供热隧道长大陡坡斜井井底施工技术

1、供热隧道长大陡坡斜井井底施工技术 摘要：古交兴能电厂至太原供热主管线及中继能源站3号隧道工程第三合同段2#斜井，洞口与正洞高差为306.249m，斜井长度为724m，倾角 -24597.87，坡度为-46.6%，为国内罕见的长大陡坡斜井，施工中采取提升机三轨运输组织。论文详细介绍了斜井井底施工的技术特点、施工工艺流程、技术要点、安全质量措施等施工技术。 abstract： in gujiao xingneng power plant to taiyuan main heating pipeline and relay energy station no.3 tunnel project thi

2、rd contract section 2# inclined shaft， the altitude difference of the opening and the main tunnel is 306.249m， and the length of the inclined shaft is 724m， dip angle -24597.87， gradient -46.6%. it is a rare long and big steep slope inclined shaft. elevator three rail transport organization is used

3、in the construction. this paper introduces the technical characteristics， construction process， main technical points and safety quality measures and other construction technologies of inclined shaft bottom construction. 关键词：隧道工程；陡坡斜井井底施工；安全质量 key words： tunnel engineering；steep slope inclined shaft

4、 bottom construction；safety and quality 中图分类号：u45 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2016）18-0130-04 0 引言 隧道施工中，斜井作为辅助坑道，起着通风和增加施工作业面的作用，故而辅助坑道与隧道正洞的交叉接合部（井底）施工至关重要，尤其是大断面、陡坡、有轨运输组织的斜井，井底施工更为重要，它的难度在于实现无轨运输转有轨运输时，超大断面转渣厂分部开挖组织与两个方向互通施工中临时支护、永久性支护的稳定过渡施工。本文阐述了陡坡斜井井底施工工艺及送排风道交叉口施工、排送风道接正洞挑顶施工、井底轨道铺设、井底信号房、抽排水加压泵站

5、、高压三通供风等技术要点，确保井底施工质量安全和进度。 1 工程概况 古交兴能电厂至太原供热主管线及中继能源站3号隧道工程第三合同段2#斜井，位于太原市万柏林区化客头乡大村，下穿柴化公路，洞口与正洞高差为306.249m，斜井长度为724m，倾角-24597.87（坡度为 -46.6%），斜井主体净宽9.2m，净高8.3m，施工完毕后将作为整个供热3号隧道（11.04km）的通风斜井，并且贯通后承担着古交方向施工正洞1188，太原方向施工正洞812m的施工任务。由于该斜井施工断面大、坡度陡、井底施工技术要求高，故而全施工周期均为提升机三轨运输组织。 2 施工技术特点 2.1 斜井坡度大，施工通

6、风、排水、风水管电线布设等较为困难，上、下导坑、仰拱施工、轨排安装相互干扰，交叉作业工效降低80%以上。 2.2 施工作业面坡度陡，各工序作业间交叉干扰耗时长、效率低，井底机械二次转装渣空间受限，机械设备利用率低；物料运输需进行两次以上装卸，施工组织及运输危险源要素增多。 2.3 井底大断面转渣厂、风道与正洞结构互通施工难，分部开挖、临时桁架支撑、吊梁锚杆等综合施工技术突出。 2.4 井底地质条件复杂，主要分布白云质灰岩，小溶腔，水平片麻状灰岩拱顶等不良地质，光面爆破轮廓成型困难，小溶腔发育使的爆破猛度和效果均受到影响，对围岩的扰动带来不可控性。 2.5 提升机运行安全、施工组织安全、大型机械

