第９卷第蝴 石家庄铁路职业技术学院学报 Ｖ０Ｌ．９ Ｎｏ．３ ２０１０年９月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＩＪＩＡＺＨＵＡＮＧ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＲＡＩＩ ｒⅥ Ｙ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ．２０１０ 青岛海底隧道３号风井风道开挖施工方案 付仕保 （中铁十八局集团公司 天津３００２２２） 摘要：青岛海底隧道３号风井的风道结构较为复杂，洞室交错，高低、大小各异，共计１４个不同 断面，施工前根据设计和机械设备配置情况认真确定开挖原则，施工中周密安排施工顺序，认真考 虑各部的开挖方法，最后实现安全、快速的施工，为多层群洞开挖提供一个范例。 关键词：青岛海底隧道 风井 风道 台阶法 中图分类号：Ｕ４５５．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１８１６（２０１０）０３—０００１—０５ １ 概况 青岛海底隧道３号风井设计较为复杂，由多条相互交叉、断面、高程各不相同的洞室组成。最大 开挖高度ｌ７．０９ ｍ，最大开挖跨度１４．０ ｍ，共有交叉口３５个，１４个不同的断面。但围岩情况较好，整 个风道与风机房所处地段均为Ｉ【级围岩，且地下水贫乏。 风道开挖采用人工手持风钻打孔爆破，上台阶采用移动作业台架，无轨运输。 １．１风道平面 风道的平面，设置为南北向地下风机房一条、南北向的风道一道。横向由４条风道分别与两条主 线隧道相连，加上与检修通道、逃生通道、运输通道，共计７条横向通道。 １．２风道纵剖面 在所有纵断面图中，较有代表性的纵剖面主要是地下风机房纵剖面和上跨左线主线隧道靠近海 域向的风道剖面。 地下风机房的剖面主要是高度较高（１７．０９ ｍ），跨度较大（１２．３ ｍｍ），且其顶部高出左线隧道 （与左线开挖顶部相差１２ ｍ左右）。 上跨左线主线隧道的两条风道与左线主线隧道间最小岩板厚度为２．４ ｍ，最大纵坡为３２．９％。 ２风道施工原则与重难点 ２．１施工原则 根据对风道结构的分析和目前具播的设备和技术装备情况，确定如下施工原则： （１）确保安全的原则。 （２）开挖遵循白上而下的原则。即先开挖上部，然后根据情况依次采取台阶开挖，直至落到底部。 （３）及时支护的原则，各种支护要随开挖及时跟进。 （４）成本节约原则。根据断面情况，采用不断改动台车断面的形式，整个风道开挖使用两台作 业台架。 收稿日期：２０１０—０６—３０ 作者简介：付仕保（１９６３－），男，河北秦皇岛人，高级工程师。 ｌ 石冢庄铁路职业技术学院学报 ２０１０年第３期 ２．２施工重难点 通过对地下风机房及风道结构的认真分析，确定３号风井风道开挖的重难点如下： （１）自左线主隧道进入到地下风机房的上断面开挖。 （２）地下风机房与南北向的主风道开挖。 （３）上跨主线隧道的风道开挖，尤其是海域侧风道，坡度为３２．９％，岩板厚度２．４ ｍ。 （４）运输通道的弯道开挖。 （５）处于不同高程和各断面的施工顺序。 ３施工机具的选择 施工采用无轨运输，手持风钴打孔爆破，自制简易移动台架作为工作台架，使用的机械设备如 表１所示。 表ｌ主婴机械设各表 ４总体施工顺序 从以上开挖顺序可以看出，所 有工作面的展开，都是以地下风机 房的开挖作为平台进行的，所以地 下风机房的开挖是整个 １：程的关 键，是完成整个风道施工的关键环 。（女口图１） ５地下风机房开挖方案 地下风机房开挖 卣接影响到 整个施工风道的开挖，地下风机房 的开挖主要由从左线进风道爬至 入地下风机房上半断面、地下风机 房上半断面开挖、上半断面坡道压 图１风道开挖总体施工顺序图 顶、上半断面落底共四部分构成整个开挖。 ５．１自左线进风道爬至地下风机房上半断面 自左线进风道爬至地下风机房上半断面，坡度为１６％，坡道共一Ｋ５４ ｍ，坡底与坡顶高差为８．