中鐵xx局集團(tuán)有限公司特長(zhǎng)隧道大直徑通風(fēng)豎井施工關(guān)鍵技術(shù)2013年10月27日11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2第一部分工程概況3

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4

設(shè)計(jì)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(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5第二部分總體技術(shù)方案6

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、安全防護(hù)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(shí)提前一模進(jìn)行開挖支護(hù)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(shí)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7

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，注漿過程中充分利用快速封堵器的特點(diǎn)及時(shí)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(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、渣粒徑過大等現(xiàn)象。出渣設(shè)備2總體技術(shù)方案8

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9第三部分關(guān)鍵施工技術(shù)103關(guān)鍵施工技術(shù)術(shù)在目前國(guó)內(nèi)特特長(zhǎng)隧道通風(fēng)風(fēng)豎井?dāng)?shù)量不不斷增長(zhǎng)形勢(shì)勢(shì)下，豎井施施工機(jī)械和施施工技術(shù)水平平有了很大提提高，但依舊舊存在鑿井設(shè)設(shè)備陳舊、生生產(chǎn)能力低、、安全生產(chǎn)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)高等諸多多問題。xx隧道1#豎井井根據(jù)工期及及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條條件，借鑒煤煤礦豎井通過過對(duì)豎井機(jī)械械化配套設(shè)備備選型、安全全施工措施保保障、豎井掘掘砌施工工藝藝等多方面進(jìn)進(jìn)行分析論證證，采用合理理、科學(xué)的隧隧道大直徑通通風(fēng)豎井施工工技術(shù)進(jìn)行施施工，有效提提高了施工進(jìn)進(jìn)度，降低了了施工成本，，保證了施工工質(zhì)量安全。。113關(guān)鍵鍵施施工工技技術(shù)術(shù)3.1豎豎井井機(jī)機(jī)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(jì)計(jì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)圖圖，，選選用用煤煤礦礦IVG改改進(jìn)進(jìn)型型井井架架。。其其特特點(diǎn)點(diǎn)：：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(yùn)運(yùn)輸輸，，井井架架復(fù)復(fù)用用率率高高，，天天輪輪平平臺(tái)臺(tái)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(tái)臺(tái)、、翻翻碴碴平平臺(tái)臺(tái)、、扶扶梯梯、、基基礎(chǔ)礎(chǔ)等等部部分分組組成成，，改改進(jìn)進(jìn)后后鋼鋼管管井井架架天天輪輪平平臺(tái)臺(tái)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(jìn)進(jìn)型型井井架架123關(guān)關(guān)鍵鍵施施工工技技術(shù)術(shù)3.1豎豎井井機(jī)機(jī)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(hù)護(hù)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(hù)護(hù)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(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)。。封封口口盤盤門門采采用用卷卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)機(jī)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(jìn)進(jìn)一一步步保保護(hù)護(hù)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。。13豎井井提提升升絞絞設(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)時(shí)時(shí)的的重重要要安安全全防防護(hù)護(hù)設(shè)設(shè)施施，，設(shè)設(shè)于于井井口口處處安全盤用來保護(hù)井井底作業(yè)人員的安安全，拉緊吊桶提提升穩(wěn)繩、懸吊設(shè)設(shè)備3關(guān)鍵施工技技術(shù)3.1.2井井下安全防護(hù)設(shè)施施3.1豎井機(jī)機(jī)械化配套設(shè)備選選型143關(guān)鍵施工技技術(shù)3.2井壁座座安全施工技術(shù)xx隧道1#豎井井壁壁座每10米一道道，作為支承上部部井筒的基礎(chǔ)。