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搶風(fēng)嶺隧道斜井設(shè)置與施工控制

文檔作者：黃啟貴，富志強，馮冠宙，周委文檔來源：中交一公局第三工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月13日
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施工技術(shù)
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2011年lO月下
第40卷第351期
搶風(fēng)嶺隧道斜井設(shè)置與施工控制
黃啟貴，富志強，馮冠宙，周委
(中交一公局第三工程有限公司，北京101102)
【}膏要】以榮(成)烏(海)高速公路搶風(fēng)嶺隧道為例，介紹了在復(fù)雜地質(zhì)條件下特長隧道開通施工斜井的必要性、
斜井施工的特點與難點。從選址、方案比選、參數(shù)設(shè)計、經(jīng)濟合理性、防排水防護、下穿省道、交叉口施工及協(xié)調(diào)工
作面等方面。對斜井施工方法及控制要點進行了詳細論述。結(jié)果表明，施工質(zhì)量得到保證，工期進一步縮短。
[關(guān)鍵詞]隧道工程；斜井；施工；控制
[中圖分類號】U455．4 【文獻標識碼】A [文章編號]1002·8498(2011)20-0034-03
Inclined Shaft Setting and Construction Control of Qiangfengling Tunnel
Huang Qigui，F(xiàn)u Zhiqiang，F(xiàn)eng Guanzhou，Zhou Wei
(The Third Engineering Co．，Ltd．ofthe凡糟l Highway Engineering Bureau ofCCCC，Beifing 101102，China)
Abstract：Based on Qiangfengling tunnel on Rongcheng—Wuhai Highway，the necessity of inclined shaft is
introduced in super-long tunnel under complex geological conditions，as well as characteristics and
difficulties of inclined shaft．The construction methods and control points of inclined shaft are introduced
from location，scheme comparison，parameter choice，economic rationality and waterproof and drainage
protecting．The result shows that the construction quality is ensured and the construction period is
shortened．
Key words：tunnels；inclined shaft；construction；control
l工程概況
搶風(fēng)嶺特長隧道全長5 495m，是榮(成)烏(海)
高速靈丘至山陰段的控制性工程，該隧道靈丘端寒武
系、奧陶系、石炭系、侏羅系及第四系地層巖組均有分
布，在施工過程中遇到嚴重淺埋偏壓地段、小煤窯采
空區(qū)坍塌冒頂?shù)惹闆r，并有涌水現(xiàn)象發(fā)生。進口段V
級淺埋和V級圍巖地段比例大，右洞長846m，左洞長
920m。開工前期施工開挖只能采取超短臺階施工，每
循環(huán)施作一榀鋼拱架，一天施工兩循環(huán)進尺1．0—
1．2m，進尺速度緩慢，難以在19個月的合同工期內(nèi)完
成施工任務(wù)，因此必須增加施工斜井開拓工作面，并
