通风竖井施工方案

1、PAGE PAGE 24新建向莆铁路青云山隧道风际通风竖井施工方案编 制： 金坤学 审 核： 张海洋 审 批： 李 铎 中铁二十三局向莆铁路FJ-10标项目部二OO九年七月青云山隧道通风竖井施工方案1 编制依据及编制范围1.1 编制依据（1）青云山隧道设计图（2）铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南（3）铁路隧道工程施工质量验收标准（4）已批复的青云山隧道实施性施工组织设计1.2 编制范围青云山隧道风际通风竖井、级围岩开挖、支护、衬砌、隧道竣工前的封闭回填等所有施工方法，包括其作业要点、工艺要求等全过程。2工程概况2.1工程地质、水文地质及气象概况2.1.1 工程地质竖井地处剥蚀低山，植被发育，线

2、路正穿山峰，山体自然坡度1525o，局部为陡坎。表层为粉质黏土，褐黄色，硬塑，含碎石，厚1015米；下伏K1sh1凝灰岩。2.1.2 水文情况竖井位于地山丘上顶面，顶部未存在大的沟坎，水量受降雨量影响较大，局部大雨亦造成泥石流或滑坡。地下水主要储存于残积层孔隙，基岩风化壳，构造断裂带及岩脉穿插带中，对井身影响不大。2.1.3 施工区气象条件隧道地处亚热带季风气候区，冬季较短，温暖湿润，年平均气温19.5oC，多年平均降水量14002000毫米，雨量丰富，每年49月为雨季，降雨量占全年的70%以上，并常伴有台风暴雨出现，全年无霜期296天。2.2设计概况竖井井口设C35钢筋混凝土锁口圈梁，厚度1

3、55cm,高度100cm。井身按新奥法设计，采用复合式衬砌。其中井口设计为级衬砌结构，分为超前支护、初期支护、二次衬砌。超前支护采用42mm超前小导管注浆加固，L=3.5m、环向间距40cm, 纵向间距3m/环，灌注M20水泥浆。初期支护采用钢架、锚、网、喷结构形式联合支护，钢架采用I16型钢拱架，纵向间距1.0m，纵向连接采用22螺纹钢，锚杆采用22砂浆锚杆，L=3.0m，间距80100cm，钢筋网为8mm（2525cm）钢筋，喷射C25维纤维混凝土，厚度为20cm，二次衬砌钢筋砼，砼采用C30模筑砼，厚度为35cm。具体支护和二次衬砌参数如表1所示。表 1 竖井施工支护参数表围岩类别喷层（

4、cm）钢架系统锚杆钢筋网模注衬砌(cm)类型位置长度（m）间距 (m)间距(cm)直径(mm)V20I16钢架,间距1m22砂浆锚杆井壁3.00.81.025835IV15100格栅钢架，间距1m2.51.01.02583082.01.21.025II525施工方案总体施工方案根据风际竖井的设计资料，本着安全、环保、经济、快速施工的原则，本斜井采用TYZ1500型钻机先施工导向孔，然后利用导向孔扩挖成型的方法进行开挖和支护工作，然后进行二衬施工，待隧道正洞施工结速后工程竣工之前，进行竖井封闭回填施工。本竖井井口段围岩较差，为保证孔壁安全，故采用超前注浆固结井口围岩，然后施做锁口井圈，采用挖掘机

5、配合人工进行井口段土质井身开挖，开挖循环进尺每掘进1米必须施做初期支护，然后进行设备安装，再进行井身掘进，井身掘进首先采用TYZ1500型钻机施做250mm导向孔，再利用导向孔安装钻杆由下而上施作1400mm导孔，然后利用1400mm孔作为掏槽及出碴通道，采用钻爆法扩挖成形。施工顺序为：井口场地平整测量放样超前小导管施工注浆锁口圈支模浇筑砼TYZ1500钻机施做平台安装导向孔施工拆除钻机安装人工作业升降井架钻爆开挖初期支护（开挖支护全部完成后）二衬施工，其开挖工序图如图1所示。图 1 竖井开挖施工工序图井口场地平整及场地布置首先根据设计坐标放出竖井中心位置及高程，据此按设计要求进行边仰坡开挖和

