大断面陡倾角斜井快速施工技术

2016-08-12陈俊高重庆川九建设有限责任公司重庆渝北401120

低碳世界 2016年17期

关键词：斜井倾角断面

陈俊高（重庆川九建设有限责任公司，重庆渝北 401120）

大断面陡倾角斜井快速施工技术

陈俊高（重庆川九建设有限责任公司，重庆渝北 401120）

现如今，建筑行业发展迅速，在一些地形复杂的地区进行隧道施工、铁路铺设、矿产资源开发时，需要结合地形实际情况布设辅助坑道，以此增加开挖作业面积。对此，本文将结合工程实例，详细探究大断面陡倾角斜井快速施工技术，以期为类似工程提供借鉴。

大断面；陡倾角；斜井

1　引言

在地形复杂地区建设隧道工程建设数量越来越多，而且隧道工程建设技术标注逐渐提高，而且施工难度较大。采用大断面陡倾角斜井快速施工技术，你呢刚刚有效改善隧道通风、排水条件，加快施工速度，改善施工环境，因此，详细探究大断面陡倾角斜井快速施工技术至关重要。

2　工程概况

某水电站电站总机装容量4×26万kWh，水库总容量为32.45亿m3，有效库容31.35亿m3。引水发电系统土建工程由进水口、1#、2#引水隧洞、1#、2#调压井、1#～4#压力管道及施工支洞等组成。压力管道共有1#、2拌、3样、4#四条管道，布置在同一高程上，每条管道由上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段组成，其长度分别为300.35m、305.95m、306.15m、311.75m。每条压力管道斜井段长度约100m，倾角60°，成平行24m等距布置。开挖断面均为8m×8m，城门洞形，顶拱和边墙采用喷7cm厚C20混凝土支护。四条管道穿越Tlyn3-2中厚层灰岩，岩石类别为Ⅱ～Ⅳ类，岩层倾向与斜井倾斜方向一致且夹角较小，对成洞不利，施工难度较大。

3　开挖方案的选择

3.1风、水、电布置

3.1.1施工用风

施工用风主要用于导井扩挖、喷混凝土施工。斜井开挖供风采用压力管道上平洞段开挖时形成的供风系统，供风站设在2#施工洞洞口右侧。配置40m3电动空压机、20m3电动空压机各一台，总供风量为60m3/min。斜井内供风管采用D100钢管，从上平段主供风管接线，沿斜井底板布置至开挖面附近，然后用高压软管接至工作面。

3.1.2施工用水

施工用水包括反井钻打导井、风钻钻孔、除尘及喷锚支护等用水。斜井开挖的施工用水，采用D60钢管从上平段主供水管接线，沿斜井底板分别接至各斜井工作面附近，然后采用橡胶软管接至各用水点。

3.1.3施工用电

施工用电从上平段供电系统接线，采用架空塑铝线将380V电源接人到各井口专用配电柜。各个配电柜内都安装漏电保护器，配电柜至用电工作面采用绝缘电缆沿井壁架空布设。照明线路与动力线路分开布置，用线架有规则地固定在洞壁上。洞内沿线照明采用60W节能灯，间距6～8m，工作面附近及井口分别设置地灯集中照明，照明度满足要求。

3.2斜井交通及材料运输设备布置

3.2.1人员的上、下交通

斜井内人员的上、下交通，通过沿井底板一侧布设爬梯进行。随着开挖进展，沿井底板打设锚筋，安装爬梯，爬梯采用角钢和钢筋焊接而成并固定于底板插筋上。

3.2.2机械、材料运输设备布置

在斜井上方EL666.25平洞内安装一台卷扬机，沿斜井底板铺设钢轨，钢轨与岩面采用锚筋固定，锚筋采用中25螺纹钢，间距500mm，入岩1000mm，外露200mm。轨道小车采用型钢加钢筋网制作而成，强度满足要求。风、水管，照明线路，爬梯等距掌子面保持10～20m左右距离，以防爆破飞石的损坏，爬梯到掌子面的人员上下，通过活动绳梯和保险绳进行。爆破时将绳梯收回，并经常对绳梯检查、更换以确保安全。

3.3井口防护布置

在井口挡水坎及集水井，以防止上平洞汇水流入井内。在井口设置防护栏、底脚档板等防护严密，防止人员、物体落入井内。

3.4通讯联系

斜井内通讯联系主要通过对讲机进行，轨道小车和卷扬系统的联系主要通过电铃进行。同时配备对讲机、哨子和信号灯等通讯工具，确保联络畅通。

4　施工方法

4.1导井开挖施工

导井开挖采用压ZFY2.0/200型强力反井钻机施工，成井直径为1400mm。导井施工程序如下：

（1）钻机平台基础浇筑；

（2）反井钻施工供水、供电系统形成；

（3）反井钻安装与调试；

（4）从上而下进行先导孔钻孔，直径270mm；

（5）从下而上进行导井钻进。直径1400mm。

4.2导井扩挖

4.2.1施工程序

在导井开挖结束后，自上而下对斜井进行全断面扩挖。导井扩挖的工序主要有测量放样、凿岩准备、钻孔、装药爆破、通风、安全检查、撬除浮石、架设人行梯子、导井井口覆盖、安装锚杆、喷射混凝土等工作。导井扩挖延伸，采用自上而下全断面推进的工作方法。

