西秦岭隧道店子坪2号斜井井底施工方案.docx
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西秦岭隧道店子坪2号斜井井底施工方案
目录
一、编制说明1
二、工程概况1
1、施工地段水文地质情况1
三、三岔口及井底设备布置方案2
1、三岔口与正洞联接方案2
2、斜井进入正洞施工方案3
3、井底设备布置方案4
四、排水方案5
1、排水系统设置总体方案5
2、水力计算及设备选型参数5
3、排水管线7
4、泵站水仓7
5、机械设备配备7
6、人员组织与排水系统管理7
五、通风8
六、高压供风和供水9
1、高压供风9
2、高压供水9
七、供电9
八、施工顺序及工期计划10
九、其他辅助措施10
十、安全质量健康环保措施11
1、安全技术措施11
2、质量技术措施11
3、健康环保措施11
十一、资源配置汇总表12
附：
附图1斜井井底转入正洞施工横道图
附图2斜井井底三岔口平面布置图
附图3斜井正联纵断面图
附图4斜井辅联纵断面图
西秦岭隧道店子坪2#斜井井底（井底布置及正洞段过渡）施工方案
一、编制说明
1、编制依据
⑴设计院下发的《西秦岭隧道说明书》
⑵西秦岭隧道施工设计图
⑶店子坪2#斜井井身段已揭示的水文、地质情况
⑷其它隧道斜井的施工经验
2、编制原则
满足本标段《指导性施工组织设计》的阶段工期要求：
2009年11月28日前施工到井底并完成井底处理，根据实际施工情况，斜井比计划提前2个月进入正洞。
二、工程概况
店子坪2#斜井井口位于隧道洞身左侧的山沟一侧悬崖下，洞底高出河床约7m。
井口坐标为：
x=3677972.8129;y=439283.5696;z=1233.500。
井底交于正洞左线DIK399+450，坐标为x=3676364.1338;y=438666.0680;z=1024.620。
洞口设置5米的平坡段，井身设置5个缓坡段（i=0.02），每个长度为16米，井底设置一个20米的缓坡段，普通段坡度为12.7%。
无轨运输，井身宽度B=650㎝。
井身平面投影长度为1728.46米。
进洞段35米左右为第四系全新统坡积砂质黄土，硬塑，Ⅱ级普通土；粗角砾土，中密，Ⅲ级硬土；坡积黄土长度约40米，可能间杂孤石。
洞口上方一侧紧靠垂直岩壁,节理发育,Ⅴ级次坚石，有危石掉落危险。
洞身全部位于Ⅳ级千枚岩地段，原设计井底接近F54断层。
根据开挖揭示，在进入斜井1130米左右就进入F54断层。
显示围岩为黑色、灰黑色千枚岩，质软，呈压碎状松散结构，完整性极差，无水，有高地应力征兆。
施组原计划为斜井到底后向进口方向施工DIK399+450～DIK398+552段计898米后和进口贯通，向出口方向施工DIK399+450～DIK400+005段计555米。
累计施工1453米后和正洞进口段贯通，根据目前实际情况斜进向进口方向施工约1200m与进口贯通，向出口方向施工550m，时间允许时多施工100～200m，如遇水维持原计划不变。
施工工期为271天。
1、施工地段水文地质情况
1.1、斜井段水文地质
斜井地段岩层设计为千枚岩与灰岩互层，富水性分区为Ⅰ～Ⅱ。
地下水主要赋存于灰岩及千枚岩于灰岩岩层接触带，存在集中突涌水可能，由于节理裂隙较发育，可能存在近距离河流侧向补给的可能，一般水量预测为2000m3/d。
对于隧道的侧向地表径流补给采用止水措施，不考虑排水措施。
考虑斜井到底后的最大日出水量为2000m³/d，根据目前实际情况，日出水量为50~100m3/d（包括施工用水），计算时仍按2000m3/d计算，作为安全储备。
1.2、正洞段水文地质
根据设计说明书，正洞段DIK398+552～DIK399+100段为构造裂隙弱富水段，千枚岩与灰岩呈不等厚互层，节理裂隙不发育，基本不会产生大的突发性涌水等地质灾害，预测单位正常涌水量为249～534m3/d·Km，及该段施工完成时的日正常出水量为136m3/d～293m3/d。