6、防护，边仰坡坡率按1：1设置，大于6m高度的边坡设一宽度为2.5m一平台，并设一排水沟。边仰坡采用锚喷混凝土进行防护，锚杆采用22砂浆锚杆，长度为2.0m，间距为2.0m2.0m,呈梅花型布置，并铺设6钢筋网，网格间距为25cm25cm，采用C20喷混凝土进行防护，混凝土厚度为10cm。边坡开挖支护作业框图如图2所示。边坡放线、开挖、修整检查开挖坡面坡度、平整度，清除浮碴，清理受喷面施工机具就位喷射混合料拌合喷射混合料运输初喷混凝土4cm施作锚杆、挂钢筋网清除初喷面粉尘复喷至设计厚度清理施工机具加入速凝剂原材料准备图2 边坡开挖支护作业框图 边坡开挖支护后及时施作四周排水沟，然后硬化井口四周场

7、地，建立完善生产生活区各项设施，具体施工平面图如图3所示。图 3 青云山隧道通风竖井施工平面图详细施工方案3.3.1 井口施工方案 井口段为强风化岩层，其中V级围岩15m，级围岩l0m。在进行开挖之前首先需进行锁口圈梁钢筋混凝土施工。V级土质围岩首先施作超前小导管进行预加固，然后采用PC60小型挖掘机进行开挖，机械开挖预留2030cm采用人工配合修整，每循环进尺0.8m，及时施作初期支护，初期支护采用I16型钢钢架挂网锚喷支护，支护厚度20cm；级围岩采用人工开挖、局部围岩采用弱爆破进行开挖，每一循环进尺为1.0m,然后施作初期支护，采用100格栅钢架挂网锚喷支护，支护厚度为15cm。小导管注

8、浆施工：为确保井口施工安全，在井口增设一环双层超前小导管，根据测量放线在井口外周边2m布设双排小导管，小导管采用42钢花管，长度大于6m，排间距1m，竖直插入，然后注浆，注浆压力0.5 mpa1.0 mpa，当注浆量达设计值时即可停止注浆。若孔口压力已达到规定值，但注入量尚不足时，也可停止注浆。注浆结束后，将管口封堵。超前小导管内注M20砂浆，其具体参数可参考如下并根据试验确定。注浆终压：0.51.0Mpa浆液初凝时间：12min减水剂掺量：0.8%水泥标号：P042.5级普通硅酸盐水泥砂：中砂（细度模数2.3）水泥砂浆水灰比：0.44超前小导管施工工艺作业流程图如图4所示。地质调查现场试验效

9、果检查制定施工方案进行施工施工准备设备准备管材加工材料准备喷砼封闭开挖面机具准备钻孔安管注 浆图 4 超前小导管施工工艺作业流程图2） 锁口圈梁施工：场地平整之后首先应进行锁口混凝土平台开挖和锁口钢筋混凝土施工工作。开挖采用人工开挖，锁口混凝土厚度为155cm，开挖时内外侧预留不小于100cm的空间，以确保内外侧模的安装空间，外侧采用自制木模，内侧采用厂家定型钢模，内外侧均采用I16型钢拱架进行加固,内外侧共设两道拱架，分别设于顶部和底部，为防止锁口模板移位，充分利用内外侧预留土体采用钢管进行加固支撑。为了保证钢筋尺寸和加工质量，锁口钢筋全部采用在钢筋加工场集中弯制加工成型后再进行现场安装和焊

10、接，内外侧环向钢筋采用25钢筋，中间环向钢筋采用22钢筋，水平箍筋采用12钢筋，竖向箍筋采用10钢筋，钢筋外侧全部采用同标号混凝土垫块支垫，以确保混凝土保护层。混凝土为C35混凝土，采用拌和站集中拌和，搅拌运输车进行运输，捣固棒振捣的方式进行。锁口圈梁混凝土施工完成后应加强养护，待混凝土强度达到2.5Mpa以后方可进行模板拆除和进行井口开挖支护工作。3.3.2 导向孔施工导向孔施工分为25cm导向孔和140cm导向竖井两个阶段完成，首先采用TYZ1500型钻机进行钻进，钻孔采用25cm钻头，当钻井深度达到设计深度时，停止钻进，待横通道掘进到竖井位置时，安装反向扩孔钻头，钻头采用140cm，由下

