豎井施工方案

/4.4.豎井的施工方案、技術(shù)措施、施工工藝和方法4.4.1.概況芨芨溝豎井設(shè)計(jì)為進(jìn)口端通風(fēng)豎井，井口斷面為圓形，凈空直徑3米；井口頂面高程2930.93米，井底高程2615.93米，井身長315米。豎井開挖5044m3；井身接受C20噴射砼支護(hù)，模筑砼襯砌，豎井襯砌1793m3；豎井井身除地表旁邊為第四系地層外，其余絕大部分位于三疊系地層之中，由淺黃色、黃綠色砂巖、頁巖夾薄層煤組成。井身自上而下地層依次為粘質(zhì)黃土層，厚2.53米；碎石土層，厚4米；砂巖夾頁巖及薄煤層，軟硬相間，節(jié)理發(fā)育～很發(fā)育，屬較軟巖及軟巖，弱富水，厚308.07米。。。。。。4.4.2.總體施工方案豎井接受鉆爆法施工，自上而下邊開挖邊支護(hù)；HK-4中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)裝碴，卷揚(yáng)機(jī)提升吊桶運(yùn)輸；開挖中接受吊泵排水；濕式砼噴射機(jī)噴混凝土支護(hù)，下行式金屬模板模筑砼襯砌。洞外接受8T自卸礦車運(yùn)碴到棄碴場。4.4.3.豎井快速機(jī)械化施工配套方案為使豎井能夠快速、平安、優(yōu)質(zhì)的施工，本著盡量提高豎井施工機(jī)械化程度的原則，配置豎井施工的各種機(jī)械。豎井快速施工的機(jī)械化配套方案參見表4-XX。4.4.4.豎井的施工工藝豎井的施工工藝流程圖參見圖4-XX。豎井快速施工機(jī)械配套表表4-XX序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)實(shí)力數(shù)量（臺(tái)）備注1環(huán)形鉆架φ3600（mm）1鑿巖2抓巖機(jī)HK-440m3/h1裝碴3座鉤式吊桶Φ13202m32提碴3翻碴裝置座鉤式14自卸汽車CZ1415T2洞外運(yùn)碴5主提升2JK-3.5/206.6m/s118.5t1提升設(shè)備6副提升JK-2.5/204.7m/s60.8t1提升設(shè)備7井架拼裝鋼井架1副8吊盤雙層1平臺(tái)、愛惜9吊泵80DGL-7-150150KW1抽、排水10空壓機(jī)L-22/722m3/min211砼噴射機(jī)TK-9615m3/min212金屬模板MJY1套模筑襯砌13砼攪拌機(jī)JSY50012m3/h2砼施工4.4.5.豎井的施工方法4.4.5.1.開挖豎井開挖接受鉆爆法施工，環(huán)形鉆架（和YTP-26HJ鉆機(jī)配套運(yùn)用）鉆孔，直眼掏槽，光面爆破，視圍巖地質(zhì)條件，每排炮進(jìn)尺1.5～2m，開挖后剛好進(jìn)行噴砼支護(hù)。豎井開挖的炮眼布置參見圖4-XX豎井開挖炮眼布置圖。爆破參數(shù)見表4-19炮眼爆破摻數(shù)表。炮眼爆破參數(shù)表表4-19開挖面積鉆孔直徑眼距最小抗拒線炸藥直徑裝藥集中度(m2)(mm)（cm）（cm）(mm)(Kg/m)12.574050～707022～320.15～0.45說明：表中小數(shù)值為周邊眼的爆破參數(shù)，大數(shù)值為掘進(jìn)眼的爆破參數(shù)。4.4.5.2.開挖技術(shù)措施4.4.5.2.1.環(huán)形鉆下井安裝前，進(jìn)行地面預(yù)組裝試驗(yàn)。風(fēng)水管路應(yīng)通過壓力為8×105pa的試壓15min，不降壓、無滲漏。4.4.5.2.2.運(yùn)用前，將環(huán)形形鉆架水平對(duì)中，以保證打眼質(zhì)量。4.4.5.2.3.運(yùn)用時(shí)作業(yè)面和環(huán)形形鉆架間，環(huán)形形鉆架和吊盤間設(shè)平安軟梯，便于人員上下。建立牢靠的聯(lián)系信號(hào)，防止吊桶著陸損壞外伸跑道，和在井下發(fā)生涌水或其它事故時(shí)，保證人員設(shè)備平安。4.4.5.2.4.鉆眼結(jié)束，將環(huán)形形鉆架提升至適當(dāng)?shù)钠桨哺叨?