大坡度斜井進(jìn)正洞井底碴場(chǎng)及料場(chǎng)布設(shè)方案

王紅雨

結(jié)合山西虹梯關(guān)隧道3、4號(hào)通風(fēng)斜井進(jìn)正洞施工實(shí)例,詳細(xì)介紹了大坡度斜井井底存碴場(chǎng)、存料場(chǎng)的主要施工步驟及采取的相關(guān)技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)棄碴及材料的快速轉(zhuǎn)運(yùn),提高施工效率,從而達(dá)到正洞快速施工的目的。

大坡度斜井;存碴場(chǎng);存料場(chǎng)

1.工程概況

長(zhǎng)平高速公路虹梯關(guān)隧道全長(zhǎng)13.122km,位于山西省長(zhǎng)治市平順縣境內(nèi),是目前全國(guó)所建的第三長(zhǎng)高速公路特長(zhǎng)隧道。為確保整個(gè)隧道的安全運(yùn)營(yíng),在B6合同段線路左側(cè)設(shè)置了3、4號(hào)通風(fēng)斜井和2號(hào)地下風(fēng)機(jī)房。3號(hào)斜井長(zhǎng)708.50m,坡度37.39%,傾角20?0′,運(yùn)營(yíng)后主要向右洞送排風(fēng);4號(hào)斜井長(zhǎng)679.68m,坡度38.39%,傾角21?0′,運(yùn)營(yíng)后主要向左洞送排風(fēng)。

2.施工總體部署

根據(jù)虹梯關(guān)隧道總體施工組織安排及工期要求,3、4號(hào)斜井掘進(jìn)至井底并與正洞貫通后,要承擔(dān)正洞約600m的出碴及材料運(yùn)輸任務(wù)。

3、4號(hào)斜井均采用絞車(chē)提升有軌運(yùn)輸系統(tǒng)出碴,3號(hào)斜井采用變頻雙筒絞車(chē)、雙車(chē)道,礦車(chē)容量為12m3;4號(hào)斜井采用單筒絞車(chē)、單車(chē)道,礦車(chē)容量為6m3。為保證正洞施工的合理有序,快速進(jìn)行,3號(hào)斜井主要承擔(dān)正洞出碴任務(wù),4號(hào)斜井作為材料運(yùn)輸和作業(yè)人員上下通道,同時(shí)在3號(hào)斜井井底設(shè)置臨時(shí)存碴場(chǎng),4號(hào)斜井井底設(shè)置臨時(shí)存料場(chǎng)。

3、4號(hào)斜井掘進(jìn)至井底并與正洞貫通后,按左右洞兩個(gè)掌子面向進(jìn)口方向掘進(jìn),開(kāi)挖后洞碴先采用自卸車(chē)經(jīng)3號(hào)排風(fēng)道運(yùn)至井底碴場(chǎng)集中堆放,再利用挖掘機(jī)裝碴,礦車(chē)運(yùn)輸,絞車(chē)提升至洞外卸碴點(diǎn),然后再采用自卸汽車(chē)運(yùn)輸至指定棄碴場(chǎng)。正洞材料運(yùn)輸(包括噴錨料、襯砌混凝土原材料、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)片、錨桿等)首先利用4號(hào)斜井礦車(chē)運(yùn)至井底存料場(chǎng),然后再利用裝載機(jī)、自卸車(chē)經(jīng)4號(hào)排風(fēng)道運(yùn)至施工作業(yè)面。為加快3號(hào)排風(fēng)道所需支護(hù)材料的運(yùn)輸和4號(hào)排風(fēng)道出碴以及進(jìn)入正洞施工后作業(yè)方便,需開(kāi)挖一條作業(yè)通道,連通3、4號(hào)排風(fēng)道。

同時(shí)購(gòu)置人車(chē)1輛以運(yùn)送正洞施工人員上下班,人車(chē)?yán)?號(hào)斜井絞車(chē)牽引,當(dāng)需要人車(chē)運(yùn)行時(shí),將礦車(chē)摘鉤牽引至洞口外存車(chē)線上,然后牽引人車(chē)并掛鉤至4號(hào)斜井絞車(chē)上。

