烏鞘嶺 隧道集團 技術交流會議材料

2022-06-24 23:45:05 字數 4638 閱讀 5914

烏鞘嶺隧道千枚岩地段施工

中鐵隧道集團烏鞘嶺隧道工程指揮部

二〇〇五年八月二十八日

第一部分基本情況

一、施工範圍

中隧集團負責施工烏鞘嶺隧道嶺脊地段大台豎井(515.66m)及其井下平導1395m,9#斜井(2438.64m)及其井下右線正洞1511m,左線正洞1300m。

二、地質情況

地質為志留系板岩夾千枚岩。處在活斷層f6和f7斷層之間,受構造影響,岩體破碎,構造裂隙發育,岩體完整性差異較大,次生斷裂或分支斷裂發育。屬中等富水區,正常湧水量3232.

12 m3/d,**其最大湧水量為4660m3/d。板岩薄層狀,層理不明顯,節理、裂隙發育,呈薄層狀角礫結構,產狀不穩定,圍岩破碎,區域性結構面充填泥質物,面光滑、穩定性較差;千枚岩擠壓揉皺,鬆軟破碎,水浸呈泥狀,其中夾石英脈多呈酥碎砂狀以散體結構為主,自穩性很差,極易變形、坍塌、掉塊嚴重。圍岩整體穩定性較差,為v級深埋軟岩,且屬高地應力區。

降雪天氣自9月初至第二年6月下旬,達9個多月。凍土深度為2.0m。

第二部分軟弱地質深豎井施工

一、工程概況

大台豎井設計井深為515.66m,開挖直徑6.2m,襯砌後淨斷面5.5m,井口地面海拔3021.9m,豎井井身圍岩主要以v、iv級為主。

豎井承擔的左線平導施工任務為1416m。其中ⅱ級216m,ⅲ級800m,ⅳ級300m。平導按有軌雙車道斷面設計,三臂台車施工,設計淨空尺寸為4.8×5.75m(寬×高)。

該豎井主要為先行探明地質、增開井下施工工作面、作為施工通風豎井使用,工程完成後封閉。從施工效果來看達到了預期目的。

豎井井口靠近f7斷層,距斷層邊緣約300m,在其破碎影響帶範圍內。井口上覆全新統洪積碎石土,厚10~25m,鬆散潮濕,ⅴ級圍岩;下伏基岩為志留系下統板岩夾千枚岩:板岩成分為長石、石英,具板狀結構,岩質脆硬,灰色、灰綠色。

千枚岩,多為絹雲千枚岩,與板岩互層狀,受f7斷層影響,二者揉皺強烈,節理發育,岩體破碎,產狀破碎,產狀多變,節理發育~很發育,ⅳ級圍岩。地下水較發育,為中等富水區。豎井井身最大湧水量為300 m3/d。

井下平導工程最大湧水量為2920m3/d。

二、施工主要難重點

● 施工段海拔高,機械裝置及施工人員效能低。因此施工裝置選擇要盡可能考慮機械化程度高且適應高寒特點。

● 冬季時間長,冬季土壤凍結深度達2m。因此除施工裝置必須考慮裝置效能外,施工作業環境必須考慮高寒給施工可能帶來的機械效能降低和由於冬季結冰等對施工帶來的安全問題等。

● 圍岩軟弱、富水等給施工進度、施工安全、施工方法及施工效率所帶來的不利影響。

● 結合施工特點施工裝置的合理配套。

● 施工安全的危險因素多。

三、掘井作業方式選擇與裝置配套

1、作業方式選擇

豎井施工作業方式一般按施工工序可分為單行作業、平行作業、混合作業三種方式。單行作業即掘進若干個迴圈後,一次將這一大段的井壁襯砌完成的作業方式;平行作業指在井筒下部工作面掘進的同時,在其上部的吊盤上另乙個空間進行井壁襯砌的作業方式;混合作業是指掘進和襯砌工序在乙個迴圈段內先後進行的作業方式。

單行作業,工序單一,便於組織,迴圈時間長,成井速度低。平行作業,掘井裝置多,施工組織複雜,安全管理要求高,施工人員素質要求亦高。混合作業部分交叉作業,工序簡單便於管理,永久支護緊跟,適合軟岩。

