高速公路特长隧道大直径通风竖井施工工法关键技术汇报材料（全面）

1、1,高速公路特长隧道大直径通风竖井施工工法关键技术汇报材料,2,1 工程概况 . 3 2 总体技术方案 . 6 关键施工技术 . 8 4 主要技术创新点 .31 5 社会经济效益 .33 6 应用推广前景 .35,汇 报 内 容,3,第一部分 工 程 概 况,4,中铁xx局集团有限公司于2011年承建了山西省高速公路网“三纵十二横十二环”规划中第七横xx高速公路xx隧道的施工任务，该隧道位于山西省左权县城东北5km处，横穿太行山脉西翼的阳曲山东南延，设计为分离式隧道，隧道全长11408m，最大埋深743米。为解决xx隧道运营通风问题,共设4处地下风机房，三处为斜井通风，一处为竖井通风，其中竖井

2、地下风机房主要用于后期右洞运营的进、排风。,1 工程概况,5,设计通风1#竖井，竖井内径8.2m，最大开挖直径9.78m,井深220.4m。竖井初期支护采用锚、网（钢）、喷联合支护形式；竖井二衬采用模筑混凝土浇筑；同时采用钢筋混凝土中隔板将送、排风道分隔。 竖井通过的地层主要为石灰岩、白云岩，部分地段夹泥岩、含有基岩裂隙水。为尽早解决正洞施工通风所需，采取正井法进行施工。全断面正向爆破掘进，施工难度大，对施工质量控制要求较高。,1 工程概况,6,第二部分 总体技术方案,7,xx1#竖井施工中采用隧道大直径通风竖井施工技术，其在机械设备选型上优先采用重复率高的煤矿IVG改进型井架，配合封口盘、安

3、全防护盘作为安全、便捷施工的首要条件，井壁座安全施工技术较常规施工方法于二次衬砌施工时提前一模进行开挖支护施工。避免先开挖后施工过程中发生掉块、坍塌等质量安全隐患，减少临时支撑资金成本投入。井筒掘砌施工过程中渗水段采取半导坑上下导开挖，下导坑作积水区，井壁座,2 总体技术方案,8,设置滤水箱进行环保节能排水，涌水段利用快速封堵器封堵后进行双液浆注浆封堵，注浆过程中充分利用快速封堵器的特点及时通过排、堵水措施调整围岩富水区水压，提高注浆质量。竖井开挖爆破采用正井法多临空面水压爆破技术，通过采取多临空面水压爆破网络爆破，在减小开挖面水平环向应力影响的同时，有效降低爆破安全风险、炸药用量、粉尘浓度，

4、提高循环进尺、爆破效果，避免欠挖、渣粒径过大等现象。出渣设备,2 总体技术方案,9,出渣设备采用小型挖掘机装岩，利用小型挖掘机在大直径竖井中工作的优势，提高工作效率、降低安全风险。竖井复合式衬砌随挖随护，采用锚、网（钢）、喷联合支护形式；井壁二次衬砌与中隔板采用爬模工艺由下而上浇筑成井。通风根据开挖深度所需供风量（压），及时调整多档型通风机工作档位，减小不必要的能源浪费，提高经济效益。,2 总体技术方案,10,第三部分 关键施工技术,11,3 关键施工技术,在目前国内特长隧道通风竖井数量不断增长形势下，竖井施工机械和施工技术水平有了很大提高，但依旧存在凿井设备陈旧、生产能力低、安全生产风险高等

5、诸多问题。 xx隧道1#竖井根据工期及现场实际条件，借鉴煤矿竖井通过对竖井机械化配套设备选型、安全施工措施保障、竖井掘砌施工工艺等多方面进行分析论证，采用合理、科学的隧道大直径通风竖井施工技术进行施工，有效提高了施工进度，降低了施工成本，保证了施工质量安全。,12,3 关键施工技术,3.1 竖井机械化配套设备选型,根据1#竖井净直径8.2米，并参考井架设计标准图，选用煤矿IVG改进型井架。其特点：由钢管杆件组成，单件质量轻，便于装、卸和运输，井架复用率高，天轮平台允许四面出绳，天轮和地面提升设备布置灵活。井架由天轮平台、翻碴平台、扶梯、基础等部分组成，改进后钢管井架天轮平台高20.68m，地脚

