关角隧道修建技术介绍PPT课件.pptx

关角隧道修建技术 中铁第一勘察设计院集团有限公司 报告内容 一 关角隧道概况及主要技术标准二 关角隧道岩溶裂隙水综合处理技术三 关角隧道防灾救援及通风技术四 高海拔长斜井多工作面施工通风技术五 钻爆法施工斜井皮带机出砟技术六 关角隧道变形控制及防坍塌技术 一 关角隧道概况及主要技术标准 二 隧道概况 关角隧道位于既有铁路天棚车站至察汗诺车站之间 隧道长32 690km 隧道进口高程为3380 75 出口高程为3324 05 隧道设计为 人 字坡 进口段为8 的上坡 出口段为9 5 的连续下坡 新建隧道为两座平行的单线隧道 均位于直线段上 关角隧道的修建 使该区间既有线缩短37 7km 线隧道 线隧道 主要技术标准国铁 级 客货共线隧道类型 双洞单线 线间距 40m 行车速度 160km h 接触网 刚性悬挂道床形式 无碴轨道 1号斜井 2号斜井 3号斜井 4号斜井 5号斜井 6号斜井 7号斜井 8号斜井 9号斜井 10号斜井 关角隧道设计采用钻爆法施工 采用10座斜井 15225m 6号斜井位于DyK295 110 长度L 2824 13m 辅助正洞施工 辅助坑道及施工组织 石炭系变质砂岩 片岩 大理岩 板岩 三叠系砂岩 下元古界混合岩 混合片麻岩 华力西期闪长岩 花岗岩 进口端地层主要有第四系砂层 志留系砂岩夹板岩 三叠系 二叠系灰岩 三叠系砂岩 二郎洞断层束 长约3km 三叠系 二叠系灰岩 滞留系砂岩夹板岩 涌水突泥 地质概况及主要地质难题 冲积细砂地层 属青藏高原亚寒带半干旱气候区 年平均气温 0 5 极端最高气温28 0 极端最低气温 35 8 最大月平均日温差24 7 平均气压672 67mb 主导风向及平均风速 W3 2m s 二 关角隧道岩溶裂隙水综合处理技术 关角隧道灰岩地层岩溶裂隙水发育 涌水量大 给隧道建设带来了极大困难 1 涌水量太大 会导致淹井等风险事件的发生 2 涌水量太大 会导致施工效率极其低下 进度缓慢 3 抽水费用巨大 4 注浆堵水可以超前封堵或开挖后封堵 减少涌水量 降低施工风险 减少施工排水费用 因此在关角隧道采取多种堵水措施是施工建设的必要保障 5 连续的 或长段落的注浆堵水会导致造价高 施工进度缓慢 因此 关角隧道岩溶裂隙水的处理必然是堵 排结合 确保安全 顺利建设的方案 一 涌水处理原则 岩溶裂隙水的处理原则 1 水量较小 出水点比较分散的地段 应采取 以排为主 的原则 涌水较大 出水比较集中的地段 应采用 以堵为主 超前封堵 的原则 2 对散状出水应采取 以排为主 的方式进行施工 水量较大 影响排水时 可采用径向注浆堵水 对股状集中涌水 应采取对出水点顶水注浆为主的方式进行治水 对预报水量 水压较大的出水地段 应超前注浆帷幕堵水 1 研究和应用了高压富水岩溶裂隙水条件下堵排水措施选择标准 采用掌子面总涌水量超过200m3 h或单孔涌水量超过40m3 h作为堵排水的水量选择标准 按此标准指导施工 确保了涌水量按合理的排水能力排放 保证了施工的稳步有序开展 需要超前注浆 排水或后注浆 二 涌水处理技术 2 在分段预测的基础上 研究了高压富水岩溶裂隙水隧道长大斜井泵站抽水量的计算办法 较以往的排水设计更加合理 经济 1 抽水能力应满足施工阶段的正常抽水需要 2 泵站的抽水能力配置应考虑一定的发生风险后的应急处理能力 3 计算公式 Q Q1 0 3 Q2 Q3 0 3 Q4 