.5～1小时，滑升1～2个行程，直到混凝土与模板不再粘结；由于其它原因至使滑模停滑，按照相关施工规范，在混凝土表面预先作施工缝处理，然后在复工前将混凝土表面残渣除掉，用水冲净，先浇一层减半的骨料混凝土或水泥砂浆，然后再浇筑原配混凝土；

（8）滑模控制

滑模中线控制：为保证结构中心不发生偏移，利用地面全站仪定出中心点，钢丝绳悬挂垂球进行中心辅助控制；同时在井口平台梁下部井壁固定激光指向仪进行滑模位置控制；

滑模水平控制：

a、利用千斤顶的同步器进行水平控制；

b、利用水准仪测量，进行水平检查；

（9）滑模拆除

滑模滑升接近井口位置时，拆除井口平台，继续进行施工，当混凝土浇筑到设计高程，将模体滑空，利用吊车配合悬吊将模体整体拆除。

具体地，滑模井下组装时，利用提升装置将模体分块运至井底进行组装，包括下述步骤：

（1）将吊盘调平找正，然后与井壁或井帮固定；

（2）定出井筒中心，在井帮上放方向线，并划出模板下口及支撑杆中心的圆周线，标出支撑位置；

（3）在工作面或吊盘上按中心线及方向线位置组装滑模辅助盘，调平找正后进行固定；

（4）在辅助盘上搭木垛，在木垛上组装滑模操作盘，抄平找正，对正中心线固定；

（5）按编号组装提升架及千斤顶，抄平找正后固定；

（6）安装液压控制系统，进行千斤顶空载打压试验；

（7）插入支撑杆，对准工作面划出的支撑杆中心点，底部垫上铁块或槽钢，找正撑杆插到底固定；

（8）绑扎钢筋，组装模板，围圈及调整丝杠，调整好模板直径和锥度；

（9）组装完检查合格后，空滑1～2个行程，合格后拆除木垛，转入正式滑升。

本发明具有如下的有益效果：

上述施工方法在实施过程中，措施得当，未发生安全、质量事故，初支平整度、初支混凝土、强度衬砌净空和衬砌混凝土质量及外观均得到良好控制，避免了二次修补造成的成本增加，节省了大量的人力、物力，同时该施工方法施工效率高，质量控制较好，施工进度快，适应性强，社会效益显著。

附图说明

图1为公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法的流程图；

图2为架体的主视图；

图3为架体的侧视图；

图4为天轮平台的俯视图；

图5为安全盘的结构示意图；

图6为封口盘的结构示意图；

图7为风水管悬吊立面示意图；

图8为混凝土运输管路的布置图；

图9为下料溜管的结构示意图；

图10为缓冲器的结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

101-架体；102-天轮平台；200-安全盘；201-外圆；202-正方形架体；203-连接梁I；204-连接梁II；205-

形架；300-封口盘；301-

形主架；302-加强梁；303-通风口；304-降尘喷淋装置；305-人员通道；401-风管；402-水管；403-钢丝绳；501-下料溜管；502-缓冲器；503-缓冲条。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

本实施例以某高速公路隧道通风竖井为例，详细说明公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法的具体过程。该高速公路右线隧道通风方式采用纵向射流+竖井送排式分段纵向通风，左线隧道采用纵向射流风机通风，火灾工况竖井集中排烟，隧道通风竖井里程为K94+218（距右洞口1524m），位于右线隧道设计线右方33.7m，井深H=298m，竖井内轮廓直径为φ=7.4m，开挖直径8.16m~9.06m，竖井通过联络风道与正洞相连。

S1，竖井锁口圈施工

采用全站仪放出竖井设计中心点，标示出竖井锁口圈开挖轮廓线，采用钻爆配合机械进行开挖，基底人工配合机械开挖、修整，并形成基底平面，底部施作两圈φ42注浆小导管，且处理后地基承载力不小于400KPa，完成锁口盘基础开挖及锚喷防护施工。锁口圈浇筑采用锁口圈及中心桩整体立模浇筑工艺，极大减少后期浇筑中心桩立模浇筑时间。首先绑扎锁口盘下部钢筋并预留钢筋接头，钢筋帮扎完成后，安装锁口圈及2m×2m中心桩模板，模板支护方式采用[14弧形围圈作水平支撑，脚手架钢管辅助支撑，模板安装完成后浇筑混凝土，待模筑混凝土强度达到75%后锁口圈外阶梯型回填C20片石混凝土，锁口圈内回填洞渣。现场采用人工配合机械平整竖井井口场地，并做好井口围护栏等安全防护工作。