7、设备使用安全等一系列高风险作业，是困扰斜井井底快速施工的重要因素，施工中采取了可靠的安全措施，未发生任何安全事故。 2.6 本施工技术保证了稳步快速施工，缩短施工工期，技术措施针对性强、操作简单、易于作业人员掌握。 3 施工工艺流程及技术要点 施工中，斜井井底主要承担正洞施工转渣任务，各种运输设备组织回转任务，施工人、料运输下、卸任务，信号系统联锁任务，以及各种施工电力、管线路转接变向任务等。在原有设计断面不能满足施工需求的情况下，采取局部地方加宽设计断面、加强原有设计支护参数，用来安置正洞施工所需的各种机械设备，布设正洞施工所需的各种电线及管路，如井底转渣场、施工抽排水加压泵站、自动卸料平台

8、、反牵引回柱绞车，井底信号房、高压三通供风等各种施工所需设施。在井底排风道、送风道施工支护成型，转正洞施工前做好交叉口处的挑顶施工，井底各断面成型后按施工所需逐步将以上设施就位，在时间及空间上做到互不影响，有序施工，将各种设施设备的利用率最大化。 3.1 施工工艺流程 第一步、根据提升机矿车的长度，确保矿车运行不脱轨，选择在k0+006.25处为zy点设置竖曲线，曲线长12.5m，曲轨由3对25m标准轨在车间冷湾后运至施工现场，利用提升运送至井底，采用人工铺设。 第二步、掘进至斜井k0+000处，沿斜井直线方向，向正洞小里程为井底送风道，与斜井中线（送风道方向）左垂直90度为排风道方向，排风道

9、与正洞正交相连。送风道右侧设置井底信号房，自动卸料平台、反牵引回柱绞车等设施，按加强加宽断面开挖、支护；排风道考虑井底转渣场需要，按正洞iv级加强加宽段断面开挖、支护，井底排风道加宽范围可存放洞渣470m3，基本可满足存放正洞大、小里程2个掌子面1循环进尺出渣总量540m3。 第三步、掘进至送风道sk0+063.513处，在掘进方向右侧，开挖3m*3m*3m井底信号房洞室，用于安装绞车房、井口、井底联锁信号设施以及信号工值班调车设施。 第四步、sk+67.111至sk+54.274范围，为送风道与排风道的交叉口。送风道与正洞交汇处中心点，为送风道起点里程sk+000。送风道由大程向小里程方向施

10、工过与排风道交叉口后，送风道及排风道即可同时施工。送风道通过排风道时，排风道接入口挑顶采用小净距临时工字钢横梁桁架支撑，综合吊梁锚杆技术，进行开挖及支护施工。 第五步、掘进至sk+48.023处，为干拌料、半成品等自动卸料区，进入加宽段，向掘进方向右侧加宽3m，加宽段结束里程为sk+24.523。 第六步、排、送风道全断面开挖、支护成型后，采用井底人工铺轨，其中1、2#出渣专用线轨道铺设至排风道pk0+36.996处。3#人、料运输线轨道铺设至送风道加宽段中部为止。 第七步、井底排、送风道与正洞相接处采用相同的挑顶施工技术，先做好交叉处的临时工字钢横梁桁架支撑，再进行吊梁锚杆与小单元钢拱架综合

11、技术，采取逐级递高分部开挖法施作正洞大、小里程方向上台阶开挖、支护。 第八步、施工井底抽排水加压泵站，布设井底风、水、电线路。在送风道与正洞交汇处拱顶，设置施工通风三通分向供风设施。 第九步、井底排、送风道施工完成后，进行隧道正洞大、小里程方向的掘进施工。井底正洞施工采用钻爆法开挖，挖掘机配合自卸汽车进行无轨装渣运输。通过自卸汽车，将弃渣运输至井底排风道转渣场后，自卸入1、2#线出渣矿车，采用提升机有轨运输至洞外翻渣台，洞外再采用自卸汽车三次倒运至指定弃渣场。如图1所示。 3.2 操作要点 3.2.1 送风道与排风道交叉口施工 井施工至井底k0+000处后，即进入送风道施工范围，沿送风道中线方

