3#井专向施工技术方案.docx
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3#井专向施工技术方案
新建工程龙岩至厦门铁路龙岩至漳州段
站前工程ZD-1标象山隧道3#斜井
施
工
技
术
方
案
中铁隧道集团有限公司龙厦铁路ZD-1标项目部经理
二OO七年三月十六日
1、设计工程概况
新建工程龙岩至厦门铁路龙岩至漳州段站前工程ZD-1标象山隧道设计为双洞单线,起止里程~DK35+558,全长15898m;设计有5座斜井,其中3#斜井位于龙岩市新罗区适中镇象山村。
3#斜井位于线路前进方向的右侧,与隧道中线平面夹角为17°,斜井井身中线与左线线路交点里程为YDK28+230,斜井斜长905.65m,井身倾角为23.08°。
斜井设计采用有轨运输三车道,最小开挖断面宽×高(664×463cm)。
斜井与隧道采用斜交单联连接方式,端墙式洞门,洞身采用喷锚支护整体式衬砌。
斜井施工完成后,隧道竣工之前,斜井口及斜井与正洞交接处需封堵。
斜井的支护型式:
Ⅲ级围岩地段以喷锚衬砌为主,Ⅳ、Ⅴ级围岩地段采用喷锚支护整体式衬砌,斜井与隧道的交叉点等薄弱环节衬砌加强。
3#斜井对应正洞左、右线施工里程为DK26+871~29+054和YDK26+831~28+926,长度分别为2183m和2095m。
本段围岩地质条件极差,DK26+850~DK26+910段为F10断裂带,DK27+035~DK27+085段为F12断裂带,DK27+150~DK27+210段为F13断裂带。
在DK27+080~DK27+170和DK28+250~DK29+240段有岩溶水;在DK26+707~DK26+855段有煤层瓦斯;在DK26+160~DK28+420段有高地温;在DK27+080~DK27+170和DK28+250~DK29+160段地应力及岩爆;在DK27+210~DK29+235段为软岩大变形。
2#斜井向3#斜井方向的正洞段地质条件复杂,Ⅳ、Ⅴ级围岩占61%,雨季最大涌水量超过10000立方米,为整个象山隧道的控制线路。
隧道衬砌采用同级围岩复合式衬砌,复合式衬砌由初期支护、防水隔离层与二次衬砌组成,Ⅱ级围岩采用曲墙加底板结构形式;Ⅲ~Ⅴ围岩采用曲墙加仰拱结构形式。
2、总体施工方案
3#斜井及对应正洞施工总体分两步,第一步:
斜井建井,即斜井井身的开挖;第二步:
正洞施工,即从斜井进入正洞进行施工。
斜井建井期间施工总体分三阶段进行,即:
第一阶段靠近井口30m范围采用无轨运输,装载机配合挖掘机出碴;第二阶段靠井口30m到150m范围采用小绞车有轨运输,P60小型挖掘机装碴,1.2m直径的小绞车牵引1.5m3翻斗式矿车出碴运输;第三阶段采用2.5m直径大型绞车有轨运输,P100小型挖掘机装碴,8m3侧卸式矿车出碴。
正洞施工总体分两个阶段,第一阶段为交叉口施工及分批从斜井下放正洞施工大型设备阶段;第二阶段为3.0m绞车投入运输后阶段。
3#斜井在建井施工期间采用有轨运输2车道,2.5m双滚筒绞车出碴兼运输材料。
承担正洞施工期间采用有轨运输4车道,2.5m双滚筒绞车运送衬砌混凝土和施工人员,3.0m双滚筒绞车出碴兼运输初期支护材料。
3、施工方法
3.1、优化井身设计
考虑总体施工方案,结合各种设备作业的空间要求,对设计井身开挖断面进行了优化。
井身断面尺寸主要考虑了有轨4车道和人行踏步的有效宽度,高度则由开挖正洞时从斜井下放装载机等设备和通风管的位置等决定。
优化后,断面净空尺寸为7.82m(宽)×6.0m(高)。
