高速公路特長(zhǎng)隧道大直徑通風(fēng)豎井施工工法

1高速公路特長(zhǎng)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(diǎn)..................315社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益....................336應(yīng)用推廣前景....................35匯報(bào)內(nèi)容3第一部分工程概況4

中鐵xx局集團(tuán)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(yáng)曲山東南延，設(shè)計(jì)為分離式隧道，隧道全長(zhǎng)11408m，最大埋深743米。為解決xx隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)問(wèn)題,共設(shè)4處地下風(fēng)機(jī)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(jī)房主要用于后期右洞運(yùn)營(yíng)的進(jìn)、排風(fēng)。1工程概況5

設(shè)計(jì)通風(fēng)1#豎井，豎井內(nèi)徑8.2m，最大開(kāi)挖直徑9.78m,井深220.4m。豎井初期支護(hù)采用錨、網(wǎng)（鋼）、噴聯(lián)合支護(hù)形式；豎井二襯采用模筑混凝土澆筑；同時(shí)采用鋼筋混凝土中隔板將送、排風(fēng)道分隔。豎井通過(guò)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(jìn)行施工。全斷面正向爆破掘進(jìn)，施工難度大，對(duì)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(jī)械設(shè)備選型上優(yōu)先采用重復(fù)率高的煤礦IVG改進(jìn)型井架，配合封口盤(pán)、安全防護(hù)盤(pán)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(shí)提前一模進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。避免先開(kāi)挖后施工過(guò)程中發(fā)生掉塊、坍塌等質(zhì)量安全隱患，減少臨時(shí)支撐資金成本投入。井筒掘砌施工過(guò)程中滲水段采取半導(dǎo)坑上下導(dǎo)開(kāi)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(jìn)行環(huán)保節(jié)能排水，涌水段利用快速封堵器封堵后進(jìn)行雙液漿注漿封堵，注漿過(guò)程中充分利用快速封堵器的特點(diǎn)及時(shí)通過(guò)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(kāi)挖爆破采用正井法多臨空面水壓爆破技術(shù)，通過(guò)采取多臨空面水壓爆破網(wǎng)絡(luò)爆破，在減小開(kāi)挖面水平環(huán)向應(yīng)力影響的同時(shí)，有效降低爆破安全風(fēng)險(xiǎn)、炸藥用量、粉塵濃度，提高循環(huán)進(jìn)尺、爆破效果，避免欠挖、渣粒徑過(guò)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(jī)裝巖，利用小型挖掘機(jī)在大直徑豎井中工作的優(yōu)勢(shì)，提高工作效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)。豎井復(fù)合式襯砌隨挖隨護(hù)，采用錨、網(wǎng)（鋼）、噴聯(lián)合支護(hù)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(kāi)挖深度所需供風(fēng)量（壓），及時(shí)調(diào)整多檔型通風(fēng)機(jī)工作檔位，減小不必要的能源浪費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)效益。2總體技術(shù)方案10第三部分關(guān)鍵施工技術(shù)11

3關(guān)鍵施工技術(shù)在目前國(guó)內(nèi)特長(zhǎng)隧道通風(fēng)豎井?dāng)?shù)量不斷增長(zhǎng)形勢(shì)下，豎井施工機(jī)械和施工技術(shù)水平有了很大提高，但依舊存在鑿井設(shè)備陳舊、生產(chǎn)能力低、安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)高等諸多問(wèn)題。

xx隧道1#豎井根據(jù)工期及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，借鑒煤礦豎井通過(guò)對(duì)豎井機(jī)械化配套設(shè)備選型、安全施工措施保障、豎井掘砌施工工藝等多方面進(jìn)行分析論證，采用合理、科學(xué)的隧道大直徑通風(fēng)豎井施工技術(shù)進(jìn)行施工，有效提高了施工進(jìn)度，降低了施工成本，保證了施工質(zhì)量安全。123關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1豎井機(jī)械化配套設(shè)備選型

根據(jù)1#豎井凈直徑8.2米，并參考井架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖，選用煤礦IVG改進(jìn)型井架。其特點(diǎn)：由鋼管桿件組成，單件質(zhì)量輕，便于裝、卸和運(yùn)輸，井架復(fù)用率高，天輪平臺(tái)允許四面出繩，天輪和地面提升設(shè)備布置靈活。井架由天輪平臺(tái)、翻碴平臺(tái)、扶梯、基礎(chǔ)等部分組成，改進(jìn)后鋼管井架天輪平臺(tái)高20.68m，地腳跨度13.96m×13.96m。

3.1.1井架選型豎井IVG改進(jìn)型井架133關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1豎井機(jī)械化配套設(shè)備選型