，防止爆破損壞環(huán)形鉆架部件、鑿巖機(jī)具、風(fēng)水管路等。4.4.5.2.5.懸吊機(jī)具應(yīng)保持完整無損，經(jīng)常檢查懸吊風(fēng)動(dòng)絞車制動(dòng)裝置是否牢靠，確保平安。4.4.5.2.6.鉆眼后進(jìn)行吹孔，并用炮棍檢查深度是否合格，合格后立刻用木楔將炮孔口臨時(shí)堵塞，以免碴子落入孔中。木楔長約50cm，有水時(shí)應(yīng)高出井底水面。4.4.5.2.7.豎井裝藥接受串裝法，即把幾個(gè)藥卷串在一起裝入炮眼。豎井內(nèi)有水時(shí)，用防水藥包或膠質(zhì)炸藥。裝藥時(shí)，禁止在兩個(gè)吊盤上進(jìn)行其它作業(yè)。4.4.5.2.8.豎井內(nèi)運(yùn)輸起爆藥包時(shí)，須將藥包放在專用木箱中，不得運(yùn)用底卸式吊桶，禁止同時(shí)運(yùn)輸起爆藥包和炸藥。4.4.5.2.9.炸藥裝好后，立刻按爆破設(shè)計(jì)堵塞炮孔。炮孔堵得密實(shí)，可以提高爆破效果使掌子面爆得平整；若堵得不密實(shí)或不堵塞，則會(huì)使炮根段的巖石爆破得很碎，給清底及進(jìn)一步施鉆等下步工作帶來困難。4.4.5.2.10.起爆時(shí)，禁止運(yùn)用火雷管、導(dǎo)火索起爆。起爆雷管嚴(yán)格防水，起爆前要嚴(yán)格檢查，以免出現(xiàn)瞎炮。4.4.5.4.通風(fēng)排煙4.4.5.2.1風(fēng)量計(jì)算以工作人數(shù)計(jì)算：須要風(fēng)量87m3/min；按洞內(nèi)同一時(shí)間爆破運(yùn)用的最大裝藥量計(jì)算：需風(fēng)量為53m3/min；洞內(nèi)無內(nèi)燃設(shè)備，無須按內(nèi)燃設(shè)備計(jì)算風(fēng)量。按井內(nèi)最小風(fēng)速驗(yàn)算：須要風(fēng)量：113m3/min；風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量：風(fēng)筒直徑600mm，百米漏風(fēng)率1.5%，Q=PQ隧則Q=113×1.05=119m3/min；4.4.5.2.2風(fēng)量修正豎井井口頂面高程2930米，風(fēng)量應(yīng)進(jìn)行修整，修正按以下公式計(jì)算：Q高=（760/516）×186=175m3/min；4.4.5.2.3風(fēng)壓計(jì)算豎井的摩阻系數(shù)取0.025，風(fēng)筒直徑600mm，管道內(nèi)摩阻系數(shù)取0.021。通風(fēng)總阻力=風(fēng)管段阻力+隧道段阻力,通過計(jì)算風(fēng)壓為945Pa。4.4.5.2.4風(fēng)壓修正豎井井口處空氣密度取0.92kg/m3，海平面空氣密度1.2kg/m3，修正后風(fēng)壓為1228Pa。4.4.5.2.5風(fēng)壓選型依據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,選用JBT52-2型風(fēng)機(jī)，風(fēng)量145～225m3/min；風(fēng)壓500Pa～2400Pa。風(fēng)機(jī)布置在洞口外地面上，接受直徑600mm的風(fēng)筒向豎井內(nèi)壓入通風(fēng)。4.4.5.4.管、線路豎井內(nèi)的管、線路接受井內(nèi)固定吊掛法，在井壁上打短錨桿，將各種管、線路靠近井壁固定。參見圖4-25井內(nèi)管路固定示意圖。管線包括高壓風(fēng)管、高壓水管、排水管、砼振動(dòng)下料管、動(dòng)力電纜、照明電纜、信號(hào)電纜、通風(fēng)筒、吊桶喇叭口等。參見圖4-26，吊盤結(jié)構(gòu)示意圖。4.4.5.4.井蓋和吊盤豎井井蓋接受鋼梁和木梁制作骨架，骨架上鋪鋼板。骨架嵌在井口的井壁上。井蓋上設(shè)有井蓋門及其他懸吊設(shè)備通過的孔口，井蓋門在吊桶通過前開啟，通過后關(guān)閉。