故施工中選擇混合作業方式。

2、裝置配套

混合作業與之配套的施工裝置主要有:傘形鑽機、大抓岩機、整體金屬襯砌模板等。輔助裝置主要有:提公升系統、穩車懸吊系統、排水系統、通風系統、通訊系統等(圖2)。

2.1提公升系統

提公升系統主要組成部分有:提公升容器、提公升機、井架等。

提公升容器:由於豎井施工過程中提公升容器主要是提公升巖碴、人員以及物料,而支護使用的噴漿料和砼利用管道進行,故提公升容器選擇為普通矸石吊桶。其容積根據吊桶公升降一次的迴圈時間小於或等於吊桶裝碴時間確定選為3m3(主絞車吊桶)和1.

5m3(副絞車吊桶)座鉤式吊桶。

提公升機:根據提公升方式及提公升量,同時考慮豎井施工完成後需施工井下平導,故提公升裝置選擇為jk系列。主提公升機為2jk-3.

5/15.5型,主要作為出碴和提公升、下放大型機械裝置(3m3吊桶);副提公升機為2jk—2/15.5型,作為提公升物料和作業人員之用(1.

5m3吊桶)。

主、副絞車主要由機械部分和電氣部分兩部分組成。機械部分主要包括主軸裝置(滾筒)、變速箱、液壓站(一用一備)、潤滑站(一用一備)、兩組雙閘制動器、深度指示器、乙個齒輪聯軸器、乙個彈簧聯軸器等。電氣部分主要包括磁力站、高壓開關櫃、高壓換向器、操縱台(主令)、電動機、箱式電阻等。

井架:根據施工井徑、井深、裝置配置,井架選擇為ⅳ型。

2.2穩車懸吊系統

穩車系統:主要包括吊盤穩車4臺、風水管穩車1臺、吊幫浦穩車1臺、抓岩機穩車1臺、溜灰管穩車2臺、穩繩穩車2臺、安全梯穩車1臺、滑模穩車3臺以及放炮電纜、通訊訊號電纜穩車各1臺。

吊盤:豎井井筒吊盤分上中下三層,上層用穩繩固定,上層主要布置有通過主副吊桶的喇叭口;中層主要是噴射砼的作業平台,其上有砼襯砌模板,該模板可上下滑移,依靠砼輸送管輸送的砼一次澆注成型;下層主要用以布置中心迴轉式抓岩機。在該層底部有可供中心迴轉式抓岩機滑移的軌道和固定風動式潛水幫浦的裝置。

豎井鑽機(傘鑽)在不進行鑽眼作業時提公升至井架二層,作業時使用主提公升機鋼絲繩懸掛下放至井底,作業完畢後,提公升至井架二層平台檢修

封口盤和固定盤:豎井懸吊採用鋼絲繩懸吊的方式。豎井井口盤、固定盤等均採用梁格的布置方法,目的使管線通過方便,並使盤、臺的結構盡量合理。

鑿井管路(包括風筒)和各種電纜線通過封口盤和固定盤。管路、電纜線要避開井口翻碴溜槽及運輸線路,要給傘鑽在井口的吊運留出通路,並盡量布置在出車方向的兩側。

2.3排水系統

原設計井身中部設定一座腰幫浦站,但在工程實踐中根據實際情況考慮以下因素取消了腰幫浦站:

1) 選用的吊幫浦排水能力為60m3/h,揚程630m,根據詳細計算,吊幫浦的排水能力和揚程可滿足豎井一級排水要求並具有一定能力的儲備。

2) 腰幫浦站主要為於平導排水中的轉水、臨時存水作用,無實用效果,加上腰幫浦站作為中間環節,如出現故障,檢修困難。

綜合各種因素施工中經優化後實際採用的排水方案為:

豎井施工期間:出水量小於10m3/h時,在裝碴的同時,用風動潛水幫浦將水直接抽入吊桶,並隨隧碴一起提出井外;大於10m3/h時,使用吊幫浦(80gdl-75×10型)一次抽排至井外。

平導施工期間:採用一級揚水的方案。幫浦房配備3臺高壓臥幫浦,最高揚程為731m,2臺運轉,1臺備用。井壁敷設兩趟排水管路,一路排水,一路備用,最大湧水時兩路同時投用。

2.4施工裝置

井筒鑿岩裝置採用:在井筒施工達到裝置作業高度前使用普通風鑽,而後採用傘形鑽機(fjd6)。出碴裝置採用中心迴轉式抓岩機(hz-6型0.

