高速公路特長隧道大直徑通風(fēng)豎井施工工法

1高速公路特長隧道大直徑通風(fēng)豎井施工工法21工程概況........................32總體技術(shù)方案....................6關(guān)鍵施工技術(shù)....................84主要技術(shù)創(chuàng)新點..................315社會經(jīng)濟效益....................336應(yīng)用推廣前景....................35匯報內(nèi)容3第一部分工程概況4

中鐵xx局集團有限公司于2011年承建了山西省高速公路網(wǎng)“三縱十二橫十二環(huán)”規(guī)劃中第七橫xx高速公路xx隧道的施工任務(wù)，該隧道位于山西省左權(quán)縣城東北5km處，橫穿太行山脈西翼的陽曲山東南延，設(shè)計為分離式隧道，隧道全長11408m，最大埋深743米。為解決xx隧道運營通風(fēng)問題,共設(shè)4處地下風(fēng)機房，三處為斜井通風(fēng)，一處為豎井通風(fēng)，其中豎井地下風(fēng)機房主要用于后期右洞運營的進、排風(fēng)。1工程概況5

設(shè)計通風(fēng)1#豎井，豎井內(nèi)徑8.2m，最大開挖直徑9.78m,井深220.4m。豎井初期支護采用錨、網(wǎng)（鋼）、噴聯(lián)合支護形式；豎井二襯采用模筑混凝土澆筑；同時采用鋼筋混凝土中隔板將送、排風(fēng)道分隔。豎井通過的地層主要為石灰?guī)r、白云巖，部分地段夾泥巖、含有基巖裂隙水。為盡早解決正洞施工通風(fēng)所需，采取正井法進行施工。全斷面正向爆破掘進，施工難度大，對施工質(zhì)量控制要求較高。1工程概況6第二部分總體技術(shù)方案7

xx1#豎井施工中采用隧道大直徑通風(fēng)豎井施工技術(shù)，其在機械設(shè)備選型上優(yōu)先采用重復(fù)率高的煤礦IVG改進型井架，配合封口盤、安全防護盤作為安全、便捷施工的首要條件，井壁座安全施工技術(shù)較常規(guī)施工方法于二次襯砌施工時提前一模進行開挖支護施工。避免先開挖后施工過程中發(fā)生掉塊、坍塌等質(zhì)量安全隱患，減少臨時支撐資金成本投入。井筒掘砌施工過程中滲水段采取半導(dǎo)坑上下導(dǎo)開挖，下導(dǎo)坑作積水區(qū)，井壁座2總體技術(shù)方案8

設(shè)置濾水箱進行環(huán)保節(jié)能排水，涌水段利用快速封堵器封堵后進行雙液漿注漿封堵，注漿過程中充分利用快速封堵器的特點及時通過排、堵水措施調(diào)整圍巖富水區(qū)水壓，提高注漿質(zhì)量。豎井開挖爆破采用正井法多臨空面水壓爆破技術(shù)，通過采取多臨空面水壓爆破網(wǎng)絡(luò)爆破，在減小開挖面水平環(huán)向應(yīng)力影響的同時，有效降低爆破安全風(fēng)險、炸藥用量、粉塵濃度，提高循環(huán)進尺、爆破效果，避免欠挖、渣粒徑過大等現(xiàn)象。出渣設(shè)備2總體技術(shù)方案9