豎井井筒一般構(gòu)造造圖相鄰井壁座間相對(duì)對(duì)突出圍巖153關(guān)鍵施工技技術(shù)3.2井壁座座安全施工技術(shù)由于xx隧道1#豎井二次次襯砌待豎井井筒筒開挖支護(hù)完畢后后，由下至上進(jìn)行行澆筑。期間如若若進(jìn)行井壁座開挖挖，在沒有支撐體體系或者支持體系系不牢固的情況下下，其相鄰井壁座座相對(duì)突出部位圍圍巖受自身圍巖破破碎、松散、開挖挖爆破擾動(dòng)、施工工周期長(zhǎng)、風(fēng)化、、滲水等因素影響響，極易發(fā)生掉塊塊甚至局部坍塌，，造成嚴(yán)重質(zhì)量安安全隱患。為確保保豎井施工安全，，井壁座采用于二二次襯砌混凝土澆澆筑時(shí)提前一模進(jìn)進(jìn)行井壁座開挖施施工。充分利用井井內(nèi)安全防護(hù)盤作作為井壁座施工操操作平臺(tái)及臨時(shí)放放渣場(chǎng)地進(jìn)行施工工。163關(guān)鍵施工技技術(shù)3.2井壁座座安全施工技術(shù)井壁座開挖井壁座圍巖支撐系系統(tǒng)井壁座開挖完成后后及時(shí)噴射混凝土土封閉巖面，按間間距1m焊接Φ32螺紋鋼連接井井壁座相鄰鋼拱架架（或錨桿），內(nèi)內(nèi)側(cè)圍巖利用圓木木加木楔進(jìn)行支撐撐防護(hù)，防止掉塊塊坍塌。二次襯砌砌緊跟快速完成井井壁座混凝土澆筑筑。173關(guān)鍵施工技技術(shù)3.3井下快快速排、堵水施工工技術(shù)針對(duì)豎井正井法施施工特性，結(jié)合現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際滲水、突突水情況，在xx隧道1#豎井施工工中采取兩套施工工水處理技術(shù)。3.3.1滲滲水段水處理技術(shù)術(shù)采取半導(dǎo)坑上下導(dǎo)導(dǎo)開挖的作業(yè)方式式。上下導(dǎo)按垂直直間距1m逐次進(jìn)進(jìn)行開挖爆破，在在上導(dǎo)坑施工時(shí)，，相對(duì)下導(dǎo)坑為積積水區(qū)，并在積水水區(qū)上方開挖四分分之一井壁座圍巖巖，沿井壁座焊寬寬度50cm,高高為井壁座高度的的環(huán)形水箱作為沉沉渣濾水池，水箱箱內(nèi)加設(shè)腹板，下下方用木楔使之與與巖面頂緊，并焊焊接Φ32螺紋鋼鋼連接水183關(guān)鍵施工技技術(shù)3.3井下快快速排、堵水施工工技術(shù)3.2.1滲滲水段水處理技術(shù)術(shù)箱外壁及井壁座相相鄰鋼拱架，確保保圍巖及支護(hù)穩(wěn)定定性。利用低揚(yáng)程程水泵將井底會(huì)水水抽至濾水池過濾濾后可作為高壓施施工用水，多余過過濾水由高揚(yáng)程水水泵排除井外。井下滲水處理示意意圖193關(guān)鍵施工技技術(shù)3.3井下快快速排、堵水施工工技術(shù)3.3.2涌涌水段水處理技術(shù)術(shù)豎井開挖至K0+112處時(shí)，井井壁出現(xiàn)出水，最最大達(dá)10.2m3/h，為確保保施工安全及工程程質(zhì)量，采用對(duì)豎豎井K0+112以下地段采用壓壓力出水口快速封封堵器焊接Φ42導(dǎo)管注雙液漿止止水。壓力出水口快速封封堵引流裝置構(gòu)造造示意圖圖中：1.巖壁2.水平地質(zhì)探孔巖壁壁3.金屬變形膨脹片4.螺母5.橡膠止水片6.鋼管7.喇叭口8.速凝封堵料9.控制閥門10.引流管注：該技術(shù)已獲得得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局局發(fā)明專利授權(quán)（（專利號(hào)：ZL201010594146.5）203關(guān)鍵施工技技術(shù)3.3井下快快速排、堵水施工工技術(shù)3.2.2涌涌水段水處理技術(shù)術(shù)快速封堵器安裝于于巖壁孔部位，與與Φ42導(dǎo)管焊接接，導(dǎo)管長(zhǎng)度2m、3m交錯(cuò)布置置，導(dǎo)管間距為100cm（環(huán)向向）×100cm（縱向）進(jìn)行布布孔，水泥一水玻玻璃雙液漿、單液液水泥漿配比如下下表。水泥一水玻璃雙液液漿、單液水泥漿漿配比裂隙類型（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1.50:1.00～1.00:1.001.0:0.5213關(guān)鍵施工技技術(shù)3.3井下快快速排、堵水施工工技術(shù)3.3.1涌涌水段水處理技術(shù)術(shù)應(yīng)用快速封堵器雙雙液漿止水施工注漿過程中充分利利用快速封堵器的的特點(diǎn)及時(shí)通過排排、堵水措施調(diào)整整圍巖富水區(qū)水壓壓，提高注漿質(zhì)量量。223關(guān)鍵施工技技術(shù)3.4正井法法多臨空面水壓爆爆破技術(shù)3.4.1導(dǎo)導(dǎo)爆管起爆針遠(yuǎn)程程起爆技術(shù)豎井正井法全斷面面爆破開挖施工采采用導(dǎo)爆管起爆針針遠(yuǎn)程起爆多臨空空面水壓爆破技術(shù)術(shù)，其效果明顯，，有效降低了爆破破安全風(fēng)險(xiǎn)、控制制了炸藥用量、增增加了循環(huán)進(jìn)尺及及爆破效果、降低低了粉塵濃度。起爆針+前置安全導(dǎo)爆管+傳爆導(dǎo)爆管雷管一次性導(dǎo)爆管起爆爆針、高能脈沖起起爆器233關(guān)鍵施工技技術(shù)3.4正井法法多臨空面水壓爆爆破技術(shù)3.4.2多多臨空面爆破網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)xx隧道1#豎井開挖挖施工中應(yīng)用滿足足深孔起爆要求的的非電毫秒雷管組組合非電半秒雷管管，形成多臨空面面起爆網(wǎng)絡(luò)。秒延期導(dǎo)爆管雷管管延期時(shí)間表段別/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