断面尺寸见下图。
斜井井身断面图
由于4车道正常情况下需要的最小宽度为8.3m,斜井的开挖净空只有7.82米,为满足4车道要求,在斜井一般(绞车主副矿车不错车)段,将2.5m绞车的两车道钢轨靠拢。
在斜井的中部X3DK0+376~+406里程的右侧(进洞方向)设一加宽段,加宽段长30米,专用于主副矿车错车。
在轨道的错车段,绞车要限速运行,运行速度不超过2.0m/s,由于3.0m绞车的运输量大,两车道轨道均要平顺,不宜设置错车道,2.5m绞车在运送人员、材料时,运行速度较低,所以用两车道靠拢并设错车道方案。
井身断面布置见下图。
斜井井身断面布置图
斜井井身加宽段断面布置图
3.2、绞车系统布置
3.2.1、1.2m小绞车布置
小绞车布置要和大型绞车的布置相结合,即小绞车为系统为大型绞车系统其中的一段,这样在小绞车与大绞车换装时可以快速完成,有效缩短因换装的误工时间。
3.2.2、2.5m绞车的布置
在斜井建井期间,2.5m双筒绞车用于出碴和运送材料。
由于提升能力限制,P100小型挖掘机装碴,8m3侧卸式矿车(实际采用10m3侧卸式矿车限载)出碴。
锚杆、拱架、钢筋网等材料可直接放于矿车中运输。
钢轨等超长物件采用导链等悬挂于矿车一侧,慢慢运送至作业面。
喷射混凝土采用1.2m小绞车牵引的1.5m3翻斗式矿车运输,翻斗式矿车直接挂于10m3侧卸式矿车的尾部,喷浆料在洞外自动计量拌和站集中拌制,装载机或皮带输送机等上于1.5m3翻斗式矿车,采用靠斜井中心的车道送至作业面,人工将翻斗式矿车推翻倒于作业面。
在喷浆料运输后,将小矿车摘钩后掉离轨道。
考虑到2.5m双筒绞车的运输能力,在开挖正洞时,增加3.0m双筒绞车一台主要用于出碴运输,2.5m双筒绞车用做运送衬砌混凝土和施工人员,牵引2台轨行式罐车(一般称为金刚车)和一台15座人车。
为便于混凝土从搅拌站直接上料于金刚车,将2.5m双筒绞车布于靠近拌和站一侧。
为实现搅拌机的连续搅拌,在搅拌喷射混凝土的搅拌机下设一储料4m3左右的料仓,喷浆料从搅拌机出料后暂存在料仓里,在料仓下设一皮带输送机,将喷浆料运送上矿车。
井底采用立体转载,将喷浆料矿车侧翻利用高差落入井下汽车,井下汽车再运送至作业面。
衬砌混凝土搅拌后,可通过溜槽等直接送上轨行式罐车(金刚车)。
为节约金刚车在井底卸混凝土的时间,采用2台金刚车,分别挂于绞车的主副筒上,能实现在一台金刚车卸料时,另一台在井口上料。
井底金刚车采用高差直接将混凝土卸入混凝土运输汽车,由混凝土运输汽车运送至工作面。
为实现井底快速的将材料、洞碴等的转载,根据井底的地形条件,利用高差,用较简单的方法进行转载。
转载处要考虑各种材料的卸料位置和汽车的接料通道。
3.2.3、3.0m绞车的布置
在斜井开挖到正洞后,3.0m绞车牵引10m3侧卸式矿车用于出碴运输,兼做运送喷浆料、锚杆、钢拱架、钢筋网等,也要承担模板台车等长大物资的运送。
3.0m双筒绞车系统布置于斜井的左侧(进洞方向)。
为保证运输能力,轨道要平顺。
井口卸碴采用曲轨自动卸碴,采用可储存一定量碴的敞开式碴仓,避免自卸车与矿车间一对一接碴的配合问题,使井口卸碴不受影响。
在碴仓处放一台ZLC50C装载机,将碴装入自卸汽车远运至弃碴场。
绞车系统井口布置见附图《3#斜井绞车井口布置图》。
井口场地临时设施布置见附图《3#斜井井口临建布置图》。
3.2.4、轨道布置
1.2m小绞车系统采用24Kg/m的钢轨,2.5m和3.0m绞车系统采用43Kg/m钢轨,井口栈桥采用0.15×0.15m截面的木枕,其它部位均采用L16钢枕。