出渣設(shè)備采用小型挖掘機裝巖，利用小型挖掘機在大直徑豎井中工作的優(yōu)勢，提高工作效率、降低安全風(fēng)險。豎井復(fù)合式襯砌隨挖隨護，采用錨、網(wǎng)（鋼）、噴聯(lián)合支護形式；井壁二次襯砌與中隔板采用爬模工藝由下而上澆筑成井。通風(fēng)根據(jù)開挖深度所需供風(fēng)量（壓），及時調(diào)整多檔型通風(fēng)機工作檔位，減小不必要的能源浪費，提高經(jīng)濟效益。2總體技術(shù)方案10第三部分關(guān)鍵施工技術(shù)113關(guān)鍵鍵施施工工技技術(shù)術(shù)在目目前前國國內(nèi)內(nèi)特特長長隧隧道道通通風(fēng)風(fēng)豎豎井井數(shù)數(shù)量量不不斷斷增增長長形形勢勢下下，，豎豎井井施施工工機機械械和和施施工工技技術(shù)術(shù)水水平平有有了了很很大大提提高高，，但但依依舊舊存存在在鑿鑿井井設(shè)設(shè)備備陳陳舊舊、、生生產(chǎn)產(chǎn)能能力力低低、、安安全全生生產(chǎn)產(chǎn)風(fēng)風(fēng)險險高高等等諸諸多多問問題題。。xx隧道道1#豎豎井井根根據(jù)據(jù)工工期期及及現(xiàn)現(xiàn)場場實實際際條條件件，，借借鑒鑒煤煤礦礦豎豎井井通通過過對對豎豎井井機機械械化化配配套套設(shè)設(shè)備備選選型型、、安安全全施施工工措措施施保保障障、、豎豎井井掘掘砌砌施施工工工工藝藝等等多多方方面面進進行行分分析析論論證證，，采采用用合合理理、、科科學(xué)學(xué)的的隧隧道道大大直直徑徑通通風(fēng)風(fēng)豎豎井井施施工工技技術(shù)術(shù)進進行行施施工工，，有有效效提提高高了了施施工工進進度度，，降降低低了了施施工工成成本本，，保保證證了了施施工工質(zhì)質(zhì)量量安安全全。。123關(guān)鍵鍵施施工工技技術(shù)術(shù)3.1豎豎井井機機械械化化配配套套設(shè)設(shè)備備選選型型根據(jù)據(jù)1#豎豎井井凈凈直直徑徑8.2米米，，并并參參考考井井架架設(shè)設(shè)計計標標準準圖圖，，選選用用煤煤礦礦IVG改改進進型型井井架架。。其其特特點點：：由由鋼鋼管管桿桿件件組組成成，，單單件件質(zhì)質(zhì)量量輕輕，，便便于于裝裝、、卸卸和和運運輸輸，，井井架架復(fù)復(fù)用用率率高高，，天天輪輪平平臺臺允允許許四四面面出出繩繩，，天天輪輪和和地地面面提提升升設(shè)設(shè)備備布布置置靈靈活活。。井井架架由由天天輪輪平平臺臺、、翻翻碴碴平平臺臺、、扶扶梯梯、、基基礎(chǔ)礎(chǔ)等等部部分分組組成成，，改改進進后后鋼鋼管管井井架架天天輪輪平平臺臺高高20.68m，，地地腳腳跨跨度度13.96m××13.96m。。3.1.1井井架架選選型型豎井井IVG改進進型型井井架架133關(guān)關(guān)鍵鍵施施工工技技術(shù)術(shù)3.1豎豎井井機機械械化化配配套套設(shè)設(shè)備備選選型型3.1.2井井下下安安全全防防護護設(shè)設(shè)施施井口口處處設(shè)設(shè)封封口口盤盤，，是是井井內(nèi)內(nèi)施施工工作作業(yè)業(yè)重重要要的的安安全全防防護護設(shè)設(shè)施施。。封封口口盤盤用用型型鋼鋼作作骨骨架架，，上上鋪鋪防防滑滑鋼鋼板板，，其其型型鋼鋼骨骨架架嵌嵌在在井井口口鎖鎖口口圈圈的的混混凝凝土土中中。。封封口口盤盤上上設(shè)設(shè)有有封封口口盤盤門門和和其其他他懸懸吊吊設(shè)設(shè)備備通通過過口口，，與與提提升升安安全全盤盤、、工工作作盤盤一一一一對對應(yīng)應(yīng)。。封封口口盤盤門門采采用用卷卷揚揚機機在在吊吊桶桶通通過過前前開開啟啟，，通通過過后后關(guān)關(guān)閉閉開開合合。。