S2，导孔施工

采用深孔潜孔钻与反井钻机相结合方式进行导孔施工，首先采用深孔潜孔钻施工Φ216mm导孔，然后使用反井钻机先由上至下将导孔扩孔为Φ270mm至孔底，与下部已完成开挖的主洞联络通道相通；在主洞联络通道内连接扩孔钻头，“由下向上”反井扩孔施工φ1650mm导井（扩孔），作为爆破施工竖井时的爆破自由面和通风溜碴通道。通风竖井为垂直竖井，在垂直的导孔钻进中，钻孔开孔时钻杆不会弯曲，因此不会出现因钻压引起的钻头偏转，但随着钻井深度的增加，钻压的增大，钻杆就会逐渐弯曲，由弯曲的钻杆产生的非垂直荷载导致了钻进方向角度的变化，致使钻具的下部(即从弯曲点到钻头)偏离钻孔的预定路线，造成导孔偏斜。本方法采用在导孔钻进的过程有效的控制钻压、钻速，合理布置稳定钻杆、合理选择钻井洗井液，并且加强测斜等工作来控制导井钻进过程中的垂直度，使其在允许偏差的范围内，确保“反井法”施工的顺利进行。

（1）控制钻压

反井钻进控制偏斜的方法之一是调整钻压。钻压过大，很容易导致钻孔偏斜；过小则会降低钻机的工作效率。合适的钻压需要根据岩石硬度、钻杆自重、钻孔倾斜角度及钻机能力等有关数据计算。

结合本通风竖井情况，在开孔时采用小钻压；待稳定钻杆全部进孔后，恢复正常钻压，并根据地质情况及钻孔深度实时控制、调整。

（2）控制转速

在钻进导孔时，保持恒定的钻进速度是控制偏斜有效方法。钻压和转速的调整结合地质情况试验确定，实时调整、控制钻压和转速，随着钻压的增加，转速应减小；反之，钻压减小时，转速应增加。

（3）合理布置稳定钻杆

稳定钻杆是避免钻孔偏斜最有效的工具。稳定钻杆的抗斜效果与稳定段的直径和长度有着密切关系。如果稳定钻杆直径小于导孔直径，钻头在钻孔内将发生轻微晃动，导致孔径增大，从而使稳定钻杆与孔壁间距加大，直至使稳定钻杆作用减小。但稳定钻杆的直径也不能过大，否则会增大钻进摩擦阻力。

结合本通风竖井深度及围岩情况，施工中每10～20 m设置一根稳定钻杆。

（4）合理选择钻井洗井液

本通风竖井，埋深298米，自施工场地地面线下近108米范围内，为Ⅳ、Ⅴ级围岩，岩体较破碎，节理裂隙发育，为减小钻杆低端岩屑聚集对钻杆偏斜产生的影响，选用携带岩屑能力较强的泥浆，配合泥浆泵进行洗井。剩余的190余米导孔，所处地质围岩较好，但因井位深度不断增加，故不考虑清水洗井，仍选用一定浓度的泥浆作为洗井液。

（5）加强测斜工作

本通风竖井井深较深，加强测斜工作，及时发现偏斜问题，并及时纠偏，有利于控制最终的钻孔偏斜率。

S3，建立竖井提升悬吊系统

竖井提升悬吊系统包括竖井井架、安全盘、封口盘、稳车钢丝绳和稳车；

竖井井架包括架体101、天轮平台102和井架基础；

架体101为由钢管焊接而成的门亭式架体，主骨架采用φ114mm×3mm钢管，连接附骨架采用φ89mm×3mm钢管，架体上设置有爬梯；

天轮平台102包括由I32型钢焊接而成的正方形边梁以及焊接在正方形边梁顶角上的5mm厚钢板，天轮平台102焊接在架体101的顶部，天轮平台102上焊接有天轮梁，天轮梁上安装有罐笼天轮和稳绳天轮；