243關(guān)鍵施工技技術(shù)3.4正井法法多臨空面水壓爆爆破技術(shù)3.4.2多多臨空面爆破網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)起爆順序：掏槽眼到周邊眼依依次起爆，雷管逐逐次為1、3、5、7、9段非電毫秒雷管、、2、3段非電半秒雷管起起爆。在爆破過程程中3、4、5排炮眼形成形成4組，每組含有內(nèi)向向、兩側(cè)3個(gè)臨空面共計(jì)12個(gè)臨空面，在爆破破過程中對(duì)向組爆爆破出的巖石可對(duì)對(duì)向碰撞、擠壓。。爆破網(wǎng)路布置及臨臨空面示意圖253關(guān)鍵施工技技術(shù)3.4正井法法多臨空面水壓爆爆破技術(shù)3.4.3水水壓爆破借鑒目前國(guó)內(nèi)成熟熟的水壓爆破技術(shù)術(shù)進(jìn)行裝藥。水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)構(gòu)圖豎井井下開挖爆破破作業(yè)26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)盤荷載增大，使用穩(wěn)車3臺(tái)地面增加穩(wěn)車2臺(tái)清底人工清底，抓巖機(jī)配合挖機(jī)清底目前豎井施工中大大多采用HJ-6型中心回轉(zhuǎn)式抓抓巖機(jī)裝巖。本豎豎井前30m的施施工過程中，采用用中心回轉(zhuǎn)式抓巖巖機(jī)裝巖，發(fā)現(xiàn)此此種方式無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)快速、安全施工工。后采用CT45-7A型小型型挖掘機(jī)進(jìn)行裝巖巖。3關(guān)鍵施工技技術(shù)3.5出渣設(shè)設(shè)備設(shè)備選型27中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)許許人工配合作業(yè)3關(guān)鍵施工技技術(shù)3.5出渣設(shè)設(shè)備設(shè)備選型小型挖掘機(jī)吊裝簡(jiǎn)簡(jiǎn)便28第四部分主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)295主要技術(shù)創(chuàng)創(chuàng)新點(diǎn)5.1井壁座安全施工技技術(shù)：井壁座于二二次襯砌混凝土施施工時(shí)提前一模進(jìn)進(jìn)行開挖支護(hù)施工工。避免其在先開開挖后施工過程中中發(fā)生掉塊、坍塌塌等質(zhì)量安全隱患患，減少臨時(shí)支撐撐資金成本投入；；5.2井下快速高效排、、堵水施工技術(shù)：：滲水段采取半導(dǎo)導(dǎo)坑上下導(dǎo)開挖，，下導(dǎo)坑作積水區(qū)區(qū)，井壁座設(shè)置濾濾水箱進(jìn)行環(huán)保節(jié)節(jié)能排水；涌水段段在注漿過程中利利305主要技術(shù)創(chuàng)創(chuàng)新點(diǎn)用快速封堵器及時(shí)時(shí)排、堵水調(diào)整圍圍巖富水區(qū)水壓，，提高雙液漿注漿漿質(zhì)量。5.3正井法多臨空面水水壓爆破技術(shù)：通通過采取導(dǎo)爆管起起爆針遠(yuǎn)程起爆多多臨空面水壓爆破破網(wǎng)絡(luò)爆破，在減減小開挖面水平環(huán)環(huán)向應(yīng)力影響的同同時(shí)，有效降低爆爆破安全風(fēng)險(xiǎn)、炸炸藥用量、