_秦岭终南山公路隧道竖井施工技术探讨
秦岭终南山公路隧道通风竖井的施工技术与数值模拟_ 重要
河北宣东二号井竖井
824.0
6.0
141.0
100.35
1998
河北宣东二号井副井
854.0
6.5
141.0
104.48
1998
筒的不同深度处，使掘、砌两大作业能充分的平行完成，砌壁作业不再单独占用凿井工 时，从而可有效的加快井筒的成井速度。但是因为在采用掘、砌平行作业时，提升碴石 的吊桶在通过稳绳盘和砌壁吊盘时必须减速，这样会造成延长吊桶一次提升运行的时 间，加上受井筒断面的限制，很难在井底配置大容积吊桶和大斗容抓岩机，从而很大程 度上降低排碴能力和限制立井掘进速度的增加，因此这种作业方式在 70 年后期发展停 滞。
第二章 竖井的施工方法
在长大公路隧道通风竖井，尤其是大断面竖井建设中，由于缺乏相应的施工经验， 如何在保证质量的前提下快速、安全的施工，成为现实中研究的主要问题。
为此，本章结合秦岭终南山公路隧道通风竖井的工程特点，介绍其施工方法，研究 施工技术措施、施工组织方案，结合该项目竖井的施工经验，提出超大、深竖井的施工 技术措施。
2.2.2 反井法
传统的反井法是指先由下向上开凿反井，然后再由上向下扩挖成井的方法。使用反 井法基本的前提条件是有事先做好的水平巷道。导洞的施工主要有以下四种方法。
一是沿竖井轴线用钻爆法自上而下开挖直径较小的导洞，此种方法出碴效率高，占 用井上绿地较少。使用的前提条件就是底部平洞的开挖已经完成，有出碴的便利通道。 具体的方法是先开挖用于溜碴用的导井，然后再用钻爆法扩挖到设计尺寸。导井多采用 钻爆法施工，即先沿竖井的设计轴线用钻爆法自上而下开挖直径较小的导井，然后再爆 破扩挖到设计轮廓线。在导井开挖的过程中，采用吊桶出碴，而扩挖时利用导井溜碴， 并从竖井底部的平洞用汽车出碴，提高出碴效率[2]。
秦岭终南山特长公路隧道施工技术研究
5.孙均地下工程设计理论与实践 1996
6.中铁一局科研所西康线秦岭隧道Ⅱ线平导进口工区常规设备在施工中的配备与管理 1997
7.徐林生.王兰生二郎山公路隧道岩爆发生规律与岩爆预测研究[期刊论文]-岩土工程学报 1999(5)
(1)优化了输水洞线。本工程具有长、小、深、硬、杂等特点,洞线布置非常关键。依据设计合理、施工便利、安全与经济等要求,经方案比较,确定了南线优化输水方案。
(2)分析比较了掘进机法和钻爆法施工的工作条件和优缺点,结合引红济石工程的地质条件,论证了掘进机法施工的可行性与合理性。
(3)研究了掘进机的工作原理、组成结构及其常用类型,提出本工程适宜采用的机型为双护盾式掘进机。在此基础上进行了施工支护设计,采用惯用计算法,分析了锚喷和预制管片联合支护的效果。
掰南交通大学硕士研究擞学位论文第50贾第一多完成赫横淹道和主பைடு நூலகம்栩贯她的附近的应力图:
④20遘横逶遴与主漏提交楚瓣遥瓣主溺g彝)受力攮凝冕黧7·3。
萄7—320通横通遭岛主洞相交赴辩近的主洞《X向)应力
②20通横通邋与主洞相交处附近的主洞(Y向)蹙力情况见图7—4。
蓬?吨20逶横滋邀奄主漏相交鲶酣遥熬擞灏程两}盛鸯
5.期刊论文刘大军.张益忠.LIU Da-jun.ZHANG Yi-zhong TBM在不良地质洞条件下的施工技术-探矿工程-岩土钻
掘工程2008,35(10)
TBM掘进机以其快速、高效、安全、优质等优点越来越广泛地被应用于隧洞开挖施工中,尤其更适用于深埋超长隧洞,然而在不良地质洞段中TBM掘进缓慢,甚至有卡刀可能,反而不如钻爆法灵活,这就需要根据围岩性状采取特殊技术处理措施,辅以监控量测手段对支护方案进行验证、调整支护措施、修正设计参数等.结合辽宁大伙房输水隧洞工程,总结了在不良地质洞条件下的超前地质预报方法、不良地质段处理措施以及围岩变形监测方法.