3.施工方案及技術(shù)措施

3號(hào)斜井存碴場(chǎng)施工布置。依據(jù)絞車(chē)運(yùn)行參數(shù)規(guī)定要求,礦車(chē)提升速度不得超過(guò)5m/秒,施工按照4m/秒計(jì)算,從井底碴場(chǎng)到卸碴點(diǎn)距離為770m,則往返一趟需6分鐘,裝碴時(shí)間按6分鐘/車(chē)計(jì)算,則每車(chē)提升外運(yùn)時(shí)間為12分鐘,按此計(jì)算每小時(shí)裝碴提升外運(yùn)為5趟。礦車(chē)額定容量為12m3/車(chē),考慮安全因素,平均按照每車(chē)裝碴10m3計(jì),每天絞車(chē)有效工作時(shí)間為18小時(shí),其余時(shí)間為絞車(chē)、牽引系統(tǒng)、軌道部分維修養(yǎng)護(hù)時(shí)間,按以上參數(shù)可計(jì)算出,每天出碴量(虛方)為900m3(18??0=900m3)。

擴(kuò)大斷面開(kāi)挖后存碴場(chǎng)凈寬14.66m,凈高8.97m,初期支護(hù)采用I20b型鋼拱架,縱向間距為0.8m,拱架間采用 22鋼筋聯(lián)接,環(huán)向間距為1.0m,在拱部及邊墻部位打設(shè)D25中空注漿錨桿,錨桿長(zhǎng)度4.0m,梅花型布設(shè),噴射C2O混凝土,如圖2所示。

存碴場(chǎng)施工方法。考慮擴(kuò)挖后井底存碴場(chǎng)斷面較大,為保證施工安全,施工時(shí)采用預(yù)留核心土三臺(tái)階七部法開(kāi)挖支護(hù),即將拱部、邊墻分作三個(gè)臺(tái)階,開(kāi)挖后及時(shí)架設(shè)鋼拱架、完成錨網(wǎng)噴支護(hù),再開(kāi)挖仰拱,完成支護(hù)閉合成環(huán)。井底存碴場(chǎng)采用三臺(tái)階七部開(kāi)挖法,施工步驟如圖3所示。

4號(hào)斜井存料場(chǎng)施工布置。4號(hào)斜井作為材料運(yùn)輸及作業(yè)人員上下通道,需在井底設(shè)置臨時(shí)存料場(chǎng)。臨時(shí)存料場(chǎng)設(shè)在井底SC2-7型襯砌段,考慮存料及機(jī)械裝料作業(yè)需要,施工時(shí)需擴(kuò)大斷面,形成料場(chǎng),施工結(jié)束后,將擴(kuò)大部分采用M7.5漿砌片石回填,存料場(chǎng)布置如圖4所示。存料場(chǎng)施工方法同3號(hào)斜井存碴場(chǎng)一樣,采用三臺(tái)階七部開(kāi)挖法組織施工。

4.安全控制措施

井底存碴場(chǎng)、存料場(chǎng)斷面較大且地質(zhì)較差,開(kāi)挖時(shí)采用三臺(tái)階法施工,并嚴(yán)格控制爆破震動(dòng),施工時(shí)上下導(dǎo)坑錯(cuò)開(kāi)距離控制在3~5m,開(kāi)挖后及時(shí)施作支護(hù)體系。

開(kāi)挖輪廓要預(yù)留支撐沉落量及變形量,并利用量測(cè)反饋信息及時(shí)調(diào)整支護(hù)措施。

存碴場(chǎng)、存料場(chǎng)掘進(jìn)完成后,應(yīng)及時(shí)施工仰拱,仰拱施工時(shí),一次開(kāi)挖長(zhǎng)度控制在3~4m。同時(shí),與排風(fēng)道交叉口處應(yīng)設(shè)置臨時(shí)支撐,防止支護(hù)失穩(wěn)造成坍塌。

實(shí)踐證明,在大坡度斜井需承擔(dān)正洞任務(wù)時(shí),在井底設(shè)置碴場(chǎng)可以極大地加快洞內(nèi)棄碴的流水線運(yùn)輸,設(shè)置料場(chǎng)可以加快掌子面的支護(hù)能夠及時(shí)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(shù),2011.01