12、向继续向小里程施工至完全通过排风道范围，进入顺风道加宽段后，送风道及排风道同时施工。 在通过排风道范围时，送风道拱架在排风道顶部以上，每榀钢拱架打设2根锁脚锚杆，长度为3.5m，用以安全拆除左侧钢拱架，并网喷混凝土成型送风道拱部范围。送风道左侧临时用于掘进排风道时拆换的竖向i20a工字钢拱架，采用节点板焊接方式与拱部钢拱架焊接牢固，且不需喷射混凝土。 在送风道（斜井）与排风道交叉口段，设临时工字钢横梁桁架锁口，即在送风道（斜井）紧贴排风道开挖轮廓线位置，并排支立2榀i20a型钢架立柱，钢架立柱与送风道（斜井）中心线平行，且在并排钢架立柱上焊接2榀i20a型钢横梁，横梁两端与并排钢架立柱采用螺栓

13、连接，横梁与垂直拱顶的系统锚杆、锁脚锚杆采用吊式焊接，为送风道（斜井）支护工字钢拱架提供落脚平台，即可开挖图中部分。如图2所示。 3.2.2 排风道、送风道接正洞挑顶施工 3.2.2.1 交叉口加强支护措施 在排风道、送风道接近与正洞相交里程时，按正洞拱部弧率，逐渐抬高拱顶高程，采用小导坑分部开挖法进入正洞洞身，分段接长钢架，每一分部开挖循环控制在1-1.5m，掌子面直至正洞中线处达到正洞设计拱顶高程，施工中应预留变形沉落量和临时支护厚度，然后再逐步扩挖至正洞标准断面。 在排风道、送风道与正洞交叉口段，设临时工字钢横梁桁架锁口，即在排风道、送风道紧贴正洞开挖轮廓线位置，并排支立2榀i18型钢架

14、立柱，钢架立柱与正洞中心线平行。且在并排钢架立柱上焊接2榀i18型钢横梁，横梁两端与并排钢架立柱采用螺栓连接，横梁与垂直拱顶的系统锚杆、锁脚锚杆采用吊式焊接，为正洞钢架提供落脚平台。具体详见交叉口处加强拱架立面图（图3），交叉口钢架落脚平台立面图（图4）。 3.2.2.2 井底正洞施工顺序及方法 排风道、送风道施工至与正洞交叉口处后，根据交叉口临时工字钢横梁锁口桁架标高与正洞拱顶高差，计算出分部开挖掘进至正洞拱顶的递高值，本工程采用25%的坡率向上掘进。 分部开挖正洞过程中，严格控制进尺，每循环进尺控制在1-1.5m。每次开挖后，及时进行初喷混凝土，按设计间距支立钢拱架、施作系统锚杆、钢筋网等

15、支护措施，并根据围岩情况及时进行监控量测，根据导坑量测收敛及下沉情况，确定是否需要采用i18临时型钢棚架支撑。 临时型钢棚架支撑，依据围岩稳定状态采用1.0m间距布设，根据分部开挖断面，棚架支护宽度不大于2.0m，棚架间采用？准22钢筋焊接为整体，形成临时支护体系。临时型钢棚架支撑布设如图5。 交叉口进入正洞挑顶施工中，设计i18工字钢拱架在交叉口拱部起端均按（图2）交叉口钢架落脚平台立面图形式进行布置。向正洞中线方向分部开挖过程中，每单元拱架除按设计施作系统锚杆外，在每榀拱架单元接头处增加2根长3.5m的25吊梁锚杆加强固定，并结合支护监控量测结果，施作i18临时型钢棚架支撑，正洞i18工字

16、钢拱架环向布置间距80cm/榀。 挑顶施工中，上台阶每一循环开挖支护全部完成后，根据支护监控量测结果，拆除i18临时型钢棚架支撑。 交叉口进入正洞挑顶，总体采取中心向两侧分部对称扩挖成型。中心导坑支护完成后，依次对称向两侧扩挖至排风道、顺风道上台阶断面全宽，向正洞中心方向按1-1.5m循环进尺，依次开挖、支护，到正洞上台阶断面全宽高度时，进行正洞拱架按设计锁脚。 交叉口进入正洞挑顶施工全部完成后，即完成了排风道、送风道宽度范围的正洞上台阶施工，即可进行正洞上台阶双向掘进施工，待正洞上台阶掌子面相距大于40m后，开始进行正洞上、下台阶平行流水台阶法施工。 3.2.3 井底运输轨道铺设 井底运输轨

