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摘要：我国地质条件相对复杂，给我国的交通建设带来一定的难度，尤其是在进行隧道施工时通常需要进行竖井施工，利用其来提升隧道施工的进度。但是由于大多数隧道施工地点地质条件比较复杂加大了竖井施工技术的难度，例如，含水层、深层破碎带、高温地带以及不同的地质构造等，在进行实际的隧道施工时相关的技术人员应对这些问题进行深入的研究并克服这些问题，以此来满足我国复杂地质条件下隧道竖井施工的需要，提升隧道竖井施工技术水平，从而促进我国交通事业的发展。
关键词：复杂地质条件；隧道竖井；施工技术
1竖井施工技术概述
1.1竖井开挖支护施工技术概述
竖井开挖施工方法有两种方法：全断面一次开挖法和导井开挖法，其中传统的开挖方法主要有正井法、正反井组合法、深孔爆破法、吊罐法以及爬罐法。反导井的建设通常采用吊罐法、爬坡法或普通掘进反井法。施工过程相对成熟，但是需要相关人员与设备挖掘到工作面实施钻孔爆破施工。通风和散烟很困难，进展很容易受到限制。钻井平台的建造最初是1950年在北美开发的。在20世纪60年代中期，这种方法在欧洲得到推广并受到了欢迎，尤其是德国。自20世纪70年代以来，我国一直在开发反井钻井平台，并已用于煤炭和冶金系统中。1992年，水电系统首次引入了反井设备并迅速推广，此项技术已经比较成熟，且工艺完备。在挖掘竖井之前，可以先做好开挖支护施工以完成井口和井底通道。在挖掘之前挖掘开口轴以完成底孔通道。然后在井口设计中心安装反向钻井平台，进行井筒施工。导井施工时可以利用反井机自上向下的进行导孔施工，在导孔贯通后可以在竖井底部安装反拉钻头，导向孔从底部向顶部拉回至直径1.4米或更大。在导井结构完成后，根据围岩条件和开挖孔直径的设计情况采用一次或两次将导井扩至设计断面。对设计部分的挖掘可以采用自上而下的方法；在两次挖掘中，第一次采用自下而上的方法，第二次从自上而下的方法扩展到设计断面。
1.2竖井衬砌施工技术概述
在最早的竖井混凝土衬砌施工是利用脚手架固定组合钢模板进行浇筑，衬砌施工方法主要有两种，其一是随着掌子面进行掘进同时搭设好脚手架，边掘边衬。第二种是在完成竖井挖掘后从井底一边搭设脚手架一边进行混凝土浇筑。上述两种方法存在浇筑效率低、劳动强度大、现场施工环境差、安全隐患大、施工缝多等缺点。在深度较大时使用这种方法对竖井混凝土进行衬砌很难满足当前的施工进度要求。滑膜技术的出现，使采用滑模衬砌竖井混凝土成为可能。通过不懈的研究竖井滑模衬砌施工技术也得到了进一步的发展，利用程序化和流程化理论完成材料的运输、滑动模具的安装、滑升、拆卸以及混凝土表面的收光和维护等工作。并且这些过程不会相互影响，使得竖井混凝土的衬砌速度和质量均有了空前的提高。
2施工方案及工艺流程
2.1施工方案
在进行隧道施工的过程中经常会使用竖井开挖技术，特别是深竖井开挖，而在进行竖井开挖过程中决定其挖掘速度快慢的关键是出渣环节。竖井施工通常有两种方法：全断面挖掘和导井开挖。全断面挖掘方法从上部或下部挖掘工作面的施工方法。导井开挖首先要建造一个小的截面导井，并使用一个平孔作为排渣的通道，起到了溜渣、通风、排水的作用，然后再进行扩挖，扩展到设计断面部分。导井又可以分为两种类型：其中一种是上导井方式，另一种是下导井方式，上导井可以采用钻爆提渣施工方法，下导井可以使用反井钻机等施工方法。
2.2施工工艺
在进行竖井开挖设计时可以将断面设计为矩形，纵向=9.9米，横向=7.7米，导井的直径为1.5米。可以采用先导井后扩挖的施工方法。
2.2.1锁口
（1）在进行锁口基坑开挖时可以采用机械开挖的方式，在开挖作业结束后应马上对锁口进行钢筋混凝土浇筑作业，锁口高度控制在3米。（2）锁口作业所使用的混凝土为C20混凝凝土，使用拌和机进行拌和并用斗车进行运输。（3）锁口混凝土的高度应在地面40厘米以上并设置排水沟，避免出现地表水进入到孔内的情况。
2.2.2竖井施工工艺
竖井施工工艺流程如下图所示。
2.3测量放样
全站仪测量应由专业测量员进行，包括竖井中心线、井底高程、轮廓设计，钻孔位置和终断面测量。随着竖井挖掘支撑的深度增加，在井壁上每隔20米放置一个桩号标记。另外，通过在轴上方安装与重量相结合的激光准直器来控制轴挖掘的中心偏差，扩挖期间用卷尺测量和控制开挖轮廓线。
