高速公路特长隧道大直径通风竖井施工工法

1高速公路特长隧道大直径通风竖井施工工法21工程概况........................32总体技术方案....................6关键施工技术....................84主要技术创新点..................315社会经济效益....................336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，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。123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，地脚跨度13.96m×13.96m。

3.1.1井架选型竖井IVG改进型井架133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153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163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。

173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Φ32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。183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Φ32螺纹钢连接水193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203关键施工技术

3.3井下快速排、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Φ42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：ZL201010594146.5）213伍关幕键施疏工技灰术3.3爹井菜下快速门排、堵帐水施工蹄技术3.丝式2.浮2混涌券水段疾水处油理技皂术快速白封堵菜器安葛装于踏岩壁伯孔部欣位，巴与Φ篇42说导管抗焊接捧，导新管长虑度2劳m、剃3m呢交错钱布置筋，导准管间毫距为懒10病0c削m（傻环向兼）×葬10励0c臣m（缸纵向丙）进眨行布险孔，愈水泥金一水浮玻璃略双液幕浆、带单液下水泥中浆配送比如苗下表疮。水泥一柴水玻璃搬双液浆仍、单液味水泥浆厘配比裂隙类型（涌水量）水灰重量比水泥浆、水玻璃体积比大0.75:1.00～0.60:1.001.0:0.3中1.00:1.00～0.75:1.001.0:0.3小1.50:1.00～1.00:1.001.0:0.5223使关键施枝工技术3.零3饿井径下快擦速排晚、堵禾水施歼工技臣术3.3患.1非涌水傻段水处俘理技术应用快大速封堵勿器双液线浆止水喇施工注浆过田程中充特分利用壮快速封所堵器的瓜特点及标时通过堂排、堵绒水措施疾调整围终岩富水腰区水压忌，提高冰注浆质懂量。233终关羞键施个工技畜术3.君4朽正优井法委多临米空面秤水压偷爆破棉技术3.牲4.门1蛾导调爆管伶起爆种针远侮程起质爆技邮术竖井旱正井有法全政断面雕爆破哪开挖恋施工励采用括导爆射管起凯爆针劳远程倍起爆我多临掌空面隶水压喊爆破熟技术松，其真效果筛明显崖，有侮效降盛低了匹爆破火安全搂风险感、控雁制了酱炸药榆用量业、增咱加了安循环泛进尺但及爆呀破效铸果、拌降低吐了粉歉尘浓你度。起爆针+前置安而全导爆像管+传爆坡导爆壤管雷荣管一次贫性导鸽爆管打起爆贯针、屈高能觉脉冲除起爆完器243构关灿键施爱工技俱术3.循4桂正捷井法选多临只空面愤水压奥爆破细技术3.什4.像2矩多绘临空来面爆伍破网誓络技斥术xx隧道1苏#竖井裙开挖施麻工中应敲用满足咳深孔起蓬爆要求赢的非电篮毫秒雷数管组合菠非电半触秒雷管死，形成逝多临空述面起爆骂网络。秒延期购导爆管临雷管延样期时间境表段别/类型毫秒导爆管雷管（ms）差值（ms）1段非电毫秒雷管050

3段非电毫秒雷管5060

5段非电毫秒雷管110

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7段非电毫秒雷管200

110

9段非电毫秒雷管310

190

2段非电半秒雷管500

5003段非电半秒雷管1000

253都关键施这工技术3.版4腰正烫井法越多临慈空面勉水压瓦爆破首技术3.4谅.2睬多临菜空面爆要破网络姜技术起爆锦顺序危：掏槽眼石到周边央眼依次追起爆，旷雷管逐芝次为1、3、5、7、9段非虫电毫联秒雷孩管、2、3段非电枝半秒雷晒管起爆园。在爆叹破过程张中3、4、5排炮眼胸形成形唤成4组，计每组震含有泛内向畜、两腿侧3个临荣空面遭共计12个临空揭面，在谜爆破过漂程中对罚向组爆严破出的股岩石可铸对向碰坏撞、挤杏压。爆破弟网路度布置魂及临油空面反示意撕图263荷关键施疗工技术3.卫4泽正策井法域多临指空面委水压庙爆破赚技术3.4侮.3路水压笛爆破借鉴聪目前牙国内衬成熟接的水弹压爆孙破技陕术进锯行装浑药。水压伪爆破孔装药芽结构拘图竖井棵井下斩开挖除爆破稍作业27比选项目装岩设备HZ-6型中心回转式抓岩机CT45-7A型小型挖掘机装岩效率低为抓岩机的2倍设备故障率高低驾驶成本配备4名司机配备2名司机设备悬吊保护盘荷载增大，使用稳车3台地面增加稳车2台清底人工清底，抓岩机配合挖机清底目前孔竖井曾施工轿中大艘多采郊用H台J-架6型月中心础回转泼式抓额岩机灭装岩宅。本押竖井差前3拔0m竭的施剩工过爷程中雷，采声用中凯心回惑转式授抓岩舍机装曾岩，辅发现乏此种秒方式胡无法询实现改快速奖、安虏全施奖工。陷后采子用C胡T4赖5-累7A谋型小揪型挖善掘机岁进行煎装岩昂。3障关寺键施吧工技似术3.秩5羞出向渣设碗备设医备选寒型28中心繁回转承抓岩念机许系人工泪配合拍作业3鸡关键施御工技术3.糊5迷出堆渣设傅备设叉备选蜻型小型期挖掘志机吊事装简肚便29第四肯部分主要技飘术创新膛点305紧主泳要技月术创始新点5.1井壁晒座安恐全施撒工技后术：乖井壁论座于葵二次意衬砌凑混凝易土施令工时残提前醒一模仁进行动开挖赌支护强施工谜。避予免其酬在先呜开挖思后施刮工过友程中岭发生捏掉块朋、坍阀塌等捎质量勾安全焰隐患叫，减训少临械时支职撑资犁金成恳本投购入；5.栽2井下快斥速高效惨排、堵暖水施工漠技术：晃渗水段搅采取半留导坑上下下导开酿挖，下填导坑作做积水区跃，井壁缓座设置颠滤水箱东进行环连保节能喇排水；盲涌水段况在注浆卷过程中吐利315肤主要技缓术创新写点用快掀速封李堵器显及时忧排、脏堵水屈调整密围岩备富水潮区水医压，标提高盆双液纯浆注纽奉浆质龙量。5.3正井法帝多临空名面水压崇爆破技厅术：通岁过采取冲导爆管薄起爆针倦远程起将爆多临厨空面水壶压爆破盆网络爆反破，在灯减小开酿挖面水让平环向损应力影迫响的同番时，有像效降低仙爆破安换全风险挪、炸药固用量、洁粉尘浓漏度，提深高循环轻进尺、逼爆破效中果，避嫁免欠挖型、渣粒沈径过大孕等现象勿。32第六部漫分社会经裤济效益336侍社乔会经跪济效糟益在xx隧道腰1#院竖井翠施工愚中采基用隧睬道大伟直径馋通风杰竖井订施工迫技术花该技滤术提才高了遵施工伸进度拦，降荐低了地施工俱成本椒。通懒过与毯常规铺煤矿筒竖井妨施工什相比竟，其弃设备锤选型雨经济辱适用轮性、曾多临特空面全水压岁爆破约开挖富循环歉进尺顽度、打井下猪排、肯堵水佩效果茂、初撞期支渴护与灶二次种衬砌裕质量乖、安由全、隐环保倘措施叠等方剪面都轨有明