其他孔口不通過懸吊物應(yīng)用蓋板蓋嚴(yán)。當(dāng)豎井作為施工豎井時(shí)，出碴接受罐籠，井蓋上鋪設(shè)鋼軌，和井口運(yùn)輸軌道連接。吊盤選用雙層吊盤，由鋼圈和鋼梁做骨架、上鋪木版組成，盤上布置通過吊桶、吊泵、平安梯和各種管線路的孔口，位置和井蓋布置相對(duì)應(yīng)；盤邊設(shè)可伸縮的插銷以固定吊盤的位置。4.4.5.4.豎井出碴豎井接受HK-4靠壁式抓巖機(jī)裝碴，生產(chǎn)實(shí)力40m3/h；井內(nèi)設(shè)吊桶，吊桶容積2m3，接受2JK-3.5/20卷揚(yáng)機(jī)提升，提升速度6.6m/s。井口設(shè)拼裝鋼井架及座鉤式翻碴裝置，碴提升至井口后，由自卸汽車運(yùn)到棄碴場。參見圖4-27，井口拼裝鋼架示意圖。4.4.5.4.噴砼支護(hù)豎井開挖后，要?jiǎng)偤眠M(jìn)行噴砼支護(hù)。噴砼接受濕噴工藝。當(dāng)井深較淺時(shí)，將砼噴射機(jī)布置在井口地面上，噴射手在井下進(jìn)行噴射。井深較深時(shí)，將噴射機(jī)移至井內(nèi)吊盤上，攪拌機(jī)仍設(shè)在井口，用砼振動(dòng)溜管送料，濕噴機(jī)噴射砼支護(hù)。參見圖4-29井下噴射砼布置示意圖。4.4.5.5.豎井模筑襯砌豎井井壁模筑襯砌混凝土，接受下行式金屬滑模工藝，依據(jù)圍巖穩(wěn)定程度，每開挖2～5m后，進(jìn)行模筑襯砌。攪拌機(jī)設(shè)在井口，混凝土經(jīng)漏斗、套管、輸料管、緩沖器、活節(jié)溜筒輸送到模板內(nèi)。為防止混凝土產(chǎn)生離析和堵管現(xiàn)象，混凝土的水灰比不大于0.65，坍落度用8～12cm。為使灌注混凝土后能盡早進(jìn)行爆破作業(yè)，混凝土內(nèi)摻速凝劑。下行式金屬滑模主體在井筒圓周上，由上中下三個(gè)槽鋼圈及立柱形成剛性支撐框架，框架上焊接鋼板作為模板，滑模長3.5米，每板可澆筑3米左右。滑?？蚣苡娩摻z繩懸吊在吊盤地面上。模板下設(shè)單獨(dú)懸吊的托盤。下行式金屬滑模工藝可以和工作面的開挖平行作業(yè)。參見圖4-30砼筑壁施工示意圖。4.4.5.6.豎井砼壁座豎井井壁砼施工中，在第四系和三疊系的巖層分界處設(shè)砼壁座，砼壁座的形式參見圖4-31豎井砼壁座形式圖。圖4-31豎井砼壁座形式圖4.4.5.7.井內(nèi)排水工作面開挖臨時(shí)集水坑，接受80DGL-7-150吊泵排水，也可以接受立式立式梯臺(tái)開挖以便于剛好排水。參見圖4-33立式梯臺(tái)開挖剖面圖。圖4-33立式梯臺(tái)開挖剖面圖4.4.5.8.井底斜井段的施工井底斜井段接受有軌運(yùn)輸，小型電動(dòng)裝碴機(jī)裝碴，礦車運(yùn)碴，提升容器由吊桶改為罐籠，將礦車推入罐籠后，再由卷揚(yáng)機(jī)提升到井上。4.4.5.9.進(jìn)度指標(biāo)依據(jù)豎井施工的機(jī)械配套及綜合生產(chǎn)實(shí)力，結(jié)合豎井井身材所處的圍巖地質(zhì)條件，豎井每月進(jìn)度為55米。4.4.5.10.豎井信號(hào)豎井信號(hào)接受傳統(tǒng)和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的原則進(jìn)行布置。首先，在井下布置音視頻雙功能電子監(jiān)視器，連接到洞口值班房和井口信號(hào)員處，設(shè)專職人員全天不間斷地通過監(jiān)視器對(duì)井下狀況進(jìn)行監(jiān)視，并通過井口信號(hào)員指揮升降機(jī)的操作。傳統(tǒng)的信號(hào)設(shè)施主要有電鈴和色燈，凡罐籠或吊桶的提升、下降、慢行、上人、下人、運(yùn)長材料、運(yùn)炸藥以及井筒的閉塞和開通，用明確的音響和色燈信號(hào)顯示，并加設(shè)專用電話。