高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法

《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》是中交一公局橋隧工程有限公司完成的建築類施工工法。完成人是任祥瑞、王賀起、周敏、董賽、李坤。該工法適用於高寒高海拔地區高速公路、鐵路、捷運豎井施工。

《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》的主要特點是：不受下平段施工約束；採用正井法施工；採用綜合機械化配套方案。

2021年11月5日，《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》被湖南省住房和城鄉建設廳評定為湖南省2020年度工程建設省級工法。

基本介紹

• 中文名：高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法
• 工法編號：HNJSGF334-2020
• 完成單位：中交一公局橋隧工程有限公司
• 完成人：任祥瑞、王賀起、周敏、董賽、李坤
• 審批單位：湖南省住房和城鄉建設廳
• 主要榮譽：湖南省2020年度工程建設省級工法

形成原因

天山勝利隧道穿越天山山脈，地處高寒高海拔地區，氣候惡劣多變，地質條件複雜，1#豎井位於國道216冰達坂以東10千米處，其中，1-1號豎井位於YK80+355.75，井筒淨直徑9.5米，深度582.2米；1-2號豎井位於YK80+425，井筒淨直徑10.5米，深度582.2米，海拔3421米；根據天山冰川站夏季營地（海拔3539米）年平均氣溫為-5.4℃，地表2米以下為多年凍土層，最大凍結厚度15~30米；隧址極端氣溫達-42℃。

高寒高海拔公路隧道豎井施工（見圖1），正井法施工掘進（機械挖掘或鑿岩爆破）—出矸（抓岩機、小挖機）—一次支護（圍岩破碎時）—出矸和一次支護依次進行—清底。待井筒一次支護到設計位置後進行二襯支護。鋪設防水材料—綁紮鋼筋—調整滑移模板—綁紮中隔板鋼筋、立模—澆築混凝土—依次進行，完成井筒二次襯砌工作。在豎井施工過程中，基岩段採用SYZ8—12型傘鑽，配YGZ-70型導軌式鑿岩機鑽眼，實施中深孔光面爆破，合理設計爆破參數，以提高炮眼利用率和循環進尺，,中交一公局橋隧工程有限公司據此總結出《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》。

圖1 豎井施工圖

工法特點

《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》有以下特點：

（1）不受下平段（聯絡通道、正洞）施工約束，上部施工面具備條件，即可施工。

（2）豎井直徑達10.5米（淨直徑），採用正井法施工，豎井一次開挖到位後再進行二襯和中隔牆施工，通過合理的施工組織，對高寒高海拔大直徑超深豎井施工工藝進行研究，使大直徑豎井技術研究進入新的領域，同時提高施工安全。

（3）根據井筒淨徑、深度、支護結構等工程技術特徵，並結合立井施工技術成果及技術裝備，豎井施工採用綜合機械化配套方案，同時選用了行之有效的設備和先進可靠的施工技術、施工工藝。

井筒施工採用短段掘支單行作業施工法，初次支護到設計位置，然後由下至上進行二次襯砌支護和中隔板澆築施工，相關硐室工程待井筒開挖完成後採用鑽爆法施工。

（4）採用正井法施工，且出水段多為圍層裂隙段或破碎段，水治理效果直接影響施工質量及後期運營安全。針對豎井正井法施工特性，結合相關地質情況及實際滲水、湧水情況，豎井施工中采工作面注漿堵水和壁後注漿堵水處理工藝研究。

操作原理

適用範圍

《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》適用於高寒高海拔地區高速公路、鐵路、捷運豎井施工。

技術理論

《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》的工藝技術原理是：

1.正井傘鑽法施工工藝豎井可優先施工，採用傘鑽、井架等設備自上而下進行開挖初支，豎井施工通過井口進行出渣，待施工至井底後自下而上進行井身襯砌施工。

2.該工法的基本原理為：

a.在籌建期間（籌建期開挖進尺約30米），採用挖掘機開挖與鑽爆法結合的方式進行鎖口段開挖，組合模板進行鎖口和井口段施工，期間井架、穩絞設備、空壓機等基礎、設備安裝同步進行；

b.在進入正常施工階段後，井身段自上而下進行開挖、支護，直至施工至井底：開挖採用傘鑽進行鑽孔、挖掘機配合抓岩機進行裝渣、絞車配合吊桶進行出渣，通過翻矸倉渣石落地，裝載機裝渣、自卸車運輸至指定棄渣場。

c.採用整體式懸吊模板進行一次襯砌施工，混凝土通過吊桶將混凝土運送至吊盤處攪拌桶，通過分料器將混凝土輸送至模板內。

d.採用滑模自下而上進行混凝土施工。

施工工藝

《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》的工藝流程及操作要點如下：

• 工藝流程

該工法的工藝流程圖見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

操作要點

一、施工準備

1.測量隊對測量儀器進行校核並取得檢驗合格證書，同時對控制點進行複測、加密，並申報監理單位審批；

2.結合設計圖紙、地理環境等特點進行設備選型，包括提升絞車、穩車、吊盤、鋼絲繩、空壓機、通風機、變壓器等，並完成場站規劃與相應的驗算；

3.結合場站規劃，完成“四通一平”工作；

4.所有設備及器材的選型必須選用“三證”“一標誌”（生產許可證、產品合格證、安全鑑定證、安全標誌）齊全的產品；

5.電力架設前要根據設備選型情況進行嚴格的用電負荷計算。

二、鎖口施工

1.測量放線

依據井筒地面控制點標定井筒中心，使用全站儀標定井筒十字線埋設十字線基樁，精度符合規範要求，井口標高由地面控制點按四等水準測量精度要求測設引入，作為施工高程控制點。

