单车道无轨斜井辅助施工隧道的方案探讨.doc

单车道无轨斜井辅助施工隧道的方案探讨第27卷第3期2011年2月甘肃科技GansuScienceandTechno1Z.27o.3Feb.20ll单车道无轨斜井辅助施工隧道的方案探讨范永在(中国土木工程集团有限公司,北京海淀100038)摘要:目前,国内特长隧道基本采用钻爆法施工,一般为控制工期工程,大多采用单车道斜井辅助施工隧道的方案,以关角隧道为例,介绍了通过采取双联进洞,采用中隔板改变通风方式,皮带机运输等方式对施工方案进行优化的实例,有效地加快了施工进度,缓减了工期压力,以期为长大隧道的设计和施工提供指导和参考.关键词:无轨运输;斜井;双联进洞;中隔板通风方式;皮带机运输;方案优化中图分类号:U216近些年国内新增了很多长大隧道,多采用设置斜井,竖井等辅助坑道实施长隧短打方案,于是施工中经常会遇到长达23km的深长单车道无轨斜井.如何在保证安全质量的前提下实现深长单车道无轨斜井快速施工,是目前急需解决的施工难题,其重难点主要体现在如何进行机械设备配套,如何合理设置井底车场和联络通道,如何解决长距离施工通风难题以及缓解斜井交通运输压力等方面,尤其在高寒缺氧地区,施工难度会进一步加大,所以十分有必要对这些问题进行专项研究和方案优化.1工程概况世界高海拔第一长隧,也是目前国内最长的铁路隧道,设计为两座平行的单线隧道.其地处青藏高原东北缘,高寒干旱缺氧.正洞洞身处于海拔33003400m之间,最高施工点7号斜井口海拔为3678.12m,井身长2332.25m.关角隧道地层岩性极其复杂,沉积岩,岩浆岩,变质岩三大岩类均有出露,隧道通过区内断裂构造极为发育,通过大小不等断层共17条,其中二郎洞断层束长达2355m,对工程建设极其不利,施工中存在着软弱围岩大变形,突水涌水,围岩失稳等风险.关角隧道采用钻爆法施工,共设置斜井15225.08m/10座,平导9856m及18个施工横通道青藏铁路西格二线关角隧道全长32.645km,是辅助正洞施工,如图1所示.E交_2窖暑呈窖圳l蛐ll瑚l自壹曼珈ll岫l,iH呈蜊善耋/毒i害-2糊I饷.,l.一一i:/I鞴.广II.ll燃蛐监盐It14越龇llI1lIII.III1暑:,霉孟_鑫基妄阱5图1关角隧道方案示意从关角隧道的施工组织安排来看,影响建设总满足工期要求.工期的关键因素是斜井的建井速度和整体运输速度,而制约斜井建井速度和运输速度的因素主要是单车道无轨斜井出碴运输困难和高原缺氧环境下施工通风困难,单车道无轨斜井到达正洞后受运输条件制约,不具备增加工作面的条件,所以,必须进行施工方案优化和加强施工管理才能加快施工进度,2斜井建井期间施工优化2.I原单车道无轨斜井施工存在的问题(1)原单车道无轨斜井断面的内净空尺寸为5.20x6.60m(宽高),错车道断面的内净空尺寸为7.36.95m(宽X高),井内错车道间距按200m第3期范永在:单车道无轨斜井辅助施工隧道的方案探讨127设1处考虑,斜井井身施工时,装载机和大型自卸车无法并排作业,装载机需从掌子面退回错车道位置装碴,严重影响出碴速度,进而影响整体施工进度;(2)斜井井身两台运输车辆无法并排运行,只有在错车道位置才能错车,延长了出碴时间;(3)斜井井身断面净空较小,只能布置两趟1.8m的通风管,难以满足正洞多工作面要求,并且无轨运输时间延长,排放量加大,使洞内作业环境进一步恶化.2.2单车道无轨斜井施工优化措施2.2.1加强重点斜井的机械设备配置7号斜井斜长2332.25m,其施工至井底后,担负着正洞I,线共7638m的施工任务,正洞单线独头掘进2288m,是控制整个关角隧道工期的关键点.因此,在7号斜井投人大型进口挖装机装碴,既可以缩短出碴时间,又可以保证出碴时上台阶的平行工序作业.2.2.2加密错车道,增设调头洞原设计单车道无轨斜井每隔200m设置一处错车道,为缩短出碴时间,在施工中调整为每lOOm一个错车道,每2OOm设置一处调头洞.