大坡度斜井進正洞井底碴場及料場布設方案

王紅雨

結合山西虹梯關隧道3、4號通風斜井進正洞施工實例,詳細介紹了大坡度斜井井底存碴場、存料場的主要施工步驟及采取的相關技術措施,實現洞內棄碴及材料的快速轉運,提高施工效率,從而達到正洞快速施工的目的。

大坡度斜井;存碴場;存料場

1.工程概況

長平高速公路虹梯關隧道全長13.122km,位于山西省長治市平順縣境內,是目前全國所建的第三長高速公路特長隧道。為確保整個隧道的安全運營,在B6合同段線路左側設置了3、4號通風斜井和2號地下風機房。3號斜井長708.50m,坡度37.39%,傾角20?0′,運營后主要向右洞送排風;4號斜井長679.68m,坡度38.39%,傾角21?0′,運營后主要向左洞送排風。

2.施工總體部署

根據虹梯關隧道總體施工組織安排及工期要求,3、4號斜井掘進至井底并與正洞貫通后,要承擔正洞約600m的出碴及材料運輸任務。

3、4號斜井均采用絞車提升有軌運輸系統出碴,3號斜井采用變頻雙筒絞車、雙車道,礦車容量為12m3;4號斜井采用單筒絞車、單車道,礦車容量為6m3。為保證正洞施工的合理有序,快速進行,3號斜井主要承擔正洞出碴任務,4號斜井作為材料運輸和作業人員上下通道,同時在3號斜井井底設置臨時存碴場,4號斜井井底設置臨時存料場。

3、4號斜井掘進至井底并與正洞貫通后,按左右洞兩個掌子面向進口方向掘進,開挖后洞碴先采用自卸車經3號排風道運至井底碴場集中堆放,再利用挖掘機裝碴,礦車運輸,絞車提升至洞外卸碴點,然后再采用自卸汽車運輸至指定棄碴場。正洞材料運輸(包括噴錨料、襯砌混凝土原材料、鋼拱架、鋼筋網片、錨桿等)首先利用4號斜井礦車運至井底存料場,然后再利用裝載機、自卸車經4號排風道運至施工作業面。為加快3號排風道所需支護材料的運輸和4號排風道出碴以及進入正洞施工后作業方便,需開挖一條作業通道,連通3、4號排風道。

同時購置人車1輛以運送正洞施工人員上下班,人車利用4號斜井絞車牽引,當需要人車運行時,將礦車摘鉤牽引至洞口外存車線上,然后牽引人車并掛鉤至4號斜井絞車上。

3.施工方案及技術措施

3號斜井存碴場施工布置。依據絞車運行參數規定要求,礦車提升速度不得超過5m/秒,施工按照4m/秒計算,從井底碴場到卸碴點距離為770m,則往返一趟需6分鐘,裝碴時間按6分鐘/車計算,則每車提升外運時間為12分鐘,按此計算每小時裝碴提升外運為5趟。礦車額定容量為12m3/車,考慮安全因素,平均按照每車裝碴10m3計,每天絞車有效工作時間為18小時,其余時間為絞車、牽引系統、軌道部分維修養護時間,按以上參數可計算出,每天出碴量(虛方)為900m3(18??0=900m3)。

擴大斷面開挖后存碴場凈寬14.66m,凈高8.97m,初期支護采用I20b型鋼拱架,縱向間距為0.8m,拱架間采用 22鋼筋聯接,環向間距為1.0m,在拱部及邊墻部位打設D25中空注漿錨桿,錨桿長度4.0m,梅花型布設,噴射C2O混凝土,如圖2所示。

存碴場施工方法。考慮擴挖后井底存碴場斷面較大,為保證施工安全,施工時采用預留核心土三臺階七部法開挖支護,即將拱部、邊墻分作三個臺階,開挖后及時架設鋼拱架、完成錨網噴支護,再開挖仰拱,完成支護閉合成環。井底存碴場采用三臺階七部開挖法,施工步驟如圖3所示。

4號斜井存料場施工布置。4號斜井作為材料運輸及作業人員上下通道,需在井底設置臨時存料場。臨時存料場設在井底SC2-7型襯砌段,考慮存料及機械裝料作業需要,施工時需擴大斷面,形成料場,施工結束后,將擴大部分采用M7.5漿砌片石回填,存料場布置如圖4所示。存料場施工方法同3號斜井存碴場一樣,采用三臺階七部開挖法組織施工。

4.安全控制措施

井底存碴場、存料場斷面較大且地質較差,開挖時采用三臺階法施工,并嚴格控制爆破震動,施工時上下導坑錯開距離控制在3~5m,開挖后及時施作支護體系。

開挖輪廓要預留支撐沉落量及變形量,并利用量測反饋信息及時調整支護措施。

存碴場、存料場掘進完成后,應及時施工仰拱,仰拱施工時,一次開挖長度控制在3~4m。同時,與排風道交叉口處應設置臨時支撐,防止支護失穩造成坍塌。

實踐證明,在大坡度斜井需承擔正洞任務時,在井底設置碴場可以極大地加快洞內棄碴的流水線運輸,設置料場可以加快掌子面的支護能夠及時封閉,這樣正洞施工的速度大大加快,施工效率得以提高,施工安全也能夠得到保證。

[1]姚鐵軍.一種斜井有軌出碴快速施工方法[J].鐵道建筑技術,2011.01