隧道與豎井對接應用技術

李勝新，劉廣仁，李澤苑

（中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北廊坊065000）

隧道與豎井對接應用技術

李勝新，劉廣仁，李澤苑

（中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北廊坊065000）

武漢一條穿越長江隧道在建成后需要與新建豎井進行對接，以滿足新增建的輸油氣管道通道的要求。在粉砂層、高水壓、強滲透地質條件下，采用連續墻豎井施工、隧道切斷、冷凍封堵等施工工藝和措施，順利完成了豎井與隧道的對接。文章介紹了該工程的施工工藝流程、各工序的關鍵控制點和實施效果。實踐證明，該方法具有時間短、速度快、安全高效等優點，也可用于隧道的修復工程。

隧道；豎井；地下連續墻；冷凍封堵；對接施工

1 工程簡介

武漢一條穿越長江隧道在建成后需要與新建豎井進行對接，以滿足新增建的輸油氣管道通道的要求。在新豎井與隧道對接施工中，如何防控地下水進入隧道，實現快速對接是本工程成敗的關鍵。為此我們采取了連續墻法豎井施工方法，在豎井兩側用混凝土封堵，從地面鉆孔向隧道內膜袋灌漿封閉隧道，安裝凍結管冷凍封堵，切斷隧道，鋼套管插入對接等，成功解決了在粉砂層、高水壓、強滲透地質條件下以及在有限的溶凍時間內，隧道與豎井快速對接的施工技術難題，該技術也可用于隧道事故修復。

2 地質特征、依據

隧道直徑3 m，軸線位于地面以下27 m，地下水位1.2 m，豎井井深33.8 m，插入基巖1.2 m，豎井為長方型結構（10 m×8 m），隧道中心水壓為0.26 MPa，位于粉砂與礫砂層之間，具有透水量大、水壓高的特點，距長江160 m，粉砂層與長江連通，為地下水滲透層。

3 施工工藝流程

豎井兩側隧道澆注混凝土墻→粉質黏土充填→地面鉆孔安裝凍結管→凍結至隧道與豎井對接完成。

豎井連續墻鋼筋籠施工→預制鋼筋籠內安裝鋼筒→隧道上方連續墻成槽施工→隧道切斷→槽段清理→鋼筋籠入槽定位→混凝土澆注→豎井開挖→封底→切斷連續墻壁鋼筒封頭→洞口二次襯砌，鋼筋綁扎支模→切除鋼筒外封板→切除鋼筒內封頭板→開鑿冰塞清理冷凍土→逐根切除冷凍管→清除隧道壁冷凍孔內凍結土→安裝鋼套管→洞口二次襯砌澆注→鋼套管與隧道壁間安裝密封→隧道與豎井和鋼套管空隙中補充注漿。

4 施工方案

4.1 隧道充填封堵施工

在隧道內豎井兩側澆注混凝土墻，在隔斷的隧道內充填粉質黏土漿，分層充填密實。

4.2 凍結施工

鉆孔并安裝凍結管，連接、試壓、清洗、預冷、積極冷凍，且維持冷凍至凍結管切除。

鉆孔直徑為120 mm，孔深33 m，凍結管直徑89 mm，插入深度32 m，沿隧道軸線方向4排，間距1 000 mm，每排6根，間距為1 000 mm，另布設5根測溫管。

冷凍循環氯化鈉溶液溫度-26～-30℃，控制隧道內冷凍管相鄰中心冰塞凍結溫度-10℃以上，凍土強度的設計指標為：抗壓不小于2.4 MPa，抗折不小于1.7 MPa，抗剪不小于1.5 MPa（-10℃）。

4.3 豎井施工

豎井采用地下連續墻法施工，為長方型結構（10 m×8 m），共分8個槽段，先施工4個角槽，再施工隧道軸線兩側槽段。

按隧道中心線的標高、軸線位置，將事前預制好的鋼筒安裝在地下連續墻的鋼筋籠內（見圖1），鋼筒兩端的封頭板與地下連續墻配筋直接焊接牢固，以減少隧道與豎井對接的鋼筋混凝土開鑿量與難度，同時減少對接時間。隧道兩端冰塞形成后，進行成槽與隧道切斷（采用導向定位架）施工，清理槽段，帶有預埋鋼筒的鋼筋籠入槽、澆注，完成豎井連續墻施工。

豎井開挖、支撐至隧道頂部時，將切斷的隧道自上而下先中間后兩邊進行拆除，開挖至規定標高時實施封底作業。

4.4 隧道與豎井對接

4.4.1開鑿隧道內凍結土

隧道與豎井對接時，先鑿連續墻預埋鋼筒表面鋼筋混凝土，排出鋼筒內的泥漿，切斷鋼筒外封頭與內部支撐結構筋，測量鋼筒內隧道一側各部分溫度，當溫度均在-10℃以下時，立即進行鋼筒內封板切斷。采用風鎬開鑿隧道內的凍結土，在開鑿凍結土時不得損壞冷凍管（處于凍結維持狀態）；清理隧道壁所有凍結土。檢查隧道壁缺損情況，將隧道壁因鉆孔造成的缺損部位的凍結土清理干凈。隧道凍結區如圖2所示。

