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1、通过斜井施工长大隧道 卢智强中铁隧集团一处有限公司二 九年十一月 中铁隧集团二 九年山岭隧道技术交流会 的几点认识 1 0引言1象山隧道工程概况2通过斜井施工隧道正洞模式的特点与难点3斜井提升设备选型及运输能力评估4有轨斜井井底设施设置5斜井断面优化6井底碴仓设置7斜井交叉口的处理8井身管路与泵站设置9出碴运输应考虑的几个方面10多斜井多工作面管理11结论 交流大纲目录 2 0引言 长大铁路隧道常采用辅助坑道增加工作面 以保证施工工期 有轨斜井和无轨斜井是辅助坑道的其中两种形式 由于斜井的特殊性 引起隧道施工的环境发生了变化 施工难度和风险大大增加 特别是长大有轨斜井 由于运能所限 引起正洞的
2、施工工效大幅度降低 导致施工工期压力剧增 国内有部分隧道采用有轨斜井施工的先例 但龙厦铁路象山隧道斜井之长 3 斜井长905m 坡度之大 3 斜井倾角23 承担正洞任务之重 88 尚不多见 本文将结合公司施工的象山隧道管段的经验和教训 针对通过斜井施工隧道正洞进行总结和探讨 为类似工程施工提供借鉴 3 龙厦铁路象山隧道全长15898米 为双洞单线隧道 是全线控制性工程 全隧共设5座斜井 我公司 中隧一处 负责施工1 斜井 无轨运输 2 3 斜井 有轨运输 并通过斜井施工相应的正洞施工任务 两有轨斜井均采用 2 5m绞车 2 斜井单滚筒 3 斜井双滚筒 串连4m 矿车运输材料与人员 3m双滚筒绞
3、车牵引10m 矿车通过井底碴仓与正洞无轨运输实现立体转载出碴 1象山隧道工程概况 4 1 1 斜井长907m 与正洞夹角为42 综合坡度9 167 采用无轨运输 承担左线4579m 右线4523m的施工任务 1象山隧道工程概况 5 1 斜井井口照片 6 2 2 斜井长508m 与正洞夹角为39 倾角22 采用有轨运输 承担正洞左线2537m 右线2567m的施工任务 井身采用三车道运输 在井底与正采用双联形式 交叉口处设碴仓转碴 接料通道设转运砼设施 溜槽成功运用后又增加了一条接料通道 将模筑混凝土与喷射混凝土分开运送 1象山隧道工程概况 7 2 斜井井口照片 8 2 斜井井身轨道布置 9 3
4、 3 斜井长905m 与正洞夹角为17 倾角23 采用有轨运输 承担正洞左线2257m 右线2283m的施工任务 井身采用四车道运输 在井底与正洞采用双联形式 1象山隧道工程概况 10 3 斜井井口照片 11 2 1运输能力受限无轨斜井由于受坡度影响 汽车爬坡能力大为削弱 运输车辆选型必须坚持功率大 机况好的原则 龙厦1 斜井运输车辆功率必须达到290马力方可满足要求 有轨斜井由于提升机提升能力有限 特别是出碴和进料相互干扰 导致整体运力下降 因此做好提升机的选型 设置出碴和进料相互独立的运输系统是保证施工的前提 是从设计到施工应坚持的原则 2通过斜井施工隧道正洞模式的特点与难点 12 2通过
5、斜井施工隧道正洞模式的特点与难点 2 2斜井有轨运输组织难度大运输需通过两次转载 无轨 有轨转换多种形式 环节多 运输组织难度大大增加 2 3施工风险大大增加较正常施工组织而言 有轨运输的组织和安全风险大大增加 另外斜井造成淹井几率加大 在危机情况下的逃生难度也加大 13 斜井的综合运输能力包含出碴和进料两个方面 出碴能力往往根据进度要求反推出碴能力 从而确定设备选型 而进料能力的确定 除应满足隧道开挖所需的初期支护材料运输外 砼的运输能力是确定材料运输能力的关键 由于涉及材料运输的种类多 砼运输与初支材料运输相互干扰 因此运力确定的条件比较模糊 在象山隧道的施工中 砼的运输一直无法满足二衬要