由于该段设计预计出水量在的段落在DIK397+900～DIK398+200，不在该段落，故取136m3/d。
DIK399＋100～DIK400＋005段为岩溶裂隙、构造裂隙水中等富水段，隧道通过受构造影响的灰岩和千枚岩不等厚互层地层，F54断层在DIK399+450段通过，该段物性反映异常富含地下水，存在突发性涌水的可能，特别是在F54断层带要密切注意，预测正常涌水量为3000m3/d·Km，最大单位涌水量为9000m3/d·Km。
由此推断，在该段施工过程中，正常日出水量为2715m3/d，最大日出水量为8145m3/d。
根据设计，DIK401＋500～DIK405＋200物探反应强烈，预计出水量较大，不在该施工段落，该段出水量按正常出水量2715m3/d考虑。
由该段设计的水文地质情况推断，在斜井到底，并向进出口两个方向施工累计1453米时，日正常出水量为：
2000+136+2715=4851m3/d，合202m3/h。
截止到2009年8月7日，斜井已施工1428米，剩余300米，已施工3个缓坡段，其中1#、2#缓坡段按原设计设置，3#缓坡段延后到X0+890～X0+906设置，比原设计延后。
依据正洞地质、水文情况及原施组施工任务和目前斜井的地质、水文情况，有针对性的编制如下施工技术方案：
（1）三岔口及井底设备布置方案
（2）风、水、电方案
（3）施工通风方案
（4）向正洞段过渡及施工顺序计划
三、三岔口及井底设备布置方案
1、三岔口与正洞联接方案
斜井原设计为斜交单联进洞，考虑到井底运输、工作面展开等各方面的限制，在井底增设辅联横通道。
以达到提高运输能力、增加工作面平行作业的时间，达到节约工期的目的。
斜井主联与正洞夹角为43°13′26″，副联横通道与正洞正交。
辅联段断面与斜井井底井身断面一致。
双联段支护参数也与井身参数一致，斜井和正洞连接位置净宽扩大50cm，便于车辆通行。
辅联在斜井0+060位置开始分叉，长度为33米左右，下行综合坡度11.4%，最大坡度12.9%，靠正洞侧设置5米（i=3%）缓坡段，和正洞正交于DIK399+406.278，坑底高程为1023.532，为调整辅联坡度，将4#缓坡段进行调整，在三叉口设置10米的缓坡，另6米调整到井底段，调整后的主联纵断面见附图3。
三岔口与正洞联接方式图见下图1
图1三岔口与正洞联接方式图
斜井开挖至与辅联通道交叉三岔口里程（斜0+60），除按设计要求进行斜井初支，在三岔口预留辅联通道的开挖轮廓位置，并在开挖轮廓前后各立3榀I12型钢钢架进行支护后，钢架安装牢固，喷射混凝土终凝2h后再进入辅联横通道的开挖，辅联横通道洞口也立设3榀I12型钢钢架支护，施工时在三岔口位置布好量测点，量测点深入围岩。
三岔口施工时须遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则，确保辅联横通道口结构稳定，发现初支变形立即施作补强措施。
斜井主联与正洞交叉口斜交，10m范围内加强初期支护，采用立Ⅰ16钢架，共计12榀，增强交叉口地段初支受力状态。
斜井辅联与正洞交叉口正交，三岔口立3榀工12钢架支护。
（斜井主联或辅联）进入正洞后，在斜井与正洞连接处，正洞一侧采用密排三榀型钢门架来支撑正洞上部拱架，立柱采用Ⅰ16工字钢，横梁采用Ⅰ20b型钢，立柱与横梁采用螺栓连接。
在施工过程中，必须按照设计图纸位置安设，保证立柱、横梁位置准确。
采用φ32锁脚锚管，分别与立柱和横梁焊接牢固，锚管长度为3m，必要时应进行注浆。
施工过程中，必须保证锚管施工质量，防止因施工不当导致横梁下沉，引起安全和质量事故。
2、斜井进入正洞施工方案
（1）斜井先以导洞进入正洞施工，导坑断面按挖掘机能够扒碴设计，采用4.0×3.5m（高×宽），支护参数根据实际围岩揭示采用适当的支护结构形式，以策安全。
（2）在正洞导坑施工时，导坑拱顶标高在正洞开挖轮廓线以外30cm左右，以便于正洞交叉口拱架架设，考虑到围岩变形量可能较大，实际开挖尺寸比设计拱顶标高再提高10~12cm。