秦岭终南山特长公路隧道通风竖井定额编制的研究与探讨_胡雷
由于受到国民经济发展和社会条件的制约，我国公路隧道发展起 步较晚，特别是在长大隧道的建设方面和铁路等其他行业相比还有一 定的差距。 虽然竖井式通风在我国公路隧道项目建设中尚属首次，但 是在煤炭、铁路等行业中已有大量采用，特别是煤炭行业，有的矿山竖 井甚至达到 1000 米以上，因此他们在竖井施工方面有着丰富的经验， 同时也具有一套比较完整的竖井工程计价依据。 但是，由于工程特点 和行业管理等方面的不同，这些资料并不能准确和全面的反映公路工 程的实际，特别是针对秦岭终南山特长公路隧道这一世界级工程的实 际情况。 比如，在煤炭行业的定额中竖井井筒的最大直径仅限于 8 米 以内，与该项目中 11.5 米的竖井井筒直径差距还是相当大的 。 因 此 ， 我们在参考和借鉴其他行业的经验和资料的同时应该充分结合公路 工程隧道项目建设的实际，针对秦岭终南山隧道这一具体项目进行具 体的定额研究与分析。
①准备阶段。具备相应水、电条件后。将反井钻机安装在预先浇筑 好的混凝土基础上，连接好各部分液压系统管路和电气线路，进行运 转调试。
②导孔阶段。驱动钻机，自上而下钻进导向孔。主轴的扭矩和推进 缸的轴向进给通过钻杆传递给导孔钻头，形成逐渐加深的导向孔。 导 向 孔 直 径 一 般 为 216～270mm， 其 中 1 号 竖 井 导 向 孔 直 径 为 220mm,3 号竖井导向孔为 270mm。 自钻杆中心而压入的泥浆液，携带破碎的岩 渣通过钻杆与导向孔间的环形空间从井口排出。 导孔和下部隧洞贯通 后，本阶段结束。
该隧道的建设规模之大，技术之复杂均为我国隧道建设史上所罕 见，无论在设计、施工、监理等建设阶段，还是通风、监控、防灾等后期 的运营管理方面都给建设者们带来了一系列新的课题，甚至在很多方 面在国内公路隧道建设中尚属首例。 因此，进行针对这些新课题的科 学研究，对确保该隧道的科学建设和运营管理，并对今后的长大隧道 建设提供经验和技术支持就显得尤为重要， 特别是在造价管理方面， 现行的公路隧道工程定额所体现的工程规模还不能完全与这类工程 相适应，而且还有许多定额项目急需补充和完善。
秦岭终南山特长公路隧道安全快速施工技术探析
＿ ￣ ： 鼍■ ０ － ｌ ｌ 兰 ■ 一
部的损害较 ， ｈ ． 爆破 后进 都 相互循环 ， 以此保风 量的计算
毒 蓦 、
。
§ 熙 ！ 蹲 虢 坡比 较 平 整、 好 看 ， 主 要 是进
性 。隧道 内试验通 风布置如下图所示 。 同时 在进 行施工 时， 该 工程使 用了大 量的先 进设备和 仪器，比如 激 光断面仪 、 地 质雷达 、 铰接 自卸车等 。
完成开挖 施工 。
四 通 风技 术 （ 一） 秦 岭终南山隧道通 风施工 方式
三． 爆破 技 术施 工 秦 岭 终南 山特 长公路 隧道 的通风 施工主要 采用 了 长 管路混 合式 通 本工程 在进行 隧 道的开 挖时 主要应 用 了光面爆 破 技术 ， 其 技术 特 风 方式 ， 这种 通风 方式 具 有通风 速率 高且不容 易被 自然风 所干 扰的 优 征 和 预裂 爆破 技 术 相似 ， 在 势 ， 在考虑到 秦岭终 南山隧道极长 的特点， 在 隧道 中的通 风必须 要具 有 利 用长管混 合式通 风 ， 可 以保证 隧道 内每 一段的通风 ■： 、 晦 ｊ 冀 进 行爆 破开 挖以后 对岩体 内 高 强性能的优 点 ，
．
为了确 保 隧道 内通风性 能 的 良好 性 ， 保障 隧 道施 工人 员顺利 完成 ｊ篷 鲤 璺 行 周边 眼 的爆 破 工 作。 其 他 ： … ■ ０｜ ＿ … ●娑一ｊ Ｉ ＿ ｊ ＝ ｌ 、 ７ ｒ 。 Ｚ ～ 一一 三 童 迹 霞 １ 了ｌ 药稚 选 爆 ｒ １ １ Ｐ 巴 ｕ 雷管 亩 百 砭 工１ １｝ 嘞∈ 施 工 ，在 进行 隧 道 内通 风 系统 施 工 时必 须 要对 其通 风量 进 行 试 验计
秦岭终南山公路隧道施工方法
秦岭终南山公路隧道施工方法秦岭终南山公路隧道的施工方法可不是一般的工程，听起来有点“高大上”，但其实一切都跟我们的生活息息相关。