對斜井進行合理布置，充分發(fā)揮其作用。
2工程特點與難點
1)由于地形限制，原地面高程與隧道路線高程
高差大，導(dǎo)致路線縱坡大。
2)斜井口位于小道溝內(nèi)，地處三面山體交匯處
沖溝內(nèi)，井口路面位于沖溝底14m以下，選址困難，
做好洞口防排水防護非常重要。
【收稿日期】2011-04．12
【作者簡介】黃啟貴。中交一公局第三工程有限公司項目經(jīng)理，高級
工程師，北京市256號信箱101102。電話：(010)60509605，E-mail：
zhhoday@126．tom
3)斜井下穿$203省道，交通流量大，必須保證
施工及省道運輸車輛安全。
4)斜井處工作面多，洞內(nèi)交通流量大，須合理
設(shè)置避讓車道，保證交通暢通與安全。
3斜井設(shè)置
3．1選址
1)距離主洞口位置在未施工斜井前，工程進
度面臨較大壓力。經(jīng)過5個多月施工，主洞總計進
洞不足300m，無法按合同工期要求完成，所以在距
主洞口約1．3km處增設(shè)斜井是合理并且非常必要。
2)外部環(huán)境擬設(shè)斜井位于施工范圍內(nèi)最后
一道沖溝處，各項施工條件相對較好，交通及施工場
地滿足要求，且斜井口距主洞>360m，根據(jù)現(xiàn)場測
量計算，滿足機械爬坡要求。
3)水文環(huán)境進口處于兩個自然沖溝交匯處
上游，能有效避開洪水對施工的威脅。
4)地質(zhì)條件該段圍巖情況大致為弱至微風(fēng)
化灰?guī)r，較堅硬巖，巖體較破碎一較完整，巖性較好。
3．2方案比選
經(jīng)過多次現(xiàn)場勘測、論證，提出兩種斜井設(shè)置方
案進行比選(見圖1)，1號與2號斜井相距366m，高
萬方數(shù)據(jù)
20ll No．351 黃啟貴等：搶風(fēng)嶺隧道斜井設(shè)置與施工控制35
差58m，計算直線坡度16％，1號與3號斜井相距
360m，高差46．8m，計算直線坡度13％。
圈1擬投斜并平面示意(單位：m)
Fig．1 Layout of inclined shafts(unit：m)
3．2．1由1—3號貫穿方案
1)方案簡介斜井設(shè)于K74+280線路前進方
向右側(cè)，與隧道中線大里程方向的平面夾角為380，
斜井與主線的交點為K74+280(1號點)，斜井入口
位于小道溝內(nèi)3號點(斜井離原洞口K73+040距
離為1 240m，離前進方向標段終點K75+750為
l 470m，切割主線長度適中、施工任務(wù)均衡，且K74
+280地處Ⅲ級圍巖，穩(wěn)定性較好，比較適宜)，兩點
直線距離為360m，K74+280路面設(shè)計標高
(1 507m)與3號點地勢標高(1 553．8m)高差為
46．8m，兩點計算直線坡度為13％，基本符合機械動
力學(xué)要求。斜井進入正洞后，左右洞通過原設(shè)計的
橫洞連接，連接點樁號分別為K74+280與ZK74+
300，橫洞距離為41．9m。斜井路面設(shè)置為混凝土路
面，采用無軌運輸，每100m設(shè)置一個錯車加寬段。
2)優(yōu)點分析坡度較小，距離短，原狀土層基
本未被破壞，施工斜井時技術(shù)難度可降低，不需要經(jīng)
常橫穿$203省道，材料輸送較為方便，不存在交通
安全隱患，預(yù)算稍低。所建斜井位于施工范圍內(nèi)最
后一條沖溝處，各項施工條件相對比較好，交通及施
工場地滿足要求，地質(zhì)條件較好。
3)缺點分析需從$203省道下方橫穿，斜井
口距離陜京天然氣管道較近，且斜井縱向路線靠近
一道溝壑，可能有裂隙水分布。若將斜井由直線變
為曲線，則可解決上述問題，但會加大工程造價。
3．2．2由l一2號貫穿方案
1)方案簡介斜井與主線的交點為K74+280
(1號點)，斜井人口位于$203省道旁的2號點，兩
點直線距離為366m，K74+200路面設(shè)計標高
(1 507m)與2號點地勢標高(1 565m)高差為58m，