2.掘進

根據井筒中心線畫出臨時鎖口荒徑輪廓線，井筒開挖後進行基坑防護，如井幫穩定性較差，採取縮小開挖段高、掛金屬網等方法進行臨時支護，確保施工安全。

3.襯砌

a.鎖口盤頂高程不小於設計值且不低於場坪高度。

b.梁窩的預埋採用預埋盒方式，深度偏差控制在（0，+15毫米），寬度單側偏差控制在（0，+50毫米），長度偏差控制在（0-100毫米）。

c.拆模後，混凝土表面色澤均勻，無明顯施工縫，稜角無破損。

三、井口段施工

1.井口段開挖

井口段開挖分為2個階段進行施工：

第一階段：在井架安裝前，採用挖掘機、吊車配合爆破開挖、出渣，挖掘機用於裝渣，吊車用於出渣。

a.開挖期間，加快穩絞設備安裝、井架製作；

b.優先進行2米爆破開挖施工，待出渣完成後，進行二次鑽孔爆破，爆破深度4米，再次出渣2米後（預留2米）安裝模板，底部預留2米虛渣待混凝土澆築完成後進行出渣，以加大爆破與混凝土澆築時間和距離，確保混凝土質量；

c.組裝作業區域設定在吊車迴轉半徑以外，確保施工安全。

第二階段：在井架（含天輪平台）、絞車、臨時封口盤安裝完成後，採用傘鑽鑽孔、抓岩機裝渣、挖機清底、絞車提升出渣。

利用安裝完成的提升系統進行人員、設備及出渣的運輸，井內設臨時爬梯。

採用挖掘機配合中心迴轉抓岩機掘進。

岩石等特殊地層採取鑽爆法施工，井口採用臨時封口盤保護。

2.井口段支護

井口段採取短段掘砌施工，在鋼筋安裝完成後採用整體鋼模板進行井口段模築混凝土施工。

3.兩盤吊掛

當井身掘進深度30米時，進行兩盤吊掛安裝。

a.安裝鑿井吊盤時，先利用鋼樑進行井筒臨時封口，然後將鑿井吊盤的各部分構件吊至臨時盤上進行組裝，組裝完成後，連線吊盤繩，利用吊盤穩車拉起吊盤後，拆除臨時封口盤，將鑿井吊盤放入井筒中。

b.利用安裝完成的鑿井吊盤進行封口盤的安裝，將鑿井吊盤的上層盤停留在距離井口約1米的位置，以鑿井吊盤為平台，進行封口盤的安裝。封口盤的各主梁應預埋在井筒鎖口時所預留的梁窩內，預埋長度不得小於600毫米。

c.吊盤安裝好後，提升、通風、排水、供水、運輸、監控、信號通訊系統、地面出渣系統及供風、供電系統等具備井下施工運行條件。

四、超前支護

超前支護適用於V級圍岩及V及圍岩與IV級圍岩過渡段，小導管外插角20~22°，每3米設定一環（根據開挖進尺可適當調整小導管長度），搭接不小於1米，環向間距40厘米，井身全範圍布置，示意圖見圖3~圖5。

圖3 超前支護橫斷面布置圖

圖4 超前支護縱斷面示意圖

圖5 超前小導管加工示意圖

關鍵點控制：

1.小導管尾部不鑽孔長度不小於30厘米，超前小導管方向角允許偏差為2°，超前小導管孔口距允許偏差為±50毫米，超前小導管孔深允許偏差為+50毫米，0毫米。

2.注漿材料採用純水泥漿（w/c=1.0），地下水大時採用水泥-水玻璃漿，水泥漿/水玻璃=1:0.8（體積比），水泥漿w/c=1.0，水玻璃模數m=2.6，濃度35~40波美度，注漿壓力0.5~1.0兆帕；如圈岩裂隙較不發育，整體性較好，則採用水泥砂漿（w/c=0.5~0.8），以充填導管孔，注漿水泥的強度等級為42.5。

五、井身開挖

（一）開挖方式

1.施工前期，為避免井架安裝與井身開挖交叉作業，同時保證冬季施工中的混凝土施工質量，井架安裝和混凝土澆築安排於白天施工，夜間進行井身開挖、出渣、鋼筋安裝等。

2.施工前期，施工現場採用CX75型挖掘機進行開挖（配置破碎錘），經現場試驗每班（夜間）開挖進尺僅20厘米，為加快施工進度避免圍岩暴露時間導致凍土層融化，現場更換175型挖掘機進行開挖，每班進尺可達1米。