开挖进尺严格控制在1m以内，施工中做到边开挖边支护。
（3）待导坑完成正洞开挖限界后，停止向前施工，返回进行正洞交叉口段扩挖。
（4）正洞交叉口段扩挖时，先用拱架加固拱部，然后采用台阶法先向进口方向开挖，先开挖上台阶，边开挖边支护，开挖时遇到对正洞断面净空有影响的导洞钢架进行拆除，开挖长度达到15~20m后，再以相同方法向出口方向开挖正洞。
（5）在上台阶开挖到一定长度后，及时进行下台阶落底施工及正洞仰拱的施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全。
（6）斜井进入正洞挑顶施工方案图2-1、2-1
图2-1斜井进入正洞挑顶施工方案斜井示意图
图2-2斜井进入正洞挑顶施工方案正洞示意图
3、井底设备布置方案
斜井进入正洞开挖，主要固定设备为空压机、变压器，设备规格及数量如下表，井底拟布置得设备如下表：
序号
设备名称
外形尺寸
数量
备注
1
移动空压机
4100×1950㎜
2
27m³/min
2
坐式空压机
2260×1750mm
6
20m³/min
3
储气罐
6
4
循环水池
200×300cm
1
5m³左右
5
变压器
2
600KVA
6
配电柜
200×60cm
2
井底和斜井不单独开挖设备洞，设备布置场地采用从斜井向正洞初步过渡的方案，分两步走。
第一步，在斜井刚到井底时，将设备布置在斜井的一侧。
排水设备采用临时水箱。
第二步、在斜井进入正洞并完成三叉口及出口方向DIK399+480～DIK399+390段90米衬砌任务后，将台车跳至DIK399+540位置，预留DIK399+480～DIK399+540段60米暂不衬砌，仅施工底板及仰拱填充，在水沟铺上钢板，总宽度为630㎝作为设备的布置位置。
变压器布置在DIK399+500右侧的横通道内（依据十八局的施工进度定）或和其他设备起放在正洞的左侧。
设备最大宽度为1950mm，考虑80cm的安全距离及防护位置后，剩余净宽355能保证挖掘机及装载机通行。
斜井的正联合辅联之间长度为30米左右，设置井底水仓和第一级泵站，该段同时为台车组装的位置。
井底水仓在正洞仰拱混凝土灌注后设置在仰拱上，架设钢梁安装设备及通行行走机械。
四、排水方案
1、排水系统设置总体方案
根据斜井的施工进展情况，分阶段进行泵站的设置。
即在斜井的中部846米左右设置第二级泵站，斜井底部DIK399+400位置设置第一级泵站，在斜井建成后形成由井底第一级泵站和井身第二级泵站结合的多级排水系统。
按二级泵站配置设置,具体布置见《排水系统布置示意图》。
2、水力计算及设备选型参数
2.1、第一级泵站布置
第一级泵站布置在井底，在斜井施工进入正洞向进出口方向各施工100m后，第一级泵站按永久设置，此时按施工中最大出水量日正常出水量为：
1000（斜井下部出水量）+136（正洞进口方向水量）+2715（出口方向水量）=3851m3/d，合160.45m3/h，至第二级泵站高差为109米，坡度i=0.1274。
排水系统参数计算如下：
水泵的排水能力Q（m3/h）
Q=C/m×q=（1.3÷0.85）×160.45=245.39m3/h
C-涌水不均匀系数，取值在1.3～1.5范围之内；
m-水泵的时间利用系数，取值在0.8～0.85；
q-涌水量（m3/h）；
水泵的扬程H（m）
H=（L1+L2）sinα（1+k）
=（882+1.5）×sin（7.266）×（1+0.15）
=128.5m
K-管道阻力换算扬程系数，根据管道直径及扬程选择。
水泵的轴功率N（KW）
N=QHγg÷（3600×η）
=160.45×128.5×10÷（3600×0.8）
=71.6KW
γ-水的容重，1t/m3
η-水泵的效率，0.8；
g-重力加速度，10
排水管直径d（mm）
d=0.0188×sqrt（Q/v）
=0.0188×sqrt（160.45/2）
=168.4㎜
V—水流速度按2米/s计算。
吸水管最大长度L2（m）,根据水泵的允许吸上真空高度计算.
