浅谈高速公路特长隧道地下风机房施工
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摘要:宝塔山隧道地下风机房属大型地下洞室群工程，洞室围岩岩性以泥质砂岩和砂岩为主，层间夹泥量大，结构呈平层状。地下风机房开挖断面大，相邻洞室距离近，开挖中对于围岩扰动性较大，围岩应力变化复杂，因此，施工过程中正确的施工方法选择尤其重要，本文对宝塔山特长隧道2#斜井地下风机房施工中施工方法的选择和施工中应注意的环节进行了总结。
关键词:公路隧道、地下风机房、施工技术
中图分类号：U455文献标识码：A
0 引言：随着目前施工技术的不断发展和经济发展的需要，特长公路隧道在近年来不断涌现，但是，特长公路隧道运营过程中如何有效解决通风难题，目前国内外普遍采用设置风机房作为辅助通风措施，但是很大一部分特长隧道受地形和条件限制都将风机房设计放置在地下，同时，一般特长隧道风机房都为大断面洞室，这就要求有较高的施工技术和合理的施工组织。
1 工程概况
平榆高速公路是山西高速公路规划网“三纵十一横十一环”第七横的重要组成部分，宝塔山隧道作为全线重点控制性工程，全长10.2公里，隧道位于林深岩坚的太行山腹地，穿过多处断层破碎带，围岩多为Ⅳ级、Ⅴ级，地下水较多。
宝塔山隧道2#斜井位于宝塔山沙庄沟沟头西侧靠前400米位置，井口右侧有一小冲沟，洞口正好处与冲沟底部位置，洞口位置狭小。洞口岩性为强风化砂岩为主，洞内岩性主要以三叠系下统和尚沟组强～弱风化泥砂岩为主，岩层节理裂隙较发育～一般发育，岩层呈中薄层～中厚层状结构，岩体较破碎～较完整，整个斜井岩体构造条件较为简单，包括地下风机房位置，均属单斜地层，岩层产状135°∠10°。
2 2#斜井地下风机房概述
2#斜井地下风机房与主洞采用T字型连接，各个联络道于斜井的连接均采用90°夹角，送排风口与主隧道均采用90°夹角。其中2#斜井送、排风机房开挖高度14.43米，开挖宽度14.58米，边墙高度达到11.55米，拱顶弧线曲率较大，断面大，施工时从送、排风联络道进入风机房属于小断面突变大断面，施工难度极大。设计初期支护采用I18型钢钢架支撑，纵向间距100㎝，Φ22早强速凝药包锚杆，L-3.5米，间距100×100㎝，喷射C25早强混凝土24㎝，二衬C30钢筋混凝土45㎝。
3 地下风机房开挖方法
根据2#斜井地下风机房相对位置、布置形式、工程地质条件和施工工期要求等实际情况，考虑到风机房内部交叉通道多且断面较大，由送、排风联络通道进入风机房为小断面突变大断面，施工中当到达风机房位置时，采取先开挖斜向上中心导坑，到达风机房拱顶标高，展开工作面，然后开挖横向导洞，到达边墙位置，形成拱部半幅开挖，在此范围内施作永久性初期支护。
3.1斜向中心导坑断面大小和支护形式选取
送、排风联络通道施工至风机房位置时，开挖斜向上中心导坑。导坑开挖断面4×4.5m，为保证安全施工，中心导坑采取挂网喷射混凝土临时支护：Φ8钢筋网片，25×25㎝，Φ22早强速凝药包锚杆，L-2.5米，喷射C25早强混凝土10㎝。
因为在施工建设过程中机房煤层处于平层岩中，岩层破碎程度比较大，因此在开挖中支护应及时跟进，及时封闭开挖面，同时要加强监控量测频率和超前地质预报的施作，在开挖斜向中心导坑时，按照5m一个断面及时布置监控量测点，及时对布置的量测点进行监测，确保施工安全，同时在开挖中控制开挖在超前地质预报范围内，利用超前地质雷达及时对前方围岩进行探测，及时指导施工，避免出现不良地质影响施工，在斜向上开挖中心导坑时，利用6m长钻杆每循环施作超前探孔，准确判断前方岩性和出水状态。为了能够保证岩层施工期间的安全性，还必须采取以下措施
3.2 灌浆浇筑防护