3.根據現場施工需要，出渣主要分為三種形式：

挖機直接出渣：井口段施工時，採用挖掘機下井開挖作業，在出渣期間，當挖機位於井口可滿足出渣時，採用挖掘機進行直接出渣，出渣速度較快。

挖機配合吊桶出渣：當挖掘機不滿足井口出渣且提升系統未形成時時，採用挖掘機在井底裝渣，利用吊車進行提升吊桶出渣，出渣進度緩慢。

抓岩機配合提升系統出渣：後期當提升系統形成後，採用2台抓岩機進行裝渣，1台CX75型挖機進行清底，通過提升機、吊桶、翻矸倉進行出渣，出渣進度快。

（二）鑽眼爆破時應注意事項

1.傘鑽打眼時，掏槽眼插腳要控制準確，孔位要準，各炮孔的孔向和孔位要嚴格按設計要求施工。

2.打眼工要嚴格按規程操作，以保證傘鑽正常運轉。

3.裝藥時要嚴格按爆破圖表設計要求施工，裝藥前必須掃孔，把孔內岩粉清除乾淨，並逐圈裝炮泥。

4.爆破前工作面所有設備應提到安全高度，並開啟井蓋門。

5.第一階段（集中階段）：此階段要充分發揮抓岩機抓岩能力和提升能力，儘快把堆積在井底的大量爆落渣石裝運到地面，此階段應做如下工作：

a.抓岩機司機要集中精力，聽從指揮，並與其他輔助工種密切配合。

b.加強排水工作，為抓渣創造條件。

c.抓岩的同時，要指定專人檢查井筒質量，處理危岩，為下階段作業創造條件。

6.第二階段（清底階段）：由於岩石受爆破震動破裂，但與原岩還未完全分開，因此抓岩能力受到影響，清底工作組織的好壞，不但直接影響到裝岩時間，而且直接影響鑽爆工作的速度和效果，也是鑿井循環作業中必須高度重視的一個重要環節，此階段應做如下工作：

a.挖機為主，抓岩機配合，加快清底速度。

b.集中力量，採用多颱風鎬等工具清除井底活渣。

c.在清底工作的同時，應做好工序轉換的工作。

（三）裝岩時注意事項

1.根據抓岩機工作的特點及傘鑽鑿岩和爆破要求，抓岩機距井底15~20米為宜。

2.井底要有足夠照明，保證抓岩機司機視野清楚，抓渣裝罐準確。

3.裝岩前對抓岩機易損部件如：抓片拉桿、萬向接頭、鋼絲繩各連線銷等要全面檢查，以保證抓岩工作的連續進行。

4.抓岩機司機要精力集中，慎重操作，注意井底工作人員，避免抓頭和井底一切設施相碰撞，吊桶下放到吊盤時，信號工要及時通知抓岩機司機，注意避讓吊桶。

5.抓岩工作結束後，動臂停放位置應避開提升和測量中心，司機離開操作室時，必須將操作閥的搭鉤掛在手柄上，並將總閥門關閉。

6.要加強司機的技術訓練，不斷提高技術水平，嚴格按操作規程作業。

（四）關鍵點控制

1.根據井筒中心線嚴格控制開挖斷面，採用光面爆破，做到不欠挖、超挖。

2.選擇合理的爆破參數，完善爆破工藝，提高爆破質量。

3.按設計輪廓鑽眼，提高劃線、鑽眼精度，特別是周邊眼的精度，減少超挖量。

4.保證周邊眼裝藥質量，嚴格控制炮眼裝藥量，炮眼填充質量良好。

5.當圍岩發生變化及時調整爆破參數和裝藥量。

豎井掘進斷面規格允許偏差如表1所示，參考冶金礦山井巷工程施工質量驗收規範（YB4391-2013）。

表1 豎井掘進斷面規格允許偏差

檢查項目		允許偏差（毫米）	備註
豎井井筒掘進半徑（無支護和噴錨支護的掘進斷面）	有提升運輸設備	0～+200	-
	無提升運輸設備	-50～+200	-
豎井井筒掘進半徑（現澆混凝土支護掘進斷面）		-50～+200	-