这条公路隧道横跨了山脉，直接在地下挖了个大洞，能让大家不再绕山走，节省了时间，也让我们更容易通行。
不过，光是想想就知道，这项工程可得费劲了。
毕竟，秦岭的山可是挺高挺险的，你想想，在那样的山里打隧道，得有多少难度？不过，施工的方式很特别，我们一起来看看。
最关键的一步就是要确保“地基稳”。
说白了，就是要搞清楚这个隧道能不能在山里开挖而不塌方。
要是山里面一不小心出了点儿问题，那可就麻烦大了。
施工前，得进行大量的勘探工作，像个“侦探”一样，了解山体的情况。
别小看这个，山体的土质、岩层的分布，甚至是地下水的情况，都得一一搞明白。
你想想，要是在山里打个洞，土层没稳住，一不小心发生塌方，后果可就不堪设想了。
得先把这些“潜在危机”都排除在外，才能放心开工。
开挖隧道的方式也很讲究。
一般来说，隧道施工有几种方法，比如“分段爆破法”和“盾构法”这些。
说到爆破法，大家应该不陌生吧。
就像在电影里，炸药一爆，山就“开花”了。
但现实中的爆破可没那么简单。
每一颗炸药都得精确到位，确保既能炸出想要的岩洞，又不会引发山体的不稳定。
换句话说，打隧道就像是跟山脉玩“捉迷藏”，每一步都得小心翼翼。
不过，有时候爆破不适用，怎么办？没关系，咱们还可以用“盾构机”。
这种机器厉害了，就像是给隧道装上了个超级大“钻头”，在地下慢慢转动，把岩石都搅碎，自己一边转一边把碎石清理掉。
这个方法可以说是稳妥得很，适合那些土质较软、岩层比较松散的地方。
用盾构机开挖，隧道的壁面还特别平整，后期施工也更省力。
在隧道打好后，还得进行支护。
没有支护，山体的压力一大，隧道可能就会变形，甚至垮塌。
所以，隧道壁上得加装一些支撑结构。
常见的支护方法有喷射混凝土、钢拱架等等。
喷射混凝土就像是给隧道披上一层坚硬的“外衣”，让隧道更加牢固。
至于钢拱架，则是通过钢材的支撑力，让隧道在施工过程中更加稳定，减少变形的风险。
终南山隧道技术调研报告
终南山隧道技术调研报告——高速公路隧道1．隧道概况及工程水文地质条件1.1基础情况介绍世界最长的双洞高速公路隧道---秦岭终南山公路隧道。
该隧道是国家交通规划网内蒙古包头至广东茂名高速公路在陕西境内的重要路段，也是陕西省“三纵四横五辐射”公路骨架网中西安至安康高速公路沟通秦岭南北地区交通的控制性工程。
秦岭终南山公路隧道北起西安市长安区五台乡，南抵商洛市柞水县营盘镇，隧道单洞全长18.02公里，双洞长36.04公里。
隧道按双向车道高速公路标准建设；隧道净宽10.5米，限高5米；设计车速80公里/小时，总投资31.93亿元。
1.2隧道概况秦岭是黄河与长江两大水系的分水岭，是西安至安康高速公路必须克服的天然屏障。
秦岭终南山特长隧道位于西康公路西安至柞水段，隧道全长18.020km，为东线、西线双洞四车道，中线间距30m。
该隧道是国家公路网规划的西部开发八条公路干线中的内蒙古阿荣旗至广西北海和银川至武汉两条路线上的共用段，也是陕西省规划的"米"字型公路网主骨架西康公路中的重要组成部分。
它的建成对促进西部开发战略的实施和陕西省与周边省市的经济交流具有十分重要的意义。
该隧道由石砭峪垭口翻越秦岭地区的终南山，在隧道东侧与西康铁路秦岭特长隧道相邻。
进口位于长安县石砭峪乡青岔村石砭峪河右岸。
出口位于柞水县营盘镇小峪街村太峪河右岸。
洞内为人字坡，最大纵坡为1.1%。
隧道最大埋深1600m。
行车速度为60~80km/h，隧道内路面为水泥混凝土路面1.3工程水文地质条件洞身岩性主要以混合片麻岩和混合花岗岩为主，岩石坚硬，岩体完整，受构造影响轻微，节理不发育，围岩类别多为Ⅳ、Ⅴ类，最大埋深1640m。
探讨公路隧道竖井施工技术
探讨公路隧道竖井施工技术摘要：随着我国公路交通事业飞速发展，公路隧道通风竖井建设将会日益增多，如何选用简单、经济、环保、安全的施工工法，对提高施工单位的经济效益，确保施工安全和进度，保护施工区域的自然环境具有非常重要的意义。
本文简要分析了我国公路隧道竖井的特点及存在的问题，并对常见的施工方法进行介绍，重点对应用较为广泛的反井法施工技术进行探讨。