在施工之前做好注浆防护的措施，这种防护措施主要包括了对断面周围的注浆防护和向后注浆两项主要工作。在进行断面整体注浆防护的过程中，主要着重在全断面的注浆施工防护，在全断面施工防护中主要要注意在较大跨度断面、岩层破坏程度较大和岩层结合能力较差的地点进行防护。对于这些施工部位一般采用全面预注的方式进行防护，对于断面较大的破碎岩层进行及时地加固，这样不仅可以避免坍塌。在进行水泥浆预注之前要先做好相关的地质勘测和检查。在进行超前预注浆隧道开挖线六米以外要将注浆长度设置为三十米左右，在整体断面上设置七十到八十个钻孔，在进行钻孔的过程中分为三个施工段进行施工，施工长度间隔为三十米、二十米和十米。注浆孔一般沿着隧道的中轴线呈伞状进行设置，扩展伞半径一般以两米为宜，每两个钻孔之间的距离一般最低限度为三米。注浆使用的配置原料一般为水泥和水玻璃的两种浆液的拌合物，浆液的实际浓度参数要求如下：浆液浓度为：C︰S（体积比）=1︰(0.6～1.0)，水泥浆水灰比（0.8～1）︰1，水玻璃模数2.6～2.8，水玻璃浓度35Be'，注浆压力为1.5 MPa左右，施工过程中要不断根据岩层的破坏程度进行实际参数的调整，使得浆液的参数能够符合施工设计的要求，当单孔的浆液注入压力能够达到设计的压值继续注入十分钟之后就可以结束这个孔的注浆工作。
在全断面进行施工之前要进行超前的注浆支护工作，在支护工作中要保证周围岩石得到比较好的固结，而且在施工过程中没有出现岩层垮塌的现象。在使用双浆液进行局部支护的过程中要针对已经开挖的风机房围岩监控量测情况要使用浆液进行支护，对收敛变形较大的部位要进行加固处理。在进行浆液加固的施工参数与之前的施工参数相同，而其他参数要按照如下标准：径向注浆用Φ42 mm钻孔，钻孔长6.0 m，间距1.0 m×1.0 m，梅花形布置。套管用外径Φ42 mm、壁厚4 mm的热轧无缝钢管加工，长1.0 m，安装在孔口处。注浆压力1.5 MPa左右，单孔注浆量0.9 m3，当浆液的注入量达到预先设计值就停止进行注浆。通过使用局部养护的方式同时配合钢型拱架进行施工，这就在很大程度上提高了内部空间的稳定性。
3.3 加强通风和检测
在进行初期支护施工过程中，为了能够增加内部空间的稳定性通常要修改预先设计，使用加密的交叉口隔栅钢架，同时将原定的插孔间距提高20cm，在进行喷射混凝土时要将厚度提高20cm。在部分类型的初期支护工作一般采用I18号工字钢进行支护，地下风机房施工措施要按照规定的施工组织原则进行施工以确保施工安全。
4 通风斜井地下风机房施工中应注重排水与通风
在进行隧道通风斜井地下空间辅助工程施工中要注意这样几点：
4.1排水方面
在进行穿凿期间要计算好涌水量，为了防止出现意外情况要准备一台电动的排水泵，采用一级排水级别进行排水，排水的管道一般采用硬质的塑料，使用直径φ15.5mm的钢丝进行悬吊。
4.2通风和供水方面
在风压和井下供水的控制上要安装螺旋式杆状压风机，使用两台压风机进行使用，在使用的过程当中要保证供风能力不低于四十米每分钟。在供给井使用风钻进行打眼时要在初期进行混凝土的持续喷射，地面要设置好从机房到井口的钢管，同时在井口附近设置好油水分离器，在钻探过程中进行油水分离。同时为了能够减轻施工设备的自重，在井筒内部可以通过pvc管向井下进行压风。在井口使用硬塑管向井下供水以保证工作平面的水压稳定，在进行供水的过程中要在供水管路的底端设置减压阀门以合理地控制在进行输水过程中对水压的控制。
在进行通风过程中。一般风井的深度在五十三米到五十四米左右，因此这种深度不会影响到地面的施工工作，在店面施工中要安装1台4－58－11－NO.11.250Ⅱ型凿井专用风机，采用一趟Φ1000mm的强力胶质风筒。
5 结束语
综上所述，通过宝塔山特长隧道2#斜井地下风机房施工的技术总结，目前国内外地下风机房施工中应在进行隧道通风斜井底下机房的施工过程中要加强过程的严格的控制和管理，按照预先设定的施工计划和整体方案进行施工，同时对于小断面突变至大断面隧道快速施工方法，可以首先通过小断面开挖面一侧的小导坑过渡到大断面相应一侧的侧壁导坑；然后利用大断面侧壁导坑形成的纵向空间在大断面上开挖横向导坑，在横向导坑内施工大断面永久性初期支护，形成全断面初期支护封闭环，这样大断面的整个初期支护全部处于横向导坑内，不仅完成了风机房大断面洞室的永久支护，同时可以利用横向导坑形成的空间为工作面，在其前后两端的全断面上分别进行大断面隧道的开挖和支护，具体开挖断面大小可以根据围岩整体性和地下水发育程度控制，同时在施工中一定要加强监控量测和超前地质预报的结合，科学指导施工，及时判断施工中出现的不良地质和开挖后围岩的稳定性，及时预判围岩应力变化状态，为后续开挖周围其他洞室做出有效依据和指导，确保地下风机房施工中结构安全和地下洞室群开挖安全。
参考文献
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