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论反井钻井法在明堂山隧道通风竖井施工中的应用

时间:2017 -02-14 11:01来源:未知 作者: admin 点击:
明堂山隧道位于安徽省境内,其长度在目前安徽省内高速公路隧道中排名第一,其中,左线长度为7548m、右线长度为7531m。根据设计图纸要求,在右线K22+254右侧约110m 处设置直径6.4m通风
明堂山隧道位于安徽省境内,其长度在目前安徽省内高速公路隧道中排名第一,其中,左线长度为7548m、右线长度为7531m。根据设计图纸要求,在右线K22+254右侧约110m 处设置直径6.4m通风竖井,经现场调查对原设计图纸进行了优化,优化设计后井深340m、与右线隧道相交的联络送风道长度125m、与右线隧道相交的联络排风道长度125m、与左线相交的联络排风道长度67m(接入右线联络排风道),其平面位置示意如下:
 
  工程地质、水文地质概况
 
  根据地勘资料,竖井围岩级别自上而下主要分为V、IV、Ⅲ级,其中:
 
  井深0m ~ 30m 段(长30m)为V 级围岩,主要为强风化花岗片麻岩,软岩,节理、裂隙发育,岩体破碎、呈碎裂结构,围岩自稳能力差;地下水受大气降水影响,呈线状或淋雨状出水。
 
  井深30m ~ 36.2m 段(长6.2m)为IV 级围岩,围岩主要为中风化花岗片麻岩,岩质较硬,岩体较完整,围岩自稳能力一般;地下水受大气降水影响,滴水或淋雨状出水。
 
  井深36.2m ~ 340m 段(长303.8m)为Ⅲ级围岩,围岩主要为微风化花岗片麻岩,岩质较硬,岩体较完整,围岩自稳能力较好。地下水不发育,受大气降水影响,潮湿或滴水。
 
  综合考虑明堂山隧道通风竖井所在区域工程地质、水文地质情况和其具有工期紧并位于明堂山风景区附近、环境保护要求高等因素,经反复比较、论证,决定选择反井法施工。具体施工方案为:进行场地平整和钻机基础施工,钻机安装就位后从上向下钻孔(直径240mm 导向孔)至联络排风道顶;在右线主洞开挖至与联络排风道相交处后立即开挖联络排风道至设计位置;在导向孔与联络排风道贯通后,更换扩孔刀头自下向上进行扩孔以形成溜渣井(直径1.4m);溜渣井贯通后再自上向下采用钻爆法全断面扩挖,弃渣通过溜渣井落入联络排风道,出渣方式及通道与主洞相同;初期支护紧跟扩孔开挖面,人员上下、物料运输由井架及提升机完成;竖井中隔板与二次衬砌采用滑模同时施工,从下至上进行。
 
  反井施工和正向扩挖设备选型
 
  破岩刀具的选择
 
  破岩刀具主要包括导孔钻头和扩孔滚刀。由于反井钻机施工中更换导孔钻头比较困难,因此导孔钻头选型时应将所钻地层硬度作为主要因素,应选择硬度高于所钻地层硬度的钻头;选择扩孔钻头滚刀主要根据岩石的硬度、磨蚀性来确定滚刀的齿形和布置等因素综合考虑,多数选择碳化钨镶齿盘型结构。
 
  反井钻机及辅助设备的选择
 
  反井钻机选型时必须验算钻机的主要技术参数,反井钻机及辅助设备应根据钻孔深度、钻孔直径等进行选用。根据明堂山隧道竖井的深度、地质条件和以往在同类地层中的施工经验,经验算、论证后选择LM-400新型反井钻机进行施工。该钻机主要技术参数为:导孔直径240mm、扩孔直径1.4m~2.0m、设计钻孔深度400m、钻机最大扭矩101.5kN·m、钻机最大拉力2400kN、钻机最大推力1650kN、钻杆直径200mm。
 
  正向扩挖设备选型
 
  正向扩挖设备主要包括绞车及钢丝绳、井架、封口盘、安全吊盘等,设备选型时须进行验算。
 
  经计算,该竖井选用JZ—16/1000、2JZ—10/800A、JZ—10/800A型凿井绞车,悬吊吊盘绞车钢丝绳直径选用40mm、稳绳绞车钢丝绳直径选用30mm、悬挂风水管线绞车钢丝绳直径选用30mm;选用配备深度指示器的JTP-1.6×2.1 型矿用提升绞车,提升钢丝绳选用15T×7-24.5型。
 
  施工工艺
 
  导向孔施工
 
  钻机基础施工:对场地进行平整并测量放样,以竖井中心位置为基点施工钻机基础,钻机基础采用厚度100cm的C30混凝土浇筑。为保证导向孔偏斜率符合要求,必须采取措施确保钻机垂直于作业面、钻机主轴旋转中心与钻孔中心相重合,因此钻机基础施工必须严格控制钻机地锚螺栓孔位的精确度。
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(责任编辑: admin)
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