安全全盤盤用用來來進進一一步步保保護護井井底底作作業(yè)業(yè)人人員員的的安安全全，，拉拉緊緊吊吊桶桶提提升升穩(wěn)穩(wěn)繩繩、、懸懸吊吊設(shè)設(shè)備備和和安安全全繩繩。。設(shè)設(shè)置置于于井井內(nèi)內(nèi)距距作作業(yè)業(yè)掌掌子子面面20米米位位置置。。14豎井提升升絞設(shè)封封口盤是是井內(nèi)施施工作業(yè)業(yè)時的重重要安全全防護設(shè)設(shè)施，設(shè)設(shè)于井口口處安全盤用用來保護護井底作作業(yè)人員員的安全全，拉緊緊吊桶提提升穩(wěn)繩繩、懸吊吊設(shè)備3關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.1.2井井下安安全防護護設(shè)施3.1豎豎井井機械化化配套設(shè)設(shè)備選型型153關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.2井井壁壁座安全全施工技技術(shù)xx隧道1#豎井井井壁座每每10米米一道，，作為支支承上部部井筒的的基礎(chǔ)。。豎井井筒筒一般構(gòu)構(gòu)造圖相鄰井壁壁座間相相對突出出圍巖163關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.2井井壁壁座安全全施工技技術(shù)由于xx隧道1#豎井二二次襯砌砌待豎井井井筒開開挖支護護完畢后后，由下下至上進進行澆筑筑。期間間如若進進行井壁壁座開挖挖，在沒沒有支撐撐體系或或者支持持體系不不牢固的的情況下下，其相相鄰井壁壁座相對對突出部部位圍巖巖受自身身圍巖破破碎、松松散、開開挖爆破破擾動、、施工周周期長、、風(fēng)化、、滲水等等因素影影響，極極易發(fā)生生掉塊甚甚至局部部坍塌，，造成嚴嚴重質(zhì)量量安全隱隱患。為為確保豎豎井施工工安全，，井壁座座采用于于二次襯襯砌混凝凝土澆筑筑時提前前一模進進行井壁壁座開挖挖施工。。充分利利用井內(nèi)內(nèi)安全防防護盤作作為井壁壁座施工工操作平平臺及臨臨時放渣渣場地進進行施工工。173關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.2井井壁壁座安全全施工技技術(shù)井壁座開開挖井壁座圍圍巖支撐撐系統(tǒng)井壁座開開挖完成成后及時時噴射混混凝土封封閉巖面面，按間間距1m焊接ΦΦ32螺螺紋鋼連連接井壁壁座相鄰鄰鋼拱架架（或錨錨桿），，內(nèi)側(cè)圍圍巖利用用圓木加加木楔進進行支撐撐防護，，防止掉掉塊坍塌塌。二次次襯砌緊緊跟快速速完成井井壁座混混凝土澆澆筑。183關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.3井井下下快速排排、堵水水施工技技術(shù)針對豎井井正井法法施工特特性，結(jié)結(jié)合現(xiàn)場場實際滲滲水、突突水情況況，在xx隧道1#豎井施施工中采采取兩套套施工水水處理技技術(shù)。3.3.1滲滲水段段水處理理技術(shù)采取半導(dǎo)導(dǎo)坑上下下導(dǎo)開挖挖的作業(yè)業(yè)方式。。上下導(dǎo)導(dǎo)按垂直直間距1m逐次次進行開開挖爆破破，在上上導(dǎo)坑施施工時，，相對下下導(dǎo)坑為為積水區(qū)區(qū)，并在在積水區(qū)區(qū)上方開開挖四分分之一井井壁座圍圍巖，沿沿井壁座座焊寬度度50cm,高高為井壁壁座高度度的環(huán)形形水箱作作為沉渣渣濾水池池，水箱箱內(nèi)加設(shè)設(shè)腹板，，下方用用木楔使使之與巖巖面頂緊緊，并焊焊接Φ32螺紋紋鋼連接接水193關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.3井井下下快速排排、堵水水施工技技術(shù)3.2.1滲滲水段段水處理理技術(shù)箱外壁及及井壁座座相鄰鋼鋼拱架，，確保圍圍巖及支支護穩(wěn)定定性。