研究中对水泥 水玻璃双液浆 马丽散 HCH等高分子化学浆液材料的优缺点 适用性 注浆工艺进行了详细研究和明确界定 水泥 水玻璃双液浆适合以岩溶裂隙水为对象的帷幕注浆超前堵水 马丽散 HCH等高分子化学浆液材料适合于隧道开挖后的后注浆堵水 设计的堵水方案实现了预期的堵水效果目标 堵水效果达80 以上 3 隧道施工中引进了固化快 耐久性好 充填率高的高分子化学注浆材料 丰富了隧道径向注浆堵水技术 此注浆段约50m 注浆过程中很艰难 4 注浆效果 采用跨越2000注浆材料堵水后 至少使4号斜井涌水减少1万m3 d 4号斜井在通过富水带时 钻孔探水为有压喷水 采用帷幕注浆方案 开挖后基本无水 5 帷幕注浆 水泥水玻璃双液浆 正洞注浆效果 三 运营排水 1 预测关角隧道进口端总正常涌水量为238954m3 d 2 隧道内的涌水与大气降水联系紧密 3 设置泄水洞是保证关角隧道运营安全的一项重要措施 泄水洞 三 关角隧道防灾救援及通风技术 1 良好的利用施工期间的辅助坑道 在6号斜井井底附近设置紧急救援站 里程范围为 DK295 960 DK296 510 DyK295 960 DyK296 510 2 隧道其余段落设置85座联络横通道 平均间隔约420m 关角疏散救援系统 疏散方案 设置相对简单 工程规模较小的疏散救援系统 两管隧道间设12条疏散横通道 间隔50m 救援站长550m 疏散救援方案 当一管隧道发生火灾 列车停靠在定点处 旅客下车后即可紧急疏散到横通道内等待救援 也可进入另一管隧道的站台等待救援 站台宽1 28m 站台面与轨面齐平 线隧道 线隧道 格尔木 西宁 经计算 线隧道需要5 3次列车通过 线隧道需要5 5次列车通过 可将隧道内空气全部置换一次 远期 线隧道每天可换气的次数为2 45次 线隧道每天可换气的次数为2 36次 因此正常运营时 充分利用自然风和列车活塞风进行换气 仅需在隧道内有害气体超过规范允许的浓度时 开启射流风机进行换气 正常运营阶段的通风换气 综合防灾通风 关角隧道采用以自然风和列车活塞风通过换气为主 机械通风 射流风机 为辅的运营通风方案 供风方案 救援站停车的通风排烟系统 电动风门 防护门 电动风门 防护门 当一管隧道发生火灾后 从另一管隧道取风 以保障疏散时必要的供风 由设置在隧道两端的射流风机提供供风风压 射流风机 射流风机 排烟属于安全疏散的核心措施 为了提高通风排烟的可靠度 防止烟雾在隧道内不规则扩散 设计了竖井式分散排烟的通风方案 在隧道紧急救援站内每100m设1座竖井 顶部设置排烟道与6号斜井连通 安装维修通道 排烟方案 排烟风机室 电动风门 防护门 电动风门 防护门 任意点停车通风排烟方案 为保证横通道内正压 通风方案同紧急救援站方案一 只是由于开启的横通道的个数不同 最多开启3处 疏散完毕后 可进行隧道纵向排烟 隧道消防 洞口消防水池 洞内灭火器 救援站消防 列车到达紧急救援站 接触网断电 紧急疏散 细水雾灭火 蓄水池 变压器室 加压泵室 在每个横道口处隧道正洞两侧各设一套单栓双出口高压细水雾消火栓 共设48套消火栓 2013年9月27日 瑞士专家第二次来中国 与中国同行就关角隧道及长大隧道的防灾救援进行了技术交流 国际公司对关角隧道防灾救援技术的评价 对关角隧道防灾救援疏散方案的整体咨询意见 一 关角隧道的防灾系统方案完全符合欧洲TSI规范中的处理方法 TSI规定了一个包括多个科目的跨学科的领域 