大坡度斜井进正洞井底碴场及料场布设方案

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结合山西虹梯关隧道3、4号通风斜井进正洞施工实例,详细介绍了大坡度斜井井底存碴场、存料场的主要施工步骤及采取的相关技术措施,实现洞内弃碴及材料的快速转运,提高施工效率,从而达到正洞快速施工的目的。

大坡度斜井;存碴场;存料场

1.工程概况

长平高速公路虹梯关隧道全长13.122km,位于山西省长治市平顺县境内,是目前全国所建的第三长高速公路特长隧道。为确保整个隧道的安全运营,在B6合同段线路左侧设置了3、4号通风斜井和2号地下风机房。3号斜井长708.50m,坡度37.39%,倾角20?0′,运营后主要向右洞送排风;4号斜井长679.68m,坡度38.39%,倾角21?0′,运营后主要向左洞送排风。

2.施工总体部署

根据虹梯关隧道总体施工组织安排及工期要求,3、4号斜井掘进至井底并与正洞贯通后,要承担正洞约600m的出碴及材料运输任务。

3、4号斜井均采用绞车提升有轨运输系统出碴,3号斜井采用变频双筒绞车、双车道,矿车容量为12m3;4号斜井采用单筒绞车、单车道,矿车容量为6m3。为保证正洞施工的合理有序,快速进行,3号斜井主要承担正洞出碴任务,4号斜井作为材料运输和作业人员上下通道,同时在3号斜井井底设置临时存碴场,4号斜井井底设置临时存料场。

3、4号斜井掘进至井底并与正洞贯通后,按左右洞两个掌子面向进口方向掘进,开挖后洞碴先采用自卸车经3号排风道运至井底碴场集中堆放,再利用挖掘机装碴,矿车运输,绞车提升至洞外卸碴点,然后再采用自卸汽车运输至指定弃碴场。正洞材料运输(包括喷锚料、衬砌混凝土原材料、钢拱架、钢筋网片、锚杆等)首先利用4号斜井矿车运至井底存料场,然后再利用装载机、自卸车经4号排风道运至施工作业面。为加快3号排风道所需支护材料的运输和4号排风道出碴以及进入正洞施工后作业方便,需开挖一条作业通道,连通3、4号排风道。

同时购置人车1辆以运送正洞施工人员上下班,人车利用4号斜井绞车牵引,当需要人车运行时,将矿车摘钩牵引至洞口外存车线上,然后牵引人车并挂钩至4号斜井绞车上。

3.施工方案及技术措施

3号斜井存碴场施工布置。依据绞车运行参数规定要求,矿车提升速度不得超过5m/秒,施工按照4m/秒计算,从井底碴场到卸碴点距离为770m,则往返一趟需6分钟,装碴时间按6分钟/车计算,则每车提升外运时间为12分钟,按此计算每小时装碴提升外运为5趟。矿车额定容量为12m3/车,考虑安全因素,平均按照每车装碴10m3计,每天绞车有效工作时间为18小时,其余时间为绞车、牵引系统、轨道部分维修养护时间,按以上参数可计算出,每天出碴量(虚方)为900m3(18??0=900m3)。

扩大断面开挖后存碴场净宽14.66m,净高8.97m,初期支护采用I20b型钢拱架,纵向间距为0.8m,拱架间采用 22钢筋联接,环向间距为1.0m,在拱部及边墙部位打设D25中空注浆锚杆,锚杆长度4.0m,梅花型布设,喷射C2O混凝土,如图2所示。

存碴场施工方法。考虑扩挖后井底存碴场断面较大,为保证施工安全,施工时采用预留核心土三台阶七部法开挖支护,即将拱部、边墙分作三个台阶,开挖后及时架设钢拱架、完成锚网喷支护,再开挖仰拱,完成支护闭合成环。井底存碴场采用三台阶七部开挖法,施工步骤如图3所示。

4号斜井存料场施工布置。4号斜井作为材料运输及作业人员上下通道,需在井底设置临时存料场。临时存料场设在井底SC2-7型衬砌段,考虑存料及机械装料作业需要,施工时需扩大断面,形成料场,施工结束后,将扩大部分采用M7.5浆砌片石回填,存料场布置如图4所示。存料场施工方法同3号斜井存碴场一样,采用三台阶七部开挖法组织施工。

4.安全控制措施

井底存碴场、存料场断面较大且地质较差,开挖时采用三台阶法施工,并严格控制爆破震动,施工时上下导坑错开距离控制在3~5m,开挖后及时施作支护体系。

开挖轮廓要预留支撑沉落量及变形量,并利用量测反馈信息及时调整支护措施。

存碴场、存料场掘进完成后,应及时施工仰拱,仰拱施工时,一次开挖长度控制在3~4m。同时,与排风道交叉口处应设置临时支撑,防止支护失稳造成坍塌。

实践证明,在大坡度斜井需承担正洞任务时,在井底设置碴场可以极大地加快洞内弃碴的流水线运输,设置料场可以加快掌子面的支护能够及时封闭,这样正洞施工的速度大大加快,施工效率得以提高,施工安全也能够得到保证。

[1]姚铁军.一种斜井有轨出碴快速施工方法[J].铁道建筑技术,2011.01