由此计算，在第一级泵站，选择二趟直径为150mm管路，选择55kw抽水机二台，排水能力140m3/h，扬程大于135m，水仓布置在正洞DK399+400段仰拱上，容量满足20分钟存水，V=55m3。
水仓布置见附图。
2.2、第二级泵站布置参数
在斜井的864米左右设置第二级泵站，此时按施工中最大出水量202m3/h计算，即斜井上段1000m3/d的出水量和第一级泵站的排水量160.45m3/h，高差为109米，坡度i=0.1274。
由以上计算步骤得：
水泵排水能力Q=308.94（m3/h）
水泵的扬程H=125.88（m）
水泵的轴功率N=135（KW）
排水管直径d=234㎜
由此计算，在第二级泵站，选择二趟直径为150mm管路，选择55kw（排水能力140m3/h）、75KW（排水能力170m3/h）抽水机各一台，扬程大于125.88m，水仓布置在线路左则，容量满足20分钟存水，V=70m3。
水仓布置见排水系统布置图，水仓布置满足斜井前846m的出水通过水沟顺坡流入水仓的水量。
2.2.3、第一级泵站临时布设阶段
在斜井下半段及进入正洞200m的施工中，由于受场地限制，不能马上设置第一级泵站，故先设置临时泵站过度，在掌子面处设一小型临时集水坑，已施工地段出水沿水沟顺坡汇入集水坑中，在离掌子面50～70m的位置设置一个15m3铁皮箱，采用小型潜水泵将水抽到铁皮箱内。
设置SLW140-14055KW水泵一台，排水能力90m3/h，排水管路一根直径为φ150㎜，贮水铁箱容积设置为20分钟储量，v=15m3,将水抽入第二级泵站。
为预防抽水机故障情况，同时预备一台55KW同型号抽水机。
3、排水管线
临时泵站设置时，正常情况下采用一趟150mm管路，如出现突然出水量较大时，将高压风管作为排水管使用。
永久泵站设置时，正常情况下采用二趟150mm管路，如出现突然出水量较大时，将高压风管作为排水管使用，形成三趟排水管路，同时启动备用水泵。
4、泵站水仓
第二级泵站容量70m3，采用开挖形成洞室，第一级泵站容量55m3，设置在仰拱上。
5、机械设备配备
店子坪斜井排水机械设备配备表
序号
机械名称
规格
单位
数量
备注
1
30kw抽水机
ISW65-130
台
2
一台备用
2
55kw抽水机
SLW140-150
台
4
二台备用
3
75kw抽水机
SLW170-150
台
2
一台备用
4
7.5kw潜水泵
台
6
二台备用
5
15kw抽水机
台
2
二台备用
6
800kvA变压器
S-9
台
2
与正洞施工共用
在设备购进时，参考设备表中的功率、排水量、扬程进行算择，就大不就小。
6、人员组织与排水系统管理
成立专门的抽水班进行斜井排水管理，排水班由工地调度进行领导，在泵站设置自动液位开关及水位指示灯。
抽水班人员配置表
序号
名称
单位
数量
1
调度
名
3
2
抽水班长
名
1
3
兼职修理工
名
2
4
兼职电工
名
2
5
兼职安装人员
名
10
6
抽水值班人员
名
9
7
合计
名
27
五、通风
根据中铁隧道集团科研所提交的《西秦岭隧道施工通风方案》，在斜井和正洞进口贯通之前，采用压入通风，在洞口布置两台220KW轴流风机，配1700mm软式通风管，最大送风距离为2626米，工作面需风量为1405m³/min。
通风系统布置见如下示意图：
通风机设置在斜井井口外30~40m处，两台并排安装，由洞口配电房直接供电。