轨枕间隔距离控制在0.5m左右,为保证轨距的尺寸,轨道约50m左右安装一根轨距拉杆。
为防止轨道在矿车运行时移位,在轨道每10m左右安设2根地锚(φ22,L=1.5m),地锚头与钢枕焊接牢固。
绞车系统轨道上要安装阻车器等安全装置。
井身轨道总体分两步,第一步:
斜井建井期间;第二步:
正洞施工期间。
第一步施工:
在斜井开挖到错车道前,先按2车道间距1.7m平行铺设,在超过错车道后,立即将2车道靠拢,2车道的间距调整为1.17m。
在2车道平面拨道时,其平面转弯半径不小于30m。
第二步施工:
在开挖正洞3.0m绞车投入使用前,先将2.5m绞车的从栈桥到错车道的副车道整体靠拢主车道,间距也调整为1.17m。
将栈桥上2.5m绞车的梁体移至3.0m绞车一侧。
3.0m绞车的2车道平行铺设,间距为1.7m。
考虑2.5m绞车和3.0m绞车的矿车错车安全,将2绞车系统的安全距离设为30cm。
绞车系统轨道布置见附图《3#斜井绞车轨道布置图》。
3.3、井底车场布置
斜井采用有轨运输,正洞施工采用无轨运输,为达到快速实现有轨与无轨的转换,提高运输效率,在斜井井底设井底车场。
井底车场的断面净空尺寸调整为10.5m(宽)×7.25m(高),调整后断面能满足三车道(出碴转载机、接料汽车、和一个出碴矿车)运输条件,减少出碴与接料的相互干扰。
正洞爆破后,洞碴从掌子面由自卸汽车运输至井底车场附近的正洞内,再直接用一台ZLC50C装载机装于矿车内,绞车牵引出洞外。
衬砌混凝土从拌和站由金刚车送至井底,利用井底高差开挖汽车接料道,金刚车内混凝土通过溜槽等直接卸于汽车接料道内的混凝土运输汽车,由混凝土运输汽车在正洞内运输至作业面。
喷浆料从拌和站由3.0m绞车的副车道运送至井底,用液压站等顶翻矿车,将喷浆料侧卸于汽车接料道内的运输汽车,运输汽车在正洞内运送至作业面。
锚杆、钢拱架、抽水机等物料也由3.0m绞车的副车道运送至井底,由装载机从矿车上吊出装于汽车上运送至作业面。
为便于重物在井底转卸,可以考虑安装一台电动葫芦起吊。
井底车场布置见附图《3#斜井井底车场总平面布置图》,《3#斜井井底车场纵断面布置图》,《3#斜井井底车场调整断面图》,《3#斜井井底车场转载示意图》。
3.4、施工排水
反坡排水是对斜井施工最大的考验,直接影响施工生产。
本斜井及对应正洞设计最大涌水量达10000m3/d,施工排水能力的配备就必须超过最大设计涌水量。
斜井总体设4级泵站,泵站在X3DK0+200、+400、+600里程和井底正洞处开挖洞室设置。
斜井开挖时,在固定泵站间设一过度泵站。
泵站内安装2台75KW抽水机,另预留2台75KW抽水机安装的位置,过度泵站可用5mm厚钢板焊成水箱,安装2台55KW的抽水机,可在水量增加时及时安装。
配置2趟φ159的排水管,预留1趟φ159的排水管的位置。
斜井内配置一台350KVA和一台500KVA的变压器,给抽水机提供电力。
斜井的泵站和变压器洞室的布置见附图《3#斜井排水布置图》。
3.5、通风及瓦斯监测
斜井及正洞开挖时,均采用110KW×2的通风机压入式通风,通风管采用直径1.5m的软风管。
瓦斯监测由专业人员专职按规定进行监测,发现浓度超标时采取处理措施。
3.6、弃碴方案
3#斜井弃碴场位于3#斜井井口的山谷中,洞内出碴后直接弃于弃碴场内,设计容碴量约54万方,占用坡地66亩。
在弃碴场边缘设计挡碴墙,挡碴墙施作时应作好地基处理,以满足地基应力要求,保持碴场稳定;在墙趾外5m范围内用M10浆砌片石铺砌。
墙背底部设置一层卵石排水层,墙身中每隔3m设置10~15cm孔径的排水孔,梅花型布置。