井架基础为现场浇筑的混凝土基础，井架基础尺寸长1m，宽1m，高1m与架体101浇筑成整体，固定在竖井井口；

安全盘200直径7.4m，包括外圆201、骨架和面板，安全盘200上设置有吊点和护栏，吊点设计以安全盘稳定及施工方便为准；安全盘200上对称设置有两个定滑轮，作为稳车钢丝绳的导向滑轮；

外圆201由［14槽钢焊接而成；

骨架由I25、I18、I16三种型号工字钢焊接而成，焊接在外圆201内，包括自外向内设置的多个正方形架体202、连接外圆和最外层正方形架体的连接梁I203、焊接在最外层正方形架体顶角上的连接梁II204以及焊接在最内层正方形架体内的

形架205；

面板采用3mm铁皮，铺设在外圆201和骨架上，圆心位置设置有用于钻孔前垂球通过的开口，开口尺寸2.6m×2.6m，开口上设置有活动盖门；

封口盘300设置在竖井井口上，直径11.6m，包括

形主架301、用于加强

形主架301与竖井井口连接的加强梁302以及铺设在

形主架301和加强梁302上的盖板；

形主架301由I32a×2型工字钢焊接而成，横纵向各设2条拉通；

加强梁302为I25a、I20a型工字钢和［14槽钢；

盖板为3mm铁皮，圆心位置设置有3.4m×4.2m通风口303，通风口303上设置有降尘喷淋装置304，通风口的侧面设置有1.8m×1.2m人员通道305；

悬吊绳一端固定在吊点上，绕过定滑轮、罐笼天轮和稳绳天轮，另一端与悬吊装置连接，两台悬吊装置同时对安全盘进行悬吊，以保证安全盘在竖井中稳定升降。

S4，井筒掘进及初期支护

竖井井筒掘进采用人工钻爆法开挖，“从上至下”，“一掘一护”。爆破石渣采用小挖机+人工通过φ165cm先导井溜入井底，装载机井底装渣，自卸汽车外运排渣。出渣完成后进行，锚杆、拱架及钢筋网片安装，安装完成检验合格后进行喷射混凝土施工。

S4.1，竖井井筒掘进

竖井井筒掘进采取光面爆破技术，减少震动与降低噪音；为达到良好光面爆破效果，根据地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等条件编制爆破设计。掘进过程中采用“定孔、定人、定钻、分区、分片”的方式进行钻孔作业。打眼时要严格按照爆破图表认真找线，分片包干，定人定钻，做到“准、直、齐”。装药工分区定人，各自负责本区的装药、联线工作，最后由放炮员集中联线。

竖井掘进过程中，由于开挖放炮会产生大量污浊气体，在竖井掘进响炮口打开降尘喷淋装置对竖井进行降尘处理，大大减少了污浊气体对井下施工人员的损伤。

S4.2，竖井井筒初期支护

初期支护在安全盘上进行，施工期间，应关闭安全盘上的开口，防止人员滑落。锚杆及拱架安装严格按照设计图纸进行施工，下面以本工程设计要求进行说明。

a，初喷

出渣结束后，应对围岩进行初喷，C25混凝土喷射厚度2～4cm。

b，系统锚杆施工

⑴V级（加强）及V级采用Φ25中空注浆锚杆，IV、III、II级采用Φ22药卷锚杆。

⑵钻孔时保持锚孔顺直，并与岩面基本垂直，钻孔深度及直径与杆体相匹配。杆体插入锚杆孔时，保持位置居中，锚杆杆体露出岩面长度不大于喷层厚度。锚杆钻孔孔距允许误差±100mm。

c，钢支撑

钢架与围岩之间间隙应及时用锲型块顶紧，钢架间采用M20×80螺栓连接。为便于钢架运输及吊装，竖井施工所用钢架均按照5-6节/榀进行加工，其中Ⅴ级围岩I18型钢按照6节进行加工，Ⅳ级围岩I14型钢按照5节进行加工。

连接筋采用Φ22螺纹钢，V级(加强)围岩间距50cm，V级围岩间距75cm，IV级围岩间距100cm，连接筋与型钢采用双面焊接，焊缝厚度不小于4mm。井身段钢筋网网格间距20×20cm，每张网片接头处搭接不小于20cm。网片紧贴井壁与锚杆连接紧密，锚杆垫板紧贴网片。

d，喷射混凝土

竖井井身喷射C25混凝土。喷浆料由拌和站统一进行拌合，喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。喷浆用风接自26m³空压机供风。对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理：大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土；小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土；大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能；当岩面有较大凹处时，应先将凹处喷平。