4.2.2炮孔布置及爆破参数

光爆孔开口处距轮廓线0～50mm，眼深为3.5m，眼底应落在巷道轮廓线外约100mm，光爆孔间距550～600mm，光爆层厚为700mm。爆破参数如表1所示。

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表1　导井扩挖爆破参数表

导井扩挖采用YTP26型手风钻钻孔，钻孔直径φ42mm，孔深3.5m。选用2#岩石硝铵炸药，崩落孔选用药径φ32mm的药卷，光爆孔选用25mm的药卷，每循环装药125.4kg，进尺3m，爆破方量166.7m3，平均单位耗药量0.75kg/m3。参数设计中，考虑由于斜井底板方向与岩层基本平行，同段位爆破产生大块石不利翻碴的影响，故底部孔分成了两个段位进行爆破。4.2.3导井扩挖各主要工序的施工方法

（1）测量放样

对于该工程测量放样，可以采用全站仪施测，用红外线激光导向至工作面，然后在掌子面岩壁上，使用红油漆划出外轮廓线控制点，并且协助施工员在工作面标示出所有炮孔的眼位，每循环进行一次。

（2）钻孔

凿岩工进入工作面后，首先是检查导井是否封堵好、封堵是否牢靠、安全。然后进行敲帮问顶，清除掌子面浮石，确认安全后，再划分钻岩区域，安装钻机，固定钻位，做好凿岩前的准备工作。所有钻孔倾角为60°，光爆孔还应向设计线外偏移3°左右，孔深3.5m。根据施工场地，6台凿岩机同时工作，其中：3台打光爆孔，3台打主崩落孔和辅助崩落孔。崩落孔和辅助孔按常规方法钻孔。

为获得较好的爆破效果，主崩落孔距导井轮廓线只有800mm，因此钻凿崩落孔时，严格遵守倾角为60°，直线方向掘进。钻孔平面位置严格按测量放样的位置钻孔，钻孔角度用水平尺和自制的大三角板检查控制。为了导井获得较好的溜渣效果，减轻人工扒渣工作量，中间炮孔钻孔深度适当较外圈加深50～80cm。钻孔工作完成后，要将炮孔清洗干净，并将孔内积水吹出，然后将凿岩机具、风水管等器具用5t卷扬机提升至20m以上的地方存放或提升至弯道，以备下一循环使用。

光爆孔采用药径φ25mm的2#岩石硝铵炸药，崩落孔采用药径φ32mm的2#岩石硝铵炸药。对有积水的炮孔，经吹孔后改用防水乳化炸药。

光爆孔采用间隔装药，其余孔均采用连续柱状装药，崩落孔亦可采用间隔装药，其药量不变，只是使药量分布较均匀，减少堵塞长度，从而改善爆破效果，为光面爆破创造良好条件。为保证光面爆破效果，光爆孔一律采用导爆索起爆，其爆破时间应滞后崩落孔100ms以上。为保证崩落孔正常起爆，在每个炮孔装药时，装入二个同段雷管，一发雷管装底部第二个药卷中，一发雷管装在距孔口的第二个药卷中，所采用的雷管一律为导爆管雷管。装药中，为使药卷之间紧密接触，提高装药密度，用竹质炮棍轻轻将药卷捣实。装药中。各个孔的药量分配及装入雷管的段别表1。为保证安全起爆及爆破效果，采用非电导爆管复式网络起爆，火雷管引爆。起爆前，应通知邻近各个工作面的工作人员全部撤至安全区域内，并实行警戒，发出引爆信号后，方可点火起爆，爆破后15min，发出解除信号。

（4）通风

由于斜井上、下出口已经贯通，井内通风条件良好，自然通风就能满足施工要求。

（5）安全检查与出碴

安全员从软梯下至工作面进行安全检查，确定安全处理的重点，派人进行安全处理，撬除顶、帮浮石。残留在开挖面上的石碴采用人工翻至导井内，由导井溜至下平段，采用3m3装载机装15t自卸汽车运出。为了防止爆破石料落至下弯段后堵塞导井，事先需要对下弯段进行扩挖，使下弯段能够堆放一次爆破所爆落的石碴。当工作面岩碴清理干净后，即进行导井口覆盖工作，将导井盖严。

4.3支护施工

施工期间经与监理、设计、业主协商，对顶部增加随机锚杆和钢筋挂网，以保证施工期安全。根据本工程特点，喷混凝土采用“潮喷法”施工。喷混凝土机具和砂石料拌和地点，主要布置在压力管道上平段，混凝土输送管沿井底板向下布置；斜井下部20m范围喷混凝土施工时，设备布置在下平段，混凝土输送管需经导井布至受喷面。混凝土施工时，严格按设计配合比要求配置粗骨料、细骨料和水泥。在骨料中预先加入少量水，使之呈潮湿状态，加水泥拌和，以降低上料、拌和和喷射时的粉尘。其余用水量从喷头处加入，速凝剂从喷射机受料斗加入。混凝土喷射按照自下而上，先凹后凸的原则进行喷混凝土作业。喷射时喷头与受喷面应垂直，喷头与受喷面应保持0.6～1.0m的距离。