1.工程概况

壁山隧洞起讫里程为DK283+195～DK286+650，全长3455米，其中V级基岩1055米（其中明挖65米）、Ⅳ级基岩605米、Ⅲ级基岩1805米。隧区属溶蚀低山地貌，坐落新华夏系浙江沉降带川东皱褶带中，隧洞主体为南川向斜，砂岩夹花岗岩，花岗岩夹砂岩，隧区不良地质地层风化龟裂、危岩塌方，特殊岩土为松脆土、膨胀岩彩钢房安装允许的偏差，洞身砂岩质软，岩层水平，节理发育。竖井坐落DK283+700右边一残破土房处，土房已弃之不用，房子前为一片稻田。竖井与正线交角58度，与正洞相交里程为DK283+791.79，距进口596.79米，距出口2858.21米，竖井洞口地面高程311米，正线DK283+791.79轨面高程305.289米。斜井口周围无裸露岩石，表面为腐植土，与正洞相接处为V级岩体，洞身主要穿过全、强风化花岗岩夹页岩段，地质条件差，施工比较困难。

竖井平面位置见附图。

2.竖井总体施工方案

2.1选择位置根据

⑴增加竖井后能确实有效地减短工期。

⑵有较好的施工用水、用电等外部环境。

⑶有较好的施工条件、场地及弃渣用地。

⑷设置竖井的位置尽量少占用场地，防止回迁。

⑸斜井的选线尽量避开房子建筑，以降低施工干扰。

⑹经济合理的原则。

基于以上原则，对壁山隧洞全线进行了详尽的勘测、对比，最终决定将竖井进洞位置选择在DK283+700左侧一残破土房处。但此处埋深较浅，且下部土层均为堆积土，一旦竖井施工，可能会导致周围土层滑坍，恐吓周围村民区安全。

2.2总体方案

竖井施工进洞前有一55米埋深较浅段采用长拉槽顶管，顶管后采用C20砼重力式桥台支护，路基墙高2～6米；同时对盾构段地表进行灌浆加固，之后采用超前管棚进洞。竖井进洞后采用台阶法施工，遵守短顶管、弱爆破、强支护、快封闭、早成环的原则。竖井施工至与正洞交界后，在正洞两侧边墙与横洞交界里程处，以组合点焊一起的3榀I20b钢架作为基础，在此工字钢钢架上点焊3榀I20b工字钢横梁，为正洞钢架提供栖身平台；同时以圆曲线方式转体步入正洞，同时下坡顶管至正洞拱圈标高，并继续沿相同方向采煤15米（此段设置临时支护，采用拱墙I20b型钢）；产生作业空间后，转向相反方向施工，扩挖临时支护达到正洞标准断面，之后同时向出口施工。如右图：

3.主要参数及工程数目

3.1洞身参数

⑴斜井设置里程：XJK0+000～XJK0+131.25，拉槽里程为XJK0+000～XJK0+055

⑵斜井宽度：131.25米（其中拉槽55米）

⑶斜井纵、横坡：纵坡-3.02%（隧洞进口至正洞方向）、横坡1%（双向坡）

⑷斜井净空：6m×5m（如右图）：

3.2支护参数

基于竖井全段基岩较差，为保证施工安全及后期使用期间的安全，决定采用先挂网锚喷，后采用模筑坝体C30砼，其主要支护参数为:

地表加固：竖井XJK0+055～XJK0+070段沿中线左右15m范围内采用地表灌浆加固，灌浆导管采用φ42铁管，宽度为100㎝×100㎝，梅花型布置，深度20m。

超前支护：超前支护采用拱部超前管棚和单层超前φ42小导管。其中超前管棚22根，长30m，外插角度0°；超前小导管每环40根，4.5m/根，3m一环；

强化支护：强化支护采用全环工I20b钢架，宽度0.6m，钢拱架锁脚锚索为Φ42铁管，长4.5m/根，每环8根，钢架之间采用Φ22钢筋联接，环向宽度1m；

系统支护：系统支护主要由喷射混凝土、钢筋网、锚杆组成，拱墙采用Φ22锚索，宽度6m，宽度1.0×1.0m，梅花型布置；φ8钢筋网，网格宽度0.20×0.20m；喷射C25砼，长度28cm；