初喷砼厚度不小于4cm。喷射作业应分段、分片、分层、由下而上进行，分段长度不宜大于6m。分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷射最大厚度不超过15cm。喷嘴与喷射面垂直，间距控制在1.0～1.4m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，喷层厚度均匀。

S4.3，竖井井筒施工其他辅助措施

a，竖井施工测量

井筒断面中心点是进行工作面施工放线的坐标原点，对保证井筒的垂直度和质量至关重要，放好井筒中心线和定好中心点是井筒施工测量的关键。确定井筒中心点，一般采用激光指向仪投点，但应定期用垂球测量检验。激光指向仪通常安装在专设的支架上，其位置在井口封口盘以下5～7 m。激光指向仪应定期校正。当井筒深度大，普通激光指向仪不能满足精度要求时，可采用千米激光指向仪，或随井筒掘进将激光指向仪移设在井筒深部。

b，竖井井筒风水管线

竖井风管401采用Φ114焊管，水管402采用Φ48焊管，采用稳车悬吊，封口盘设定滑轮，稳车钢丝绳通过定滑轮导向悬吊风水管接，风水管与钢丝绳403利用U型卡扣链接，下方固定在安全盘200上，风、水管连接采用法兰盘连。高压风水管铺设至井底25m左右，端头设置闸阀变径与软管相连，通过软管和九龙头将风水引至掌子面。在进行爆破作业时，风水软管集中卷起放置于安全盘200上，防止爆破损坏。

S5，竖井衬砌滑模施工

完成掘进及初期支护施工，进行井壁二衬施工，按照设计要求，通风竖井井筒为中隔墙圆筒状结构，下部（与马头门连接）成井D=7400mm，井筒与中隔墙同步浇筑，根据竖井带中隔墙的结构特性，采用滑模浇筑进行二衬施工。滑模浇筑前先按照规范及设计要求对井筒进行排水管、防水板的施工，防排水设施超前浇筑工序5m，在浇筑井底底板前排水管设施与联络通道排水边沟连接畅通。

S5.1，竖井衬砌滑模加工与组装

滑模按设计加工，加工完成后，进行组装调试，调试合格后将模板运至现场，先在地面进行组装，调好模板锥度0.3％～0.7％，插好支撑杆（下垫70×70×5mm）钢板，绑扎钢筋，经检查调整后，试滑3～5个行程，再检查各部位工作情况。试调合格后，将各部件编号、拆除、分类堆放、等待下井。

S5.2，滑模液压系统调试

选用HM-100型液压千斤顶，共计16个，设计承载能力120KN，行程20～30mm，计算承载能力74KN计。液压控制台为ZYXT-36型自动调平液压控制台。高压油管：主管选用φ16mm；支管选用φ8mm，利用直管接头和六通接头同控制台和千斤顶分组相连形成液压系统。使用时，先将Φ48mm支撑杆由上而下插入千斤顶中心孔内，然后开动油泵，油液从千斤顶进油嘴进入油缸，在缸筒缸盖和活塞间下压活塞，但由于上卡头与支撑杆锁紧，故活塞不能下降；上压缸盖，此时下卡头打开，在油压作用下，整个缸体被举起，当上升到上下卡头互相顶紧时，完成举重过程。此时排油弹簧处于压缩状态。回油时，油压被解除，排油弹簧回弹，在其压力作用下，下卡头与支撑杆锁紧，把上卡头和活塞向上举起，油液即从油嘴排出油缸，完成复位过程。举重过程和复位过程构成液压千斤顶的一次爬升循环。一次循环的行程一般为20～30mm。加压即提升，排油即复位，如此往复循环，千斤顶沿着支撑杆不断爬升。千斤顶的允许荷载，一般不超过其额定值的二分之一。

