斜井施工

石忠高速公路B12合同段斜井施工技术交流中铁隧道集团一处石忠项目经理部二○○七年三月方斗山隧道斜井施工一、工程概况1、设计概况石忠高速公路土建工程B12合同段斜井工程，位于重庆市石柱县境内，为方斗山隧道的专用通风巷道，分左、右线。斜井左线全长708.2m，倾角24°；洞口6.5m为平坡段，平坡与井身间设一半径为20m的竖曲线，长8.5m。井口与井底高差283.639m。斜井净宽8.5m，净高6.25m，净空面积45.37m²，开挖断面面积为56.8～72.7m²。斜井右线全长781.1m，倾角22°；洞口21m为平坡段，平坡与井身间设一半径为20m的竖曲线，长8m。井口与井底高差283.203m。斜井净宽7m，净高5.25m，净空面积31.49m²，开挖断面面积为41.3～53.8m²。方斗山隧道斜井平面布置示意图斜井初期支护采用“喷、锚、网、喷”的形式。二次衬砌采用复合式衬砌，除洞口20m和F4断层及影响带60m采用钢筋混凝土衬砌外，其余地段均为素混凝土衬砌；斜井衬砌砼设30cm厚钢筋混凝土中隔墙，将斜井内净空分为排风道和送风道。2、工程特点（1）斜井倾角大、坡度陡，且右线井底有平曲线；采用有轨运输提升系统施工效率低，提升难度大，安全风险高。（2）斜井断面较大，最大开挖断面达72.3m²，钻爆布孔多，钻孔时间长，循环时间较慢。（3）地质异常复杂、地下水发育。斜井穿越岩溶、富水区，F4断层破碎带等不良地质地段，涌水量大，反坡排水施工困难。断层带溶洞溶洞涌水软塑状泥岩（4）衬砌台车定位难度大，且衬砌存在中隔墙，需分两步施作，混凝土浇筑作业困难。（5）为确保斜井施工的正常进行，必须建立完善的施工保障系统（由洞外拌料系统、钢筋加工系统、提升系统、风水电系统、信号通讯系统、排水系统、通风照明系统、砼输送系统八大部分组成）。二、总体施工方案1）开挖：钻爆法，分上下两部分开挖2）运输：有轨提升系统运输3）通风：压入式通风4）排水：分级排水5）衬砌：模板台车衬砌，分级泵送砼入仓施工顺序：施工准备→洞口截、排水系统→边仰坡开挖、防护→超前支护（超前注浆堵水）→从井口向井底开挖、初期支护完成→从井底向井口方向捡底、仰拱、铺底及人行梯步→边墙、中隔墙基础→二次衬砌→人行道栏杆→明洞及附属工程。1、井口场地布置拌和站水泥库上料输送机左线右线截水沟绞车房信号房栈桥井口主要布置有拌和站、绞车房、栈桥、信号房、通风机等。2、开挖及初期支护钻爆法开挖，初期支护紧跟开挖工序。井身采用光面爆破，分上下两部开挖，在距掌子面6m左右范围内始终保持一作业平面，作业平面紧随开挖掌子面，高度始终与掌子面处起拱线平齐。在作业平面上，搭设简易组合式作业台架，避免了作业台架倾斜难搭而造成的安全隐患。井身开挖完成后，洞内利用挖掘机装碴，提升机出碴，在洞外栈桥卸碴，装载机配合汽车运至弃碴场。开挖作业示意图绞车房绞车开挖作业台架挖掘机装碴光面爆破效果图钢拱架支护超前小导管、钢拱架联合支护3、F4断层施工F4断层及影响带围岩破碎，存在富涌水区，可能发生突水、突泥等地质灾害。为保证施工安全，在进入断层破碎带前，采用超前地质预报、预探技术，探明F4断层及影响带围岩特征，并对水文地质情况进行长期观测，分析地下水的活动，直接指导施工；施工时，该段采用超前预注浆和开挖后补充注浆的方法，对围岩进行加固处理，并起到堵水的作用。TSP203地震波超前预报、高密度电击法超前预报、EKKO地质雷达、超前30米地质钻孔水文地质情况观测安全通过特殊地质地段超前地质预报超前地质预探超前地质预报、预探注浆堵水注浆堵水后的掌子面特殊地质段：采用超前预注浆和开挖后补充注浆两种方式。当前方涌水较大，围岩过于软弱时：采用超前局部预注浆、超前周边预注浆和超前帷幕预注浆三种方式，进行超前24米的深孔注浆。开挖时，在拱部进行小导管超前注浆支护，对于深孔注浆的盲区进行有效补充。开挖后，对局部涌水段前后5米范围采用径向小导管补充注浆，固结涌水段围岩。注浆作业4、施工运输根据施工进度情况，分为三步：第一步：井口平坡段及附近约30m采用无轨运输。第二步：在距井口30～150m内采用卷扬机运输施工。第三步：距井口超过150m至井底采用双筒绞车提升、四线双轨运输施工。铺底、仰拱及填充采用大块定型钢模板，拱墙二次衬砌采用液压模板台车衬砌，混凝土泵送入模；衬砌施工完3个循环后，再利用分离式台车整体模板自下而上施工中隔墙。防水层铺设采用雪橇式行走梁结构作业台架施工。