精品專業(yè)論文文獻(xiàn) 深大豎井施工及設(shè)備配置探討

1、深大豎井施工及設(shè)備配置探討深大豎井施工及設(shè)備配置探討 摘要：蒼嶺特長(zhǎng)隧道1#豎井，深度268.9m，襯砌內(nèi)輪廓87m（長(zhǎng)寬），施工設(shè)備的選擇為整個(gè)隧道施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本文重點(diǎn)介紹了豎井施工設(shè)備的選擇，以及產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：隧道施工通風(fēng)豎井施工設(shè)備效益分析 abstract: in cangling super long tunnel 1# shaft, depth 268.9m, lining the inner contours of 8 7m ( length width ), selection of construction equipment for the tunnel

2、construction the key point and the difficulty, this paper introduces the construction of shaft equipment selection, as well as the economic benefits. key words: tunnel construction air shaftconstruction equipmentbenefit analysis 中圖分類號(hào)：tu74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)： 1 工程概況 蒼嶺隧道1號(hào)通風(fēng)豎井位于臺(tái)（州）縉（云）高速公路西段蒼嶺隧道工程第一合同段內(nèi)，

3、蒼嶺隧道左洞全長(zhǎng)：7536m，右洞全長(zhǎng)：7605m。1號(hào)通風(fēng)豎井位于隧道中部。豎井下設(shè)計(jì)有送風(fēng)通道、排煙通道、逃生檢修通道、運(yùn)輸通道、地下機(jī)房等將豎井與主洞相連，形成完整的通風(fēng)系統(tǒng)。 豎井井深268.9m，凈空直徑78m，井身由中隔板沿豎向分隔為兩個(gè)通道，分別與地下的送風(fēng)通道和排煙通道相連，豎井設(shè)計(jì)有9個(gè)壁座，與二次襯砌共同受力。 豎井位于與隧道軸線近乎正交的一山谷中，谷深坡陡，植被繁茂，兩側(cè)自然坡度在40以上。進(jìn)場(chǎng)道路坡陡彎急。大型輪式行走機(jī)械無(wú)法到達(dá)井口，材料運(yùn)輸困難，雨季運(yùn)輸更為困難。場(chǎng)地狹小，標(biāo)準(zhǔn)井架的安裝和提升設(shè)備的布置都受到制約。 2 開挖方法 豎井開挖方法一般有機(jī)械鑿巖法和人工鉆

4、爆法開挖。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，大型機(jī)械很難運(yùn)輸至井口，豎井提升荷載限制，故采取人工鉆爆法開挖。豎井中心位置距洞口2.85公里，深度達(dá)到268.9m，且處于巖爆區(qū)，為探明圍巖情況，釋放高地應(yīng)力，提前對(duì)正洞通風(fēng)，減小正洞施工環(huán)境，故采取先打通直徑3m導(dǎo)井，再進(jìn)行全斷面擴(kuò)挖的開挖方法。 3 二次襯砌施工方法 豎井二次襯砌一般采用液壓爬模和翻模施工。 方案一，液壓爬模。優(yōu)點(diǎn)：襯砌成形較好，工序簡(jiǎn)化，節(jié)約人工；缺點(diǎn)：需要等強(qiáng)時(shí)間，對(duì)于提升系統(tǒng)要求荷載較大，模板加工時(shí)間長(zhǎng)，配合吊盤提升操作難度大。 方案二，翻模施工。優(yōu)點(diǎn)：不需等強(qiáng)時(shí)間，可以連續(xù)施工，模板加工時(shí)間短，對(duì)提升系統(tǒng)荷載要求較小，利于提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

5、缺點(diǎn)：工序較復(fù)雜，增加人工。 經(jīng)對(duì)以上兩種預(yù)定方案的反復(fù)比較，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹窄的實(shí)際條件，翻模施工更適合該豎井工程施工。 豎井二次襯砌施工采用煤礦鑿井三號(hào)標(biāo)準(zhǔn)井架（改裝）作提升支撐，慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)提升吊盤和溜灰管，提升機(jī)提升人員機(jī)具的方法，由控制室統(tǒng)一信號(hào)，統(tǒng)一指揮。二襯自下向上采用翻模施工。鋼筋、防水布等通過(guò)豎井吊桶提至工作面，混凝土通過(guò)159mm溜灰管和溜槽直接進(jìn)入模板內(nèi)。施工作業(yè)時(shí)，400/220v電通過(guò)豎井引至豎井井口，供提升設(shè)備用電，豎井作業(yè)面用電從井口自備發(fā)電引入。 4 二襯模板設(shè)計(jì) 豎井二襯方案決定采用翻模施工，模板設(shè)計(jì)必須克服以下困難： 井內(nèi)空間狹小，與吊盤協(xié)作性高； 拆、立模板不