斜井與主線平面夾角為20。。兩點計算直線坡度為
16％>15％，不符合機械動力學(xué)要求。
2)優(yōu)點分析無需從$203省道下方穿過，遠
離陜京天然氣管道，斜井進口處為一突起山包，地質(zhì)
條件較好。
3)缺點分析坡度較大，若要坡度符合機械動
力學(xué)要求，則斜井長度至少要在500m，造價大增。
且斜井出口與$203省道交匯，處于下坡彎道地段。
進出車輛頻繁，交通安全隱患較大。
通過對比，確定選用1—3號貫穿方案。
3．3斜井設(shè)計參數(shù)
斜井位于主線右洞右側(cè)，由入口下穿$203省道
后(下穿處埋深約24．73m)與主線交于K74+280
處，與主線交角380。斜井長360m，斷面尺寸寬
7．4m，高7．3m，路線縱坡13％(通過優(yōu)化減小為
9．5％)。斜井與右洞貫通后，正洞左右洞之間通過
車行橫洞相通。圍巖級別洞口段100m為V級淺
埋，中間段30m為V級，靠正洞段230m為Ⅳ級。隧
道投入運營后，斜井作為永久性通風(fēng)口。
3．4坡度優(yōu)化調(diào)整
斜井口處原地面高程1 553．8m，斜井與正洞交
叉口處高程1 507．932m，兩點之間坡度為13％，根
據(jù)機械動力學(xué)原理，機械爬坡略顯困難。
根據(jù)現(xiàn)場情況，①井口區(qū)匯水面積相對較小，且
搶風(fēng)嶺處于分水嶺的源頭；②原地貌幾道沖溝在修
建$203省道時排水系統(tǒng)比較完善；③減小坡度將大
大提高機械運行效率。權(quán)衡利弊，決定采取降低井
口的方法，調(diào)整路線縱坡，將進口高程調(diào)整為
1 541．884m，坡度9．5％。井口便道采用拉槽方式
順延至棄渣場便道口。
3．5二襯臺車固定
由于坡度大，斜井二襯澆筑采取由下至上的順
序，可以避免低端堵頭板因混凝土澆筑過程中產(chǎn)生
的沖壓力而發(fā)生脹模現(xiàn)象，解決了二襯堵頭板難固
定的問題。
斜井二襯臺車的定位與防滑動采用無輪設(shè)計。
全液壓控制，挪移時采用機械牽引。由于斜井有
9．5％的縱坡，無輪設(shè)計方便臺車固定。臺車就位后
在仰拱上鉆孔，打入鋼釬，并用千斤頂進行斜向支
撐，可有效防止臺車下滑錯位。
3．6防排水防護
因為斜井施工時洪水倒灌的危害大，為保證施
工和結(jié)構(gòu)安全應(yīng)該完善排水設(shè)施。斜井防排水主要
包括井口區(qū)防排水防護及洞內(nèi)臨時排水。
斜井進口位于小道溝三面山體交匯處沖溝內(nèi)，
匯水面積較大，經(jīng)水文計算洪水期最大匯水量為
6m’／h，且井口路面位于沖溝底14m以下，因此斜井
雨期施工及汛期防洪是施工中一個重點。結(jié)合現(xiàn)場
情況，采取以下措施。
萬方數(shù)據(jù)
施工技術(shù)第40卷
1)對斜井井口及拉槽開挖洞口段土石方邊坡
采用ff25mm全長砂漿錨桿、長3m、間距0．75m、外
掛20em×20em 4,8鋼筋網(wǎng)片，噴15em厚C25混凝
土坡面防護。
2)對于井口拉槽出渣通道外側(cè)京陜天然氣管
道及通信電纜所在的山坡，采用M7．5漿砌片石護
面墻進行坡面加固防護，護面墻沿坡腳砌筑，由斜井
井口上游60m處開始施工至便道橫穿京陜天然氣
管道便橋下游側(cè)30m處。沿護面墻外側(cè)設(shè)置2．5m
寬排水溝一道，排水溝底板采用30em厚鋼筋混凝
土澆筑，外側(cè)采用片石混凝土攔水壩，寬0．8m，高
2m，以確保溝中排洪流量。
3)由于斜井進場便道穿越省道下的1—3m涵
洞排水溝，施工期間對涵洞出口處排水溝采用梯形
M7．5漿砌片石排水溝接至鋼筋混凝土排水溝下游
處。兩道排水溝匯于跨京陜天然氣的便道下游側(cè)，
其交匯處下游排水溝采用M7．5漿砌片石梯形排水
溝，溝寬4．5m，接至下游自然沖溝。
4)斜井洞頂增設(shè)M7．5水泥砂漿片石矩形截水
溝，溝寬60era，高60em，厚30era。截水溝兩端與另
外兩條大排水溝相接。
5)洞內(nèi)臨時排水采用水泵抽水，沿路面兩側(cè)每