右线隧道斜井防水板台架断面图α雪橇式行走梁侧视图5、二次衬砌衬砌效果图防水板作业台架中隔墙预埋钢筋衬砌台车二次衬砌台车中隔墙衬砌台车防滑丝杆地锚5、管线布置斜井内管线主要有：高压风管、高压水管、抽水管、通风管、有轨运输线路、动力及照明线。φ1200通风管φ150抽水管φ150备用抽水管φ150高压风管动力线φ100供水管钢轨避人兼抽水洞室集水池水泵护栏人行道灯具照明线三、施工保障系统1）洞外拌料系统2）钢筋加工系统3）提升系统4）风水电系统5）信号通讯系统6）排水系统7）通风照明系统8）砼输送系统1、洞外拌料系统拌和站水泥库上料输送机2、钢筋加工系统修建150m²的钢筋加工车间。配备了各类钢筋加工设备，可对钢筋、型钢、钢管等材料进行调直、弯曲、切割、焊接、滚丝等加工。绞车房天轮架栈桥信号房3、提升系统提升系统主要由提升设备、矿车及轨道组成。天轮架栈桥信号房曲轨（1）提升设备：采用2种方式：卷扬机、双钩绞车提升。前期采用10T卷扬机。卷桶直径426mm，拉力100KN，最大提升速度0.5m/s，钢丝绳直径30mm，钢丝绳长度200m，电机功率22KW，总重3200Kg，使用电压380V。后期采用400KW双钩绞车。卷桶直径2500mm，卷桶宽度1500mm，拉力90KN，最大提升速度3.8m/s，钢丝绳直径31mm，钢丝绳长度1000m，电机功率400KW，总重35943Kg，使用高压6000V。双钩绞车（２）矿车矿车采用运碴专用矿车，容量为4m³，理论运碴约6.5T，左右线各2台。钢丝绳与矿车采用绳卡连接。地辊矿车（3）轨道布置轨道采用四轨双线布置，43kg/m钢轨，轨距762mm，[140槽钢与220×160mm方木轨枕穿插，间距700mm，轨枕长1400mm。在洞口停车处设制阻车器，以防矿车在停用或检修时溜车。阻车器钢轨大地辊牵引钢丝绳大地辊变坡点处设置轨道靠洞口变坡点附近每10～15m设置大地辊，其他段按每15～25m米设置小地辊。三维曲线段：a）降低矿车牵引高度，用绳卡器牵引代替连接器牵引，将原矿车连接器移至矿车尾部；三维曲线段：b）将地辊安装尺寸降低80mm，安装地辊枕木由原来的木枕改为160mm槽钢，地辊安装间距由原16m调整为8m一组，地辊支架焊接在槽钢上。原地辊安装线80钢枕（160槽钢）160槽钢地辊20mm圆钢地辊安装线三维曲线段：C）五瓣立辊每4m安装一处，用螺栓连接在160槽钢制作的钢枕上，在曲线起始点连设两组（间距0.8m）立辊及轨距拉杆。五瓣立辊地辊五瓣立辊地辊牵引钢丝绳矿车五瓣立辊4、风水电系统斜井中有高压风水管、通风管、运输轨道、排水管、动力及照明线路，管线布置要有利维修和更换。（1）供风：配备20m³/min活塞式空压机，φ150mm的钢管分别输送至斜井左右线作业面。（2）供水：施工采用洞顶储水池的方式。（3）供电：高压变电站集中设置在提升机房附近，施工后期抽水负荷加大时，在井中二级固定泵站附近10～20米范围设置2×500KVA变电站。5、信号通讯系统信号通讯系统主要由电铃、指示灯、对讲机、内部电话和视频装置组成，在作业时，各种信号工具同时使用，可避免因某种工具损坏而影响绞车系统正常运行。操作台对讲机监控显示器内部电话操作台（指挥绞车司机、井底信号操作员，监视设备运行）电铃、指示灯（报警、信号指示）监控显示器（监视轨道及矿车运行状况）视频监视器（实时传输监视图像）6、排水系统斜井设4处固定高扬程抽水站。开挖时在掌子面设移动泵站，当移动泵站不能满足抽水需要时，在移动泵站和固定泵站之间设低压接力泵站，通过三级连抽及时将水抽出洞外，低压泵站采用无人值守的自动抽水装置。四级接力排水固定泵站7、通风照明系统采用压入式通风，洞口设2×37KW轴流式风机，直径1.2米拉链式软风管进洞；斜井内每隔8米设置100W照明灯一处（在曲线地段间距加密至5米～6米/处）,每间隔30m增设一处应急灯。8、砼输送系统1）JZK0+000～JZK0+350及JYK0+000～JYK0+380段一级泵送，输送泵设在井底；2）JZK0+350～JZK0+640及JYK0+380～JYK0+700段二级泵送，输送泵设在JZK0+320、JYK0+350附近。约280米地下风机房衬砌台车接力输送泵约140米混凝土接力泵送输送泵衬砌台车井口段衬砌混凝土输送3）井口段（JZK0+640～+648.2及JYK0+700～+726.3）输送泵设在井口。谢谢各位领导、同仁！欢迎批评指正！