关键词：公路隧道；竖井施工方法；反井法施工技术1.公路隧道竖井的特点及施工中存在的问题公路隧道竖井有以下特点：竖井断面普遍较大（目前国内公路隧道竖井开挖直径大部分在 6.1～9.0 米范围），而且有继续扩大趋势；公路隧道竖井深度与矿山竖井相比较小，大部分在150～400m 范围，绝大部分在山岭隧道中间部位，处嵩山峻岭之中，进场施工条件差，多为岩石隧道竖井。
目前国内外公路隧道竖井施工及研究存在问题：施工方法大部分采用自上而下全断面开挖法，施工进度慢、施工成本高；竖井施工的研究主要集中在如何提高机械化程度，充分发挥机械化的综合效能，如何达到最高月掘进长度方面。
而公路隧道施工的关键工期往往不是竖井施工，而是隧道正洞的施工；为提高竖井施工机械化程度，需要运输大型机械设备及大量材料的标准较高的施工便道，修施工便道造成的大面积开挖和竖井井口弃碴对环境破坏较大；公路隧道竖井施工对一个企业来说很可能是短期行为，大型设备的购买很难发挥效益，造成设备闲置。
2.公路隧道竖井施工方法目前，公路隧道竖井施工方法主要有自上往下开挖法和反井法开挖，各种施工方法的使用需根据围岩级别、交通条件、断面尺寸、有无钢板衬砌以及工期和施工成本来选择，我国公路隧道竖井施工最常用的为反井法施工，如秦岭终南山公路隧道2#竖井、夹活页特长公路隧道竖井（井深365m，内径8m）、苍岭隧道通风竖井（深度273.7m，内经8.6m）、乌鞘岭特长公路隧道芨芨沟竖井（深度466.6m，内经5.1m）等工程中均有应用。
秦岭终南山隧道2#竖井机械化配套施工技术
ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｏ ｆ Ｑ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｍｏ ｕ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｓ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｎ ａ ｎ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｔ ｄ ｉ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ １ １ ． ２ ｍ ｉ ｎ Ａ ｓ ｉ ａ ＇ ｓ， ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ
竖井 中心设 置 中隔板 ， 形 成 二 个 通 风 口 。竖 井 一 次
为３ ． ０ ｍ， 每掘进一 个段 高后 进行 喷锚 支护 ，在从 井 底 采用 １ ． ４ ｍ段高 金属 组合 式模板 滑模法 进行二 次
衬砌井 壁和施工 中隔板 。井筒 表土段采用 挖掘 机挖
案， 选用与施工工 艺相配套的机械 化装备 ， 科学管理 ， 合理组织施工队伍 ， 取得 ２ 竖井月进尺连 续 ５个月超过 ７ ０ ｍ， 最 高月进尺
８ ０ ｍ的好成绩 ， 实现 了安 全 、 优质、 快速、 高效施工。
关键词 竖 井
中图分类号
机械化配套
装备技 术
科 学管理
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５—２ ８ ０ １ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ４ ． ６ １
ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｎｄ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ， ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ，ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ，ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ａ ｍ ，ｍａ ｄ ｅ ｆ ｏ ｏ ｔ ａ ｇ ｅ ｅ ｘ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ７ ０ ｍ ｐ ｅ ｒ ｍｏ ｎ ｔ ｈ ｆ ｏ ｒ ５ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｃ ｕ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｏ ｎ ｔ ｈ ｓ ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｄ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｓ ｈ ｆｔ ａ ，ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ｍｏ ｎ ｔ ｈ ｌ ｙ ｆ ｏ ｏ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｓ ８ Ｏ ｍ ，ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｆｅ ａ ｔ ｙ， ｑ ｕ ｌｉ ａ ｔ ｙ，ｒ ａ ｐ ｉ ｄ，ｅ ｆ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ．
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
秦岭终南山公路隧道竖井施工技术探讨胡 健1 雷 平2 王立新3 轩俊杰4(1江苏现代路桥有限责任公司南京210049;2陕西省高速公路建设集团公司西安710054;3中铁第一勘察设计院集团有限公司城建院西安710043;4甘肃省交通厅长达路业有限公司兰州730000)摘 要 结合秦岭终南山公路隧道的竖井施工,介绍了竖井施工的技术难点,对秦岭终南山公路隧道竖井施工方案及相关问题进行探讨,阐述了可行的竖井施工方法,保证了竖井施工工期、安全、环保、经济等方面的要求。
关键词 秦岭终南山公路隧道 竖井 施工方法随着我国基础建设的扩大,高速公路、尤其是公路隧道随着施工技术的发展,科学技术的进步,大型机械设备的应用得到了迅猛发展。
长大隧道越来越多,秦岭终南山公路隧道长18.02km,位居亚洲第一,世界第二。
长大隧道的施工技术往往制约着整条公路建设的工期。
而长大隧道,尤其是特长公路隧道的施工工期往往又被竖井的施工技术所制约。
因为,国内在长大隧道通风竖井施工方面的经验还比较欠缺,有时会因为缺少相匹配的施工技术而使设计工期被后延。
所以,特长公路隧道竖井施工技术的探讨对公路建设的可持续发展具有重要意义。
本文仅就竖井施工中的有关问题进行讨论,并以秦岭终南山特长公路隧道的竖井施工方案比较为例,对若干特殊的施工方案予以简要说明。
1 秦岭终南山公路隧道竖井工程概况1.1 通风概况秦岭终南山公路隧道为了提高运营环境条件及安全,采用了3竖井的纵向式通风方案,两线共用竖井,竖井采用隔板将送、排风道隔离,竖井底部排风处设不同高度的导风隔板,以利于风流汇合。
3座通风竖井分别将东、西线隧道合分成4个通风段,最长段为4948m,最短段为3781m,依据控制需风量及竖井内v=18m/s的控制风速,确定竖井直径。
确定3个竖井分别为:1号竖井:内径 =10.8m,最大开挖外径 = 12.92m,井深H=190m;2号竖井:内径 =11.2m,最大开挖外径 = 13.32m,井深H=661m;3号竖井:内径 =11.5m,最大开挖外径 = 13.62m,井深H=393m。
1.2 地质概况竖井井位所处地区均属湿润寒冷山地气候,雨量充沛。
地下水均为基岩裂隙水,节理裂隙贫水段,地下水类型:H CO3 Ca型水,无侵蚀性(图1)。
图1 竖井地质纵断面图1号竖井位于秦岭北坡石砭峪沟中游,竖井地面高程1126m。
出露的地层为:上部31m第四系全新统崩积块石土,块石岩性为混合片麻岩, 级围岩。
下部为混合片麻岩,夹少量片麻岩残留体,岩体受构造影响较重,岩体较破碎,以块状镶嵌结构为主, 级围岩。
2号竖井位于秦岭北坡水洞子沟中上游,竖井地面高程1703m。