信號(hào)系統(tǒng)以井口為中心，在井口設(shè)總信號(hào)顯示，在井口和井底之間和井口和提升機(jī)房之間分別設(shè)信號(hào)信號(hào)電纜及裝置，用鈴聲、色燈、音視監(jiān)視器聯(lián)系井上、井下的作業(yè)。鑿井時(shí)在吊盤上加設(shè)信號(hào)機(jī)。4.4.5.11.豎井平安設(shè)施4.4.5.11.1.要保證提升裝置上深度指示器和防過卷裝置能正常工作。4.4.5.11.2.當(dāng)接受礦車出碴時(shí)，通向豎井的井口軌道設(shè)阻車器，防止車輛墜入井內(nèi)。4.4.5.11.3.罐籠提升時(shí)，罐頂設(shè)鐵蓋，罐底必需滿鋪鋼板并不得有孔洞。4.4.5.11.4.豎井井架天輪棚加裝避雷針，利用鋼井架角柱作為引下線，引下線設(shè)置兩條。防雷裝置接地電阻超過10Ω時(shí)，應(yīng)增加接地極。4.4.7.豎井施工總體布置及規(guī)劃4.4.7.1.人員支配本標(biāo)段設(shè)豎井工程隊(duì)，專業(yè)進(jìn)行豎井的施工及管理。工程隊(duì)設(shè)管理人員18人，包括行政管理、施工技術(shù)、支配、財(cái)務(wù)、材料供應(yīng)、勞動(dòng)工資、辦公室、后勤勤雜等人員。施工隊(duì)設(shè)掘進(jìn)工班、臨時(shí)支護(hù)工班、出碴清底工班、立模砌壁工班、機(jī)電工班等人員，共計(jì)98人。豎井施工的勞力配置參見表4-26豎井施工勞力配置表。豎井施工勞動(dòng)力配置表表4-26序號(hào)工種類別單位井下工地面工在冊(cè)1管理人員個(gè)182掘進(jìn)工班個(gè)144223臨時(shí)支護(hù)工班個(gè)66154出碴清底工班個(gè)135205立模砌壁工班個(gè)107216機(jī)電個(gè)207個(gè)1164.4.7.2.施工規(guī)劃依據(jù)豎井工期的要求，并依據(jù)現(xiàn)場平導(dǎo)的施工進(jìn)度，豎井施工隊(duì)支配在2004年5月份進(jìn)場或提前，進(jìn)場后先進(jìn)行場地清理、臨建設(shè)施修建、機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試等工作，豎井的施工確保在平導(dǎo)掘進(jìn)至豎井前三個(gè)月貫穿。4.4.7.2.1.臨時(shí)占地和臨時(shí)房屋豎井施工臨時(shí)占地1200m2，其中井口、井架及卷揚(yáng)機(jī)占地400m2，生產(chǎn)及生活房屋、場地占地800m2。參見圖4-314.4.7.2.2.施工及生活用水豎井井口旁邊沒有可利用水源，通過現(xiàn)場踏勘，用汽車?yán)禽^為經(jīng)濟(jì)的方案。因此，施工時(shí)，用水車從隧道進(jìn)口拉水，供豎井施工及生活運(yùn)用。4.4.7.2.3.施工及生活用電從烏鞘嶺隧道隧道進(jìn)口至豎井架設(shè)臨時(shí)10KV電力干線6.0km，在豎井臨時(shí)場地內(nèi)設(shè)一臺(tái)1600KVA變壓器及配電房。4.4.8.豎井優(yōu)化方案蘭州至武威南段增建其次線建設(shè)項(xiàng)目，是國家開發(fā)大西北的戰(zhàn)略中鐵路部門實(shí)施的重要工程之一；盡早開通蘭武其次線，將給開發(fā)大西北戰(zhàn)略帶來極大的主動(dòng)影響。而烏鞘嶺隧道是蘭武其次線的限制工期工程，因此，如何盡早開通烏鞘嶺隧道也就成了本工程中須要首要解決的問題。原設(shè)計(jì)方案中，豎井井筒直徑3米，設(shè)置的主要目的是為了解決特長隧道的通風(fēng)排煙問題，對(duì)隧道的工程進(jìn)度無太多的幫助。而由于工期的要求，隧道各項(xiàng)進(jìn)度指標(biāo)均較高，單靠平導(dǎo)獨(dú)頭掘進(jìn)，工期難以有質(zhì)的提高；因此，假如將通風(fēng)豎井改為施工兼通風(fēng)豎井，在平導(dǎo)和右線隧道中增加了工作面。能夠大大減輕平導(dǎo)施工工作面的壓力，縮短工期。