利利用低揚揚程水泵泵將井底底會水抽抽至濾水水池過濾濾后可作作為高壓壓施工用用水，多多余過濾濾水由高高揚程水水泵排除除井外。。井下滲水水處理示示意圖203關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.3井井下下快速排排、堵水水施工技技術(shù)3.3.2涌涌水段段水處理理技術(shù)豎井開挖挖至K0+112處時時，井壁壁出現(xiàn)出出水，最最大達10.2m3/h，為為確保施施工安全全及工程程質(zhì)量，，采用對對豎井K0+112以以下地段段采用壓壓力出水水口快速速封堵器器焊接ΦΦ42導(dǎo)導(dǎo)管注雙雙液漿止止水。壓力出水水口快速速封堵引引流裝置置構(gòu)造示示意圖圖中：1.巖壁2.水平地質(zhì)質(zhì)探孔巖巖壁3.金屬變形形膨脹片片4.螺母5.橡膠止水水片6.鋼管7.喇叭口8.速凝封堵堵料9.控制閥門門10.引流管注：該技技術(shù)已獲獲得國家家知識產(chǎn)產(chǎn)權(quán)局發(fā)發(fā)明專利利授權(quán)（（專利號號：ZL201010594146.5）213關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.3井井下下快速排排、堵水水施工技技術(shù)3.2.2涌涌水段段水處理理技術(shù)快速封堵堵器安裝裝于巖壁壁孔部位位，與ΦΦ42導(dǎo)導(dǎo)管焊接接，導(dǎo)管管長度2m、3m交錯錯布置，，導(dǎo)管間間距為100cm（環(huán)環(huán)向）××100cm（（縱向））進行布布孔，水水泥一水水玻璃雙雙液漿、、單液水水泥漿配配比如下下表。水泥一水水玻璃雙雙液漿、、單液水水泥漿配配比裂隙類型（涌水量）水灰重量比水泥漿、水玻璃體積比大0.75:1.00～0.60:1.001.0:0.3中1.00:1.00～0.75:1.001.0:0.3小1.50:1.00～1.00:1.001.0:0.5223關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.3井井下下快速排排、堵水水施工技技術(shù)3.3.1涌涌水段段水處理理技術(shù)應(yīng)用快速速封堵器器雙液漿漿止水施施工注漿過程程中充分分利用快快速封堵堵器的特特點及時時通過排排、堵水水措施調(diào)調(diào)整圍巖巖富水區(qū)區(qū)水壓，，提高注注漿質(zhì)量量。233關(guān)關(guān)鍵施工工技術(shù)3.4正正井井法多臨臨空面水水壓爆破破技術(shù)3.4.1導(dǎo)導(dǎo)爆管管起爆針針遠程起起爆技術(shù)術(shù)豎井正井井法全斷斷面爆破破開挖施施工采用用導(dǎo)爆管管起爆針針遠程起起爆多臨臨空面水水壓爆破破技術(shù)，，其效果果明顯，，有效降降低了爆爆破安全全風(fēng)險、、控制了了炸藥用用量、增增加了循循環(huán)進尺尺及爆破破效果、、降低了了粉塵濃濃度。起爆針+前置安全全導(dǎo)爆管管+傳爆導(dǎo)爆爆管雷管管一次性導(dǎo)導(dǎo)爆管起起爆針、、高能脈脈沖起爆爆器243關(guān)關(guān)鍵鍵施施工工技技術(shù)術(shù)3.4正正井井法法多多臨臨空空面面水水壓壓爆爆破破技技術(shù)術(shù)3.4.2多多臨臨空空面面爆爆破破網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技技術(shù)術(shù)xx隧道道1#豎豎井井開開挖挖施施工工中中應(yīng)應(yīng)用用滿滿足足深深孔孔起起爆爆要要求求的的非非電電毫毫秒秒雷雷管管組組合合非非電電半半秒秒雷雷管管，，形形成成多多臨臨空空面面起起爆爆網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。。秒延延期期導(dǎo)導(dǎo)爆爆管管雷雷管管延延期期時時間間表表段別/類型毫秒導(dǎo)爆管雷管（ms）差值（ms）1段非電毫秒雷管050