S5.3，滑模井下组装

利用卷扬机提升，将模体分块运至井底进行组装。组装完毕进行验收后，完成钢筋绑扎和千斤顶、爬杆安装。在井下组装时，主要包括以下步骤：

（1）将吊盘调平找正，然后与井壁（井帮）固定；

（2）定出井筒中心，在井帮上放方向线，并划出模板下口及支撑杆中心的圆周线，标出支撑位置；

（3）在工作面或吊盘上按中心线及方向线位置组装滑模辅助盘，调平找正后进行固定；

（4）在辅助盘上搭木垛，在木垛上组装滑模操作盘，抄平找正，对正中心线固定；

（5）按编号组装提升架及千斤顶，抄平找正后固定；

（6）安装液压控制系统，进行千斤顶空载打压试验；

（7）插入支撑杆，对准工作面划出的支撑杆中心点，底部垫上小铁块或小槽钢，找正撑杆插到底固定；

（8）绑扎钢筋，组装模板，围圈及调整丝杠等，调整好模板直径和锥度；

（9）组装完检查合格后，空滑1～2个行程，合格后拆除木垛，转入正式滑升。

S5.4，滑模施工

（1）钢筋绑扎、爬杆延长

模体组装调试后，然后按施工图纸进行钢筋绑扎、焊接，滑升施工中，混凝土浇筑后露出最上面一层横筋，钢筋绑扎间距符合要求，每层水平钢筋呈一水平面，上下层之间接头错开，竖筋间距按设计布置均匀，相邻钢筋的接头要错开，同时利用提升架焊钢管控制钢筋保护层。爬杆在同一水平内接头不超过1/4，因此第一套爬杆有4种以上长度规格（2.5m、3.5m、4.5m、6.0m ...），错开布置，正常滑升时，每根爬杆长6.0m , 爬杆规格为Ø48×3.5，表面平整无锈皮，当千斤顶滑升距爬杆顶端小于350mm时，接长爬杆，接头一端采用角磨机打磨成陂口，对接下部,接头对齐，焊接牢固,焊接完后,再用角磨机磨平，保证千斤顶顺利通过爬杆，爬杆与环筋相连焊接加固。

（2）混凝土运输及入仓

滑模施工混凝土由拌和站提供，混凝土运输车运到井口，通过溜槽（皮带传输）溜到井口上方集料斗，然后直接卸料经下料溜管501下料，经过最后一节下料溜管501底部的缓冲器502、活节溜灰管、导灰短管，经操作平台的溜槽入滑模模体混凝土仓。每节下料溜管501的底端内壁沿着周向设置有多条缓冲条503。

（3）钢筋、人员运输

井筒在下部浇筑时，钢筋可从井底直接吊至工作面，随浇筑仓位升高，井筒内材料、施工人员由提升绞车提升吊笼运送到安全盘上，再由安全盘上下到滑模操作平台，安全盘与滑模操作盘之间设安全爬梯。

（4）模板滑升

施工进入正常浇筑和滑升时，应尽量保持连续施工，并设专人观察和分析混凝土表面情况，根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度。

正常滑升时每次滑升高度可与浇筑厚度相适应，或与横向间距一致；出模混凝土应无流淌和拉断，表面湿润不变形，手按有硬感并有1mm左右深的指印，能用抹子抹平。一般脱模强度应控制在0.05～0.25MPa。为保证混凝土质量，滑模速度应控制在5m/d以内。

（5）混凝土浇筑

混凝土由拌和站按项目部试验室配比进行拌和，混凝土罐车运输至井口，滑模施工按以下顺序进行：下料—平仓振捣—滑升—钢筋绑扎—下料。要求对称均匀下料，滑模混凝土要求塌落度控制在9～11cm，根据建井工程规范及千斤顶行程高度，正常施工分层厚度以300㎜为宜。浇筑应对称作业，以防模板受力不均而产生位移和混凝土离拆，溜灰管应在两根互为180°位置分区浇筑。溜灰管出口连接导灰筒，使混凝土垂直入模，避免斜射回弹造成质量事故。采用φ50mm插入式振捣器振捣，振捣时，振捣棒应插入下层10cm，插入间距为插入深度的1.5倍。经常变换振捣方向，并避免直接振动爬杆及模板。振捣器插入深度不得超过下层混凝土内50～100mm，每次移动400㎜左右，振动时间一般为20～30s，振捣时遵循“快插慢拔”的方式，防止留有插孔痕迹，不要触及模板和预埋件，模板滑升时停止振捣。根据施工现场混凝土初凝、混凝土供料、施工配合等具体情况合理确定滑升速度，分层浇筑间隔时间不超过允许值。正常滑升时每次间隔按1小时，控制滑升高度30cm，日滑升高度控制在5m左右。