７６８ ｍ， ２ 箍 翅 焦 豆 簋厦 堂兰昱函芝￡函道珏篮迤王 苤 断面形式与地下风机房上半断面开挖断面相同， 采用此断面，至坡顶后可直接进行上半断面开挖。 坡道的底部和顶部尽管均为临时结构，但其支护 ／／ 一 ‘ ＼＼ 仍要按要求及时进行，以保证施工期间的安全，喷射 混凝土按８ ｃｍ，强度等级为Ｃ３５，湿喷混凝十。 ／／／ ／／ ，！： ，／ 入 ＼ 窖 ＼＼孽 开挖中采用的断面图４及坡道的纵断面如图２。 ！５．２地下风机房上半断面及三层落底开挖 Ｉ ／ ｌ｛ 、 上半断面开挖采用无轨运输，手持风钻钻孔，两 台装载机同时出碴，以加快出碴速度保证快速掘进。 图２坡道开挖断面图（单位：ｍｍ） 风机房标准断面及分部开挖情况如图３，开挖纵断面如 图４所示。 ～— 多二 ：、 ～ 、、～ｆ ——斗尘 ＼０１ ２｛９７２４Ｂ ８５ ７１ ２２５ ７２０ ２ ７２） ７ ｎ ｉ ４』锄 ～ 图３坡道开挖纵断面图（单位： ５．３地下风机房坡道段压顶施工 地下风机房坡道压顶施工的时机在地下风机房第三层落底后与竖井连通段风道贯通可通行车辆 后进行，前期作为压顶期间的交通洞，后期上台阶跨过左线进风道横洞后留一台装载机于顶部用于 平整压顶之碴用。 开挖时按上半断面的断面尺寸开挖（６．３ ｍ×１２．３ ｍ），爆破后不出碴，直接垫于坡道处，形成工 作平台台阶，经装载机平整、开挖面 喷射砼支护，支护完成后即进行下一 第～层（地下风 循环的施工。坡道的纵剖面如图５所 机房上断面开挖 示。 ６上跨主线隧道的风道开挖方 第二层（至此高 程后开挖上跨主 线两条风道） 案 第三层（开挖左 ６．１主要问题 线出风道） 第四层（左线出 上跨左线主线隧道的两条风道 风道落底） 开挖遇到的主要问题是： 第五层（地下风 机房落底） （１）与主线隧道间的岩板厚度 较薄，最小处仅２．４ ｍ。 图４风机房标准断面及开挖分层情况（单位：ｍｍ） （２）坡度大，最大坡度达￣ｉＪ３２．９％， 出碴和钻孔均有较大难度。 ６．２开挖方案 ３ 石家庄铁路职业技术学院学报 ２０１０年第３期 ｕ第二层（至此膏 程后开挖上舛主 战两 风速） 第三层ｃ开Ｉ宅左 拽出风递） 一 一 第四屠（左缱出 风道落赢） 龇 第五层‘地下风 机房藩底） 图５地下风机房分层开挖断面示意（单位：ｍｍ） 根据本段跨主线隧道的实际情况，制定如下措施： （１）对于上跨主线部分约１５ ｍ范围内，按上下台阶法开挖，分两次爆破。 （２）对于坡度较大段，由于其坡度较大，难以使用移动台架，故采用微台阶法施工，先施工上 台阶，上台阶进尺约５ ｍ后，再开挖下台阶，依次进行（如图６所示）。 、 ＼ 』糟女 Ｔ柏ｉ 寸 图６［：跨主线隧道风道断面（单位：ｍｍ） ６．３安全措施 根据本段跨主线隧道的实际情况，制定如下措施以确保安全： （１）主线隧道二次衬砌完成后再进行跨主洞段的风道开挖。 （２）每次爆破后监测二次衬砌情况，如有异常，立即采取措施。 （３）每次爆破均进行爆破振动监测，离爆破面１０ ｍ范围内振幅不超２０ ｍｍ／ｓ。 ｍ） 地下 左 线 风 道 幽７运输通道弯道平面图 ４ 箍 拐 挝毡 置 篷底隧堂 兰匝荭 塑珏挖埴 左塞 （４）接近贯通面时，起爆前要加强与对面施工单位的沟通，确保人员机械设备安全。 ７运输通道弯道段开挖方法 ７．１弯道开挖难点 运输通道的转弯半径为１０ ｍ，其转弯横断面及平面图如图７所示。 如果操作不当，会出现的主要问题是： （１）靠近圆心侧易造成超挖，而远离圆心侧会出较大超挖。 （２）按常规炮孔深度布置，很难保证轮廓线的圆顺，。 ７．２开挖方法 要实现弯道顺利转弯且不出现较大的超欠挖，主要通过如下措施来实现弯道施工意图： （Ｉ）进入弯道后，即调整炮孔深度，靠近圆心侧较短、远离圆心侧较长。 （２）采用全断面开挖时，每排炮在拱顶均标出所放点处的切线方向，以保证周边眼钻孔的精确 度，其余周边眼以此孔为基准，严 格控制周边眼钻孔方向。 （３）弯道段每排炮进尺控制 在１．５ ｍ，炮孔深度为１．