6、方便； 保證循環(huán)施工不需等強(qiáng)； 中隔板隨井筒一起澆筑且保證其垂直度等。 經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，模板設(shè)計(jì)為“一托二”的翻板模型，共三層，每層高1.2m，模板總高3.6m，每次翻升2.4 m，面板厚5mm，翻模時(shí)第一層砼澆注時(shí)間至少在16小時(shí)以上，達(dá)到設(shè)計(jì)拆模時(shí)間。將吊盤的安全盤與工作盤的間距設(shè)計(jì)為6m，通過(guò)調(diào)節(jié)吊盤與模板的上下間距即可滿足工人有操作空間。模板設(shè)計(jì)有可調(diào)節(jié)螺桿，中隔板模板間設(shè)計(jì)有連接桿，通過(guò)螺桿的調(diào)節(jié)可保證中隔板和井筒的垂直度。 5 豎井提升設(shè)備的選型 吊桶容積為0.8m3，根據(jù)計(jì)算選用功率為45kw的jt-1提升機(jī)，鋼絲繩選用619的不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，提升鋼絲繩直徑選為21.5mm，鋼絲破斷

7、拉力27.15t，安全系數(shù)滿足提升人員時(shí)大于11.0倍，提升設(shè)備、物料大于6.5倍的要求。此外，還需對(duì)井架的整體穩(wěn)定性和各主要連接部位進(jìn)行受力檢算，安全系數(shù)均應(yīng)滿足規(guī)范要求。 5.1 提升系統(tǒng)設(shè)計(jì) 豎井提升分為單繩纏繞式單罐籠提升系統(tǒng)和多繩摩擦式單箕斗提升系統(tǒng)。纏繞式提升系統(tǒng)是將鋼絲繩一端固定并纏繞在提升機(jī)卷筒上，另一端繞過(guò)天輪連接在提升容器上，當(dāng)卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同時(shí)，將鋼絲繩纏上或放出。其中單卷筒整體式系統(tǒng)常作單端提升，較適合本豎井提升。由于井深小于300m，卷筒直徑未超過(guò)3m，故采用單繩纏繞式提升系統(tǒng)。 經(jīng)過(guò)對(duì)開挖和支護(hù)施工方法的反復(fù)比較，確定了最大荷載最輕的翻模施工方案，從而確定最多只需

8、采用5臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)和一臺(tái)提升機(jī)的提升方案。共六臺(tái)提升設(shè)備，提升系統(tǒng)選用了五臺(tái)jm-10慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)，一臺(tái)2t jt-1提升絞車（靜張力45kn，繞繩速度1.7m/s），平均分布于井架兩側(cè)，其中提升機(jī)主要提升人員材料，三臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)作為吊盤主提升設(shè)備，一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)輔助提升，一臺(tái)用于二襯時(shí)提升溜灰管。該設(shè)備選型克服了場(chǎng)地狹窄、提升設(shè)備多的困難。 5.2 井架設(shè)計(jì)與安裝 井架采用煤礦3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)井架結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)計(jì)算對(duì)井架結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行修改。由于不需要通過(guò)井架卸碴，故取消卸碴平臺(tái)，井架高度可降低到11m，可滿足鋼絲繩的仰角和偏角。井架由219壁厚10mm的熱軋無(wú)縫鋼管和工字鋼組成，通過(guò)法蘭盤用高強(qiáng)螺栓連接。 井架基座

9、達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始安裝井架。 井架在工廠制造，試拼后拆成散件運(yùn)至井口拼裝。在大型吊機(jī)不能到達(dá)井口的情況下，采用1臺(tái)裝載機(jī)和1臺(tái)挖掘機(jī)配合四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)一根立竿完成井架安裝。 5.3 吊盤同步提升設(shè)計(jì) 吊盤是作為井內(nèi)施工的工作平臺(tái)。根據(jù)豎井施工的需要，開挖和初期支護(hù)時(shí)作為對(duì)小井工作盤的提升平臺(tái)，和工作人員的安全防護(hù)；二次襯砌時(shí)作為工作平臺(tái)和工作平臺(tái)上、下方的安全防護(hù)，故吊盤設(shè)計(jì)三層就能滿足施工需要。吊盤分為安全盤、工作盤、防護(hù)盤，采取鋼絲繩軟連接成整體。吊盤由4臺(tái)10t的慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)提升，其中一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩與吊盤穩(wěn)繩兼作提升吊桶的兩根穩(wěn)繩，吊桶由一臺(tái)額載2t型號(hào)jm-1的提升絞車（靜張力45