3.1.2井下安全防護(hù)設(shè)施井口處設(shè)封口盤(pán)，是井內(nèi)施工作業(yè)重要的安全防護(hù)設(shè)施。封口盤(pán)用型鋼作骨架，上鋪防滑鋼板，其型鋼骨架嵌在井口鎖口圈的混凝土中。封口盤(pán)上設(shè)有封口盤(pán)門(mén)和其他懸吊設(shè)備通過(guò)口，與提升安全盤(pán)、工作盤(pán)一一對(duì)應(yīng)。封口盤(pán)門(mén)采用卷?yè)P(yáng)機(jī)在吊桶通過(guò)前開(kāi)啟，通過(guò)后關(guān)閉開(kāi)合。安全盤(pán)用來(lái)進(jìn)一步保護(hù)井底作業(yè)人員的安全，拉緊吊桶提升穩(wěn)繩、懸吊設(shè)備和安全繩。設(shè)置于井內(nèi)距作業(yè)掌子面20米位置。14豎井提升絞設(shè)封口盤(pán)是井內(nèi)施工作業(yè)時(shí)的重要安全防護(hù)設(shè)施，設(shè)于井口處安全盤(pán)用來(lái)保護(hù)井底作業(yè)人員的安全，拉緊吊桶提升穩(wěn)繩、懸吊設(shè)備3關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1.2井下安全防護(hù)設(shè)施

3.1豎井機(jī)械化配套設(shè)備選型153關(guān)鍵施工技術(shù)

3.2井壁座安全施工技術(shù)

xx隧道1#豎井井壁座每10米一道，作為支承上部井筒的基礎(chǔ)。豎井井筒一般構(gòu)造圖相鄰井壁座間相對(duì)突出圍巖163關(guān)鍵施工技術(shù)

3.2井壁座安全施工技術(shù)由于xx隧道1#豎井二次襯砌待豎井井筒開(kāi)挖支護(hù)完畢后，由下至上進(jìn)行澆筑。期間如若進(jìn)行井壁座開(kāi)挖，在沒(méi)有支撐體系或者支持體系不牢固的情況下，其相鄰井壁座相對(duì)突出部位圍巖受自身圍巖破碎、松散、開(kāi)挖爆破擾動(dòng)、施工周期長(zhǎng)、風(fēng)化、滲水等因素影響，極易發(fā)生掉塊甚至局部坍塌，造成嚴(yán)重質(zhì)量安全隱患。為確保豎井施工安全，井壁座采用于二次襯砌混凝土澆筑時(shí)提前一模進(jìn)行井壁座開(kāi)挖施工。充分利用井內(nèi)安全防護(hù)盤(pán)作為井壁座施工操作平臺(tái)及臨時(shí)放渣場(chǎng)地進(jìn)行施工。

173關(guān)鍵施工技術(shù)

3.2井壁座安全施工技術(shù)井壁座開(kāi)挖井壁座圍巖支撐系統(tǒng)井壁座開(kāi)挖完成后及時(shí)噴射混凝土封閉巖面，按間距1m焊接Φ32螺紋鋼連接井壁座相鄰鋼拱架（或錨桿），內(nèi)側(cè)圍巖利用圓木加木楔進(jìn)行支撐防護(hù)，防止掉塊坍塌。二次襯砌緊跟快速完成井壁座混凝土澆筑。183關(guān)鍵施工技術(shù)

3.3井下快速排、堵水施工技術(shù)針對(duì)豎井正井法施工特性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際滲水、突水情況，在xx隧道1#豎井施工中采取兩套施工水處理技術(shù)。

3.3.1滲水段水處理技術(shù)采取半導(dǎo)坑上下導(dǎo)開(kāi)挖的作業(yè)方式。上下導(dǎo)按垂直間距1m逐次進(jìn)行開(kāi)挖爆破，在上導(dǎo)坑施工時(shí)，相對(duì)下導(dǎo)坑為積水區(qū)，并在積水區(qū)上方開(kāi)挖四分之一井壁座圍巖，沿井壁座焊寬度50cm,高為井壁座高度的環(huán)形水箱作為沉渣濾水池，水箱內(nèi)加設(shè)腹板，下方用木楔使之與巖面頂緊，并焊接Φ32螺紋鋼連接水193關(guān)鍵施工技術(shù)

3.3井下快速排、堵水施工技術(shù)