3 复杂地质条件下隧道竖井施工技术分析
3.1表层土含水层施工技术
在进行主井与副井表层土强透水层或上下层段设计时可以利用袖阀管注浆方式来完成加固作业并保证其防渗效果，与底层对应的土层分别为20米、22米。在主井与副井部位分别设置两圈注浆孔，孔与孔间的距离在2.5米左右、孔深可控制在20米、22米。在进行袖阀管分段注浆施工时可以采用上行式注纯水泥液浆与水泥、水玻璃双液浆。在进行注浆时可以以1米作为一个分段先将浆液注入到孔底当浆量达到标准后再进行分段注浆。
3.2基层岩段综合防水技术
在进行井筒基层岩段施工时可以利用探水注浆施工法，在地面设置注浆站，在地面搅拌好水泥浆液后通过地面注浆泵与井壁吊挂注浆管路将其压送到注浆孔含水层的裂缝中，起到加固与封堵裂缝层的作用。钻孔深度应保证在80厘米，钻孔探钻主要是为了对含水层的位置、水压、涌水量等进行确定并利用其来指导工作面注浆作业。钻孔的数量通常控制在13个，主井井筒的直径可控制在6米，井圈径比井筒直径小，为1.4米。副井井筒的直径可以设置为5米，钻孔圈径比井筒直径小，为1.4米，可设置12个钻孔其半径为1.8米。可以在每段先设置四个超前探孔对本地段各含水层情况进行前探，如果这四个超前探孔内的总用水量小于每小时2平方米，则说明不会造成水患，再经过设计方、业主方、监理方共同测评后可以进行井筒，掘砌施工；如果这四个超前探孔中的任何一个探孔涌水量大于每小时2平方米应先进行工作面注浆施工，注浆段位置高80厘米，掘砌段应确保在72米。在做好此项施工后可以恢复钻孔作业直至施工结束，还应注意不应再增加钻孔。
3.3特殊地层即深层含水破碎层施工技术
在进行特殊地层施工时可以利用探水注浆方式对深层破碎层地层进行加固，同时在施工的过程中应对爆破参数进行有效的调整，通常采用的爆破技术为松动爆破技术，此种爆破技术可以有效的降低抵抗距与周边炮烟的眼距，装药方式可以使用不耦合装药方式，同时尽可能的减少爆破给井筒围岩带来的破坏，有效的保证围岩的完整性。同时，还应有效的控制掘进段的高度，在进行此项施工时可以利用锚喷亦或是锚网喷联合支护方式。尽可能的降低围岩暴露在空气中的时间，可以在井圈内架设钢井圈复合支护，还可以在将工作面围岩注浆加固后进行掘砌施工，以保证可以安全的、顺利的通过复杂地质层。在进行施工的过程中可以发现工作面注浆段岩层性相对稳定且不会出现破碎底层。当岩层情况充分暴露后可以看出岩层缝隙间含有水泥填充物。在进行破碎岩石加固时可以利用水泥注浆来完成，在此基础上形成一个整体并确保井筒施工的安全，同时可以控制施工进度。
3.4深部地层高地温通风施工
在进行深部地层高地温通风施工时，首先可以通过合理的通风方式来完成，根据实际情况合理的选择通风设备并对初期的通风进行优化，这样可以为井筒工作面降温提供基础。其次，在解决地热问题时可以采用压风降温法。通过研究可以发现可以在建井初期利用压风动力完成局部降温，也就是在压风机螺杆机出口位置增加一个降温风包，并利用冷凝器进行初次降温。可以将降温的作业点的空间进行密封并利用等熵膨胀器对压风口进行射流降温；在进行井下高温工作面降温时可以利用压风膨胀释压吸热，或者可以直接进行人工降温，在此基础上来降低工作面的温度，构建起良好的施工环境。
结语：隧道施工中的竖井施工技术是隧道工程的关键更是重要的组成部分，竖井施工技术的质量可以直接影响到隧道工程的整体质量。因此相关的技术人员应对竖井施工技术进行进一步的研究并利用其提升隧道工程的施工质量。此外，在进行复杂地质竖井施工时应根据实际的情况对竖井施工技术进行优化，以此来提升隧道工程的施工水平，满足隧道工程建设的需要，加快我国交通设施建设步伐。
参考文献：
[1]李汶洋.高速公路长大隧道竖井超前地质预报分析[J].工程建设与设计，2018(05):98-99.
[2]李广健.公路隧道大口径深竖井施工技术及支护参数研究[D].长安大学，2017.
论文作者:贺少宁1, 李秀坤2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
标签：竖井论文; 隧道论文; 井筒论文; 施工技术论文; 工作面论文; 注浆论文; 钻孔论文; 《防护工程》2018年第32期论文;