3.3主要工程数目

4.施工总体布置

4.1临时工程

4.1.1施工便道

施工便道可由大慈寺村水泥桥面步入，经5KM水泥路和0.1KM泥囊肿既有便道接斜井口顺土坡修筑约0.3KM4米宽C20砼桥面施工便道，另修筑一条约0.3KM4米宽C20砼桥面桥面施工便道至弃渣场。0.1KM泥囊肿既有便道改为4米宽C20砼桥面便道。便道每隔100米设一错车道，错车道长10米，宽6米。

4.1.2施工驻地

在弃渣场附近平地修筑施工生活居住区，办公生活区设办公室、职工寝室、职工饭堂、浴室、厕所等办公生活设施；统一采用彩钢房结构。生活区统一规划、集中布置，营区周围设围护，围护采用木梁结构，涂以显著色调。

4.1.3施工用电

施工用电采用永临结合方案，主要施工电力与骑龙咀隧洞进口共用同一线路，从附近的高压电缆线接入，线路长约1KM；在离洞口50米左右安装一台800KVA变压器，另配备2台200KW内燃发电机。

4.1.4施工用水

竖井所在地附近地下水较丰富，埋深较浅，生活用水可借助钻探取水或从附近水塘取水，经采样检验合格后饮用；施工用水借助附近池塘水，经抽水泵至竖井底部高山水池，水池最大存储量150t，管道采用φ100铁管管道进洞。

4.1.5施工用风

为满足隧洞钻爆法施工所需风量，在洞口50米处设置4台20m3电动空压机。

因隧洞宽度较短，竖井施工阶段可暂不用通风，在步入正洞后采用长管道独头压入式通风方案：进洞口设置一台2×110W通风机，配半径1200mm风筒，风机安装在距洞口20米处，设置双回路电源。

高压风管和风筒与水管设于同两侧，安置于竖井两侧，其中高压风管与水管放在地面，风筒悬挂于拱腰处。

4.1.6环境保护

斜井口坐落冲沟边，拉槽进洞后斜井口容易积水；因此，考虑在斜井口和竖井与正线相交位置设置小型的集水坑；采用抽水泵分级抽排水。

斜井口施工为逆坡排水，设集水井由抽水泵分级排出洞外（洞口经沉淀后座出）。洞口设置50m3废水处理池，废水经五级沉淀和污垢处理，达到环保要求的排放标准后，才会排入地表的自然排水系统内。

4.2施工场地布置

4.2.1混凝土拌和站

竖井早期支护喷射砼与二次坝体等主体工程混凝土采用项目部拌和站集中提供。

4.2.2钢筋加工房

钢筋加工房设在总监部旁，占地约60亩，集中加工全线所有钢筋，隧洞初支工字钢与二衬钢筋在加工房加工好后运至施工场地，禁止现场加工工字钢与二衬钢筋。

4.2.3弃碴场

在斜井口两侧100m处占地53亩的弃碴场，用于竖井及壁山隧洞弃碴，其中隧洞弃碴0.6万方，壁山隧洞弃碴17.2万方,总容量17.8万方。碴场坡脚设M10浆砌条石路基挡护,底部两侧设M10浆砌条石截水女儿墙,顶部每隔20m顶管设置砂砾盲沟。

4.3工期目标

严格依照杭甬线施工组织设计工期要求组织施工，竖井定于2010年11月1日复工，计划于2010年1月31日隧洞工程全部结束，总工期3个月。

4.4人员安排

按照竖井宽度及施工难易度，根据高度专业化、机械化作业的原则配备施工队伍，组成钻爆、支护、衬砌、运输等机械化作业线，推行弹性编制，按24小时三班制安排施工。施工劳动力安排见下表。

4.5机械设备

拟机械设备见下表：

5.施工方式

5.1洞口段施工

竖井进洞前先将洞顶松散体和危石去除，同时进行明挖段拉槽施工，再进行隧洞地表灌浆加固处理，洞口边仰坡顶管及支护。以后施工竖井暗洞口部管棚导向墙及管棚并灌浆，方可进洞。