3.2.1滲水段水處理技術(shù)箱外壁及井壁座相鄰鋼拱架，確保圍巖及支護(hù)穩(wěn)定性。利用低揚(yáng)程水泵將井底會(huì)水抽至濾水池過(guò)濾后可作為高壓施工用水，多余過(guò)濾水由高揚(yáng)程水泵排除井外。井下滲水處理示意圖203三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三3三井三下快三速排三、堵三水施三工技三術(shù)3.三3.三2三涌三水段三水處三理技三術(shù)豎井三開(kāi)挖三至K三0+三11三2處三時(shí)，三井壁三出現(xiàn)三出水三，最三大達(dá)三10三.2三m3三/h三，為三確保三施工三安全三及工三程質(zhì)三量，三采用三對(duì)豎三井K三0+三11三2以三下地三段采三用壓三力出三水口三快速三封堵三器焊三接Φ三42三導(dǎo)管三注雙三液漿三止水三。壓力三出水三口快三速封三堵引三流裝三置構(gòu)三造示三意圖圖中三：1.巖壁2.水平三地質(zhì)三探孔三巖壁3.金屬三變形三膨脹三片4.螺母5.橡膠三止水三片6.鋼管7.喇叭三口8.速凝三封堵三料9.控制三閥門(mén)10三.引流三管注：三該技三術(shù)已三獲得三國(guó)家三知識(shí)三產(chǎn)權(quán)三局發(fā)三明專(zhuān)三利授三權(quán)（三專(zhuān)利三號(hào)：ZL三20三10三1三0三59三41三46三.5）213三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三3三井三下快三速排三、堵三水施三工技三術(shù)3.三2.三2三涌三水段三水處三理技三術(shù)快速三封堵三器安三裝于三巖壁三孔部三位，三與Φ三42三導(dǎo)管三焊接三，導(dǎo)三管長(zhǎng)三度2三m、三3m三交錯(cuò)三布置三，導(dǎo)三管間三距為三10三0c三m（三環(huán)向三）×三10三0c三m（三縱向三）進(jìn)三行布三孔，三水泥三一水三玻璃三雙液三漿、三單液三水泥三漿配三比如三下表三。水泥三一水三玻璃三雙液三漿、三單液三水泥三漿配三比裂隙類(lèi)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1.50:1.00～1.00:1.001.0:0.5223三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三3三井三下快三速排三、堵三水施三工技三術(shù)3.三3.三1三涌三水段三水處三理技三術(shù)應(yīng)用三快速三封堵三器雙三液漿三止水三施工注漿三過(guò)程三中充三分利三用快三速封三堵器三的特三點(diǎn)及三時(shí)通三過(guò)排三、堵三水措三施調(diào)三整圍三巖富三水區(qū)三水壓三，提三高注三漿質(zhì)三量。233三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三4三正三井法三多臨三空面三水壓三爆破三技術(shù)3.三4.三1三導(dǎo)三爆管三起爆三針遠(yuǎn)三程起三爆技三術(shù)豎井三正井三法全三斷面三爆破三開(kāi)挖三施工三采用三導(dǎo)爆三管起三爆針三遠(yuǎn)程三起爆三多臨三空面三水壓三爆破三技術(shù)三，其三效果三明顯三，有三效降三低了三爆破三安全三風(fēng)險(xiǎn)三、控三制了三炸藥三用量三、增三加了三循環(huán)三進(jìn)尺三及爆三破效三果、三降低三了粉三塵濃三度。起爆三針+前置三安全三導(dǎo)爆三管+傳爆三導(dǎo)爆三管雷三管一次三性導(dǎo)三爆管三起爆三針、三高能三脈沖三起爆三器243三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三4三正三井法三多臨三空面三水壓三爆破三技術(shù)3.三4.三2三多三臨空三面爆三破網(wǎng)三絡(luò)技三術(shù)xx隧道三1#三豎井三開(kāi)挖三施工三中應(yīng)三用滿(mǎn)三足深三孔起三爆要三求的三非電三毫秒三雷管三組合三非電三半秒三雷管三，形三成多三臨空三面起三爆網(wǎng)三絡(luò)。秒延三期導(dǎo)三爆管三雷管三延期三時(shí)間三表段別/類(lèi)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

