一、竖井位置选择
1、竖井应设置在隧道埋深较浅处,以降低施工难度,节约工程造价,减小后期的通风运营费用。
2、竖井应设置在地质较好地段,避免穿过滑坡及大的断层破碎带等不良地质地段。
3、竖井井口地形应尽量选择开阔平坦区域,以利于施工场地和竖井建筑物的布置及污染空气的排放。
4、竖井井口严禁设在可能被洪水淹没处,井口应高出洪水频率1/100的水位以上至少0.5m。如设在低洼处,必须有确保安全的防洪措施。
5、竖井平面位置宜设置在隧道中线的一侧,宜尽量靠近主隧道。当采用地面风机房方案时,井底与隧道净距宜控制在20m左右,特殊情况下,竖井也可直接设于隧道顶;当采用地下风机房时,横向距离与地下风机房布置关系密切,井底与地下风机房的净距可为15~20m。
6、竖井施工通常采用复杂的垂直提升设备,施工进度慢,竖井深度不宜超过 150m;对于超长隧道,深度不宜超过400m,否则应有充分的技术经济比较和论证。
二、竖井设计
1、竖井构造
竖井结构包括锁口圈、马头门、井身,见图23-2-1。锁口圈设置于竖井口部,通常采用敞口开挖,为钢筋混凝土结构,主要承受地表土层的侧向土压力、井口建筑物及设备的重力。其基础应尽量置于基岩中。马头门为井身与联络通道交叉处的结构,形状特殊,受力复杂,并承受井身二次衬砌传来荷载,应考虑加强处理,其断面应能满足施工所用的材料、设备的运输及运营期间导流叶片的安装。井身是竖井的主要组成部分,它上接锁口圈,下接马头门。当竖井较深或井身需要承受上方较大荷载时,应设置壁座。壁座通常设置于井口段、地质条件较好的井身段及马头门的上方。井身支护一般采用喷锚防护的复合衬砌结构形式,初期支护为主要的承载结构,二次衬砌可作为安全储备并起到减少运营期间通风阻力的作用。
从结构受力、施工难易程度以及通风效率等多方面考虑,竖井通常都采用圆形断面。有通风需要的竖井面积大小应根据《公路隧道通风设计细则》(JTG/T D70/2-02-2014)8.2.3条规定的“主风道的设计风速宜在13~20m/s范围内取值"而确定。风速高低的取值与通风井的长度有关系(即考虑井内摩阻力变化对送排风机功率的影响)。当通风井偏长时,应取较低的风速;当通风井偏短时,可以取较高的风速。如果通风井长度小于100m,井内风速即使取20m/s对风机功率影响也是可以接受的。采用送排式通风方案时,根据需要还应设置15~20cm厚的钢筋混凝土中隔墙。仅用于施工的竖井,其断面形状也可根据施工需要确定。