隧道斜井位置选择相关问题探讨.doc

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资源描述

1、隧道斜井位置选择相关问题探讨摘要:针对我国经济的发展需要,各项基础设施建设事业将还会迎来一个巅峰。 关键词:斜井设计位置选择比选 中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号: 前言 随着高速铁路向西部地区的发展,长大隧道逐渐增多,为实现长隧短打,增加作业面,缩短工期,斜井的建设显得越来越重要。斜井自身的设计和建设将对正洞的顺利施工产生重大影响。本文从理论出发并结合成渝客运专线璧山隧道斜井、缙云山隧道斜井的设计实际情况进行探讨,为以后类似工程的建设做参考。 1.隧道斜井位置选择 1.1 井口位置选择 隧道斜井井口位置的确定应综合考虑斜井的长度、进洞条件、地形地质、施工场地布置、隧道弃渣等因数

2、。 考虑斜井长度 斜井井口位置的确定从很大程度上决定了斜井井身的长度。斜井的长度又将对隧道正洞施工产生较大影响。在其他条件允许的情况下,我们一般将洞口选在距正洞中线距离最短的地方,从而减小斜井自身长度。考虑进洞条件 能够最快完成斜井进洞及井身施工,可最大限度发挥其增加作业面和缩短工期的目的。斜井井口位置的进洞条件将直接影响斜井是否能及时进洞。进洞条件主要受机械设备、物资材料、电力、交通、水资源、劳力等进场情况的影响。在选取井口位置时,一方面选取电力、交通、资源等基础设施较为优越的地方;另一方面,前期施工所投入的机械设备、物资材料等能够及时发挥作用。 考虑地形地质 斜井井口位置选取在地质条件较好

3、、埋深较大的地方,既能保证快速施工,又能保证进洞安全。尽量避开不良地质或特殊地质地段,如古滑坡体、偏压地形、膨胀岩地段、软弱浅埋地段、易崩塌落石地段等。斜井进口位置不得选在泥石流、洪水等自然灾害易发地。 考虑施工场地布置 井口位置的选址还需考虑施工场地的布置,包括便道的引入、拌合站场地、钢筋加工场、办公生活区等。一般选取较为平坦、集中的场地,同时尽量选取占用耕地面积少、既有建筑影响小、征地拆迁方便的地方。考虑隧道弃渣 隧道弃渣的速度将影响整个隧道施工的进度,且隧道弃渣占用土地面积较大,因此斜井井口选址要充分考虑弃渣场的设置。弃渣场容量满足要求、弃渣运距短,便道坡度适宜,征地拆迁方便为宜。 1.

4、2 斜井洞口位置比选 缙云山隧道: 原洞口位置的利与弊:原洞口位置地质条件较好,进洞快,洞身支护投入较少。但是斜井长度过长,大约 600m 左右,不利于缩短隧道工期,且因处于半山坡,不利于隧道施工场地布置,高程也不很合适,导致斜井纵坡过大,加之前期炸药迟迟批不下来,进一步体现了此处作为斜井入口的制约性。 (如下图) 现洞口位置的利与弊:现洞口位置地质条件较差,经现场察看,有小型滑坡的痕迹,进洞较困难,洞身支护投入较大,且洞口前有一冲沟,遇洪水可能对隧道施工有一定的干扰(经过调查最大历史水量对施工影响不大) 。但是斜井长度短,全长 183m,有利于快速转入正洞施工,达到缩短工期的目的。 (如下图

5、) 原选中斜井洞口现斜井洞口 2.相关参数的确定 2.1 斜井纵坡及走向 斜井纵坡、横坡的确定 斜井纵坡的设置主要考虑出渣运输车与砼运输罐车的爬坡能力,纵坡坡率一般控制在 6%10%(如设备老旧,建议不超过 8%)。在斜井井口位置、井身转弯地带、错车道以及“三叉口”位置,坡度尽量平缓,在直线段可适当加大坡率。斜井纵断面尽量减少变坡次数。 斜井井身走向 斜井井身走向的确定,应根据穿越区域地质条件、与正洞相交位置等统筹考虑。地质条件主要包括围岩岩性、产状、风化程度、地质体结构面、地下水发育情况以及不良地质现象等,斜井井身应穿越较为稳定的地质带。 璧山隧道斜井全长 135m,与正线交角 58 度,与

6、正洞相交里程为DK283+791.8,距进口 596.8 米,距出口 2858.2 米,斜井洞口地面标高311 米,正线 DK283+791.8 轨面标高 305.289 米。纵坡-3.02%(斜井进口至正洞方向) ,横坡 1%(单向坡) 。井口段及三叉口位置有 20m 平缓路段。2.2 斜井与正洞相交位置及角度 斜井与正洞相交的位置,即“三叉口”处属于三维应力分布区域,受力复杂,施工较为困难,该位置的选点尤为重要,一般选取在正洞工程地质条件较好的地段,如、级围岩段。 斜井与正洞相交的角度主要根据施工组织安排确定,如果斜井转正洞后向两侧掌子面同时掘进,则斜井最好以 90角度与正洞相交,同时为保