弃碴场顶向外作3‰的排水坡,并设纵向M10浆砌片石排水沟二道;在弃碴场底部纵向每20m铺设一根φ100塑料排水盲沟,以利排水。
为防止水土流失,弃碴场施工完毕后应在坡面上植草皮,以利于恢复植被。
本弃碴场为3、4#斜井共用弃碴场,2个井的出碴量较大,建议对设计的弃碴方案进行调整,取消设计的沿小溪侧的挡墙,在小溪内并列埋2排φ1.5m的水泥涵管,直接在上弃碴,弃碴达到高度后,再在碴面上修建排水明渠,这样既扩大了弃碴场的容量,也解决了小溪的流水。
明渠断面图
3.7、洞内供风、供电及管线布置
(1)供风
斜井在建井期间计划投入3台20m3/min的螺杆式电动空压机,一趟直径φ159mm的管路送风;在承担正洞开挖任务时,计划再投入10台20m3/min的电动空压机,三趟直径φ159mm的管路送风从斜井内送入正洞,在井底分开向多个开挖面供风。
高压风等管路敷设平顺、接头严密、不漏风、不漏水并符合相关要求,设专人负责检查、维护。
(2)供电及照明
在斜井口设置4台630KVA变压器供洞内外生产、生活使用,其中1台专用于2.5m绞车的供电,3台用于空压机、拌和站、机加工和生活区用。
在斜井开挖超过250米后,高压电缆进洞,洞内放入1台315KVA的变压器供井下照明和排水,在开挖超过750m后,315KVA的变压器停止使用,在750m附近安装1台500KVA的变压器供电。
高压采用50mm2的电缆井下输送。
隧道照明,成洞段和不作业地段采用220V电压,一般作业地段不大于36V电压,手提作业灯为12~24V;选用的导线截面应使线路末端的电压降不得大于10%,36V及24V线不得大于5%。
线路的架设、接入作业时,参照现行的《电业安全工作规程》的规定办理,并设专人经常进行检查维修。
为保证隧道内大型设备用电需要,正洞作业面距离洞口超过800m时洞内设移动式变压器将高压引进洞内,随正洞工作面的掘进,移动式变压器分时段向前移动。
在网电停电时,为保证井下的照明和排水,采用2台250KW内燃发电机自发电。
(3)管线布置
洞身照明、高压及主线路均布置在进洞左侧;照明灯具及主线路布置在3~3.5米范围,灯具间距以8~10米为宜;高压线路布置在3米以上位置。
正洞电力及照明按隧道施工常规布置。
风水管路:
根据3#斜井井身断面,施工用高压水管、高压凤管、排水管均布设在3#斜井左侧人行道旁,以方便检修。
施工用通风管布设在3#斜井上方。
施工管线布置示意图
3.8、进度安排
3#斜井于2007年3月20日进洞,计划于2008年3月25日完成井身开挖,共12个月。
进入正洞后,计划先开辟2个作业面,分别为右线进口方向、右线出口方向,右线进口方向于2008年10月23日与2#斜井施工面贯通,右线出口方向于2008年8月31日与4#斜井施工面贯通。
右线开挖完成后,进入左线施工,开辟左线进出口方向2个作业面,进口方向于2009年3月30日与2#斜井施工面贯通,出口方向于2009年2月25日与4#斜井施工面贯通。
3.9、设备配备
3#斜井及对应隧道施工拟投入的主要机械设备见下表。
拟投入施工的主要机械设备表
序号
机械设备名称
规格及型号
需要数量
技术
状况
新旧
程度%
备注
1
矿用绞车
2JK×2.5×1.5
1
良好
80
调转
2
矿用绞车
2JK×3.0×1.5
1
良好
100
新购
3
挖掘机
PC200
2
良好
80
租赁
4
挖掘机
P100
1
良好
80
租赁
5
装载机
ZLC50C
4
良好
100
新购
6
自卸汽车
25T
8
良好
90
租赁
7