17、道分为1#、2#出渣专用线和3#人料运输线，根据使用功能的不同，出渣线与人料运输线在进入井底后分别设置井底轨道竖曲线。 1#、2#出渣轨道专供2jk3.5m提升机正反卷筒装渣运输，轨道进入井底后，轨顶标高应低于排风道底部标高，轨道竖曲线在确保不脱轨的情况下，曲中正矢达最大值，尽可能减少曲轨范围，以确保矿车在平坡地段停车装渣，并在井底配备专用装渣挖掘机及装载机配合装渣，确保每矿车12m3装渣时间不起过4分钟。 3#人料运输线为施工人员、钢材半成品、喷射混凝土干拌料、其他施工物料等专用轨道，专供jk2.5m提升机使用，进入井底后，轨顶标高应高于1#、2#出渣线1.5-2.0m，轨道竖曲线应设置平缓

18、，提早在斜井k0+006.25处为zy点铺设曲轨，曲中正矢达最小值，并在卸料终端安设反牵引回柱绞车，确保运料矿车在送风道加宽处满足物料自卸需求。 井底运输轨道采用l=25m、p43钢轨，在井外车间冷弯后运至井底，人工铺设而成，整体轨排采用c20混凝土浇筑。 3.2.4 井底信号房 在井底设置信号房，开挖尺寸为2m*2m*2.5m，满足放置1#、2#、3#轨道信号设备及井底信号工进行调车作业需求。井底信号房采用钻爆法开挖，锚、喷、网，钢拱架联合支护，并设置铝合金、彩钢门窗进行封闭。 3.2.5 施工抽排水加压泵站 考虑隧道施工地下水发育等因素，在井底安设专用施工抽排水加压泵站，加压泵站设在送风道

19、加宽段范围。加压泵站下设蓄水池，日常蓄积洞内裂隙水、渗水，经沉淀后可用作施工凿岩用水。如遇采空区等不良地质突水、涌水时，启动加压泵站可将大量涌水直接抽排至洞外，确保洞内的施工安全。 3.2.6 高压三通供风 利用斜井施工正洞时，由于空压机组通常安设于洞外，进入正洞施工后，高压供风需在井底送风道与正洞交叉口处安设通风设施分向装置，即在施工成型的送风道拱顶采用锚杆、托架固定风向转湾刚性三通接头，分别连接斜井主风管及正洞两个方向帆布风带，达到正洞掌子面双向供风效果。 4 质量保证措施 排风道与送风道，排风道、送风道与正洞交叉口施工，要确保临时工字钢横梁桁架锁口按技术交底方案施工，并对临时工字钢横梁桁

20、架布设监控点，加强的支护稳定性监测。 加强原材料的进场、试验、使用管理，所进场的原材料必须有出厂合格及进场检验合格报告，未经检验或检验不合格的原材料不得使用于工程实体。 系统锚杆、锁脚锚杆、工字钢拱架、钢筋网、喷射混凝土等施工支护措施，必须严格按照技术交底施工，并按规范布设监控量测点，加强对支护的稳定性临测。 严格质量标准，前一道工序不合格，不准进行下一道工序施工，质量检查要及时，采取抽查、日检相结合，重点工序必须跟班检查。 支护型钢钢架、拱架的厂外冷弯应符合设计及技术交底要求，加工几何尺寸偏差、焊接质量均应符合相关规范及检验评定标准要求。 5 安全保证措施 严格按照井底施工方案及技术交底施工，不得擅自改变施工过程中的开挖、支护方式。 严格按照爆破设计组织爆破作业，遵守