50m修建一個集水坑，路面兩側(cè)挖明溝排水至集水
坑，由水泵抽水排至井口處大集水坑內(nèi)，再由大功率
水泵集中排至下游沖溝內(nèi)。
3．7下穿省道
斜井入口位于S203省道右側(cè)，需從省道下穿過
通往正洞，下穿省道處埋深約24．73m。由于$203
省道交通量巨大，且多為運煤車，一旦由于施工原因
導(dǎo)致省道下沉，將出現(xiàn)非常嚴重的后果。
因此在下穿省道時首先加強初期支護，采用
118@50em進行初期支護，掛雙層鋼筋網(wǎng)，噴射厚
25em混凝土，二襯為45era厚C25鋼筋混凝土。施
工中采用短進尺，每循環(huán)只進lm，初期支護完成后
立即進行仰拱封閉，形成閉合環(huán)整體受力。過程中
加強監(jiān)控量測，隨時監(jiān)測拱頂下沉及周邊收斂情況，
防止過大變形影響省道運輸安全。
3．8交叉口施工
交叉口隧道施工中要合理選擇開挖方案和光面
爆破參數(shù)，采取“多打眼、少裝藥”方式，以減少對圍
巖的反復(fù)擾動和破壞，及時進行初期支護，并確保噴
射混凝土質(zhì)量。
斜井與正洞交叉口圍巖為Ⅲ級，設(shè)計初期支護
為錨桿掛網(wǎng)噴混凝土支護，二襯為素混凝土。由于
洞室交叉口處受力復(fù)雜，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且臨空
面較大，因此應(yīng)對交叉口兩側(cè)各20m范圍內(nèi)正洞初
期支護變更采用114@1．2m進行加強支護，對交叉
口處正洞及斜井二襯進行配筋加強。
3．9協(xié)調(diào)工作面
主洞工作面展開以后，根據(jù)進度要求，左右洞大
小里程4個工作面同時施工，斜井作為唯一通道，交
通量很大，因此必須合理安排，統(tǒng)一調(diào)度。實現(xiàn)長斜
井快速施工首要是形成并行作業(yè)的生產(chǎn)方式。開挖、
支護、仰拱、二襯等施工工序要拉開適當(dāng)間距，在機
械設(shè)備達到最優(yōu)配置的情況下，盡可能減少各工序
間的施工干擾，縮短循環(huán)時間。
4質(zhì)量控制措施
本隧道屬特長隧道，尤其施工斜井作為新增工
作面，必須保證隧道的貫通精度。搶風(fēng)嶺隧道建立
了誤差在3mm以內(nèi)的獨立導(dǎo)線控制網(wǎng)，進行隧道施
工測量控制。
1)地表平面控制為保證洞口投點的相對精
度，洞外地面控制網(wǎng)采用精密導(dǎo)線法量測，根據(jù)設(shè)計
院提供的導(dǎo)線點和實際地形，布設(shè)控制點精密導(dǎo)線
網(wǎng)，并保證洞口附近至少有2個精密控制網(wǎng)點。
2)洞內(nèi)控制測量采用導(dǎo)線法以洞口投點為
起點向洞內(nèi)延伸。導(dǎo)線布置采用多邊形閉合導(dǎo)線或
主副導(dǎo)線閉合環(huán)。根據(jù)洞外控制測量坐標系統(tǒng)，建
立洞內(nèi)控制系統(tǒng)。布網(wǎng)時沿隧道中線和沿隧道一側(cè)
布置。采用平差軟件計算導(dǎo)線點平面坐標，對最弱
點進行精度評定，同時人工計算加以校核；控制點的
高程用精密水準儀測定，并通過洞內(nèi)外聯(lián)測平差。
5安全與環(huán)保措施
1)斜井洞口防排水必須經(jīng)常檢查疏通，確保排
水通暢。每隔50m設(shè)置1個集水井，并準備大功率
水泵進行分級抽水，預(yù)防施工過程中突發(fā)事故。
2)因斜井為下坡道，坡率大、線路長，須加強車
輛檢修，洞內(nèi)每lOOm設(shè)置1個緩沖帶，應(yīng)對下坡溜
車、失控等事故。
3)加強洞內(nèi)交通安全管理，洞內(nèi)運輸車輛限速
行駛。作業(yè)地段正常時車速<
5km／h，成洞地段行駛時速<20km，會車時時速<
lOkm。洞內(nèi)嚴禁超車。
4)加強通風(fēng)以確保洞內(nèi)氧氣含量、風(fēng)速、新鮮
空氣達到規(guī)定的衛(wèi)生標準。。
6效果分析與跟蹤