10、kn，繞繩速度1.7m/s）提升，人員機(jī)械運(yùn)輸通過(guò)吊桶上下。在工作盤上及井架天輪平臺(tái)下4.5m各設(shè)置限位開關(guān)2個(gè)，以防吊桶沖頂或蹲底。吊盤尺寸均小于豎井設(shè)計(jì)凈空15cm，周圍用鋼筋和網(wǎng)片做好防護(hù) 5.4 信號(hào)裝置 井內(nèi)無(wú)通信信號(hào)，對(duì)講機(jī)也無(wú)法垂直傳達(dá)，故井內(nèi)外聯(lián)絡(luò)采用有線直連對(duì)話機(jī)、電鈴并結(jié)合敲擊吊桶的方式優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)確保聯(lián)絡(luò)暢通。對(duì)話機(jī)用于井內(nèi)噪音比較小時(shí)使用，且能具體說(shuō)明井內(nèi)情況。電鈴隨時(shí)可以使用，控制吊桶上下。敲擊吊桶用于離工作面比較近，且噪音較小時(shí)，主要在電鈴和電話失效的情況下臨時(shí)使用。在施鉆過(guò)程中，必須由專職信號(hào)工在井內(nèi)負(fù)責(zé)指揮吊桶的升降。 5.5 施工用電、用水 由于豎井井口距高壓線路

11、較遠(yuǎn)，在開挖過(guò)程中無(wú)法與隧道內(nèi)電路相連，故配備發(fā)電機(jī)自行發(fā)電。二襯施工過(guò)程中由隧道引電，發(fā)電機(jī)備用。 豎井邊小溪內(nèi)的水能滿足生活和施工用水要求，但在旱季會(huì)出現(xiàn)斷水情況，故在斷水前預(yù)備水箱，從山腳下運(yùn)水。 5.6 安全控制 在工作盤上及井架天輪平臺(tái)下4.5m各設(shè)置限位開關(guān)1個(gè)，以防吊桶沖頂或蹲底。井內(nèi)照明用電均采用小于36v的安全電壓。 井蓋上設(shè)開門機(jī)構(gòu)，用一臺(tái)1t卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。其開合與吊桶提升進(jìn)行閉鎖，當(dāng)?shù)跬吧闲兄烈欢ǜ叨群?，其深度指示器上限位開關(guān)閉合，卷?yè)P(yáng)機(jī)啟動(dòng)，井蓋門打開。 提升設(shè)備安裝完畢后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，檢查各種限位開關(guān)是否有效，按1.2倍額定荷載進(jìn)行超載試驗(yàn)，再由當(dāng)?shù)丶夹g(shù)監(jiān)督局檢驗(yàn)合

12、格后投入使用。建立嚴(yán)格的安全監(jiān)察制度，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)。 6 社會(huì)效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析 （1）優(yōu)化豎井施工用電方案，自發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益明顯： 由于井口附近無(wú)直接電源，施工用電無(wú)法直接解決，若將電力從蒼嶺隧道洞口引向豎井口，僅敷設(shè)供電線路一項(xiàng)就需投入120150萬(wàn)元。經(jīng)過(guò)分析、論證后，豎井施工采用自發(fā)電，購(gòu)入一臺(tái)250kw發(fā)電機(jī)僅需投入20萬(wàn)元就可滿足小直徑豎井施工用電，可減少直接投入約100萬(wàn)元。 （2）豎井的導(dǎo)井與蒼嶺隧道提前三個(gè)月貫通，大大改善洞內(nèi)施工環(huán)境，且每月可節(jié)約蒼嶺隧道通風(fēng)費(fèi)用1.28萬(wàn)元，三月共計(jì)1.283=3.84萬(wàn)元。 （3）優(yōu)化提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，翻模施工比整體模板爬模施工減少提升設(shè)備三臺(tái)和900m鋼絲繩投入，預(yù)計(jì)減少直接投入約15萬(wàn)元，達(dá)到了減少投資的目的。 （4）采用先施工導(dǎo)井，然后從上向下擴(kuò)挖和初期支護(hù)，最后從下向上施工襯砌的施工技術(shù)方案。節(jié)約了投資，技術(shù)可行、安全可靠，在大斷面豎井綜合施工技術(shù)方面有所突破，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，為困難條件下的豎井方案提供了新思路，為以后類似工程提供成熟經(jīng)驗(yàn)。 （5）施工產(chǎn)生的社會(huì)效益 豎井井口地處深山密林中，植被覆蓋茂盛、環(huán)境優(yōu)美，豎井?dāng)U挖施工和豎井底部連接通道施工時(shí)的洞碴均通過(guò)蒼嶺隧道正洞直接運(yùn)向隧道棄碴場(chǎng)，可少占用林地12畝，大大減小了豎井施工對(duì)周