加密错车道缩短了装碴时间,增设调头洞提高了行车速度.2.3施工优化后的效果通过采取上述优化措施,有效提高了斜井自身的建井速度和出碴速度,同等施工条件下,单车道斜井采用挖装机比采用装载机每月可以多完成3050m;加密错车道,增设调头洞每月的进度提升了20m左右.3斜井施工正洞段的施工优化3.1原斜井施工正洞段存在的问题原设计斜井与正洞单线相连,所有斜井到底后先施工线隧道及平导(即只开线两个工作面),完成线施工任务才可通过横通道进人I线施工,平导的扩挖在I线施工完成后进行.由于斜井建井速度总体滞后较多,到正洞后如仍按原设计方案施工(两个工作面),根据关角隧道地质情况及施工现状,如不增开正洞工作面,势必影响建设总工期.但斜井与正洞单线相连对正洞交通运输和施工通风造成很大影响,不光制约施工速度,而且不具备增开工作面的条件.3.2斜井施工正洞段优化措施加快施工进度措施一是提升单口作业能力.二是增开工作面.受关角隧道地质条件总体较差且变化频繁的客观因素制约,提升单口作业能力难度极大,只有从增开工作面着手,因此施工中采取了以下几方面优化措施:3.2.1斜井与正洞交叉段采取双联进洞方案斜井作为正洞施工的唯一通道,交通运输繁忙,尤其在斜井与正洞交叉口处,一旦施工堵塞,将彻底中断洞内,外的运输路线,斜井与正洞交叉口成为影响正洞施工进度的瓶颈.所以,在斜井与正洞交叉段采用双联进洞的施工方案,主联洞采用双车道断面,支洞采用单车道断面,双联进洞平面布置如图2,3所示.L(丑虱喳一一图2双联进洞方案一(cm)i坦;7僭Lr一?r-L一jL1一睦.1.L胍TL一.L1图3双联进洞方案二(cm)3.2.2采用新型的施工通风方式原设计各斜井均采用管道压人式通风,其在正洞施工中面临两大难题:一是独头送风距离较远,尤其是7号斜井井身加正洞最长独头送风距离近4700m,总漏风率过高,无轨运输开挖面需风量较大,又是在高海拔低气压地区,通风机经过长距离输送到开挖面的风量难以满足施工要求;二是为赶工期需在正洞开多个工作面,但斜井井身断面净空有限,难以布置足够多足够大的通风管路(1.8m直径的通风管仅能布设2道,1.5m直径的通风管最多3128甘肃科技第27卷道,且不能保证同时供风).为解决高原缺氧地区长距离供风难题,满足正洞增开工作面的需要,采用了新型的斜井中隔板风道式通风方式.该通风方式将斜井井身用隔板隔离成上下两部分,上部作为进风通道,下部作为排污和运输通道.在斜井底与正洞交接处(斜井风道末端)安装4台轴流风机,通过风管将斜井风道内的新鲜风分别压送到各开挖工作面,污风由正洞经斜井排出洞外,如图4,5所示.图4斜井施工正洞通风方案平面布置示意图5斜井施工正洞通风方案纵断面布置示意3.2.3斜井井身采取皮带机出碴运输系统斜井皮带机出碴运输方案的大体流程是:开挖面爆破石碴-+装碴自卸式汽车运输一井底破碎站破碎.+斜井皮带机运输-洞外.皮带输送机拟采用两台联合输送,正洞及斜井井身段一台,斜井口至弃碴场一台.斜井皮带机到达正洞后,穿越线到达两线之间,在两线间设置破碎站横通道,该横通道与线立体交叉,与I线平面连接,自卸式汽车通过I线将碴石运送至横通道内通过溜槽喂给破碎机(破碎站需安装两台鄂式破碎机),碴石破碎后由皮带机运出图6斜井皮带机出碴系统平面布置(em)图7斜井皮带机出碴系统井底破碎站立面布置(cm)3.3施工优化后的效果采取上述赶工优化措施后,从目前9号和l0号斜井的现场施工效果总结来看,斜井到达井底正洞后,在增设副联,采用新型通风方式和皮带机运输系统后,开设多个工作面是完全可行的.