领域内的各科目会对安全等级同时产生影响 这种影响既有单一的 也有全局的 在制定安全方面的行为准则时 须对所有科目给予同等的关注 TSI中建立了一个概念 绝对安全是不可能实现的 但可以通过合理的措施是可能把风险降低到一个可以接受的低水平 可以采取的措施分为以下四类 预防 减轻 疏散和救援 关角隧道的防灾措施与TSI的符合性对照 结论 关角隧道最初的防灾系统设计已经遵守了TSI安全规范的原则 二 紧急救援站的设施完全满足疏散要求 紧急救援站的设施完全满足中国规范 与NFPA规范一致 中疏散时间不大于6分钟的要求 考虑到将事故隧道的站台清空完毕 所有乘客都聚集在横通道内 即可界定为疏散结束 疏散所用时间为4 15 横通道两端各设一扇1 7m 2m 宽 高 的防护门 即可满足疏散要求 四 高海拔长斜井多工作面施工通风技术 采用斜井分割风道技术 大幅增加了供风量 满足了高海拔 长距离多工作面施工需要 五 钻爆法施工斜井皮带机出砟技术 为了克服高海拔条件下关角隧道的施工难度 提高效率 在7号斜井和9号斜井首次采用了钻爆法施工 斜井皮带机出砟技术 为我国隧道施工增添了一种新的模式 7号斜井皮带机出碴运输技术 井底破碎站 井身皮带机 洞外转运设备 斜井皮带机出碴运输系统主要由三大部分组成 1 总体设计 2 设备配套选型 3 井底破碎站设置 7号斜井承担任务量大 出碴量大 破碎站规模大 井底围岩也较好 经综合比选 将其设置在I线正洞底部 斜井井身皮带机 线 线间皮带机通道 皮带机穿越正洞 线 井底与正洞交叉口皮带机 4 皮带机施工及安装 斜井皮带机设置从施工环节和安装部位来讲 共分为斜井井身 井底与正洞交叉口 穿越 线和两线之间皮带机通道4部分 5 洞外转运设备 7号斜井洞外安设卸料装置 将皮带机输出碴石直接卸载到汽车上运至碴场 为了保证出料口石碴能卸载在不间断的汽车上 避免二次装碴 卸料装置设置两个卸料口 能独立开关 装满一辆车后 关闭该出料口 同时开启另一个出料口卸碴到另一车辆 从而形成不间断 9号斜井皮带机出碴运输技术 9号斜井与7号斜井最大的不同在于洞外转运 洞外重新安装一套独立的皮带机系统 斜井皮带机运送碴到洞口 经自制溜槽进入转向皮带机至弃碴场 转向皮带机驱动电机安装在弃碴码头 不需配备转碴汽车 但需在碴场配备装载机或推土机 有时还需根据碴场情况延展皮带机 1 采用皮带机出砟降低了高海拔条件下隧道施工难度 改善了隧道施工环境 2 采用皮带机出砟大幅提高出砟效率 3 采用钻爆法皮带机出砟 填补了国内隧道施工的技术空白 4 大大增加施工运输的安全系数 技术效果 六 关角隧道变形控制及防坍塌技术 5号斜井工区变质砂岩变形 由于炭质含量很高 围岩软弱 破碎 松散 自稳能力差 导致斜井支护多次发生了较大变形 日变形量最大达87mm d 累计变形大达210mm 导致段内初期支护出现环向 斜向裂缝 边墙内移等 加大边墙曲率 采用曲墙轮廓加大预留变形量至30cm加强钢架支护 铺底增加至40cm采取了必要的注浆加固措施 10号斜井工区正洞挤压性断层变形 线隧道DK308 115 060段左侧最大水平收敛变形达46cm 线隧道DyK307 940 893段左侧最大水平收敛变形达41cm 由于初期支护严重侵限 故对变形段初期支护进行了拆换后进行了加强 同时对二次衬砌进行了加强 初期支护按双层支护 分期施工的方法进行施工 并对二次衬砌进行了结构加强 根据施工组织规划 9号斜井主要承担二郎洞断层束的