6、跨度13.96m13.96 m。,3.1.1 井架选型,竖井IVG改进型井架,13,3 关键施工技术,3.1 竖井机械化配套设备选型,3.1.2 井下安全防护设施,井口处设封口盘，是井内施工作业重要的安全防护设施。封口盘用型钢作骨架，上铺防滑钢板，其型钢骨架嵌在井口锁口圈的混凝土中。封口盘上设有封口盘门和其他悬吊设备通过口，与提升安全盘、工作盘一一对应。封口盘门采用卷扬机在吊桶通过前开启，通过后关闭开合。 安全盘用来进一步保护井底作业人员的安全，拉紧吊桶提升稳绳、悬吊设备和安全绳。设置于井内距作业掌子面20米位置。,14,竖井提升绞设封口盘是井内施工作业时的重要安全防护设施，设于井口处,安全盘

7、用来保护井底作业人员的安全，拉紧吊桶提升稳绳、悬吊设备,3 关键施工技术,3.1.2 井下安全防护设施,3.1 竖井机械化配套设备选型,15,3 关键施工技术,3.2 井壁座安全施工技术,xx隧道1#竖井井壁座每10米一道，作为支承上部井筒的基础。,竖井井筒一般构造图,相邻井壁座间相对突出围岩,16,3 关键施工技术,3.2 井壁座安全施工技术,由于xx隧道1#竖井二次衬砌待竖井井筒开挖支护完毕后，由下至上进行浇筑。期间如若进行井壁座开挖，在没有支撑体系或者支持体系不牢固的情况下，其相邻井壁座相对突出部位围岩受自身围岩破碎、松散、开挖爆破扰动、施工周期长、风化、渗水等因素影响，极易发生掉块甚至

8、局部坍塌，造成严重质量安全隐患。为确保竖井施工安全，井壁座采用于二次衬砌混凝土浇筑时提前一模进行井壁座开挖施工。充分利用井内安全防护盘作为井壁座施工操作平台及临时放渣场地进行施工。,17,3 关键施工技术,3.2 井壁座安全施工技术,井壁座开挖,井壁座围岩支撑系统,井壁座开挖完成后及时喷射混凝土封闭岩面，按间距1m焊接32螺纹钢连接井壁座相邻钢拱架（或锚杆），内侧围岩利用圆木加木楔进行支撑防护，防止掉块坍塌。二次衬砌紧跟快速完成井壁座混凝土浇筑。,18,3 关键施工技术,3.3 井下快速排、堵水施工技术,针对竖井正井法施工特性，结合现场实际渗水、突水情况，在xx隧道1#竖井施工中采取两套施工水

9、处理技术。,3.3.1 渗水段水处理技术,采取半导坑上下导开挖的作业方式。上下导按垂直间距1m逐次进行开挖爆破，在上导坑施工时，相对下导坑为积水区，并在积水区上方开挖四分之一井壁座围岩，沿井壁座焊宽度50cm,高为井壁座高度的环形水箱作为沉渣滤水池，水箱内加设腹板，下方用木楔使之与岩面顶紧，并焊接32螺纹钢连接水,19,3 关键施工技术,3.3 井下快速排、堵水施工技术,3.2.1 渗水段水处理技术,箱外壁及井壁座相邻钢拱架，确保围岩及支护稳定性。利用低扬程水泵将井底会水抽至滤水池过滤后可作为高压施工用水，多余过滤水由高扬程水泵排除井外。,井下渗水处理示意图,20,3 关键施工技术,3.3 井

10、下快速排、堵水施工技术,3.3.2 涌水段水处理技术,竖井开挖至K0+112处时，井壁出现出水，最大达10.2m3/h，为确保施工安全及工程质量，采用对竖井K0+112以下地段采用压力出水口快速封堵器焊接42导管注双液浆止水。,压力出水口快速封堵引流装置构造示意图,图中：1.岩壁 2.水平地质探孔岩壁 3.金属变形膨胀片 4.螺母 5. 橡胶止水片 6.钢管 7.喇叭口 8.速凝封堵料 9.控制阀门 10.引流管 注：该技术已获得国家知识产权局发明专利授权（专利号：ZL2010 1 0594146.5）,21,3 关键施工技术,3.3 井下快速排、堵水施工技术,3.2.2 涌水段水处理技术,快