7、证车辆能大角度转弯出入,斜井井底可设置成“喇叭状” ;如果斜井转正洞后单侧独头掘进,则斜井可以小角度与正洞顺接。 璧山隧道设置斜井时,考虑正洞为独头掘进,因此以 58小角度与正洞顺接。 2.3 井身断面设计 斜井作为隧道施工辅助坑道,其断面过大一方面造成不必要的浪费,同时加大施工难度。断面的大小,主要从斜井的用途、汇车道设置以及施工设备占用空间的大小综合确定。 普通段断面 普通段断面大小应根据斜井长度、正洞掘进面个数、风水管占用空间、通行车辆占用空间、路面排水、行人通道等确定。斜井井身较长,正洞掘进面为两个时,为方便车辆出渣和洞内通风排烟,断面宽度应满足双车道通行,高度由车辆高度与通风带高度共

8、同确定。如果斜井井身较短、正洞为独头掘进、斜井断面对正洞施工影响较小时,可设计为单车道断面。 汇车道及弯道断面 如果斜井井身段设置有汇车道和弯道,该位置断面应加宽。 斜井井底断面 斜井井底与正洞相交位置,如果正洞从两侧掌子面掘进,斜井与正洞呈 90交角,则斜井断面最好以“喇叭状”转体与正洞相接。 2.4 井身衬砌参数 斜井井身衬砌参数可参照铁路隧道设计规范相关内容进行设计。斜井作为临时性工程,当井身穿越的围岩工程地质条件较好,且斜井断面较小时,可只施作锚喷支护;当井身穿越的围岩地质条件较差时,须施作初期支护及二次模筑混凝土衬砌。在斜井加宽段、洞门处、 “三叉口”位置应该加强支护。 2.5 斜井

9、排水措施 斜井排水涉及自身排水和正洞排水。斜井井身路面应设置横坡,并在路面一侧设置排水沟。 隧道增加斜井后,一般会存在反坡排水的现象。解决反坡排水的主要措施为在正洞或斜井设置集水沟、集水坑,将水汇集后通过逐级泵送出洞外。集水坑的大小及位置、水泵功率应能满足隧道及时排水。 璧山隧道隧道正常涌水量 Q=4000m3/d,雨季最大涌水量Qmax=6000m3/d。斜井排水为反坡排水,采用高扬程大流量分段逐级接力机械抽排方式。洞内路面间隔 20m 设置横向排水盲沟;左侧设0.4m0.2m 的纵向排水沟。在洞口位置 XK0+050 位置左右侧各设置集水井 1 个,尺寸为 1.5m3m,洞外地表水汇集在

10、XK0+050 集水井内;右侧在 XK0+120 处设一集水井,集水井为 2m3m,斜井段洞内渗水汇入该集水井,再采用多台小型移动潜水泵将积水抽至洞外排水沟内,通过排水沟将洞内集水排除。斜井施工至正洞相交处,在靠近 DK283+772 中部设一集水井,集水井为 5m3m2m,集水井采用 C25 砼浇筑,厚度为20cm。集水井上口采用 5 榀 I20b 型钢铺设,用于吊装抽水设备,然后在型钢上铺设 10mm 厚钢板,以保证行人安全。同时在已施工仰拱与未施工仰拱相交位置设置临时集水井,集中掌子面及已开挖段施工污水与洞内裂隙水。 斜井排水示意图 3.经验总结 璧山隧道斜井设计时,考虑到正洞只向出口方

11、面施工,井身断面设计为单车道,但根据后期施工情况来看,单车道对于施工干扰较大,斜井内行车组织较难安排,通风效果不理想。另外,隧道施工组织调整后,打算斜井进正洞后双向掘进,但受斜井断面影响,无法实施。因此斜井设计时,在经济、技术可行情况下,尽量设置为双车道断面。 斜井选址时应先在线路平面图上选出几个合理的位置,然后在实地定位,最后从地质情况、经济效应、施工难易、对正洞施工进度的影响等方面反复比较,确定最佳斜井进洞位置。 斜井位置及走向确定后应沿斜井与正洞勘测一遍,主要观测沿线地形是否有突然的断裂、冲沟、不良地质等,同时对洞身埋深有一个起码的认识,以及对照实际地形与线路平面图所示地形是否相符。这点尤为重要,是斜井前期支护参数选定的重要依据。后期再根据洞内围岩情况应正前期的判断,确定支护参数。 充分考虑斜井高度,尤其是风袋置于斜井拱顶的时候,如果高度不够,风袋经常容易被出渣车挂坏。

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