出露地层上部30m为第四系全新统崩积块石土,块石岩性为混合片麻岩, 级围岩;下部为混合片麻岩,部分地段夹黑云母斜长角闪24片岩残留体,岩体受构造影响轻微,岩体完整,以大块状砌体结构为主, 级围岩。
3号竖井位于秦岭南坡大东沟中游,竖井地面高程1430m。
出露地层上部30m为第四系全新统崩积块石土,块石岩性为混合片麻岩, 级围岩;下部为混合片麻岩,灰白色,岩体受构造影响轻微,岩体完整,以大块状砌体结构为主, 级围岩。
2 竖井施工主要难点(1)通风竖井断面大:目前国内外现有资料表明,竖井一般净径4~6m,南非瓦尔里夫斯(V aal Reefs)金矿9号风井,净径为10.6m,为世界最大竖井。
本隧道通风竖井断面内直径 =10.8m~ 11.5m,最大开挖直径达13.62m。
由于断面大将对施工带来一系列困难。
(2)由于竖井断面大,最大开挖直径达13.62m,井口部位30~40m范围为地表坡积洪积层和块石地层,井身部位亦有软弱层,围岩压力大而且分布复杂,对井筒结构施工安全影响很大。
(3)本隧道2号通风竖井井深为661m,属于较深的竖井,在交通领域(公路、铁路)是最深的竖井。
(4)由于本竖井为公路隧道通风竖井,井口位置应根据线路走向施设;本隧道三个竖井均在秦岭山中,场地条件恶劣,更增加施工困难。
(5)由于本竖井为通风竖井,并且中间设置中隔板。
风道最大风速达到V=18m/s,为了确保中隔板不漏风是确保通风效果的关键。
因此隔板混凝土性能、灌注工艺和接头密封度均为施工难点。
(6)施工安全的危险因素多。
3 国内外竖井施工方法探讨3.1 全断面开挖方法一般竖井广泛采用的施工方法适用于竖井断面净径3~8m,断面过大时,由于一次出碴量过大,所有矿碴均须从井口吊出,施工进度慢,而且必须有施工便道修建至井口的条件,供大型设备运输和弃渣。
同时井口需要有供升降机、井架等布置的施工场地。
国内采用这种方法的类似工程有中铁十二局施工的乌鞘岭特长隧道芨芨沟竖井(竖井井筒深466.6m,内径5.1m),江西曲江主井井筒的施工(竖井深887m,开挖直径5.7~ 5.9m)。
国外采用此种方法的类似工程有瑞士圣哥达山底铁路Sedr un中间竖井(竖井深836m,开挖直径8.6m),瑞士圣哥达公路隧道的2个竖井(H os-pen2tal竖井,深303m,开挖直径6.76m;Gu speis-bach竖井,深522m,开挖直径7.7m),以及加拿大萨德伯里的Gr aig竖井(竖井深1500m,开挖直径6.3m)。
这种方法的优点: 适用的竖井深度及直径范围大,国内外工程实例多,施工技术成熟,便于操作; 当需要利用竖井来开挖主洞时,这种方法是必须的。
缺点: 占用土地面积大,对自然环境影响大; 修建便道增加的工程量大,出渣效率较低。
3.2 先导井、后扩挖(反井法)这种方法使用的前提是底部平洞的开挖已完成,有出渣的便利通道,具体方法是先开挖用于溜渣的导洞,然后再用传统的钻爆法自上而下扩挖成井。
导洞的开挖主要有4种方法:(1)沿竖井轴线用钻爆法自上而下开挖直径较小的导洞。
(2)利用液压爬升机或电动爬罐,配合驱动运输车自上而下开挖导洞的爬罐法;国内开发的电动罐可开挖竖井深度达350m;由此可见此种方法需要引进国外技术。
(3)在地表竖井设计轴线,先用钻机钻出超前导孔,再布置提升机,将钢丝绳穿过导孔至井底通道,由下而上扩挖导洞。
(4)钻机反井、正面扩大法,在地面利用反井钻机自上而下钻一导孔(20~30cm),然后再在井下水平巷道安装大钻头,自下而上开凿导洞,也可自上而下开凿导洞。
导洞直径一般为(100~300cm)。
目前国内的最好设备适用的竖井最大深度为400m,国外设备可达到600m。
国内采用这种方法的类似工程有苍岭特长隧道1号竖井(竖井井深273.7m,衬砌后竖井直径8.6m);雪峰山隧道3号竖井(井深360m,内径6.5m);山东汶南矿矿用竖井(井深316m,开挖直径4.5m)。
国外采用这种方法的类似工程有法意两国联合投资修建的弗雷儒斯公路隧道,意大利端通风竖井(竖井深488m,开挖直径5.8m),瑞士Map-po2M orettina公路隧道的中间竖井(井深375m,开挖直径6.8m)。