6、求 不得已 采取了新增砼溜槽和投料孔辅助措施来解决 3斜井提升设备选型及运输能力评估 14 3斜井提升设备选型及运输能力评估 象山隧道根据进度要求分别选取 3 0米双筒绞车作为出碴提升机 2 5米单筒绞车用作2 斜井的进料 2 5米双筒绞车用作3 斜井的进料 运输能力评估如下 3 1出碴运输3 1 1斜井一般情况下的出碴能力根据绞车运行参数和装卸时间 可测算出碴能力 2 斜井 3m绞车理论每小时出碴能力为15车 而实际上一般为12车左右 每日可满足日进度 级围岩 15 5m 3 斜井按9车 h计算 每日满足进度 级围岩 11 6m 15 3斜井提升设备选型及运输能力评估 3 1出碴运输3 1
7、2影响有轨斜井出碴能力的因素 1 初期轨道铺设不平顺 使用阶段的养护有时不到位 一定程度上影响矿车行车速度 2 爆破效果不佳造成石块块径过大 碴仓易卡影响出碴速度 3 自卸车与矿车容量不匹配 矿车不满 单车运输量小 4 3 斜井井身太长 运输时间长 16 3斜井提升设备选型及运输能力评估 3 2材料运输3 2 1模注混凝土运输原使用金刚车运输混凝土 每车仅可运输3m 左右 效率极低 不得已 改用砼溜槽 运输能力基本不受有轨运输制约 仅受混凝土拌合站及井底混凝土运输设备配备等因素的影响 通过实践认为 按照现有设备的提升能力 是无法完成模注混凝土运输的 必须通过其他渠道 如投料孔或砼梭槽 解决 1
8、7 3斜井提升设备选型及运输能力评估 3 2材料运输3 2 2喷砼料运输2 3 斜井均采用 2 5m绞车单罐牵引自制4m 矿车运送喷砼料 由于该车串车同时要运送人员 故行车速度控制在2m s左右 按3m 车 5车 h计算 喷砼料下料能力仅为15m h 而实际由于该矿车兼运送钢筋网 锚杆 拱架 防水材料等诸多施工用料 故运输效率较低 当多个工作面喷砼作业时 喷砼料的供应显得非常紧张 要解决此类问题 必须加大提升能力 采用大斗容喷砼料容器 并且形成 喷砼料 其他支护材料 编组列车 方能保证正洞支护材料的运输 18 3斜井提升设备选型及运输能力评估 3 2材料运输3 2 3接料通道的配套在2 斜井施
9、工初期 模注砼和喷砼共用1个接料通道 同时进料时互相影响 在溜槽使用成功后 2 斜井在原接料通道靠小里程方向重新开挖了一条接料通道 专用于接送模注砼 方缓解这一矛盾 3 2 4其它运输方式通过象山隧道的运输实践 通过有轨运输砼十分困难 需要采用溜槽 投料孔予以解决 19 溜槽 投料孔出口 梭槽 20 4有轨斜井井底设施设置 有轨斜井运输能力受限的主要原因之一 就是在井底和井口需进行两次倒运 因此常规都将出碴和进料设置独立的运输系统 两台绞车 这就需要在井底利用有限的空间设置两套转运系统 出碴 进料轨道平面布置主要考虑洞外出碴运输线路和洞口料场的平面关系 以保证方便装料和卸碴的因素 同时兼顾井底
10、地质 井底的装卸场地最好根据不同的运输线路 实现一对一的对接 从而避免相互干扰 井底附近主要设施有 碴仓 接料通道 井底水仓 含变配电室 循环车道 保证井底出碴 进料互干扰 运输快捷 21 有轨斜井井底接料 22 碴仓 23 接料通道 24 5斜井断面优化 5 1无轨斜井1 斜井原设计为单车道加错车道断面 设错车道3处 单车道净空断面尺寸宽5 1m 高5 8m 错车道净空断面尺寸宽7 6m 高5 88m 考虑到1 斜井作为正洞开挖与衬砌砼的运输及通风通道 原设计断面无法满足要求 故对设计断面进行了优化 1 断面宽度 内净空宽度为7 5m 2 断面高度 6 8米 3 斜井施工期间 自卸车在掌子面
11、调头影响装碴时间 在取消错车道后每隔200m的缓坡段设倒车洞一处 便于自卸车在洞内调头 25 5斜井断面优化 5 2有轨斜井斜井参数进行了变更 2 斜井纵坡加大为22 长度缩短为508m 同时对断面尺寸进行了调整 斜井断面考虑以下几方面因素 1 矿车尺寸及矿车通行安全距离 2 边墙管线路安放空间 3 洞内通风管空间 4 人行道 综合以上影响因素 2 斜井调整后的断面净空为7 1m 宽 5 96m 高 3 斜井调整后的净空断面为7 8m 宽 6 0m 高 26 5斜井断面优化 5 2有轨斜井通过2 3 斜井的实践 有轨斜井断面宽度有效尺寸应满足以下要求 三车道 1台单筒绞车 1台双筒绞车 740