4.4.8.1.具體方案一旦豎井優(yōu)化為施工豎井，則要解決三個(gè)問題：一、施工豎井能夠滿足快速出碴；二、豎井本身的成井要快；三、豎井要盡早開工，盡早形成平導(dǎo)施工的工作面。所以：4.4.8.1.1.將豎井井筒直徑由3米優(yōu)化為5米。其一，豎井井筒直徑擴(kuò)大為5米，可以進(jìn)行雙罐籠提升出碴，加快施工進(jìn)度；其二，豎井井筒擴(kuò)大為5米后，便于豎井本身的機(jī)械化快速施工，縮短豎井的施工工期。4.4.8.1.2.施工豎井的井底由原設(shè)計(jì)的位置降低到和平導(dǎo)底板平的位置，便于平導(dǎo)內(nèi)有軌運(yùn)輸，接受提升罐籠的方式出碴。4.4.8.1.3.假如豎井優(yōu)化為施工豎井，豎井施工隊(duì)伍要盡早進(jìn)場、盡早準(zhǔn)備、盡早開工。4.4.8.2.優(yōu)化后豎井機(jī)械化快速施工方法4.4.8.2.1.技術(shù)特點(diǎn)4.4.8.2.1.1.合理配置機(jī)械化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)快速施工。4.4.8.2.1.2.施工各工序之間緊密連接，實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。4.4.8.2.1.3.井筒開鑿后，立刻進(jìn)行永久支護(hù)，當(dāng)井筒涌水量不大時(shí)，不需進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，節(jié)約臨時(shí)支護(hù)時(shí)間和材料，既簡化了施工工藝，確保了施工平安，又有利于加快進(jìn)度，降低工程成本。4.4.8.2.1.4.各工種實(shí)現(xiàn)專業(yè)化，按“滾班制”作業(yè)。4.4.8.2.1.5.在地質(zhì)條件允許的狀況下，盡量提高每循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺。4.4.8.2.2.工藝原理工藝核心：“四大一深”。即提升選用鑿井專用“大提升機(jī)”，配“大吊桶”；出碴選用“大抓巖機(jī)”；鑿井接受“傘鉆深孔”光面爆破。斷面布置圖參見圖4-35，機(jī)械化配套示意圖參見圖4-36。4.4.8.2.2.工藝流程及操作要點(diǎn)4.4.8.2.2.1.工藝流程傘鉆鑿眼、升井傘鉆鑿眼、升井裝藥、連線、放炮、通風(fēng)出碴、找平、接管脫模、立模、澆砼出碴、清底、下傘鉆4.4.8.2.2.2.操作要點(diǎn)4.4.8.2.2.2.1.配備足夠的提升實(shí)力滿足快速施工的須要。選用2JK-3.5/20卷揚(yáng)機(jī)作為主提升，JK-2.5/20卷揚(yáng)機(jī)作為副提升。4.4.8.2.2.2.2.選用FDJ-6型傘鉆，配YGZ-70導(dǎo)軌式高頻鑿巖機(jī)鑿眼，優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)方案，在圍巖穩(wěn)定條件允許的狀況下，盡量提高掘進(jìn)進(jìn)尺。4.4.8.2.2.2.3布置兩臺(tái)HZ-6型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)同時(shí)出碴，縮短出碴時(shí)間。4.4.8.2.2.2.4接受MJY型整體金屬刃腳下行模板，該模板脫模力強(qiáng)、剛度大、變形小、立模便利，由3～4臺(tái)穩(wěn)車懸吊，段高2～4m?；炷劣苫炷翑嚢枵竟?yīng)，強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌料，混凝土輸送管下料。4.4.8.2.2.2.豎井機(jī)械化快速施工配套設(shè)備選型參見表4-35豎井機(jī)械化快速施工配套設(shè)備表豎井機(jī)械化快速施工配套設(shè)備表表