253三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三4三正三井法三多臨三空面三水壓三爆破三技術(shù)3.三4.三2三多三臨空三面爆三破網(wǎng)三絡(luò)技三術(shù)起爆三順序三：掏槽三眼到三周邊三眼依三次起三爆，三雷管三逐次三為1、3、5、7、9段非三電毫三秒雷三管、2、3段非三電半三秒雷三管起三爆。三在爆三破過(guò)三程中3、4、5排炮三眼形三成形三成4組，三每組三含有三內(nèi)向三、兩三側(cè)3個(gè)臨三空面三共計(jì)12個(gè)臨三空面三，在三爆破三過(guò)程三中對(duì)三向組三爆破三出的三巖石三可對(duì)三向碰三撞、三擠壓三。爆破三網(wǎng)路三布置三及臨三空面三示意三圖263三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三4三正三井法三多臨三空面三水壓三爆破三技術(shù)3.三4.三3三水三壓爆三破借鑒三目前三國(guó)內(nèi)三成熟三的水三壓爆三破技三術(shù)進(jìn)三行裝三藥。水壓三爆破三裝藥三結(jié)構(gòu)三圖豎井三井下三開(kāi)挖三爆破三作業(yè)27比選項(xiàng)目裝巖設(shè)備HZ-6型中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)CT45-7A型小型挖掘機(jī)裝巖效率低為抓巖機(jī)的2倍設(shè)備故障率高低駕駛成本配備4名司機(jī)配備2名司機(jī)設(shè)備懸吊保護(hù)盤(pán)荷載增大，使用穩(wěn)車(chē)3臺(tái)地面增加穩(wěn)車(chē)2臺(tái)清底人工清底，抓巖機(jī)配合挖機(jī)清底目前三豎井三施工三中大三多采三用H三J-三6型三中心三回轉(zhuǎn)三式抓三巖機(jī)三裝巖三。本三豎井三前3三0m三的施三工過(guò)三程中三，采三用中三心回三轉(zhuǎn)式三抓巖三機(jī)裝三巖，三發(fā)現(xiàn)三此種三方式三無(wú)法三實(shí)現(xiàn)三快速三、安三全施三工。三后采三用C三T4三5-三7A三型小三型挖三掘機(jī)三進(jìn)行三裝巖三。3三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三5三出三渣設(shè)三備設(shè)三備選三型28中心三回轉(zhuǎn)三抓巖三機(jī)許三人工三配合三作業(yè)3三關(guān)三鍵施三工技三術(shù)3.三5三出三渣設(shè)三備設(shè)三備選三型小型三挖掘三機(jī)吊三裝簡(jiǎn)三便29第四三部分主要三技術(shù)三創(chuàng)新三點(diǎn)305三主三要技三術(shù)創(chuàng)三新點(diǎn)5.三1井壁三座安三全施三工技三術(shù)：三井壁三座于三二次三襯砌三混凝三土施三工時(shí)三提前三一模三進(jìn)行三開(kāi)挖三支護(hù)三施工三。避三免其三在先三開(kāi)挖三后施三工過(guò)三程中三發(fā)生三掉塊三、坍三塌等三質(zhì)量三安全三隱患三，減三少臨三時(shí)支三撐資三金成三本投三入；5.三2井下三快速三高效三排、三堵水三施工三技術(shù)三：滲三水段三采取三半導(dǎo)三坑上三下導(dǎo)三開(kāi)挖三，下三導(dǎo)坑三作積三水區(qū)三，井三壁座三設(shè)置三濾水三箱進(jìn)三行環(huán)三保節(jié)三能排三水；三涌水三段在三注漿三過(guò)程三中利315三主三要技三術(shù)創(chuàng)三新點(diǎn)用快三速封三堵器三及時(shí)三排、三堵水三調(diào)整三圍巖三富水三區(qū)水三壓，三提高三雙液三漿注三漿質(zhì)三量。5.三3正井三法多三臨空三面水三壓爆三破技三術(shù)：三通過(guò)三采取三導(dǎo)爆三管起三爆針三遠(yuǎn)程三起爆三多臨三空面三水壓三爆破三網(wǎng)絡(luò)三爆破三，在三減小三開(kāi)挖三面水三平環(huán)三向應(yīng)三力影三響的三同時(shí)三，有三效降三低爆三破安三全風(fēng)三險(xiǎn)、三炸藥三用量三、粉三塵濃三度，三提高三循環(huán)三進(jìn)尺三、爆三破效三果，三避免三欠挖三、渣三粒徑三過(guò)大三等現(xiàn)三象。32第六三部分社會(huì)三經(jīng)濟(jì)三效益336三社三會(huì)經(jīng)三濟(jì)效三益在xx隧道三1#三豎井三施工三中采三用隧三道大三直徑三通風(fēng)三豎井三施工三技術(shù)三該技三術(shù)提三高了三施工三進(jìn)度三，降三低了三施工三成本三。通三過(guò)與三常規(guī)三煤礦三豎井三施工三相比三，其三設(shè)備三選型三經(jīng)濟(jì)三適用三性、三多臨三空面三水壓三爆破三開(kāi)挖三循環(huán)三進(jìn)尺三度、三井下三排、三堵水三效果三、初三期支三護(hù)與三二次三襯砌三質(zhì)量三、安三全、三環(huán)保三措施三等方三面都三有明三顯的三提高三