六、井身段模築混凝土施工（一次襯砌）

（一）鋼筋

1.優先採用機械連線，若條件不允許採用搭接方式；

2.鋼筋搭接長度、間距需滿足規範要求；

3.保護層墊塊設定使需考慮模板安裝對墊塊的影響，同時不得使用鋼筋頭代替，以免模板損壞。

（二）排水管安裝

1.排水管材質應滿足設計要求；

2.排水管採用鋼筋卡進行固定，固定點間距為1米；

3.排水管的設定可根據出水點進行適當調整。

（三）止水帶安裝

1.止水帶安裝位置應居中布置；

2.止水帶安裝應順直且固定牢靠；

3.止水帶後方空洞應有預防措施和檢測成果；

4.止水帶與鉤筋有干擾時，可對鋼筋進行適當調整。

（四）刃腳模板安裝

1.刃腳模板組裝應牢靠，成型規格滿足襯砌驗收要求；

2.考慮鑽孔與襯砌的影響，刃腳固定應處於堅實的地層之上，同時對地層進行整平處理，以確保液壓模板能夠有效的安裝；

3.刃腳處止水帶安裝時，填補的細石頂標高控制在2厘米以內。

（五）模板安裝

1.模板安裝前應對操作平台、液壓系統等構件進行檢查，不得帶病作業；

2.模板下方時應進行收攏，避免模板對保護層墊塊造成影響；

3.模板與上層襯砌有效搭接長度不小於10厘米；

4.模板安裝後需對模板進行驗收，合格後方可進行嚇到工序。

（六）混凝土澆築

1.嚴格按照混凝土施工工藝進行施工。

2.在澆注混凝土前，必須把接茬處清理乾淨，模板仞腳處渣石鋪平塞嚴，最後撒上一層砂以防跑漿。

3.澆注混凝土時採用分料器槽入模，下料要均勻，對稱連續分層澆注，振搗工作要定人、分區、分層振搗，分層厚度不超過300毫米，且均勻布置振點，間距一般為300～400毫米。隨澆注隨振搗，確保混凝土飽滿密實。

4.澆注過程中，加強混凝土振搗，避免出現蜂窩、麻面。

5.拆除支撐和架桿，對模板組件進行必要的清理和保護，確保模板不變形弱化。

6.井身穿過軟岩或穩定性較差的岩層時，段高縮為2.0米。

七、壁座施工

（一）井壁座的設定

根據井深情況至少設定2處井壁座，一處設定於井口以下基岩上，一處設定於馬頭門上方。

（二）施工要求

1.一襯掘進至壁座位置時對圍岩情況進行判別，如有異議及時與設計院溝通；

2.根據圍岩情況進行臨時支護，暫不進行鋼筋扎筋、澆築施工，儘量將壁座位置調整到一個一襯支護段高。

3.井壁座單獨爆破，夾角部位在沒有支撐體系或者支撐體系不牢固的情況下，圍岩受自身圍岩破碎、鬆散、開挖爆破擾動、風化、滲水、施工周期長等因素影響，極易發生掉塊甚至局部坍塌，造成嚴重質量安全隱患。充分利用井內安全防護盤作為井壁座施工操作平台，施工時進行弱爆破，嚴格控制爆破炸藥量，以鬆動圍岩為目的。

4.壁座鋼筋和井筒一襯鋼筋相連線，井筒一襯與壁座砼一併澆築。

八、常見問題處治

1.壁後注漿

深度小於800米的豎井井壁段的漏水量超過6米3/小時，或深度大於800米的豎井漏水量超過10立方米/h，或井壁有集中漏水超過0.5立方米/小時的出水點，進行壁後注漿處理。注漿孔的數量，根據堵水需要選定，各孔注漿的有效擴散半徑應相交。壁後注漿的壓力須比靜水壓力大0.5～1.5兆帕a；在岩石裂隙中的注漿壓力可適當提高。壁後注漿結束需達到以下標準：各注漿孔的注漿壓力達到設計壓力，各鑽注孔的湧水已封堵、無噴水、湧水量小於施工設計規定。

2.裂縫預處理

如果模築混凝土表面出現裂縫，對裂縫的整治應當進行分類處理，主要分為兩類：①裂縫寬度＜0.2毫米，可對裂縫進行修復的方法，將表面封閉工藝套用實際中；②裂縫寬度＞0.22毫米，可將低壓注漿工藝的整治方法來修復裂縫。

九、馬頭門施工

（一）依據設計單位提供的控制點數據標定井筒中心位置，建立井筒“十”字控制基點，並進行單井定向及導入高程。

1.井筒施工到位後，由測量人員進行標高和方位標定，把標高控制線和中心線從地面導到馬頭門開口位置上2~5米的混凝土井壁上，以控制馬頭門開口位置、標高和方向。

2.馬頭門中線點的標定：採用懸掛垂球法標定井筒中心線，依據井底連線處馬頭門施工平面圖按井筒中心在封口盤上標定2箇中線點，然後在2箇中線點下放Φ2.5毫米碳素鋼絲，保證鋼絲不與井壁和其它設施接觸，利用2根垂線在馬頭門上方2~5米的混凝土井壁上標定2個“十”字中線點。馬頭門中線用井壁上的“十”字中線點施測。