關鍵控制點：

（1） 在切斷外封頭板與泥漿清除完成后，測量內封頭板表面各部分冷凍溫度，當測定各部分溫度均低于-10℃以下時，切斷鋼筒內封頭板；當測量溫度達不到以上溫度時，應繼續積極冷凍，直至達到規定的溫度才能進行切斷。

（2） 在開鑿隧道冰塞時，采用手持式測溫儀隨時監測開鑿面的冷凍溫度，防止因局部凍結效果差而造成涌水涌砂，一旦發現局部溫度變化或差異較大時，應停止作業并加速凍結，待凍結溫度正常后再進行施工。

（3） 在開鑿隧道冰塞時，應隨時注意冷凍管的位置，開鑿位置應在理論冷凍位置左右各300 mm以外，冷凍管周圍最后剩余的凍結混凝土改用鋼釬人工開鑿，防止冷凍管被鑿損。

4.4.2隧道與豎井之間安裝鋼套管

在清理完隧道內冰塞后，安裝軌道（用于鋼套管沿隧道軸線頂進），采用邊切除邊牽引鋼套管的方法，將鋼套管牽引就位。切斷凍結管前應先關閉地面凍結管閥，采用壓縮空氣置換鹽水，將隧道壁孔中與隧道內凍結管切除，清除隧道壁凍結管周圍的凍結土，使鋼套管能順利地對接安裝就位。

關鍵控制點：

（1） 隨時檢測隧道壁凍結孔部位的溫升情況。

（2） 鋼套管對接插入后與隧道壁四周之間的間隙保持一致。

4.4.3豎井洞門混凝土澆注與注漿

在鋼套管安裝前，同步進行豎井二次襯砌和鋼筋綁扎、支模。完成鋼套管對接安裝后，隧道洞門與豎井二次襯砌混凝土一并澆筑，使其具有良好的整體結構與防水效果（見圖3）。

在隧道洞口澆注混凝土的同時，在鋼套管兩端與隧道壁的間隙內安裝遇水膨脹的橡膠密封圈與橡膠密封條，焊接密封條限位鋼板，以限制密封條位移，起到注漿封水作用。

通過鋼套管底部預設閥門向鋼套管背部壓注環氧水泥砂漿，充填隧道與鋼套管之間的空隙，注漿壓力要高于地下水土壓力0.12 MPa。

在注漿的同時完成凍結管內熱水管的安裝，當注漿完成后邊拔管邊注漿；在拔出凍結管的過程中，通過隧道對接鋼套管上注漿閥，進行補充壓注水泥砂漿，起到增強隧道防水與控制地面溶沉的作用，同時解決凍結管拔出后封孔問題。

關鍵控制點：

（1） 注漿液初凝時間應控制在36 h以上，以滿足二次補充注漿的要求。

（2） 注漿量用注漿壓力控制，同時觀察地面，以不冒漿為原則。

5 實施效果

通過采用鋼套管法，利用凍結體在自然溶凍的時間內，快速高效完成隧道與豎井的對接，防止在凍結管拆除停止凍結的情況下，因自然溶凍使凍結孔串通，造成涌水涌砂事故。

采用該方法，24 h內即可完成對接與注漿防水工作，具有時間短、速度快、安全高效的優點。可用于隧道修復、隧道與豎井的對接等工程。

Abstract:A tunnel crossing the Changjiang River in Wuhan City needs connecting with a newly built vertical shaft to meet the path requirement of a newly constructed oil-gas pipeline.In the geological conditions of silty sand stratum,high water pressure and strong permeability,the construction processes and measures such as continuous diaphragm wall,tunnel cutting off and freeze blocking are used and the smooth connection between the tunnel and the vertical shaft is realized.The construction process flow,key control points of working procedures and implementation effects are described.The engineering practice proves that this method has the advantages of short construction period,fast construction speed and high safety and efficiency,and it also can be used for tunnel repair engineering.

Key words:tunnel;vertical shaft;underground continuous diaphragm wall;freeze;connection construction

（40）Connection of Tunnel with Vertical Shaft

LI Sheng-xin（Fourth Engineering Company of China Petroleum Pipeline Bureau,Langfang 065000,China）,LIU Guang-ren,LI Ze-yuan

U455

B

1001－2206（2011）02－0040－03

李勝新（1957-），男，上海人，高級工程師，2004年畢業于武漢理工大學機電一體化專業，碩士，現從事管道工程盾構施工管理工作。

2010-05-18；

2010-11-26