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大别山隧道斜井快速掘进技术分析

阿樓博客裡  2006-3-16   来源:隧道建设
  摘  :对合武铁路客运专线大别山隧道斜井初期掘进状况不理想的原因进行了详细分析,针对存在的主要问题,提出了相应的改进措施,从而使开挖方案更科学合理,实现了提高循环进尺、缩短循环时间、严格控制超欠挖,达到了节省工期、降低工程成本的目的。
  关键词:隧道 斜井 开挖 快速掘进技术 分析
  中图分类号:U453.4         文献标识码:B
 
  1  工程概况
  1.设计概况
  大别山隧道(DK212+429~DK225+682)是新建合肥至武汉客运专线的控制工程,隧道全长13 253 m。工程地处大别山腹地湖北省麻城市,穿越大别山山脉孟匠岩主峰。
  大别山隧道二号斜井位于大别山隧道右侧,与隧道中线正交于DK221+450,综合坡度为8.2%,斜井全长为1077.59 m,斜井采用独头掘进,斜井与大别山隧道采用正交双联连接方式。
  1.地质概况
  大别山隧道及大别山隧道二号斜井均位处剥蚀中低山区,山势陡峻,沟谷纵横,植被发育,灌木杂草丛生。境内最高点位于孟匠岩,高程为879.9m,最低处为隧道出口附近,高程约为190m,其相对高差达690m,自然坡度为10~45。不等。洞身地段沟谷地表水发育,在桃李冲、石冲、饶家畈等处形成谷地。
  大别山隧道2。斜井穿越围岩级别依次为V、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅱ级,其中Ⅱ、Ⅲ级围岩占总长度的90%。斜井所穿越围岩主要由花岗岩组成,地下水为基岩裂隙水,不发育;此外斜井还要经过节理式断层区,节理产状为120。£80。
  2  施工初期的状况和原因分析
  2.施工初期的状况
  斜井工程于2005年6月底开始施工,但施工状况很不理想。主要表现在循环进尺短,循环时间长,以致施工进度缓慢,无法完成计划任务。同时开挖成型差,超欠挖严重,造成材料浪费,施工成本增加。表1是开挖进尺与时间的统计表,表2是部分地段超欠挖情况统计表。从这两个表中可以看出,每循环所用时间远远大于计划值,而开挖进尺却不足,且超挖严重。
表1  开挖进尺一时间统计表
 