11、向上将25cm导向孔扩钻成直径140cm的导向竖井。在锁口圈周边硬化场地时，提前埋设井架基础，基础必须立在稳定的土层当中，基础尺寸大于300300cm，厚度大于100cm，并预埋连接钢板。采用I25型钢焊制井口平台，以满足钻机安装及钻进施工，井口除预留出入口及上下料口外全部满铺木板，木板厚度为8cm，木板必须锚定在型钢架平台上，以防止人员走动或机械振动时木板移位造成人员掉落，出入口周边设不低于1.2m的防护栏杆。导向竖井施工：当25cm导向孔施工至设计深度后，待斜井贯通并完成该处人行横通道以后，以竖井位置为准，将此处扩挖至5.5m的直径圆，然后利用25cm导向孔从井口钻机逐段安装钻杆，钻杆直径

12、采用24cm，利用横通道在该处的扩挖空间进行140cm钻头的安装与调试， 然后开始扩钻工作，扩钻时利用钻杆内自带输水管对钻头进行送水，以达到防温和降尘效果。扩孔钻碴利用横通道，采用机械装碴、无轨运输的方式通过斜井运输至洞外弃碴场。25cm导向孔钻头及140cm反井钻头如图5和图6所示。 图5 25cm导向孔钻头 图 6 140cm反井钻头3.3.3 井身开挖与支护井身施工除井口段、级围岩采用机械开挖、人工配合修整及局部弱爆破外，、级围岩均采用钻爆法开挖，利用导向竖井作为掏槽孔和泄碴通道施工，使用光面爆破技术，采用风枪钻孔，电雷管起爆，非电毫秒雷管延时起爆的方式进行。1）循环进尺 竖井级围岩的开

13、挖直径为560cm，级围岩的开挖直径为566cm，根据围岩特性及隧道开挖断面大小，拟定、级围岩开挖循环进尺为2.0m。2）钻爆方法根据岩面状况，拟定采用全断面钻爆法开挖，采用风枪钻孔，采用导向竖井掏槽，本着“短进尺、弱爆破、多循环”的原则，减小爆破对周边围岩的扰动，提高光面爆破效果，以及防止漏碴时堵塞导向竖井须严格控制碴块尺寸大小的原则，周边眼布置间距拟定为4050cm，辅助眼间距为6080cm，周边眼采用不连续装药结构，炸药采用二号硝安岩石炸药，药卷长度25cm，直径32mm，每卷重量0.4kg，导爆索传爆，炮眼布置如图7所示，钻爆参数设计表如表2所示。图 7 、级围岩炮眼布置图表2 钻爆参

14、数设计表 序号炮眼分类炮眼个数起爆段号孔深装药结构炮眼装药量每孔药卷数每孔装药量合计药量单位个m卷/孔Kg/孔Kg1辅助眼1212.5连续10.44.821332.5连续10.45.232152.5连续10.48.44周边眼3972.5不连续20.50.415.6合 计8534经济技术指标循环进尺爆破方量爆破单耗量总装药量雷管导爆索2.0m46.8 m30.73kg/m334kg85发78m在施工过程中，需对爆破质量进行检查与分析，掌握爆破效果，检查开挖面质量、石碴块状尺寸及大小等工艺效果，并进行总结，根据结果指导并调整工艺参数，达到经济、合理、快速、高效的目的。3）扩挖爆破施工的安全防护 竖