以lO号斜井施工正洞为例,运输时间降低,循环作业时间缩短,通风效果较好,虽然目前线滞后原设计进度582m,但I线超前完成1861m,总体完成是领先于设计进度的,取得了比较理想的效果.7号斜井正洞工区采用皮带出砟系统后,不仅极大地提高了运输效率,同时改善了隧道的施工环境及配套的施工组织,使出砟时间大幅缩短,仅为汽车运输时间的1/2.4结束语目前国内特长隧道基本采用钻爆法施工,一般为控制工期工程,大多采用单车道斜井辅助施工隧道的方案,由于斜井断面净空小,给斜井建井,施工运输,施工通风等带来了极大的困难,严重影响了隧道的施工进度.1)采用斜井井底双联进洞的方式,可以极大缓解井底运输繁忙,通道紧张的局面,这在已经建成的乌鞘岭隧道,正在建设的关角隧道都被证明是能有效加快隧道建设的施工方案.2)采用中隔板分隔风道施工通风技术,可以有效的利用斜井的空间,克服斜井空间小,布置通风管困难的瓶颈,能极大的提高隧道施工的供风量,改善作业环境,提高劳卫标准,提高人员和机械的工作效率,加快隧道的建设,尤其对增加工作面提供了必要的技术保障.3)采用皮带出砟技术,不仅极大的提高了出砟运输效率,节约了出砟工序的时间,同时改善了隧道的施工环境,极大了的降低了重载汽车尾气对隧道环境的污染,减轻了施工通风的压力,减少了洞内的运输车辆,是一项综合的先进技术.参考文献:(下转第161页)第3期安宏科:高职铁道工程技术专业技能教学实践与探索161赛进一步来培养学生的社会,方法能力;大学英语,工程制图,计算机网络基础等课,除了安排有英语口语及写作实训,CAD制图实训,计算机操作实训等,还在第一学年末安排了相应的职业技能鉴定,如制图员,大学英语AB级考试及计算机国家等级考试等.学生在二年级主要学习本专业的专业课,在开学初安排了为期一周的认识实习,使学生通过认识实习对本专业有一个全面的认识,为后续专业课的学习打下基础.专业课学习过程中我们穿插安排了相应的实验实训课,如在地基基础施工与检测课程教学中安排了土工试验课,工程力学应嗣课中安排了工程力学试验,施工测量课中安排了测量实习等.在学年末,还安排了3周的施工实习,由实习教师及现场技术人员带队深入施工企业一线进行实践教学,此外还集中进行了相关职业技能鉴定,如土工证,测量证,材料员等.2.2鼓励学生考证,开展技能大赛.提高学生动手能力职业技能的培训与鉴定有利于培养提高学生的职业技能和职业素质.学院在日常教学中一边紧抓实验实训课的教学环节,一边将职业技能的培训与鉴定和相关课程的实验实训课有机地结合起来,使职业素质教育贯穿于日常教学中,落实在课程考核和职业技能鉴定中-2J.经过相关教学改革,部分专业课实行以证代考,积极鼓励学生参加职业技能培训与鉴定,切实提高学生的动手能力.此外,学院系部还积极探索培养学生的创新能力,定期在全院举办技能大赛,使学生通过比赛发现自己的不足,有针对性的进行补学补差,增加了学生学习的积极性,形成了良好的学习氛围.(上接第128页)1王小军.长隧短打辅助坑道配套施工技术改进c.中铁隧道集团2003年技术交流大会论文集.洛阳:中铁隧道集团有限公司,2003:78-81.2钟有信.长大斜井有轨运输系统配套设计与施工技术J.隧道建设,2008(1):70-73.3卢焕革.龙厦铁路象山隧道4#斜井施工方案比选J.隧道建设,2009(1).4陈军.太行山隧道7槲井工区施工运输方案优化J.隧道建设,2007(1).2.3重视学生综合应用能力的实训最后一学年学生要完成一系列综合应用能力的实训,通过实训使学生的综合职业能力有一个大的提高,为学生即将步人工作岗位打下基础.内容主要包括:毕业设计,毕业实习,顶岗实习,综合试验强化训练等,其中前三项安排在第三学年的最后一学期交叉进行.学生通过综合试验强化训练,掌握了相关试验的试验原理,操作步骤及数据资料的整理分析,获得了从事铁路工程施工所必需的试验职业技能.毕业实习是学生在教师和现场技术人员的指导下深入施工现场,了解掌握相应技术施工的环节,同时为毕业设计论文收集资料.通过毕业设计环节,加深了学生对所学知识的综合理解,提高了学生的综合素质.顶岗实习需要学生深入施工企业一线参与现场施工,将自己所学知识应用到实际工作中,提高分析与解决工程实际问题的能力.3结语专业技能实训与技能鉴定是培养学生职业综合能力的重要途径,提高教学质量的一个关键环节,体现了高职院校的办学特色.因此,在教学过程中应重点抓好专业技能实训与技能鉴定工作,培养提高学生的动手能力,促进高职教育质量的进一步提高.参考文献:1国家中长期教育改革和发展规划纲要(20102020年)Z.2袁辊,刘同卷.