6m3),人工配合小型挖掘機(山貓331型)裝碴。整體金屬襯砌模板襯砌。豎井使用主要裝置如表1:

表1 主要施工機械裝置

四、裝置布置

鑿井裝置布置為:主要裝置有1臺2jk3.5-15.

5型提公升絞車作為主絞車,1臺jk-2.0/20型副絞車,單鉤(雙吊桶)提公升3.0m3吊桶,hz-6型中心迴轉式抓岩機,六臂傘型鑽架1套,80dgl-75×10吊幫浦排水,φ159砼輸料管,φ700金屬風管壓入式通風,φ159壓風管,φ100供水管路,安全梯1套,動力、照明、通迅、爆破電纜各一路,雙層吊盤。

在井口上分設兩套翻碴臺,溜槽以下配自卸汽車,運至棄碴場。

五、施工方法

1、井口段施工:

施工流程:開挖(鑽爆)→出碴→初支→襯砌。

主要裝置:人工配合小挖掘機鏟挖,汽車吊提公升3m3吊桶出碴,鋼筋綁紮完成後,人工立模,整體灌注。

2、井身段施工:

施工流程:開挖→出碴→初支→襯砌→排水清底。

使用主要裝置: fjd-6型六臂傘鑽鑽眼;hz-6中心迴轉抓岩機抓巖至吊桶,提公升井口,翻碴至8t自卸車運至碴場;人工使用風鑽打設系統錨桿,架立拱架,噴砼; mjy型整體金屬刃角下行模板襯砌;小挖掘機(山貓331型短臂挖掘機)輔以人工來完成。

3施工中遇到的問題及解決措施:

3.1深孔爆破

由於豎井施工時單工序作業,因此要提高作業效率,解決的辦法有:一是減少工序,二是縮短迴圈時間,或二者兼顧考慮。

本工程施工初期爆破效果一直不理想,達不到一掘一襯的需要。由於圍岩條件差,襯砌必須緊跟開挖面,而開挖的進尺無法滿足襯砌進尺,帶來了一是圍岩暴露時間長,二是打亂了既有作業迴圈,最終作業效率降低。因而必須提高爆破效率。

施工中試驗了四種鑽爆方案:二級錐形掏槽→矩形掏槽→一級錐形掏槽→二級直眼掏槽。最終選擇直眼掏槽方案後,成孔率、裝藥率提高,打眼的角度易控制,爆破效果達到80%~90%,迴圈進尺在3.

2~3.8m。

3.2施工防坍

由於圍岩軟弱,施工中為防止坍壁的發生採取了以下措施效果明顯:

1) 打設超前錨桿:主要是探明下一迴圈為各部位圍岩軟弱程度、水量情況等以利於提前採取措施。

2) 加設環形拱架:根據超前錨桿實施的情況,若遇圍岩軟弱且水量加大時,利用工16型鋼在井壁形成2~3道剛性支撐,以防止坍壁的發生或擴大。

3) 小型或區域性坍壁則採用掛設雙層鋼筋網等方式。

4) 「2)、3)」 實施完畢後方可開挖下迴圈。

3.3施工排水

由於豎井施工環境的特殊性,井筒湧水較其他形式的輔助坑道對施工速度施工質量的影響更甚。本工程除專人掌子面設集水坑專人抽排,襯砌緊跟外。對於散水的處理措施是:

圍岩預注漿;井壁設定「l」形截水環,使水通過收集後集中排入指定位置,不致成為散水而惡化作業面施工環境。

3.4組織管理

勞動組織管理:將作業人員按鑽爆、出碴找平、立模襯砌、出碴清底四道工序實行滾班作業。

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