模板初次滑升要缓慢进行，并在此过程中对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后再进行正常浇筑和滑升。

浇筑过程中，应按规范要求，留取试块，并存放于和井壁养生条件相同的地点养生，达到28d龄期后，进行强度检验试验。

（6）表面修整及养护

当混凝土脱模后，立即进行表面修整及养护。一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补，如表面平整亦可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件，减少裂缝，在辅助盘上设洒水管对混凝土进行养护。

（7）停滑措施及施工缝处理

滑模施工要连续进行，意外停滑时采取“停滑措施”，混凝土停止浇筑后，每隔0.5～1小时，滑升1～2个行程，直到混凝土与模板不再粘结（一般4个小时左右）。由于其它原因至使滑模停滑，按照相关施工规范，在混凝土表面预先作施工缝处理，然后在复工前将混凝土表面残渣除掉，用水冲净，先浇一层减半的骨料混凝土或水泥砂浆，然后再浇筑原配混凝土。

（8）滑模控制

滑模中线控制：为保证结构中心不发生偏移，利用地面全站仪定出中心点,钢丝绳悬挂50kg垂球进行中心辅助控制；同时在井口平台梁下部井壁固定两台激光指向仪进行滑模位置控制。井口固定观测点,经常进行复核。

滑模水平控制：

1、利用千斤顶的同步器进行水平控制；

2、利用水准仪测量，进行水平检查。

（9）滑模拆除

滑模滑升接近井口位置时，拆除井口平台，继续进行施工，当混凝土浇筑到设计高程，将模体滑空，利用吊车配合悬吊将模体整体拆除。

S5.5，滑模出现问题及处理

滑模施工中常出现问题有：滑模操作盘倾斜、滑模盘平移、扭转、模板变形、混凝土表面缺陷、爬杆弯曲等，其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步，荷载不均匀，浇筑不对称，纠偏过急等。

纠偏：利用千斤顶自身纠偏，即关闭五分之一的千斤顶，然后滑升2～3行程，再打开全部千斤顶滑升2～3行程，反复数次逐步调整至设计要求，并针对各种不同情况，施加一定外力给予纠偏。所有纠偏工作不能操之过急，以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、爬杆弯曲等事故发生。

爬杆弯曲处理：爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑，弯曲严重时切断，接入爬杆重新与下部爬杆焊接，并加焊“人”字型斜支撑。

模板变形处理：对部分变形较小的模板采用撑杆加压复原，变形严重时，将模板拆除修复。

混凝土表面缺陷处理：采用局部立模，补上比原标号高的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平。

采用“反井法”施工，在工程进度、安全质量、环水保、经济等方面具有显著的优势。具体表现有以下几方面：

（1）利用竖井溜渣井从洞内联络通道出渣，不破坏地表植被、对周围环境有一定的保护、节约用地、环保效果显著，同时的大大提高了出渣效率，从而加快了工程进度；

（2）通过观察先导孔施工的钻机速度及返上来的岩渣情况，能够准确的判断竖井的地址情况，为后期的竖井施工提供了准确的信息，提高了施工过程中的安全性；

（3）利用滑模系统及砼缓冲系统施工竖井衬砌，能够有效地控制衬砌混凝土的质量；

（4）通风竖井“反井法”施工工法在鸿图特长隧道通风竖井施工过程中，先导孔垂直度控制在1%以内，为反井扩孔施工打下了坚实的基础，扩孔成井质量好、速度快；

（5）与传统竖井施工相比，本工程采用“反井法”施工竖井，直接降低投资152.51万元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1，竖井锁口圈施工

S2，导孔施工，包括下述步骤：

a，深孔潜孔钻由上至下施工导孔；

b，反井钻机由上至下对导孔扩孔至孔底，与下部已完成开挖的主洞联络通道相通；

c，反井钻机在主洞联络通道内连接扩孔钻头，由下向上反井扩孔施工导井，作为爆破施工竖井时的爆破自由面和通风溜碴通道；

S3，建立竖井提升悬吊系统

S4，井筒掘进及初期支护

自上而下爆破开挖至形成设计的竖井开挖断面，并进行初期支护；

S5，竖井衬砌滑模施工

自下而上采用液压滑动模板对竖井整体浇灌混凝土；

步骤S5包括下述步骤：

S5.1，竖井衬砌滑模加工与组装；

S5.2，滑模液压系统调试；

S5.3，滑模井下组装；

S5.4，滑模施工

（1）钢筋绑扎、爬杆延长

模体组装调试后，然后按施工图纸进行钢筋绑扎、焊接，滑升施工中，混凝土浇筑后露出最上面一层横筋，钢筋绑扎间距符合施工要求，每层水平钢筋呈一水平面，上下层之间接头错开，竖筋间距按施工图纸布置均匀，相邻钢筋的接头错开，同时利用提升架焊钢管控制钢筋保护层；

