1、1,高速公路特長(zhǎng)隧道大直徑通風(fēng)豎井施工工法關(guān)鍵技術(shù)匯報(bào)材料,2,1 工程概況 . 3 2 總體技術(shù)方案 . 6 關(guān)鍵施工技術(shù) . 8 4 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) .31 5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 .33 6 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

2、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

3、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，

4、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

5、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。,12,3 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

6、跨度13.96m13.96 m。,3.1.1 井架選型,豎井IVG改進(jìn)型井架,13,3 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)

7、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,15,3 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,16,3 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

8、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。,17,3 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32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。,18,3 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

9、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32螺紋鋼連接水,19,3 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,20,3 關(guān)鍵施工技術(shù),3.3 井

10、下快速排、堵水施工技術(shù),3.3.2 涌水段水處理技術(shù),豎井開(kāi)挖至K0+112處時(shí)，井壁出現(xiàn)出水，最大達(dá)10.2m3/h，為確保施工安全及工程質(zhì)量，采用對(duì)豎井K0+112以下地段采用壓力出水口快速封堵器焊接42導(dǎo)管注雙液漿止水。,壓力出水口快速封堵引流裝置構(gòu)造示意圖,圖中：1.巖壁 2.水平地質(zhì)探孔巖壁 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(mén) 10.引流管 注：該技術(shù)已獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)（專(zhuān)利號(hào)：ZL2010 1 0594146.5）,21,3 關(guān)鍵施工技術(shù),3.3 井下快速排、堵水施工技術(shù),3.2.2 涌水段水處理技術(shù),快

11、速封堵器安裝于巖壁孔部位，與42導(dǎo)管焊接，導(dǎo)管長(zhǎng)度2m、3m交錯(cuò)布置，導(dǎo)管間距為100cm（環(huán)向）100cm（縱向）進(jìn)行布孔，水泥一水玻璃雙液漿、單液水泥漿配比如下表。,水泥一水玻璃雙液漿、單液水泥漿配比,22,3 關(guān)鍵施工技術(shù),3.3 井下快速排、堵水施工技術(shù),3.3.1 涌水段水處理技術(shù),應(yīng)用快速封堵器雙液漿止水施工,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。,23,3 關(guān)鍵施工技術(shù),3.4 正井法多臨空面水壓爆破技術(shù),3.4.1 導(dǎo)爆管起爆針遠(yuǎn)程起爆技術(shù),豎井正井法全斷面爆破開(kāi)挖施工采用導(dǎo)爆管起爆針遠(yuǎn)程起爆多臨空面水壓爆破技術(shù)，其效果明顯，有

12、效降低了爆破安全風(fēng)險(xiǎn)、控制了炸藥用量、增加了循環(huán)進(jìn)尺及爆破效果、降低了粉塵濃度。,起爆針+ 前置安全導(dǎo)爆管 + 傳爆導(dǎo)爆管雷管,一次性導(dǎo)爆管起爆針、高能脈沖起爆器,24,3 關(guān)鍵施工技術(shù),3.4 正井法多臨空面水壓爆破技術(shù),3.4.2 多臨空面爆破網(wǎng)絡(luò)技術(shù),xx隧道1#豎井開(kāi)挖施工中應(yīng)用滿(mǎn)足深孔起爆要求的非電毫秒雷管組合非電半秒雷管，形成多臨空面起爆網(wǎng)絡(luò)。,秒延期導(dǎo)爆管雷管延期時(shí)間表,25,3 關(guān)鍵施工技術(shù),3.4 正井法多臨空面水壓爆破技術(shù),3.4.2 多臨空面爆破網(wǎng)絡(luò)技術(shù),起爆順序：掏槽眼到周邊眼依次起爆，雷管逐次為1、3、5、7、9段非電毫秒雷管、2、3段非電半秒雷管起爆。在爆破過(guò)程中3

13、、4、5排炮眼形成形成4組，每組含有內(nèi)向、兩側(cè)3個(gè)臨空面共計(jì)12個(gè)臨空面，在爆破過(guò)程中對(duì)向組爆破出的巖石可對(duì)向碰撞、擠壓。,爆破網(wǎng)路布置及臨空面示意圖,26,3 關(guān)鍵施工技術(shù),3.4 正井法多臨空面水壓爆破技術(shù),3.4.3 水壓爆破,借鑒目前國(guó)內(nèi)成熟的水壓爆破技術(shù)進(jìn)行裝藥。,水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)圖,豎井井下開(kāi)挖爆破作業(yè),27,目前豎井施工中大多采用HJ-6型中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)裝巖。本豎井前30m的施工過(guò)程中，采用中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)裝巖，發(fā)現(xiàn)此種方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速、安全施工。后采用CT45-7A型小型挖掘機(jī)進(jìn)行裝巖。,3 關(guān)鍵施工技術(shù),3.5 出渣設(shè)備設(shè)備選型,28,中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)許人工配合作業(yè),3 關(guān)鍵

14、施工技術(shù),3.5 出渣設(shè)備設(shè)備選型,小型挖掘機(jī)吊裝簡(jiǎn)便,29,第四部分 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn),30,5 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn),5.1 井壁座安全施工技術(shù)：井壁座于二次襯砌混凝土施工時(shí)提前一模進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。避免其在先開(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； 5.2 井下快速高效排、堵水施工技術(shù)：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)，井壁座設(shè)置濾水箱進(jìn)行環(huán)保節(jié)能排水；涌水段在注漿過(guò)程中利,31,5 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn),用快速封堵器及時(shí)排、堵水調(diào)整圍巖富水區(qū)水壓，提高雙液漿注漿質(zhì)量。 5.3 正井法多臨空面水壓爆破技術(shù)：通過(guò)采取導(dǎo)爆管起爆針遠(yuǎn)程起爆多臨空面水壓爆破網(wǎng)絡(luò)爆破，

15、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。,32,第六部分 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,33,6 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,在xx隧道1#豎井施工中采用隧道大直徑通風(fēng)豎井施工技術(shù)該技術(shù)提高了施工進(jìn)度，降低了施工成本。通過(guò)與常規(guī)煤礦豎井施工相比，其設(shè)備選型經(jīng)濟(jì)適用性、多臨空面水壓爆破開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺度、井下排、堵水效果、初期支護(hù)與二次襯砌質(zhì)量、安全、環(huán)保措施等方面都有明顯的提高，達(dá)到了良好的效果。其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益顯著。,34,第七部分 應(yīng)用推廣前景,35,7 推廣應(yīng)用前景,本技術(shù)在xx高速公路特長(zhǎng)隧道xx隧道1#豎井施工中實(shí)踐及運(yùn)用，應(yīng)用情況良好： 1）施工進(jìn)度大大提高：較原傳統(tǒng)煤礦立井施工開(kāi)挖、出渣、二次襯砌施工進(jìn)度大