隧洞竖井洞口土方施工，先对基坑进行放样，完成边、仰坡外的截排水沟。土方顶管按自上而下次序分层顶管。施工过程中要常常检测断面，发觉问题及时更正，边仰坡做到随挖随护，及时施作喷锚网防护以策安全，施工过程中强化对土坡稳定情况的观测、检查，发觉问题及时采取措施后方可继续施工。斜井口洞门采用M10浆砌条石结构。

5.2超前支护

5.2.1管棚施工

按照竖井宽度，管棚分段宽度30m，横向搭接宽度5m。

管棚施工前须要设置导向墙，导向墙采用C20砼，横向厚度为1m，长度为0.8m，为保证长管棚施工精度，坝体内设2榀I20b型钢架，钢架上侧与Ф133导向铁管（壁厚5mm）用φ18钢筋点焊固定。

管材加工制做：管棚采用φ108mm（壁厚6mm）普通铁管，铁管节长4～6m；铁管四周钻φ10出浆孔（靠掌子面一端2m不钻），孔眼宽度20cm。将事先加工好的管节连接套点焊在每节铁管的两端，第一节铁管后端点焊上合金刚片空心铰刀。

管棚施工工艺主要分为：顶管；施作导向墙、制作管材；钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚铁管（分节开挖）；灌浆（检验灌浆压力是否达设计要求）。

5.2.2小导管施工

在管棚超前支护下，竖井段管棚之间设置φ42超前小导管预支护，小导管管长4.5m，环向宽度40cm，横向3m一环布置，超前小导管与I20b钢架配合使用，洞口段30米钢架宽度0.4m一榀，其余按0.6米一榀。小导管安装完备后用灌浆机注入M20灰浆。小导管从工字钢钢架点焊牢靠提升支护系统完整性。

按设计要求在掌子面上确切画出本循环需设的小导管孔位。

采用风钻钻孔，用风钻将小导管顶入，铁管尾端外露足够宽度，超前小导管外插角严格按设计要求施作，尾部与钢架点焊在一起。超前小导管与线路中线方向大致平行。孔位钻设误差不超过10cm，孔眼长大于小导管长。

铁管加工及施工：将后端加工成尖锥状,尾部焊φ6加肋筋。管口段0.8m范围内不开孔,其余部份按15cm宽度交错设置灌浆孔，孔径8mm。

铁管插入及孔口密封处理：铁管由专用顶头上进,顶进钻孔宽度≮90%管长。铁管末端除焊上销子外,再用胶泥麻筋缠箍成楔形,便于铁管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。铁管顶进时,注意保护管口不损坏变型,便于与灌浆管道联接。灌浆前导管孔口先检测是否达到密闭标准，以防漏浆，之后按设计比列配浆。

采用灌浆机压灌浆，通常情况下压注水泥浆，水泥臊子灰比1:1，灌浆压力0.5～1.0MPa。通常按单管达到设计灌浆量作为结束标准。当灌浆压力达到设计终压不多于20分钟，进浆量仍达不到灌浆终量时，亦可结束灌浆。灌浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。

5.3隧洞洞身施工

隧洞隧洞洞身顶管采用台阶法施工，机械顶管为主，人工手持风镐辅助，局部孤石采用鱼饵卷弱爆破顶管。依照现场施工须要，台阶厚度控制在10米内，每循环顶管进尺在0.6米以内。洞身锚索采用多功能作业台架钻孔施作，喷射混凝土采用湿喷机和机械手进行作业。钢筋、钢拱架及锚索采用钢筋加工房按设计要求进行加工制做，并运至作业平台进行安装。倒台阶施工采用铲车顶管或弱爆破左右分部进行，早期支护完成后进行出碴。

施工过程中强化监控量测，按照检测信息及时调整支护参数和施工方式。

5.3.1竖井排水

竖井排水为反坡排水，采用高扬程大流量分段逐级接力机械抽排方法。洞内桥面设1%一字型拱圈，两侧设0.4m×0.6m的横向排水沟，宽度50m设一临时集水井，水井的大小和宽度依据地下水紊流情况适当调整。掌子面积水采用多台大型联通潜水泵将积水抽至附近水箱式联通水仓(容量4～6m3)内，再由潜污泵抽至下一级泵房水仓，这么接力抽至洞外废水处理厂。施工至正洞相交处，在靠竖井段两侧设一小型集水井（按照洞内水量设置集水井大小），用于正洞施工废水集中，之后采用大扬程抽水机排至洞口外废水沉淀池。