混凝土运输车
8m3
4
良好
90
租赁
8
农用运输车
1
良好
100
新购
9
自动计量
拌合站
JS750
1
良好
100
新购
10
自动计量
拌合站
HZS50
1
良好
100
新购
11
发电机
250GF
2
良好
80
调转
12
电力变压器
630KVA
4
良好
100
新购
13
电力变压器
500KVA
1
良好
100
新购
14
电力变压器
315KVA
1
良好
100
新购
15
砼喷射机
4
良好
100
新购
16
风钻
YT-28
80
良好
100
新购
17
抽水机
75-90KW
20
良好
70
调转
18
抽水机
55KW
4
良好
70
调转
19
电动空压机
4L-20/8
13
良好
100
新购
20
通风机
2×110kw
3
良好
100
新购
21
全站仪
TCR402
1
良好
100
新购
22
试验仪器
良好
调转
3.10、工区组织机构
工区主任为胡清友,全面负责工区工作;工区副主任雷雨,负责工区生产;工区总工罗治军,负责工区施工技术;工区副总工郭德福,配合总工工作,工区机电总工周生喜,负责工区设备、物资、电力等管理工作,机电副总工刘铭,配合机电总工工作。
工区下设三部三队,分别为工程部、安全质量环保部、设备物资部、开挖队、机械队和二次衬砌队,其中工程部部长为秦亮,安全质量环保部部长为周利军,开挖队长为汪吉林,机械队长郑地金。
3.11、质量、安全保证体系
安全、质量保证体系见《质量保证体系框图》和《安全保证体系框图》。
质量保证体系框图
质量目标:
确保全部工程达到中华人民共和国、铁道部现行的工程质量验收标准及设计要求,并满足开通速度达到1.1倍设计速度的质量要求,确保部优,力争国优。
工程一次验收合格率达100%,满足全线创优规划要求。
对完工的各项工序质量自检率必须达到100%。
并满足大别山隧道创优规划要求。
质量领导小组:
工区主任、总工程师、部室领导、主管工程师、质检工程师、质检员、工班长
思想保证
施工与技术保证体系
组织保证体系系
质量领导小组组
提高质量意识
质量检查保证体系
工程部
质管部
办公室
设备物资部
工序质量保证体系
制度保证体系
质量是经营的基础
质量是企业的生命
让业主满意
质量第一
分部工程质量
材料、构件、设备
工序质量
单位工程质量
实验组
测量组
施工组
核算组
设备组
材料组
质量组
做好材料进场的验收和抽检,负责现场计量工作和工程试验工作
配合搞好工程控制测量和复测,保证施工测量精度
组织技术交底和落实,确保按计划保质保量完成任务并进行图纸会审,编制实施性施工计划,组织隐检,予检和验收
进行日常质量管理负责组织协调、督促、检查和综合各部门各级质量活动并进行质量信息反馈
政工教育组
实行以管好、用好、维修好机械设备为中心的责任制,做好设备检查、鉴定填好运行记录
供应合格材料及构件并提供质量证明,搞好材料的限额发放管理
依据质量状况监督奖金发放,有权按有关制度进行,有权拒绝对不合格的工程进行核算
以百年大计、质量第一为中心,开展教育活动
检测设备控制和奖度罚制
质量事故上报和自检制度
每月底组织工程质量大检查及月终奖罚结合的质量评比
工程部定期开展有针对性的质量教育活动,并组织考核
制度化开展QC小组活动
工程质量检验
不定期进行质量评定分析会
全员调查
工程质量评定
改进工作质量
达到目的
保证质量目标,让业主满意
安全保证体系框图
安全组织保证
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