12、cm 四车道 910cm 根据象山隧道的实际运输情况来看 在工期紧 运输量大的情况下尽可能采用四车道断面 并尽量不用并轨形式 高度选择 均指轨道顶面至拱顶高度 三趟风管时其高度最小值为 588cm 架设两趟风管时最小值为550cm 27 有轨斜井四车道一般断面图 28 6井底碴仓设置 2 3 斜井均在井底设置碴仓 与正洞无轨运输实现立体转载 实践证明该方式的出碴速度快于平面装碴一倍左右 且少投入二次转运设备 但仍存在以下弊端 1 自卸汽车方量大于矿车容量 难以实现一对一对接 出现自卸车等矿车的状况 对掌子面有一定影响 2 多工作面同时出碴时 由于没有设置临时存碴场地 影响部分掌子面出碴 3 当
13、爆破效果不佳时 大石块易堵塞碴仓 清理时耽误出碴时间 4 碴仓底部标高较低 须设抽水机不停抽水 鉴于此 有条件时宜在碴仓附近利用洞身或洞室 横通道设置存碴场地 增加倒运设备 可一定程度提高出碴效率 29 出碴转载 30 7斜井交叉口的处理 7 1斜井与正洞的交角不可过小2 3 斜井与正洞的交角分别为39 和17 造成斜井与正洞相交处的岩壁较薄 不利于交叉口处的结构稳定 同时交角过小使碴仓无法实现双面倒碴 降低运输效率 在斜井与正洞交角锐角一侧由于角度小 风管弯度大 对通风也有一定影响 为此3 斜井井底设置了联络通道 7 2斜井对应正洞附近应设置横通道 形成行车循环由于车流量大 易造成车辆堵塞
14、故井底左右线间应利用原设计或新增横通道 形成循环运输 加快行车速度 保证井底交通通畅 31 7斜井交叉口的处理 7 3为保证出碴和进料不相互干扰 两个工作场地要分开1 斜井井底采用平面双联 保证在交叉口处进出车辆分行 2 斜井井底采用立体双联 利用高差 保证接料卸碴不干扰 7 4井底设施范围内仰拱砼尽早完成由于井底附近是设施布置的密集地 也是设备 人员密集的地方 因此必须将本段仰拱施工与设施施工同步安排 切忌图一时之快 给后部施工带来很多不便 32 2 斜井井底布置图 33 2 斜井井底纵断面示意图 34 3 斜井交叉口平面图 35 3 斜井井底纵断面示意图 36 8井身管路与泵站设置 8 1
15、制订有余地的抽排水方案8 2排水管路配备1 排水管路配备原则 满足正常抽水要求 预留2倍以上管路空间 前期管路要方便后期管路安装 2 管路尽可能采用大直径排水管 抽水机并管抽水或采用较大功率 高扬程设备 3 排水管路宜设置于人行道一侧边墙 便于检修与维护 8 3泵站选择泵站选择应综合考虑各方面因素设立 避免影响洞室安全稳定 不得影响洞内车辆行驶 空间位置要利于抽水设备的安装与拆卸及管路 电路的安装 泵站容量要考虑停电在抢修期内洞内的最大出水量以及足够数量抽水设备的安装空间 37 靠行人道侧设置的风水管路 38 泵站 39 9出碴运输应考虑的几个方面 1 充分利用绞车的提升能力 井底出碴大车应根
16、据掌子面的数量与开挖进度合理配备 避免闲置或不足 2 洞内车量的交通组织 在开挖面较多时 应适当采取轻重车分道行驶的方式形成井底车辆循环 避免交通拥堵 3 双向倒碴 2 3 斜井由于现场地形所限 只能单面卸碴 在斜井与正洞交角较大时尽可能形成双面卸碴 可减少车辆在碴仓附近的倒车次数 提高运输效率 40 10多斜井多工作面管理 10 1主次分明 力保关键线路10 2车辆运输线路做好规划10 3增加或改变横通形式 保证方便运输 10 4配备足够资源10 5加强设备管理10 6加快铺底作业 41 11结束语 通过龙厦铁路象山隧道的工程实践证明 要通过有轨斜井施工隧道正洞 必须注意解决一下问题 1必须建立出碴和进料独立的系统2设计上解决目前斜井断面小和辅助通道设置的问题3提升设备能力满足施工 特别是支护材料运输能力4充分预留排水能力5加强砼运输的研究6加强多工作面的施工组织与管理 保证通风效果 42 谢谢大家 欢迎批评指正 43