通风管布置在斜井的顶部，在正洞布置在左侧边墙上，以不妨碍大车运输为原则，风管布置见如下示意图：
六、高压供风和供水
1、高压供风
下井后，考虑两个正洞工作面施工，每个开工作面配置15~17台YT29A凿岩机，3~4台混凝土喷射机；考虑2~3个仰拱开挖工作面，每个工作面布置2台YT29A凿岩机，最大供风量按所有工作面同时施工进行计算，需风量如下：
Q=17×3×2+6×10+4×3=174m³/min，考虑90%的同时工作系数，平均需风量应在156m³/min左右。
由此，设置两台移动空压机（供风能力27m³/min）、6台座式空压机（供风能力20m³/min），总装机容量174m³/min。
设施φ159mm管路向工作面供风。
2、高压供水
利用洞口的60m³水池向正洞工作面供水，高差210米，φ80mm钢管供水，水源充足，在斜井850米位置设置减压水箱。
七、供电
1、负载分布
斜井的负载按部位分为洞外负载和洞内负载，负载情况如下表：
序号
负载名称
负载功率（kw）
备注
1
轴流风机
440
分布在洞口，洞外负载
2
拌合站
100
布置在洞口一侧，洞外负载
3
洞外生活用电
100
斜井生活区，洞外负载
4
洞内照明
80
洞内负载
5
二级抽水站
130
洞内负载
6
一级抽水站
110
洞内负载
7
空压机房
980
洞内负载
8
开挖工作面
90
两个，喷浆机、电焊机、水泵
9
衬砌工作面
120
输送泵、电焊机
2、供电系统布置
在斜井洞口设置配电房，驳接点为35kv专用供电线路，配电房设置一台35kv变400v的630KVA变压器为洞外负载提供电源，同时设置一台35kv变10kv的1600KVA变压器，为洞内负载提供电源，70mm2高压电缆进洞，在井底设置2台10KV变400V的800KVA变压器。
另有地方电网10KV驳接点，设置一台10KV变400V的630KVA变压器备用，主要是洞外负载。
供电系统基本布置及分配示意图
八、施工顺序及工期计划
预计斜井在09年8月底进入XJ0+060，后立即开始辅联施工，优先辅联和正洞兰州端工作面的施工，争取在1#斜井进入井底之前正洞工作面超过DIK399+350处70~80米左右，以减少干扰，斜井进入正洞的施工在设备完全布置到井底后完成。
主要进度指标：
斜井正联及辅联洞室开挖支护：
5米/天
斜井进入正洞挑顶及工作面形成：
5天
正洞开挖支护：
4米/天
正洞衬砌：
110米/月
九、其他辅助措施
1、监控量测
合理布设监控量测点，监控量测点按监控量测规范及时布设并保护好，及时处理分析量测结果，及时反馈，指导施工，调整支护参数，密切注意初期支护施工后围岩的变形发展情况。
2、超前地质预报
隧道施工中，应严密注意围岩开挖情况，通过探测手段，预测开挖工作面前方围岩工程地质和水文地质条件，结合掘进中地质条件的变化，及时提出预报，以便有准备地做好各种预防和施工措施，保证隧道工程的顺利进行。
3、应急措施
F54断层和正洞的交叉位置仍为明显，断层破碎带由于围岩破碎，自稳及自承能力差，施工中易发生坍方事件，同时也是突泥涌水易发地带。
因此，做好断层施工的坍方和突泥涌水抢险处理准备，特别是应急预案的演练与应急物质的落实。
十、安全质量健康环保措施
1、安全技术措施
1.1、建立健全各种岗位安全责任制，并设立专职安全员，严格执行现场交接制度；