5.3.2喷射混凝土

顶管后为减短岩体的曝露时间，必须先初喷C25混凝土4cm厚再封闭基岩；待I20b型钢及钢筋网安设好后，再喷混凝土24cm；最后在下一循环喷射混凝土时喷射至设计长度。

(1)采用干式喷射混凝土工艺，降低洞内烟尘污染及回弹量。

(2)喷射前用高压风将岩壁面的烟尘和杂物吹干净，水泥、粗、细级配加少量水，用搅拌机干拌，水量按水灰比配制混凝土应加入水总数的20%；拌好后将黄酱运至喷射作业点再进行人工拌合，并加入适量速凝剂。

(3)喷射作业分段、分片由下向下依次分层进行，每段宽度为3m。为推动混凝土硬度的下降速率及增强混凝土的喷射疗效，用多盏碘钨灯提升作业环境湿度。

(4)喷嘴喷射方向与岩面偏角大于10°，倾角为45°；喷嘴至受喷面距离在0.6～1.0m之间，喷嘴呈螺旋形均匀平缓联通，通常转圈半径在0.4m为宜。

5.3.3灌浆

在初喷混凝土封闭基岩后按设计布设锚索和灌浆。锚索孔位偏差控制在规范规定的偏差范围之内。采用YT—28型手持式风动凿岩机凿孔并清孔，应沿径向进行钻孔，确保锚入稳定岩层的深度；放入锚索后在锚索尾部安装止浆塞、垫板和螺丝，通过快速灌浆接头将锚索尾端和灌浆机联接。开动机器压注1：1水泥浆，为了保证锚固质量及改良岩体结构，灌浆终压必须达到1MPa。

5.3.4挂钢筋

钢筋网片采用φ8工字钢，除锈处理后按设计加工成20cm×20cm的网片；挂设时网片必须随受喷面的起伏铺装，与受喷面间留3cm作为保护层，网片与系统锚索点焊牢靠，确保喷射混凝土时不联通。

5.3.5安设I20b型钢

在顶管挑檐下3m的竖井左侧安装I20b型钢拱架，拱脚应立在结实的托板上，之后在I20b型钢双脚施作4根4.5m/根φ42锁脚锚管并点焊牢靠，工字钢拱宽度为0.6m。工字钢拱采用Φ22钢筋连接，环向宽度为1m；及时挂网φ8（宽度20㎝×20㎝）复喷至25cm厚。

5.4竖井转正洞施工

竖井步入正洞口部采用3榀工钢并排强化，并在竖井与正洞相交位置竖井内施工10m二衬后方可继续往正洞方向顶管。竖井步入正洞口部段按曲线转动线路顶管过渡至正洞，该段仍以竖井断面继续顶管，然后扩挖至正洞断面，步入正洞顶管。正线施工一定厚度后返回扩挖曲线转动段。（见总体施工方案示意图，交叉口施工将拟定专项方案）

⑴根据竖井与正洞相交角度，以变宽度安装异形拱架，完成由垂直于竖井中线到平行于正洞中线的过渡，该段按曲线过渡。

⑵在竖井与正洞相交处设置托梁，为正洞拱架提供栖身平台。

⑶斜井塞入正洞后，下坡顶管至正洞拱圈标高，且此段采用临时支护，竖井底部标高与正洞底部标高相差3m，斜度已适应现场施工要求为原则。

⑷阔挖正洞至设计规格，并及时进行支护。

5.5竖井坝体施工

掌子面采煤一段距离后及时施工二次坝体砼，封闭成环，保证已采煤段初支安全，其中掌子面离仰拱距离不得超过35米。

竖井步入正洞前施工交叉口部位竖井二衬10m，然后方可顶管步入正洞。结合监控量测反馈信息确定其余部位竖井内二次坝体施工时机及是否须要施工。

仰拱施工一段距离后进行二衬砼，拱墙暗挖采用组合钢模板施工，每段组合模板厚度不得小于6m。模板支撑采用Ⅰ18工字钢钢架，钢架按照断面规格在加工预制间制做，钢架间用钢筋联接牢靠，并加设纵向和竖向支撑。混凝土采用输送泵入模，两边对称进行浇筑，并进行捣固密实。二衬应紧跟掌子面，其一衬离掌子面距离不得超过70米。