８ ｍ，右侧 炮孔深度按２．３ ｍ考虑。 弯道段的炮孔布置平面图，见 图８。 ８结语 ３号风井风道属于群洞多高程 不同断面的复杂隧道工程，开挖中 施工顺序和主洞室开挖方法的确 向 图８运输通道弯道段炮孔布置平面与断面 定是工程施工关键环节，通过本风道的开挖， 可为日后类似群洞结构交叉开挖作业提供参考。 参考文献： ［１】青岛国信实业有限公司，胶州湾隧道施工技术规范【Ｚ】．２００７．８ 【２】中铁隧道勘测设计限公司，青岛胶州湾隧道工程，隧道风井、风机房、泵站施工图设计［Ｚ１．２００８．１ 【３】王梦恕，地下工程浅埋暗挖技术通论【Ｍ】．合肥：安徽教育出版社，２００４．１２ 【４］ＪＴＧ—Ｄ７０－２００４，公路隧道施工技术规范【ｓ】．北京：人民交通出版社，２００４ ． ｏｎ ｔｈｅ Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏ．３ Ａｉｒ Ｓｈａｆｔ ａｎｄ Ａｉｒ Ｄｕｃｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｑｉｎｇｄａｏ Ｓｕｂｓｅａ Ｔｕｎｎｅｌ ＦＵ Ｓｈｉ．ｂａｏ （Ｆｉｒｓｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ，Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ １ ８ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｔｉａｎｊｉｎ ０７２７５０ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｅｔ：Ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｎｏ．３ａｉｒ ｓｈａｆｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｂｓｅａ ｔｕｎｎｅｌｉＳ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｍｐｌｅｘ．Ｗｉｔｈ ａ ｔｏｔａＩ ｏｆ １ ４ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｓｅｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｃｈａｍｂｅｒｓ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｓｉｚｅ．Ｂｅｆｏｒｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｍａｄｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅ—ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｆａｓｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｏ ｓｅｔ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｆｏｒ ｄｉｇｇｉｎｇ ｍｕｌｔｉ－ｇｒｏｕｐ ｈｏｌｅｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｗｅｌｌ－ａｒｒａｎｇｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｅｃｔｉｏｎ ｎｅｅｄ ｓｅｒｉｏｕｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｑｉｎｇｄａｏ ｓｕｂｓｅａ ｔｕｎｎｅｌ ａｉｒ ｓｈａｆｔ ｉｒ ｄｕｃｔ ｓｔｅｐ ｍｅｔｈｏｄ ５