该方法优点有: 由于反井已开挖,为爆破形成了良好的临空面,爆破效果良好; 爆破石碴可通过反井放入井下洞室,采取水平运输出碴,可大大降低25爆破和出碴成本,加快竖井施工进度。
占用地上面积小,对自然环境破坏小,修建便道规模较小或不修。
该方法缺点有: 在竖井钻孔前,井底水平巷道应提前开挖; 由于地质钻孔倾斜度不宜控制,对于深竖井导孔方向很难达到设计要求;据了解,采用先进的施工技术,导孔的偏角也仅能控制在0.5 ~ 1 左右; 反井一般不施做初期支护,当竖井围岩条件不好应慎用。
4 秦岭终南山公路隧道竖井施工方案探讨结合秦岭终南山公路隧道工程实际情况,通过比选确定通风竖井整体施工方案。
全断面法虽然技术成熟,工程实例也多,但结合本项目实际情况,除1号竖井井位距便道很近外,2、3号竖井均没有便道可利用,而由于秦岭山区沟谷深切、山高坡陡,修建施工便道非常困难,且2号竖井井位处于国家一级自然保护区内。
反井法有着全断面法不可取代的优越性,在施工质量、速度、安全方面具有明显的优势。
特别是占地少,环保效益非常显著,出渣在隧道内不破坏植被也不影响环境,而且底部隧道已开挖完成,有出渣的便利通道,3个竖井施工中均采用了反井法。
下面就3个竖井的详细施工方法进行探讨。
1号竖井井深只有190m。
施工中采用了反井法的第 种方法,在地面上用反井钻机沿竖井设计轴线自上而下钻一直径为25cm的导孔,然后在安装大钻头,自上而下开凿直径为125cm的导洞,再用传统的钻爆法自上而下扩挖成井。
2号竖井井深661m,施工采用了反井法第 种方法,沿竖井轴线用钻爆法自上而下开挖直径较小的导洞;此种方法出渣效率高,占用井上绿地较少。
3号竖井也采用了反井法的第 种方法,与1号竖井所不同的是开挖完导孔后,在井下水平巷道内安装大钻头,自下而上开凿导洞,然后用传统钻爆法自上而下扩挖成井。
5 克服施工难点3个竖井均采用反井法。
反井法很好地克服了第(1)、(3)、(4)难点;对于第(2)个难点,竖井井口段,考虑到均为第四系全新统崩积块石土,开挖后不稳定,极易产生坍塌。
因此,施工支护采用锚网喷结合I20闭合型钢架支护形式,超前支护采用 42小导管注浆加固地层。
并在井口段设置锁口圈,井身段考虑设置壁座,壁座形式见图2所示。
图2 壁座形式对于第(5)个难点,竖井中间通风隔板的问题,采用隔板与衬砌整体灌注时,必须采用两套模板。
由于竖井净径较大而且有隔板,整体滑动模板必须重新设计。
整体滑动模板是由模板、操作平台和提升机具3部分组成。
作业时可在操作平台上不间断灌注混凝土,同时提升系统也带着模板及操作平台频频向上滑移。
关于安全难题,结合工程实际情况,笔者制定了一套施工安全体系方案,以便今后类似工程参考(图3)。
6 结语在公路隧道通风方式选择上,越来越多的长大隧道选择竖井+射流风机全纵向通风,因此,近年来竖井的快速、安全施工一直受到隧道工程界的关注。
随着科学技术的进步,竖井的修筑在国内外有许多施工方法,并日趋成熟。
本文结合秦岭终南山公路隧道竖井施工工程实例,提出了自己的一些想法和观点,还有一些技术问题仍需进一步解决。
参考文献[1] 重庆交通科研设计院.JT G D70-2004公路隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.[2] 交通部重庆公路科学研究所.JT J042-94公路隧道施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,1995.[3] 赵秋林,魏军政.秦岭终南山特长公路隧道竖井设计与施工方法探讨[J].公路,2005,(8):164-166.[4] 西南交通大学.世界各国已建成和在建的长度大于10km的公路隧道资料汇编[Z].2000.26图3 施工安全体系图解[5] 铁道第一勘察设计院.秦岭终南山特长隧道运营通风设计[Z].2003.[6] 中交集团终南山2号竖井项目部.秦岭终南山特长公路隧道2号竖井施工组织设计[R].北京:中国交通建设股份有限公司,2006.[7] 陈建勋,乔怀玉,等.公路隧道通风竖井施工方法[J].筑路机械与施工机械化,2006,(5):5-7.27。