3.馬頭門標高點標定：採用鋼尺由井口標高控制點導入高程，高程點設在馬頭門上方2~5米的混凝土井壁上，馬頭門標高用井壁上的高程點施測。

（二）打眼裝藥控制

1.嚴格控制掘進斷面，採用光面爆破，做到不欠挖、不超挖。

2.工作面畫輪廓線，進行炮眼定位，特別是周邊眼孔位精度，減少超挖量。

3.保證周邊眼裝藥質量，保證炮眼的封泥長度。

（三）模板控制

1.對使用的模板、碹台的加工、安裝質量嚴格檢查，符合要求方可使用。

2.穩模、立碹台時由當班技術員測量巷道斷面尺寸。

（四）質檢員對支模尺寸、質量進行檢查驗收，不符合標準不澆築混凝土，保證井壁成型質量。

（五）嚴格按設計、規範進行初支（錨桿、錨索、噴砼等）施工，確保施工安全。

十、二襯、中隔板施工

1滑模施工各工種必須密切配合，各工序必須銜接，以保證連續均衡生產。

2.施工前，對混凝土的配合比、外加劑進行試驗工作，測定混凝土的塌落度、凝固時間，為滑模做好準備。

3.安裝完畢的滑模，應經總體檢查驗收後，才允許投入生產。滑模組裝調試按表2質量標準進行檢查調整。

表2 分瓣式機械一體化滑模安裝調試標準表

項目名稱		允許偏差（毫米）
模板裝置中線與結構物軸線		3
主梁中線		2
圍圈位置	垂直方向	5
	水平方向	3
提升架的垂直度		≤2
模板傾斜角	上口	+0，-1
	下口	+2
安裝千斤頂的位置		5
圓模直徑、方模邊長		≤2
相鄰模板的平整度		≤2
操作盤的平整度		10

4.測量放線：井底砼墊層強度達到安裝滑模條件後，首先進行測量放線工作，模板線標定出“F”架位置並對各點進行操平工作。

5.安裝“F”架：採用水準儀對每個“F”架進行操平，以最高點為調整基準，採用鋼板進行支墊，“F”架內外立柱連線應與井筒中心保持一致。

6.安裝圍圈：圍圈安裝遵循先上後下、先內後外的順序，上下層圍圈應錯開接頭位置。

7.鋼筋施工：鋼筋施工先按要求搭接豎筋，再施工“F”架下部環筋和箍筋。

8.安裝模板：模板安裝要設定5%的上部外斜錐度，逐塊組裝連線成一個整體。

9.安裝操作平台系統：安裝操作平台的遵循先下後上的順序：安裝平台中心拉盤、下平台桁架、下副梁、上下平台中心立桿、上平台桁架、副梁、上下平台鋼筋拉桿。

10.安裝上下層桁架應先安裝十字方向的四個，對稱安裝，然後再分片對稱安裝其他的桁架，桁架安裝完成要仔細檢查模板尺寸，符合要求後再安裝副架等。

11.鋪設操作平台：上平台木板鋪設要與鋼模板平齊，上下平台木板均要鋪設密實（預留口除外）。

12.安裝液壓系統：首先安裝千斤頂，依次連線支油管，通過分油器將各支油管連線至主油管，然後連線至液壓控制台。千斤頂逐個排空氣後插入支撐桿並安裝限位卡。

13.初步滑升：滑模組裝完成並驗收合格後，進入初步滑升程式，即澆築砼至模板的2/3高度（5h左右）進行試滑，滑升高度7~10厘米，觀察漏出部分砼強度並檢查滑模整體結構穩定性符合要求方可繼續施工。