15、井在完成140cm扩孔施工以后，待斜井与正洞段交叉口施工准备完成后开始进行扩挖爆破作业，将140cm导孔作为爆破时的掏槽孔，同时作为爆破后泄碴通道。因此，在进行扩挖爆破作业时除井下正洞需作好安全防护以外，竖井内中心孔也需要进行防护，为防止在钻孔时机具或人员误入中心孔内造成安全隐患，在钻孔作业时采用圆形钢板进行覆盖，钢板采用厚度16mm，直径2.0m进行加工，在钢板下部，以此中心孔直径略小5cm的圆形焊接定位钢筋，长度为1.0m，选用22钢筋，环向间距为30cm，钢板上部焊接一挂钩作为爆破前提吊钩。扩挖全部采用非电毫秒雷管延时爆破，电雷管起爆的方式进行，在炮孔全部完成之后，方可进行装药连线，起爆

16、电源线全部接至井口外，待井内所有施工机具，人员安全撤离并经检查后再进行起爆，当扩挖深度90米以内时，爆破时需要在井口四周设置安全警戒，防止飞石抛出井外伤害他人。 初期支护应随开挖循环及时施作，V级围岩采用I16钢架，挂网锚喷支护，锚杆间距0.81.0m,长度为3m，钢筋网采用8钢筋（2525cm），喷射混凝土厚度为20cm，IV级围岩采用100格栅钢架，挂网锚喷支护，锚杆间距1.01.0m,长度为2.5m，钢筋网采用8钢筋（2525cm），喷射混凝土厚度为15cm，级围岩采用锚喷支护，锚杆间距1.21.0m,长度为2.0m，级围岩采用素喷混凝土，喷射混凝土厚度为8cm。 根据先期进行的导向孔施

17、工获取的地质资料，在进行扩挖时严格按照钻爆方案进行，并及时进行开挖面地质素描工作，与导向孔钻进时地质资料相核对，针对导向孔施工时明确的地质较差地段或与设计不符的地质，提前作好施工方案和设备材料准备，以加强锚喷支护的形式予以加强，以防止在扩挖过程中造成坍塌掉块现象。3.3.4 井身衬砌施工竖井采用C30防水混凝土进行二次衬砌， V级围岩衬砌混凝土厚度为35cm，IV级围岩衬砌混凝土厚度为30cm, 、级围岩衬砌混凝土为25cm，竖井衬砌需在横通道衬砌完成以后进行，以确保围岩稳定。竖井衬砌模板采用厂家定型钢模，拟定衬砌分段长度为5m，模板设计完成后需进行结构受力计算进行复核，以确保台车具有足够的刚

18、度和强度，加工完成后须报监理验收合格后再投入使用。在竖井贯通后由下而上的顺序进行衬砌，移动滑模采用厂家定制，现场拼装的方式进行，移动滑模以自行式为主，并辅以井口龙门架吊进行提升就位，模板拆除时采用可伸缩式模板接头，龙门架提升机配合提吊。砼在自动计量砼拌合站拌合，搅拌好的砼由砼运输车运输至井口平台位置，采用输送泵入模，利用在模板上设置的可开启窗口入模及捣固，浇筑时应呈十字形对称浇筑，以防止模板变形或发生整体位移，为防止混凝土离晰，在输送泵管口处安装一减速溜桶。混凝土浇筑完成后，应在终凝两小时后及时进行洒水养护，待达到设计拆模强度后方可进行模板拆除及下道工序施工。3.3.5 竖井封闭回填该斜井设计

19、仅为施工通风使用，待隧道正洞施工完成后应对斜井进行封闭回填，首先进行该竖井处的横通道两侧进行封堵。由于竖井与左线距离稍大于与右线之间的距离，因此应先进行横通道右线端的封堵工作，然后采用洞碴将横通道靠右线侧回填，回填至不影响左线端封堵施工即可，然后进行左线端的封堵工作，待封堵混凝土达到设计强度值后方可继续进行回填工作，在通过竖井口进行回填时，须先采用提升设备和自卸式料斗回填一定深度后，才能采用井口直接泄碴的方式进行回填。工期安排根据竖井设计要求，需满足隧道施工通风使用，竖井施工工期安排如下：施工准备：2009年5月10日6月20日；井口施工及场地平整：2009年6月21日7月5日（竖井处横通道也