11、速封堵器安装于岩壁孔部位，与42导管焊接，导管长度2m、3m交错布置，导管间距为100cm（环向）100cm（纵向）进行布孔，水泥一水玻璃双液浆、单液水泥浆配比如下表。,水泥一水玻璃双液浆、单液水泥浆配比,22,3 关键施工技术,3.3 井下快速排、堵水施工技术,3.3.1 涌水段水处理技术,应用快速封堵器双液浆止水施工,注浆过程中充分利用快速封堵器的特点及时通过排、堵水措施调整围岩富水区水压，提高注浆质量。,23,3 关键施工技术,3.4 正井法多临空面水压爆破技术,3.4.1 导爆管起爆针远程起爆技术,竖井正井法全断面爆破开挖施工采用导爆管起爆针远程起爆多临空面水压爆破技术，其效果明显，有

12、效降低了爆破安全风险、控制了炸药用量、增加了循环进尺及爆破效果、降低了粉尘浓度。,起爆针+ 前置安全导爆管 + 传爆导爆管雷管,一次性导爆管起爆针、高能脉冲起爆器,24,3 关键施工技术,3.4 正井法多临空面水压爆破技术,3.4.2 多临空面爆破网络技术,xx隧道1#竖井开挖施工中应用满足深孔起爆要求的非电毫秒雷管组合非电半秒雷管，形成多临空面起爆网络。,秒延期导爆管雷管延期时间表,25,3 关键施工技术,3.4 正井法多临空面水压爆破技术,3.4.2 多临空面爆破网络技术,起爆顺序：掏槽眼到周边眼依次起爆，雷管逐次为1、3、5、7、9段非电毫秒雷管、2、3段非电半秒雷管起爆。在爆破过程中3

13、、4、5排炮眼形成形成4组，每组含有内向、两侧3个临空面共计12个临空面，在爆破过程中对向组爆破出的岩石可对向碰撞、挤压。,爆破网路布置及临空面示意图,26,3 关键施工技术,3.4 正井法多临空面水压爆破技术,3.4.3 水压爆破,借鉴目前国内成熟的水压爆破技术进行装药。,水压爆破装药结构图,竖井井下开挖爆破作业,27,目前竖井施工中大多采用HJ-6型中心回转式抓岩机装岩。本竖井前30m的施工过程中，采用中心回转式抓岩机装岩，发现此种方式无法实现快速、安全施工。后采用CT45-7A型小型挖掘机进行装岩。,3 关键施工技术,3.5 出渣设备设备选型,28,中心回转抓岩机许人工配合作业,3 关键

14、施工技术,3.5 出渣设备设备选型,小型挖掘机吊装简便,29,第四部分 主要技术创新点,30,5 主要技术创新点,5.1 井壁座安全施工技术：井壁座于二次衬砌混凝土施工时提前一模进行开挖支护施工。避免其在先开挖后施工过程中发生掉块、坍塌等质量安全隐患，减少临时支撑资金成本投入； 5.2 井下快速高效排、堵水施工技术：渗水段采取半导坑上下导开挖，下导坑作积水区，井壁座设置滤水箱进行环保节能排水；涌水段在注浆过程中利,31,5 主要技术创新点,用快速封堵器及时排、堵水调整围岩富水区水压，提高双液浆注浆质量。 5.3 正井法多临空面水压爆破技术：通过采取导爆管起爆针远程起爆多临空面水压爆破网络爆破，

15、在减小开挖面水平环向应力影响的同时，有效降低爆破安全风险、炸药用量、粉尘浓度，提高循环进尺、爆破效果，避免欠挖、渣粒径过大等现象。,32,第六部分 社会经济效益,33,6 社会经济效益,在xx隧道1#竖井施工中采用隧道大直径通风竖井施工技术该技术提高了施工进度，降低了施工成本。通过与常规煤矿竖井施工相比，其设备选型经济适用性、多临空面水压爆破开挖循环进尺度、井下排、堵水效果、初期支护与二次衬砌质量、安全、环保措施等方面都有明显的提高，达到了良好的效果。其经济、社会、环境效益显著。,34,第七部分 应用推广前景,35,7 推广应用前景,本技术在xx高速公路特长隧道xx隧道1#竖井施工中实践及运用，应用情况良好： 1）施工进度大大提高：较原传统煤矿立井施工开挖、出渣、二次衬砌施工进度大