3段非電毫秒雷管5060

5段非電毫秒雷管110

90

7段非電毫秒雷管200

110

9段非電毫秒雷管310

190

2段非電半秒雷管500

5003段非電半秒雷管1000

253關(guān)關(guān)鍵鍵施施工工技技術(shù)術(shù)3.4正正井井法法多多臨臨空空面面水水壓壓爆爆破破技技術(shù)術(shù)3.4.2多多臨臨空空面面爆爆破破網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技技術(shù)術(shù)起爆爆順順序序：：掏槽槽眼眼到到周周邊邊眼眼依依次次起起爆爆，，雷雷管管逐逐次次為為1、3、5、7、9段非非電電毫毫秒秒雷雷管管、、2、3段非非電電半半秒秒雷雷管管起起爆爆。。在在爆爆破破過過程程中中3、4、5排炮炮眼眼形形成成形形成成4組，，每每組組含含有有內(nèi)內(nèi)向向、、兩兩側(cè)側(cè)3個臨臨空空面面共共計計12個臨臨空空面面，，在在爆爆破破過過程程中中對對向向組組爆爆破破出出的的巖巖石石可可對對向向碰碰撞撞、、擠擠壓壓。。爆破破網(wǎng)網(wǎng)路路布布置置及及臨臨空空面面示示意意圖圖263關(guān)關(guān)鍵鍵施施工工技技術(shù)術(shù)3.4正正井法多臨空空面水壓爆破破技術(shù)3.4.3水水壓爆破破借鑒目前國內(nèi)內(nèi)成熟的水壓壓爆破技術(shù)進進行裝藥。水壓爆破裝藥藥結(jié)構(gòu)圖豎井井下開挖挖爆破作業(yè)27比選項目裝巖設(shè)備HZ-6型中心回轉(zhuǎn)式抓巖機CT45-7A型小型挖掘機裝巖效率低為抓巖機的2倍設(shè)備故障率高低駕駛成本配備4名司機配備2名司機設(shè)備懸吊保護盤荷載增大，使用穩(wěn)車3臺地面增加穩(wěn)車2臺清底人工清底，抓巖機配合挖機清底目前豎井施工工中大多采用用HJ-6型型中心回轉(zhuǎn)式式抓巖機裝巖巖。本豎井前前30m的施施工過程中，，采用中心回回轉(zhuǎn)式抓巖機機裝巖，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)此種方式無無法實現(xiàn)快速速、安全施工工。后采用CT45-7A型小型挖挖掘機進行裝裝巖。3關(guān)鍵施施工技術(shù)3.5出出渣設(shè)備設(shè)備備選型28中心回轉(zhuǎn)抓巖巖機許人工配配合作業(yè)3關(guān)鍵施施工技術(shù)3.5出出渣設(shè)備設(shè)備備選型小型挖掘機吊吊裝簡便29第四部分主要技術(shù)創(chuàng)新新點305主要技技術(shù)創(chuàng)新點5.1井壁座安全施施工技術(shù)：井井壁座于二次次襯砌混凝土土施工時提前前一模進行開開挖支護施工工。避免其在在先開挖后施施工過程中發(fā)發(fā)生掉塊、坍坍塌等質(zhì)量安安全隱患，減減少臨時支撐撐資金成本投投入；5.2井下快速高效效排、堵水施施工技術(shù)：滲滲水段采取半半導(dǎo)坑上下導(dǎo)導(dǎo)開挖，下導(dǎo)導(dǎo)坑作積水區(qū)區(qū)，井壁座設(shè)設(shè)置濾水箱進進行環(huán)保節(jié)能能排水；涌水水段在注漿過過程中利315主要技技術(shù)創(chuàng)新點用快速封堵器器及時排、堵堵水調(diào)整圍巖巖富水區(qū)水壓壓，提高雙液液漿注