14.正常滑升：每次滑升高度控制在30厘米左右，正常滑升時砼表面距千斤頂保持在35厘米左右。滑升2.0米後安裝下部吊架。

材料設備

《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》對材料設備有以下要求：

• 材料

該工法對材料要求見表3：

表3 主要材料數量表

編號	項目名稱			單位	數量	備註
1	明洞襯砌	開挖	V	立方米	1701.9	-
		回填	片石混凝土	立方米	889.3
		Ca45混凝土	二襯	立方米	472.2
			中隔牆	立方米	18.3
		鋼筋	HPB300	千克	1783.2
			HRB400	千克	23752.2
		防水層	水泥基滲透防水塗料	平方米	107.5
		M20水泥砂漿	-	立方米	4.4
		C20噴射混凝土	-	立方米	44.6
		Φ42注漿小導管	-	米	2148
		水泥漿液	-	立方米	53.7
		鋼筋網	HPB300	千克	1161.8
		保溫板	5厘米厚聚酚醛泡沫材料+8毫米裝飾板	平方米	298.7
2	洞身襯砌	開挖	V	立方米	7594.3	-
			IV	立方米	18722.9
			III	立方米	99334.4
		一次襯砌	Ca45混凝土P8	立方米	19027.3
		鋼筋	HPB300	千克	21301.3
			HRB400	千克	322662.8
		防水層	水泥基滲透防水塗料	平方米	38922.2
		鋼筋	HPB300	千克	16336.5
			HRB400	千克	847668.2
		二次襯砌	Ca45混凝土	立方米	13165.2
		保溫板	5厘米厚聚酚醛泡沫材料+8毫米裝飾板	平方米	57688.3
			5厘米厚泡沫塑膠板	平方米	1134
3	超前支護	超前小導管	①42*4注漿小導管	米	9439.2	-
			水泥漿液	立方米	236
4	聯絡風道	開挖	V	立方米	101531.7	-
	聯絡風道	Ca40混凝土	拱部	立方米	12872.6	-
		鋼筋	HPB300	千克	18426.1
			HRB400	千克	137930.2
			I16	千克	14216.5
		連線鋼材	-	千克	1467.1
		縱向連線鋼筋	-	千克	2402.4
		Φ30*2.5連線鋼管	-	米	136.9
		C25噴射混凝土	-	立方米	3968.2
			-	千克	94524.4
			-	米	75652
		15厘米厚C20混凝土路面	-	平方米	2147.7
		10厘米厚C15混凝土整平層	-	平方米	1366.4
		單面自粘防水板	1.5毫米厚	平方米	35444.7
		無紡布	350克/平方米	平方米	35444.7
5	防水工程	中埋止水帶	-	米	3648.8	-
		鋼筋卡	HPB300	千克	1733.1
		浸瀝青木絲板	-	立方米	30.8
		中埋止水帶	-	米	3648.8
		鋼筋卡	HPB300	千克	1733.1
	排水工程	開挖	-	立方米	605.3
		C15混凝土底座	-	立方米	194.6
		級配碎石	-	立方米	269.4
		Φ300HDPE雙壁波紋管	-	米	1496.7
		Φ50HDPE打孔波紋管	-	米	17423.2
		Φ50軟式透水管	-	米	2679.7
		1.5毫米厚單面自粘防水板	-	平方米	3493.2
		無紡布	350克/平方米	平方米	4289.9
		C30混凝土	-	立方米	0.2
		C25混凝土	-	立方米	3.7
6	注漿堵水	C15混凝土		立方米	614.4	-
		Φ108鑽孔		米	2328.8	-
		108X6鋼花管		米	232.9	-
		超細水泥漿C：S=1：0.6〜1.0		立方米	1755	-

• 設備

該工法對設備要求見表3：

表4 主要設備配置表

序號	機械或設備名稱	型號規格	數量	備註
1	主提升絞車	JK-3×2.5/20E	2	高壓10kv
2	副提升絞車	JK-3×2.2/20E	2	高壓10kv
3	矸倉卷揚機	JM3	5	備用一台
4	井蓋門卷揚機	JM3	4	-
5	鑿井井架	Ⅵ	1	-
6	鑿井井架	Ⅴ	1	-
7	空壓機	ML-250（40）	4	-
8	空壓機	ML-160（28）	5	-
9	裝載機	ZL-50	2	-
10	變壓器	S11-1600KVA-10/0.4	2	地面供電
11	變壓器	KS11-800KVA-10/0.69	1	井下供電
12	變壓器	S11-400KVA-10/0.4	1	風機專用
13	鑿井穩車	JZ-16/1000	20	懸掛吊盤12 、模板8
14	鑿井穩車	2JZ-16/800	4	懸掛供風、排水
15	鑿井穩車	JZA2-5/1000	2	懸掛安全梯
16	鑿井穩車	2JZ-10/800	2	懸掛風筒
17	鑿井穩車	JZ-10/800	4	懸掛抓岩機（附放炮電纜）
18	局扇	FBD№7.1/2×45KW	4	-
19	小型挖掘機	CX75SR	2	（帶破碎錘）
20	吊桶	TZ-5（5立方米）	3	備用1座鉤式
21	吊桶	TZ-4（4立方米）	3	備用1座鉤式
22	吊桶	TD-3（3立方米）	4	底卸式
23	傘鑽	XFJD8-12	2	-
24	抓岩機	HZ-6B	4	抓頭8個
25	臥泵	DM46-80*9	4	一用一備（軟啟動）
26	風泵	FQW20-40/W	8	二用二備
27	柴油發電機	200KW	2	應急通風
28	鉤頭	G13、G11各2	4	-
29	天輪	Ø3000㎜	4	-
30	鑿井天輪	MZS2.1-0-1×1.05	12	吊盤
31	鑿井天輪	MZS2.1-0-1×0.8	12	模板
32	鑿井天輪	MZS2.2-0-2×0.8	4	排水、供風、
33	鑿井天輪	MZS2.1-0-1×0.65	10	安全梯1、抓岩機4
34	鑿井天輪	MZS2.2-0-2×0.65	2	風筒
35	電動葫蘆	16T	2	井口移傘鑽
36	饋電開關	KBZ-400	4	-
37	局扇雙電源開關	QBZ2*120-SF	2	-
38	調度絞車	JD-11.4	4	井口起吊
39	直螺紋滾絲機	HGS	3	備用1，機加工
40	電焊機	BX3-500	8	機加工
41	鋼筋彎曲機	GW-40	3	備用1，機加工
42	砂輪機	S3-40D	2	機加工
43	鋼筋切斷機	GQ-40	2	機加工
44	鋼筋切割機	J3GA-400	2	機加工
45	搖臂鑽床	Z3040	1	機加工
46	噴漿機	PZ-7	1	-
47	鋼筋調直機	GT4-12	1	-
47	攪拌站	2HZS75	1	-
48	砼輸送泵	HBT60.8.75Z	1
49	合計	-	183	-