6监控量测

监控量测是隧洞在施工过程中，对岩体支护体系的稳定状态进行检测，为早期支护和二次坝体设计参数和调整提供根据，是确保施工及结构营运安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段，采用新火法原理设计、施工的隧洞，监控量测是施工过程中必不可少的施工程序。

依据实际情况，竖井主要量测三个项目：地表沉降、拱顶沉降、净空变化。其中净空变化、拱顶下沉量测5m一个断面，每位断面敷设3个量测点，在每次顶管后12h内取得初读数，最迟不得小于24h，且在下一循环顶管前必须完成；地表沉降5m一个断面，每位断面敷设7个量测点，宽度2m，在顶管前取得初读数。监控检测频度三天一次，监控量测信息应及时反馈，指导后期工序的施工。

施工过程上将依据监控量测信息及时修正支护参数和施工方式。

7地质超前预报

在隧洞采煤中，常碰到断层、破碎带、岩溶及涌水、瓦斯等不良地质构造，这种不良地质构造常会严重影响采煤速率，甚至会导致严重的安全车祸。为保证施工安全，竖井全段采取TSP203系统，并结合超前钻孔侦测进行隧洞超前地质预报工作。

TSP203超前地质预报系统工作方式

⑴TSP203超前地质预报系统工作前在隧洞两侧或两侧边墙壁打爆破孔和接收器孔。工作时先安装接收器，之后逐孔爆破，接收水灾波讯号，通过接收水灾波讯号剖析岩体的变化。为了保证预报确切，采集数据时要求隧洞掌子面停止作业。按照地质构造变化情况和施工安排须要，每100～150m进行一次超前预报。

⑵超前钻孔侦测

在掌子面通过钻井眼孔，摸透前方工程地质、水文地质及泥岩中有毒二氧化碳情况。采用凿岩台车钻孔，钻井眼孔时，每位断面布6个孔，深度7.5m左右，每次顶管5.0m，余2.5m时，进行下一循环超前钻孔侦测，见上图。

8.施工安全技术举措

⑴针对竖井地质基岩懦弱、不安全诱因多的实际情况，施工中做好超前地质预报，制订工程预案提早采取举措，避免隧洞倒塌，确保施工安全。

⑵斜井顶管，超支护、短顶管、弱爆破、强支护、快封闭、早成环，逐步前进。采用浅孔控制爆破方式，强化检测，按照检测和地质情况及时调整爆破参数，保证爆破安全

⑶钻孔台车钻眼时，禁止在残眼中继续钻眼。洞内爆破时，统一指挥，所有人员撤至不受有害二氧化碳、震动及飞石伤害的地点，安全距离小于200m。

⑷爆破后经过通风排烟，且起码相隔15min以上，才准许安全检测人员步入工作面，经过检测和处理确认安全后，其他施工人员才准步入工作面。

⑸瞎炮处理筹建警戒区，瞎炮按规定处理。视情况确定具体处理方式：将引线或电缆线重新接好，再行起爆，禁止打残眼；在距瞎炮0.6m处打一平行炮眼诱爆，但注意岩层裂隙情况，打眼地点不得有连通瞎炮的裂纹；安全妥善地取出堵塞物，重装药起爆。

⑹建立健全的交接班制度，掌子面设全职安全防护员，洞内如发觉有危险情况，必须在危险地段筹建显著标志或专人看守，并迅速报告施工负责人及时采取处理举措，若情况严重时应立刻将工作人员全部撤出危险地段。

⑺洞内行车设置专职调度，统一行车管理，洞内行车规定限速并设置“缓行”标志，洞内禁止会车。

9．施工质量技术举措

⑴在施工过程中，及时详细地组织技术交底，阐述设计意图，细化或示范工艺操作流程。

⑵采用工字钢加锚喷网联合支护彩钢房安装允许的偏差，喷射砼长度保持在28cm，懦弱地带喷射砼长度可适当降低。支护与顶管同步。

⑶保证工字钢联接板的钎焊及锁角锚索的安装。

⑷衬砌及仰拱及时跟进，防排水按“防排堵相结合、因地制宜、综合整治”的原则进行。

⑸衬砌紧随顶管工序，及时封闭成环。