2 部分地段超挖情况统计表
 
  2.原因分析
  经过对施工现场的长期跟踪调查,造成施工进度缓慢、开挖成型差的主要原因在于开挖进尺短、循环时间长(主要包括钻爆时间和出渣时间)、超欠挖控制不利等方面。针对上述原因作了进一步剖析。
  2.2.1  爆破进尺短的主要原因
  ① 人员:奖惩制度不完善,导致工人责任心不强;司钻水平较低,其原因主要是司钻多为新手,培训不及时,且石质坚硬有一定特殊性。
  ② 环境:设计断面较小导致作业空间有限;抽水机功率小,加之反坡施工使积水较深影响施工。
  ③ 爆破方法:钻孔设备性能较差,钻孔不符合要求,装药、布眼、起爆顺序不合理。
  ④ 爆破器材:雷管性能不稳定,炸药性能较差。
  2.2.2  运输时间长的主要原因
  ① 人员:奖惩制度不完善、管理不严格导致责任心不强。
  ② 环境:洞内路面维护不及时,路况较差;设计断面较小使作业空间受限。
  ③ 运输方法:车辆组织不合理,运输方法不科学;车况不稳定,车辆维修不及时。
  2.2.3  钻爆时间长的主要原因
  ① 人员:奖惩制度不完善导致工人积极性不高,工资待遇较差导致工人流动性大。
  ② 其他保障措施:风、水、电保障不到位,影响施工生产。
  ③ 机械设备:钻头质量较差,导致磨损较大;设备维修质量较差,导致风钻不能充分发挥作用;钻杆质量较差,断钎现象严重,影响施工进度。
  2.2.4 开挖成型差的主要原因
  ① 人员:岗位不固定,导致司钻水平不稳定;职责不清,奖惩制度不完善,导致施工人员责任心不强。
  ② 环境:反坡掘进,抽水不及时,积水较深;通风不利,影响工人的施工情绪。
  ③ 钻爆技术:布眼间距不合理,钻孔精度不符合要求。
  ④ 爆破器材:药卷加工不合理,炸药性能不稳定。
  3  主要解决措施
  3.开挖进尺短的解决措施
  针对开挖爆破效率低、进尺过短的问题,制订了以下改进措施,并在施工现场严格执行。
  ① 在钻爆施工前,利用上一循环的出碴时间对现场施工人员进行短暂培训,同时让技术较熟练的工人进行现场指导。
  ② 现场对钻孔进行逐个检查,对不符合要求的炮眼及时发现,及时更正。
  ③ 现场跟踪检查,及时发现不合理装药,同时派有经验的炮工及时对装药手进行指导。
  ④ 对钻爆施工人员的爆破连接线进行跟踪检查,及时纠正不合理的起爆顺序。
  ⑤ 对不合格的钻孔设备进行彻底的更换,同时增加设备的备用量。
  3.运输效率低的主要解决措施
  ① 对全体运输人员进行爱岗敬业教育,按月发放工资、奖惩兑现,真正体现按劳分配。
  ② 通过与指挥部业主、现场监理沟通,在合适的里程段增设会车加宽段,保证出碴车辆有足够的活动空间,同时也有利于安全。
  ③ 在爆破作业前提前通知运输操作人员,使他们根据运输任务统酬各自的工作,保证运输顺利进行。
  ④ 及时对运输车辆检查维修,同时购置新车作为备用机动车辆,保证运输作业不受影响。
  3.钻爆时间长的解决措施
  ① 严格执行所制订的各项规章制度,并及时进行检查和监督;提高工人的积极性,尤其是现场司钻工人的积极性。
  ② 提高风钻维修质量,选择合格的配件生产厂家,保证现场随时都有修理好的风钻使用。
  ③ 对现场所使用的钻头和钻杆进行质量实验,进而选定合格的生产厂家;此外加强对1日钻头、钻杆的修复再利用。
  3.减少超欠挖的措施
  超欠挖的控制在隧道施工中一直是一个值得研究的课题,每项工程的地质条件、施工环境、施工工艺等均不尽相同,所以不能照搬任何其他工程的做法。针对斜井开挖成型差的原因,制定出相应的对应措施,以改善现场施工状况。
  3.4.1 不断完善爆破设计
  在Ⅱ级围岩段采用大斜眼掏槽,不仅能提高进度,而且节约炸药、节约钻爆时间、节约电能及高压风等。
  改善后的钻爆设计见图l,参数见表3。
图1 大别山隧道2#斜井Ⅱ级围岩钻爆设计图(单位:cm)
 
3 改进后的钻爆设计参数
 
  预计改进后循环进尺3.0m,每延米开挖竖石方量为51.38m,单位耗药量为1.65kg/m3
  3.4.2 提高钻孔精度
  ① 提高工人的操作水平和责任心。
  ② 领工员、班长及各部位负责人要及时检查和控制钻杆摆角,主要是拱部的上仰角、边墙两侧的水平外插角和底板的下插角。
  ③ 利用测量在各部位(主要是拱部、左边墙、右边墙的周边眼和底板眼)建立标准参照物来指导工人钻孔。
  3.4.3 调整装药结构和药量
  ① 总结和学习类似围岩的爆破经验,对现场所使用的装药结构、药量进行适当的调整。
  ② 通过组织学习,让爆破工人充分掌握所在部位的装药结构和药量。
  ③ 现场技术负责人、领工员

点数:20871 发布:顺颂 编辑:湖北:大别山隧道 联系:b2b@notbad.cn
 
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