質量控制

施工企業採用《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》施工時，應遵循的質量控制要求如下：

• 工程質量控制標準

1.《水電水利工程豎井斜井施工規範》（DL/T5407-2019）；

2.《煤礦井巷工程質量驗收規範》（GB50213-2010）；

3.《公路工程質量檢驗評定標準》（JTGF80/1－2017）；

4.《公路隧道施工技術規範》（JTG/T3660-2020）。

• 質量保證措施

1.嚴格控制開挖斷面，採用光面爆破，做到不欠挖、超挖不大於技術規範規定，其具體措施是：

a.選擇合理的鑽爆參數，選擇最佳爆破器材，完善爆破工藝，提高爆破質量。

b.提高畫線、鑽眼精度，特別是周邊眼的精度，必須按設計輪廓鑽眼，減少超挖量。

c.保證周邊眼裝藥質量，嚴格控制炮眼裝藥量，不同批號雷管不能混裝，炮泥填充質量良好。質量控制點詳見：質量控制點明細表。

2.混凝土的配合比計算一定要準確，井身開工前取現場實際材料到有一定資質的試驗室進行試配，強度符合要求方可使用並要求:

a.砌壁所用原材料的質量應符合現行質量標準相關規定；

b.做好襯砌淋水的引、排工作；

c.模板校驗符合設計尺寸和標準要求；

d.振搗：採用國內先進的行星式高頻振動器，振搗器不得少於6台，必須分層對稱進行，振搗要適度，以見混凝土表面出現浮漿即可。每層澆築高度不大於300毫米，並應垂直入模、連續灌築。

e.養護：每次拆模後設專人對襯砌灑水養護。

安全措施

施工企業採用《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

• 豎井提升系統管理措施

1.每天由專職安全檢查員對井身提升系統（提升絞車、鑿井絞車、鋼絲繩、天輪、提升鉤頭、吊桶及提升連線裝置等）進行檢查，發現問題立即處理。

2.維護人員根據檢修制度定期對設備進行例行保養，涉及到安全運轉的問題要及時上報，檢查情況和處理結果都要做好記錄。

3.對每根鋼絲繩必須保存有包括廠家出廠合格證、驗收證書等完整的原始資料。保管超過1年的鋼絲繩，在懸掛前必須再進行1次檢驗，合格後方可使用。

• 豎井防墜措施

工作人員在下列情況下必須佩帶保險帶：

1.乘吊桶或隨吊盤升降時；

2.在井架或在井身內的設備、設施上作業時；

3.在模板上清理浮渣時；

保險帶必須定期按有關規定試驗。保險帶必須拴在牢固的構件上。每次使用前必須檢查，發現損壞時，必須立即更換。

• 防治水管理

1.遵照“有掘必探”的原則，認真分析研究地質和水文地質資料，加強現場觀察，及時推斷含水層位位置，採取相應的臨時支護形式。

2.探水注漿開孔前，要有可靠的排水系統及防治水措施，確保井巷工程質量和施工安全。

3.打鑽過程中，隨時觀察工作面水位，若水量增加較快，應立即停止鑽進，採取措施，關閉閥門，測量水壓、水量。

• 爆破作業安全措施

1.必須嚴格遵守爆炸材料領退制度、電雷管編號制度和爆炸材料丟失處理辦法。

2.運送爆炸材料時，應遵守下列規定：

a.必須事先通知絞車司機和井上、下把鉤工。

b.在裝有爆炸材料的罐籠或吊桶內，除爆破工或護送人員外，不得有其他人員。電雷管和炸藥必須分開運送。

c.運送爆炸材料時，吊桶的升降速度不得超過1米/秒。司機在啟動和停絞車時，應保證吊桶不震動。

d.交接班、人員上下井的時間內，嚴禁運送爆炸材料。

e.禁止將爆炸材料存放在井口加工房內。

• 防漏電保護措施

1.嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發電機直接向井下供電。

2.不得帶電檢修、搬遷電氣設備、電纜和電線。

3.防爆電氣設備入井前，應檢查其“產品合格證”、“防爆合格證”、“安全標誌”及安全性能；檢查合格並簽發合格證後，方準入井。

4.井上、下必須裝設防雷電裝置。

• 特種設備與臨電驗收

1.特種設備驗收應經過第三方檢測單位檢測並出具相關報告，驗收合格後方可使用。

2.設備使用地點嚴禁吸菸，使用明火，放置雜物等。

3.嚴禁安排無證人員操作特種設備，杜絕違章指揮和違章操作現象。

• 有限空間作業安全管理

1.有限空間作業應當嚴格遵守“先通風、再檢測、後作業”的原則。

2.作業前，項目負責人對參與作業人員進行安全教育，包括作業空間的基本情況和危險因素等方面的知識，作業中可能遇到的意外和處理、救護方法等。

3.進入有限空間作業，必須遵守動火、臨時用電、高處作業等有關安全規定，所涉及的其他作業要按有關規定執行。

4.有限空間作業出入口內外不得有障礙物，應保證其暢通無阻，以便人員出入和搶救疏散。

5.進入有限空間作業應有足夠的照明，設備內照明電壓應按相關規定執行，所有燈具及電動工具必須符合防潮、防爆等安全要求。

環保措施

施工企業採用《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》施工時，應採取的環保措施是：

1.出入現場的機械、車輛做到不隨意鳴笛，不急剎車；汽車在等候裝渣時開啟小油門或停機；加強設備維修，定時保養潤滑；並對與施工無關的人員和車輛加以控制，以避免或減少噪聲。