搶風(fēng)嶺隧道斜井于2009年11月開始施工，
2010年3月下旬貫通至正洞。斜井貫通前，開工近
9個月隧道總進尺不到600m。施工結(jié)束后，各個工
作面的施工長度如下：正洞工作面左洞開挖量為
785m，占左洞總開挖量的29．08％，右洞開挖量為
(下轉(zhuǎn)第43頁)
萬方數(shù)據(jù)
20ll NO．35l 劉廣仁等：復(fù)雜地層中泥水盾構(gòu)掘進技術(shù)43
圈5推進油缸布置
Fig．5 Layout of jacking cylinders
2)避免快速糾偏，避免盾構(gòu)呈過大的蛇形狀態(tài)
前進，造成推力加大。
3)調(diào)整各推進油缸的油壓并通過調(diào)節(jié)油缸行
程來控制盾構(gòu)姿態(tài)。
4)合理調(diào)節(jié)各組導(dǎo)向油缸的差值，并通過導(dǎo)向
油缸的壓力差來穩(wěn)定盾構(gòu)姿態(tài)。
3．2．5背填注漿
管片背填注漿既能及時防止地層變位又能對盾
構(gòu)整體實施保護。為了填充管片背部存在的間隙，
同時保持盾構(gòu)外部的潤滑，通過盾尾注入一定比例
的漿液，注漿量滿足式(1)，并合理掌握注漿壓力，
使注漿量、注漿流量與推進速度等施工參數(shù)形成最
佳參數(shù)匹配。
y：!型≥塑(1)
式中：V為注漿量，d。為開挖面直徑，畋為管片外
徑，a為注漿率(取l—1．5)。
3．2．6信息共享
盾構(gòu)操作手需密切關(guān)注油缸壓力、刀盤扭矩、推
進速度等主要掘進參數(shù)，及時與泥水處理人員保持
溝通，隨時掌握出渣情況，防止超挖。同時根據(jù)開挖
面的地質(zhì)情況隨時調(diào)整掘進參數(shù)。
4 結(jié)語
本文以西氣東輸二線長江盾構(gòu)工程為依托，對
油缸壓力、盾構(gòu)姿態(tài)等進行深入分析，認定地層由泥
質(zhì)砂巖層向砂層過渡是引起諸多問題的原因。通過
采取恰當(dāng)?shù)木蜻M模式、科學(xué)調(diào)整掘進參數(shù)等措施，為
盾構(gòu)成功穿越上軟下硬的交界面地層提供了保障，
并取得了260m／月的國內(nèi)較高平均月掘進長度。同
時，摸索出一套泥水加壓平衡盾構(gòu)在應(yīng)對軟硬交界
地層的掘進模式，為今后的盾構(gòu)穿江越河提供借鑒。
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(上接第36頁)
771 m，占右洞總開挖量的28．45％，左右洞累計開挖
量占正洞總開挖量的28．76％。斜井工作面左洞小
里程開挖量為525m，占左洞小里程總開挖量比例為
19．45％，左洞大里程開挖量為1 390m，占左洞大里
程總開挖量的51．48％，右洞小里程開挖量為
469m，占右洞小里程總開挖量的17．31％，右洞大里
程開挖量為l 470m，占右洞大里程總開挖量的
54．24％。斜井工作面開挖左右洞開挖量為3 854m，
斜井工作面開挖左右洞開挖量為3 854m，斜井工作
面總開挖量的71．24％。
從工程量統(tǒng)計可以看出，通過修建斜井達到了
提高施工進度、縮短工期的預(yù)定目標。
后經(jīng)3個多月施工，斜井開挖到達主洞交叉口，
開辟出來2個施工工作面，在斜井施工過程中，控制
效果良好，尤其在下穿$230省道時，嚴格監(jiān)控量測
路堤地表沉降與位移，采用超前管棚與小導(dǎo)管結(jié)合
的預(yù)加固方式，確保了順利下穿通過，$203省道在
巨大交通流量下保護良好，未發(fā)生因施工中斷交通
現(xiàn)象；防排水防護方面，通過設(shè)置合理的疏、排、導(dǎo)水
體系，保證了地面匯水通暢排出，確保了井區(qū)施工安
全，在兩個汛期水量很大的情況下順利渡汛。實踐
證明，搶風(fēng)嶺隧道斜井的設(shè)置和施工控制是成功的。
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