1.2、加强施工人员的安全意识，进行岗前安全培训，进场人员必须配备安全帽、防护鞋、防尘口罩等防护用品；
1.3、高空作业平台架要加工牢固，平台周围设置防护栏；
1.4、施工期间，应依据上述设计方案，制定相应的预防突水突泥及塌方现象的应急施工安全措施，防患于未然。
加强施工期间的监测量测并及时反馈现场信息。
及时抽排洞内地下积水，以免浸泡软化地基。
交叉口段支护结构未施工完成，不得进行全断面超前预注浆作业。
1.5、在断层带施工时，严格控制循环进尺，不得冒进；尽量避免爆破扰动围岩。
1.6、落底施工时间必须及时，以减少初支变形，上台阶开挖拱脚处严格控制超挖，必须保证上台阶钢架拱脚落于实底之上，并在拱脚处加垫厚木板。
1.7、做好三岔口量测点布置，及时测设，反馈施工。
2、质量技术措施
2.1、建立完善的质量管理体系，设立质量检查小组，现场设质量检查员，随时对各个施工环节进行监督检查，质量责任到人；
2.2、加强现场施工材料管理，保证施工材料满足设计要求，严禁使用不合格材料；
2.3、为保证台阶法施工的安全，上台阶临时仰拱时，其仰拱的钢架必须与两侧初支钢架连接接牢靠。
2.4、严格报检程序。
质检人员必须在现场监督每一个施工工序，保证每一个施工工序的质量。
2.5、积极主动与设计单位及现场监理工程师配合，做好信息反馈工作。
特殊情况应急措施
2.6、准备集水坑和排水设施，一旦发生大的涌水，能及时抽排；
2.7、在搞好超前地质预报的前提下，施工中要采取防突水、突泥的安全措施，以便能及时抢救和紧急疏散。
3、健康环保措施
3.1、认真进行安全培训，严格劳动防护用品的使用和佩戴。
3.2、严格执行通风方案，做好洞内通风。
3.3、在爆破后，对碴堆进行洒水降尘，然后出碴，减少粉尘。
3.4、严格执行湿式钻眼施工工艺，杜绝打干钻。
十一、资源配置汇总表
1、设备配置表，其中进口的WA470装载机可能根据情况进行调整。
序号
设备名称
型号
数量
备注
现有
还需
1
装载机
ZLC50C
1
2
装载机
SEM650
1
1
3
移动式空压机
P950E
1
4
移动式空压机
P951E
1
5
座式空压机
W3.5-20/8
1
6
无基础座式空压机
LWJ-20/7-a1
2
3
7
搅拌站
HZS50
1
8
砼搅拌机
JS500
1
9
配料机
HPD1200
1
10
配料机
PLD1200
1
11
发电机
300KW
2
12
变压器
S9-630
1
13
变压器
S11-M-1600/35
1
14
变压器
S11-M-800/10
2
15
变压器
S11-M-630/35
1
16
通风机
220KW
1
1
17
输送泵
HBT60
1
18
混凝土输送车
斯太尔6m³
1
3
2、机具及辅助料具
序号
名称
型号
数量
备注
现有
还需
1
台车
12米
0
2
正洞调整
2
开挖辅助台架
2
3
喷浆辅助台架
2
4
防水板台架
2
5
修补台架
2
6
农用车
东风嘉龙
2
1
7
喷浆机
GWSP-9
2
4
8
电焊机
BX1-500
4
2
3、劳动力
在目前开挖分队和铺底分队的基础上进行扩编，机修分队新增加2个装载机司机。
主要人员编制如下：
序号
班组名称
数量
备注
计划
现有
还需
1
开挖分队
91
56
35
2
衬砌分队
42
12
30
3
机修分队
32
28
升级会员 