20、计划在此期间开挖支护完成）； 钻机平台及TYZ1500型钻机安装调试：2009年7月6日7月20日；25cm导向孔施工：2009年7月21日8月15日；140cm钻头安装及调试：2009年8月15日8月20日；140cm导向竖井施工：2009年8月21日9月20日；竖井扩挖成型及支护、衬砌：2009年9月21日12月31日；工程重难点及相应措施工程重、难点1）竖井施工导向孔钻进时，其导向孔的垂直度控制与定位是导孔施工的难点。2）竖井与斜井交汇处安全防护是施工的重点。3）防止导向孔钻孔施工时及扩孔施工时造成塌孔、堵孔是施工中的难点。4）在扩挖爆破中遇到突水（突泥）和塌方的处理措施是扩挖爆破施工的

21、重点。5）根据当地的气象资料统计， 7、8、9月经常有大雨天气，时有暴雨，一旦形成水流进入竖井，将严重影响正常生产，后果不堪设想，必须引起高度重视，加高井口的防护。拟采取的相应措施1）风际竖井总深度217m，位于DK505+837线路中线以右8m位置处，横通道中心位于横通道拱顶位置，为了确保导向孔施工时垂直度控制，在设备先用时，选用了垂直度平衡器，且精度控制高的钻机设备，TYZ1500型反井钻机设备可施工倾角550900范围内的竖井，其垂直度控制在0.5%1.0%,且倾角越大，可控制精度越高，根据对同类设备以往施工的竖井进行调查，倾角900的精度均能控制在0.5%以内。在导向孔施工过程中每增加

22、钻杆均需复核其钻机机身和钻杆的垂直度，若出现偏差，需及时调整。在导向孔施工完成后，对孔口及孔底进行测量复核，检查导向孔实际施工偏差，根据实测偏差值，在进行扩孔爆破时进行重新定位调整，确保竖井开挖成型后断面及中线符合设计要求。2）在交叉口地段，左右线采用了三个横通道作为左右洞联系，在导向孔施工完成后，暂停扩孔施工，待左线DK505+768DK505+906段，即29#至31#横通道之间的正洞开挖全部完成后再进行扩孔及扩挖爆破施工，爆破采用多孔弱爆破形式，尽量减小爆破碴块的大小，并将29#与31#横通道之间的段落采用格栅门封闭，严禁机械、人员进入该区域。左线施工全部利用29#和31#横通道作为出入

23、通道，竖井反钻钻碴及爆破石碴利用右线进入进行出碴运输，并在横通道与右线的入口处设置格栅门进行封闭，并加强上下联络，确保竖井未施工时方可进行出碴作业，且严禁将机械直接开至竖井正下方，所有石碴均由挖掘机扒碴，扒至距竖井正下方3m以外方可利用装载机进行装碴作业。施工时交叉口布置示意图如图8所示。图 8 施工时交叉口布置示意图为了确保竖井与横通道处的交叉口结构安全，防止在扩孔钻进或扩孔爆破时造成竖井井底与横通道交叉口处的扰动坍塌，需对该段进行支护加强，横通道在竖井两侧各5.0m范围内采用全断面挂网锚喷支护，采用22砂浆锚杆，长度为2.5m，间距1.5m1.5m,钢筋网采用620cm20cm,喷射混凝土

24、增加至15cm,并在竖井开挖线30cm以外增设三根12钢筋进行锁口加强处理，其加强处理示意图如图9所示。竖井在施工通风期间，其顶部采用钢筋网防护，井口四周采用钢管骨架焊接，并在外侧采用3mm钢板焊接封闭，其高度为200cm,其顶部采用锥形防护网，采用钢管作为骨架，上面安装钢筋网片，网片采用8钢筋，网格间距为20cm20cm,并在其钢筋网上铺设网格尺寸为1020mm的钢丝网，以防止在施工通风期间有杂物从竖井在坠下，危害井下通风设备及其它施工安全，其防护图如图10所示。3）为防止在导向孔及扩孔施工时造成突水（泥）及坍孔，需要做好相关应急预案及处理措施：(1)加大斜井交叉口段集水井的集水容量及抽排设