接长爬杆时，接头一端采用角磨机打磨成陂口，对接下部，接头对齐，焊接牢固，焊接完后，用角磨机磨平，保证千斤顶顺利通过爬杆，爬杆与环筋相连焊接加固；

（2）混凝土运输及入仓

滑模施工混凝土由拌和站提供，混凝土运输车运到井口，自上而下由混凝土运输管路运输至滑模模体混凝土仓；

（3）钢筋、人员运输

井筒在下部浇筑时，钢筋从井底直接吊至工作面，随浇筑仓位升高，井筒内材料、施工人员由提升装置提升吊笼运送到安全盘上，再由安全盘上下到滑模操作平台，安全盘与滑模操作盘之间设安全爬梯；

（4）模板滑升

（5）混凝土浇筑

混凝土由拌和站按项目部试验室配比进行拌和，混凝土罐车运输至井口，滑模施工按以下顺序进行：下料—平仓振捣—滑升—钢筋绑扎—下料；

（6）表面修整及养护；

（7）停滑措施及施工缝处理

滑模施工要连续进行，意外停滑时采取“停滑措施”，混凝土停止浇筑后，每隔0.5～1小时，滑升1～2个行程，直到混凝土与模板不再粘结；由于其它原因至使滑模停滑，按照相关施工规范，在混凝土表面预先作施工缝处理，然后在复工前将混凝土表面残渣除掉，用水冲净，先浇一层减半的骨料混凝土或水泥砂浆，然后再浇筑原配混凝土；

（8）滑模控制

滑模中线控制：为保证结构中心不发生偏移，利用地面全站仪定出中心点，钢丝绳悬挂垂球进行中心辅助控制；同时在井口平台梁下部井壁固定激光指向仪进行滑模位置控制；

滑模水平控制：

a、利用千斤顶的同步器进行水平控制；

b、利用水准仪测量，进行水平检查；

（9）滑模拆除

滑模滑升接近井口位置时，拆除井口平台，继续进行施工，当混凝土浇筑到设计高程，将模体滑空，利用吊车配合悬吊将模体整体拆除。

2.根据权利要求1所述的公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，其特征在于，步骤S1中，

采用全站仪放出竖井设计中心点，标示出竖井锁口圈开挖轮廓线，采用钻爆配合机械进行开挖，基底人工配合机械开挖、修整，并形成基底平面，底部施作两圈注浆小导管，且处理后地基承载力不小于规定压力，完成锁口盘基础开挖及锚喷防护施工；

锁口圈浇筑采用锁口圈及中心桩整体立模浇筑工艺，首先绑扎锁口盘下部钢筋并预留钢筋接头，钢筋帮扎完成后，安装锁口圈及中心桩模板，模板支护方式采用弧形围圈作水平支撑，脚手架钢管辅助支撑，模板安装完成后浇筑混凝土，待模筑混凝土强度达到规定强度后，锁口圈外阶梯型回填片石混凝土，锁口圈内回填洞渣；

现场采用人工配合机械平整竖井井口场地，并做好安全防护工作。

3.根据权利要求2所述的公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，其特征在于，步骤S2中，在导孔钻进的过程，通过控制钻压、钻速，合理布置稳定钻杆、合理选择钻井洗井液，加强测斜控制导井钻进过程中的垂直度，使其在允许偏差的范围内，确保“反井法”施工的顺利进行。

4.根据权利要求3所述的公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，其特征在于，步骤S3中，竖井提升悬吊系统包括竖井井架、安全盘、封口盘、悬吊绳和悬吊装置；