2.開挖邊坡時及時施作綠化，防止水土流失。

3.施工區、辦公區修建和完善各種防排水設施，廢水經處理後排放，修建臨時溝渠作為排水通道，嚴禁無溝漫流。

4.對施工便道，定期壓實地面和灑水，減少灰塵對周圍環境的污染。裝卸有粉塵的材料時，採取灑水濕潤或遮蓋，防止沿途撒漏和揚塵。

5.施工中產生的廢油分類收集，經處理後回收利用，不能回收的採用符合環保規定的方式進行處理，嚴禁亂燒亂倒，污染環境。

效益分析

中交一公局橋隧工程有限公司採用《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》施工的效益有：

• 技術效益

1.該工法採用傘鑽進行鑽孔作業，一方面減少了高海拔地區作業人員勞動強度，另一方面加快了鑽孔施工進度，同時有效提高了鑽孔質量。

2.採用臥泵將混凝土從拌和站輸送至井口，再吊桶進行垂直運輸至吊盤後通過二次攪拌，最後通過分料器進行入模澆築。該澆注工藝一方面減少了混凝土的運輸，另一方面可有效減少混凝土的用量，同時可有效提高混凝土的施工質量。

• 經濟效益

該施工方法充分考慮了工程實際特點及工期進度要求，進行了反覆論證研究，提出了高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法，並對施工中涉及的關鍵技術和工序進行了最佳化，提高了工作效率和施工質量，降低了豎井籌建期間的施工成本，取得了較好的經濟效益。

項目對國內在建個別項目的正井鑽爆法及反井擴挖法進行了現場實地調研，其正井法鑽爆法、反井擴挖法費用主要由用電、炸藥、機械租賃、人工費、臨建及便道、進出場及春節停工、混凝土及鋼材費用組成，正井法費用約為10.5萬元/延米，反井擴挖法費用約為9.7萬元/延米。調研項目如表5所示。

表5 正井法與反井法造價調研對比表

工藝工法	調研單位	每延米（萬元）	備註
正井鑽爆法	陝西煤化工集團	8.5	攀大高速寶鼎2號隧道通風豎井，淨直徑9.6米（不含材料費）
	陝西煤化工集團	10.5	直徑10.8米
反井擴挖法	北京中煤礦山工程有限公司天地科技建井研究院	8.3	諮詢，導井D=2.0米直徑7.8井深385米
		12.7	諮詢，導井D=3.0米直徑10米，井深275米
	北京中煤礦山工程有限公司	9.7	直徑10米，深度105米

在施工前，統籌規劃、合理進行施工組織，將豎井正井法施工單價控制在8萬/延米以內，相對國內施工豎井，節約成本（8.5-8）x575+（10.5-8）x575=1725萬。

• 社會效益

採用正井法進行高寒地區公路豎井施工，克服了高寒地區施工難度大、環保要求高的難題，充分利用了正井法施工技術，解決了施工縫缺陷、超欠挖控制等通病，從而有效保障了長大隧道的施工通風，通過現場施工中的不斷提煉，總結正井法施工經驗，為長大隧道中的豎井施工起到了很好的指導和借鑑作用。

結合天山勝利隧道豎井施工，總結施工經驗，編制《公路隧道豎井施工技術規程》，為後續公路工程豎井施工提供技術保障。

註：施工費用以2019—2020年施工材料價格計算

套用實例

中交一公局橋隧工程有限公司採用《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》的套用實例如下：

1.天山勝利隧道1號豎井（2019.05-2020.10）

2.京秦高速公路遵秦段B7標鵓塘溝隧道1#豎井（2019.10-2020.11）

上述兩個豎井的施工通過正井法施工工法既克服了施工條件的限制，又緩解了長大隧道施工通風的壓力，使得後續的隧道施工提前具備通風條件，同時克服了高寒地區施工困難、混凝土空洞的缺陷，對豎井超欠挖控制有了較大提高，從而提升了施工質量，通過現場施工中的不斷提煉，總結豎井施工經驗，為類似工程起到了很好的指導和借鑑作用。

該工法在豎井施工中的成功套用，一方面為長大隧道施工通風提供了有利條件，同時節約了成本，另一方面通過技術創新提升了豎井施工質量。

榮譽表彰

2021年11月5日，湖南省住房和城鄉建設廳以湘建科〔2021〕206號檔案發布《關於公布湖南省2020年度工程建設省級工法名單的通知》，《高寒地區公路隧道豎井正井法施工工法》被評定為湖南省2020年度工程建設省級工法。