25、备，作好应急救援措施。(2)利用导向孔的钻进，作好地质情况记录工作，详细记录每段钻进时的钻杆扭矩、钻进速度、有无卡钻等现象，并以钻碴分析井内地质情况，绘制地质柱状图，为斜井扩挖时提供较为详细的地质资料。(3)若在导向孔钻进时出现塌孔现象，立即停止钻进，采用水泥浆进行护壁后再进行施工，当出现较大坍塌或较大涌水时，停止钻进采用固结灌浆后再进行下一步施工，以防止造成严重卡钻，塌孔等质量问题。图 9 竖井井底钢筋网加强处理示意图图 10 竖井井口安全防护示意图 (4)在导向孔施工完成后，须对导向孔中渗水量进行详细的测定和统计，并根据地表降雨量进行对比分析，以此推算在扩挖时可能存在的最大涌水量，但井底抽

26、排水设备应考虑在扩挖时的水量将相对于导向孔渗水量的五倍以上进行设备配置。人员、机械配置机械配置本着安全、合理、经济的原则进行机械设备配置，具体机械配置表如表3所示。表 3 机械配制表 序号机械名称规格单位数量备注1钻机TYZ1500型套1新购2自卸汽车20T辆2自有3 空压机20m3台2自有4装载机ZLC50台1自有5风钻TY28把20自有6风镐把2自有7发电机250kw台1自有8挖掘机PC60台1自有9湿喷机5m3/h台2自有10电焊机台2自有11注浆泵台1新购12搅拌机S500台1自有13输送泵60c台1自有14搅拌运输车5m3台2自有15分风器自制套2新购16卷扬机10T台2新购17钢管

27、井架煤炭部定型型台1新购18主提升绞车2JK-3.5m/20台1新购19井盖钢木自制个1新购20安全梯10 人个1新购人员配备表 4 人员配置表班组人数负 责 内 容合计钻爆72负责钻眼爆破。52支护6负责竖井初期支护出碴4负责清碴和出碴。安装6负责通风机和配电设施的安装。衬砌15负责竖井施工的风、水、电供应及衬砌作业。管理7负责全工区生产、安全、质量管理及测量工作。质量、安全、环水保、进度保证措施质量保证措施建立、完善管理机构。选派具有丰富施工经验、懂技术、懂管理的技术人员，保证工程技术领导力量。调集具有类似工程施工经验，技术力量强、设备过硬的施工队伍投入工程施工，以高素质的施工队伍、精良的

28、施工设备和有经验的技术力量保证工程质量。积极推行全面质量管理，采用PDCA（循）环控制原理，通过质量计划、实施、检查、处理四个阶段，使工程质量计划在控制下逐步上升，实现预期质量目标。质量管理严格执行三个阶段控制质量程序。事前控制，事中控制，事后控制。通过三个阶段控制，确保工程质量控制始终处于监控状态。加强“三全”质量控制。即全面质量控制、全过程控制和全员参与控制。从每个环节上全面控制工程质量，从质量源头做起，实现施工图审核、材料采购、施工组织准备、检测设备标定计量、施工过程检测试验、工程质量验收、工程竣工的全过程控制，保证质量总目标的实现。建立和完善质量管理制度。坚持按章办事，严格质量执法。项目施工中，我们将实行质量管理三大标准和八项制度，全面规范项目质量管理工作。全面推行标准化施工作业。通过建立健全各种制度，执行制度化管理，实施施工全过程控制，保证达到工艺标准，进而实现工程质量目标。安全保证措施1）把安全生产放在首位。每项工序开始前均应对工班进行安全交底，每班上班前领工员、班长均应进行班前讲话，使每位工人均能按照安全要求、技术要求进行操作；设专职安全员随时对施工现场进行巡视，即时发现和排除安全隐患；2）加强机械设备的管、用、养、修制度，确保机况正常，严禁操作人员带病开车、酒后驾车等违章操作，非专职人员不得动用各