竖井井架包括架体、天轮平台和井架基础；

架体为由钢管焊接而成的门亭式架体，设置有爬梯；

天轮平台包括由型钢焊接而成的正方形边梁以及焊接在正方形边梁顶角上的钢板，天轮平台焊接在架体的顶部，天轮平台上焊接有天轮梁，天轮梁上安装有罐笼天轮和稳绳天轮；

井架基础为现场浇筑的混凝土基础，与架体浇筑成整体，固定在竖井井口；

安全盘包括外圆、骨架和面板，安全盘上设置有吊点和护栏，安全盘上对称设置有两个定滑轮；

外圆由槽钢焊接而成；

骨架由工字钢焊接而成，焊接在外圆内，包括自外向内设置的多个正方形架体、连接外圆和最外层正方形架体的连接梁I、焊接在最外层正方形架体顶角上的连接梁II以及焊接在最内层正方形架体内的

形架；

面板采用铁皮，铺设在外圆和骨架上，圆心位置设置有用于钻孔前垂球通过的开口，开口上设置有活动盖门；

封口盘设置在竖井井口上，包括

形主架、用于加强

形主架与竖井井口连接的加强梁以及铺设在

形主架和加强梁上的盖板；

形主架由工字钢焊接而成；

加强梁为工字钢和槽钢；

盖板为铁皮，圆心位置设置有通风口，通风口上设置有降尘喷淋装置，通风口的侧面设置有人员通道；

悬吊绳一端固定在吊点上，绕过定滑轮、罐笼天轮和稳绳天轮，另一端与悬吊装置连接，两台悬吊装置同时对安全盘进行悬吊，以保证安全盘在竖井中稳定升降。

5.根据权利要求4所述的公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，其特征在于，步骤S4中，竖井井筒掘进采取光面爆破方法，在爆破过程中打开降尘喷淋装置对竖井进行降尘处理；

初期支护在安全盘上进行，包括下述步骤：

a，初喷

出渣结束后，对围岩进行初喷；

b，系统锚杆施工；

c，钢支撑

钢架与围岩之间间隙采用锲型块顶紧，钢架间采用螺栓连接，竖井施工所用钢架均按照5-6节/榀进行加工，连接筋采用螺纹钢，连接筋与型钢采用双面焊接，井身段钢筋网网格间距以及每张网片接头处搭接均需满足施工规定，网片紧贴井壁与锚杆连接紧密，锚杆垫板紧贴网片；

d，喷射混凝土

对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理：大股涌水采用注浆堵水后再喷射混凝土；小股水或裂隙渗漏水采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土；大面积潮湿的岩面采用粘结性强的混凝土；岩面有较大凹处时，先将凹处喷平；

喷射作业按照分段、分片、分层、由下而上进行，分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行；喷嘴与喷射面垂直，喷嘴连续、缓慢作横向环行移动，喷层厚度均匀。

6.根据权利要求5所述的公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，其特征在于，步骤S4中，采用激光指向仪投点确定井筒中心点，定期用垂球测量检验。

7.根据权利要求6所述的公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，其特征在于，步骤S4中，竖井风管和水管的钢管部分采用稳车悬吊，稳车钢丝绳通过封口盘的定滑轮导向悬吊风管和水管，风管和水管的钢管部分与钢丝绳利用U型卡扣链接，下方固定在安全盘上，风管和水管相邻钢管之间采用法兰盘连；在进行爆破作业时，风管和水管的软管部分集中卷起放置于安全盘上。

8.根据权利要求1所述的公路特长隧道200～600m通风竖井“反井法”施工方法，其特征在于，滑模井下组装时，利用提升装置将模体分块运至井底进行组装，包括下述步骤：

（1）将吊盘调平找正，然后与井壁或井帮固定；

（2）定出井筒中心，在井帮上放方向线，并划出模板下口及支撑杆中心的圆周线，标出支撑位置；

（3）在工作面或吊盘上按中心线及方向线位置组装滑模辅助盘，调平找正后进行固定；

（4）在辅助盘上搭木垛，在木垛上组装滑模操作盘，抄平找正，对正中心线固定；

（5）按编号组装提升架及千斤顶，抄平找正后固定；

（6）安装液压控制系统，进行千斤顶空载打压试验；

（7）插入支撑杆，对准工作面划出的支撑杆中心点，底部垫上铁块或槽钢，找正撑杆插到底固定；

（8）绑扎钢筋，组装模板，围圈及调整丝杠，调整好模板直径和锥度；

（9）组装完检查合格后，空滑1～2个行程，合格后拆除木垛，转入正式滑升。

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