1、高速公路817米斜井施工设备配套技术方案编 制： 审 核： 批 准： 版 本 号: ESZAQDGF001 编制单位： 编 制: 审 核： 批 准： 二XX年X月目录一、工程概况41、设计概况42、工程地质与水文地质6二、工程特、重、难点分析7三、总体方案71、开挖支护72、出碴运输74、二次衬砌85、施工排水86、施工通风8四、施工方法81、开挖支护作业线8（1）施工方法8（2）开挖循环时间计算（见表3表6）9（3）开挖支护设备配备112、装碴运输提升作业线11（2）平面布置设计14（3）轨道布置15（4）提升运输设备能力分析15（5）装碴运输提升设备配备153、混凝土衬砌164、斜井通风系2、统16（1）通风方式16（2）通风设备配置见表10。175、施工照明系统176、施工排水系统17（1）排水方案18（2）排水设备配备见下表11。187、施工供电系统18（1）供电方案18（2）供电设备配备见表12。188、斜井施工信号系统189、斜井管线布置方案1910、斜井井外施工场地布置1911、斜井安全设施19（2）井身20（3）井底开挖面20（4）碴仓20五、斜井机械、周转料、非标设备配置201、机械设备202、周转料配置21（2）150高压风管800100（洞外）900m21（4）通风管：采用1.4m风管，总量820m213、非标设计与加工21六、阶段性时间安排22七、需说明的问题23、2国家重点公路xx至xx线xxxx高速公路A19合同段，位于xx市xx县xx境内，主要工程项目有xx特长隧道及2#通风斜井。其中2#通风斜井位于xx县xxxx村，井口位于隧道右线YK47+474右侧172m，井底位于隧道右线YK46+739右侧44.95m处，距隧道出洞口3069m；施工便道从xxxx至xx40Km处下山，新修3.6Km便道到达斜井井口。一、工程概况1、设计概况2号斜井全长817.05m，倾角24.95，开挖断面面积34.9847.0m2。井口设3m的明洞，其余地段采用复合衬砌。初期支护采用格栅钢架、径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土；二次衬砌采用EVA复合防排水板、C25混凝土。复4、合衬砌的支护参数见表1：表1 复合式衬砌各类支护参数表衬砌类型围岩级别初期支护二次衬砌（C25）辅助施工锚杆钢筋网喷混凝土钢拱架SX525注浆锚杆L=3.0m，50*100cm双层6钢筋网20*20cmC20喷射混凝土厚24cm25格栅钢架间距75cm拱部、仰拱40cm（钢筋砼）SX422药卷锚杆L=2.5，100*100cm单层6钢筋网20*20cmC20喷射混凝土厚20cm22格栅钢架间距100cm拱部、仰拱35cm（砼）SX322药卷锚杆L=2.0m，100*100cm单层6钢筋网20*20cmC20喷射混凝土厚10cm拱部30cm（砼）SX2局部22药卷锚杆局部6钢筋网20*20cm局5、部C20喷射混凝土厚6cm拱部30cm（砼）（1）斜井开挖断面示意图（2）2号斜井衬砌内轮廓示意图（3）2号斜井XJ2K0+745-+720坡度为-2%，XJ2K0+720-+020坡度为46.529%（倾角24.95），井下XJ2K0+020-+000坡度为2%。详见斜井地质纵断面图。（4）地下风机房运输通道、风机房54.75m，控制室、休息室、电气室48m，风机口风道40m，联络风道165.4m，过渡段40m。2、工程地质与水文地质斜井通过地层全部为灰岩段；斜井分段工程与水文地质情况见下表2。表2 斜井工程地质与水文地质一览表序号里程长度（m）工程与水文地质围岩稳定性1地表向下XJ2K0+6、745+72020m薄至中层灰岩、白云质灰岩，裂隙较发育，受构造影响较重，岩体破碎。侧壁稳定性较差，洞顶及侧壁可能出现塌方。2XJ2K0+725+425330.3m3XJ2K0+425+000466.75m薄至中层隐晶质灰岩、白云质灰岩，岩溶较发育，受构造影响较轻。侧壁稳定，洞顶可能出现局部小坍塌、掉块，雨季可能出现大量渗水，但不排除突水、突泥的可能性。合计XJ2K0+745+000817.05m二、工程特、重、难点分析1、斜井开挖断面大，倾角大（接近斜井倾角极限），施工组织难度大；与常规斜井相比，开挖断面大，断面面积34.9847.0m2，倾角24.95，衬砌结构带有中隔墙结构。2、隧道开挖7、至风机房及斜井开挖至井底的时间相差较长，为了保证正洞和斜井均衡生产，因此斜井开挖至井底后衬砌台车需在井底拼装，施工难度极大。3、衬砌采用从井底向井口衬砌，混凝土从井口泵送，泵送距离长，泵送混凝土要求高，施工难度大。三、总体方案斜井采用“无轨运输（平坡段）卷扬机提升（井身段）绞车提升（井身段）”三个阶段，开挖自上而下，铺底衬砌自下而上。1、开挖支护洞口段（级围岩）及级围岩采用台阶法施工；、级采用全断面法施工。人工手持风钻钻爆开挖，光面爆破，台架采用脚手架，施工时易于拆除；初期支护紧跟掌子面。2、出碴运输（1）初期斜井洞口20m平坡段采用装载机装碴，无轨运输出碴，其距离可开挖34m（XJ2K0+88、03.55+769.55）。（2）中期(进入井身段)当无轨运输无法施工时，采用10t卷扬机提升运输，4m3矿车出碴，可开挖150m左右（XJ2K0+769.55+619.55），井口外设栈桥卸碴，自卸汽车运碴至弃碴场。（3）后期采用提升绞车提升，6m3矿车出碴，双轨单道有轨运输系统，井口外设栈桥卸碴，自卸汽车运碴至弃碴场。4、二次衬砌采用6m长定型整体模板台车衬砌，中隔墙紧跟，混凝土从井口采用高压输送泵泵送入模。为便于衬砌，斜井开挖完成后从斜井起点里程向洞口衬砌，仰拱和铺底先于衬砌施工。5、施工排水斜井井口到井底高差325.6m，斜井施工为反坡排水，采用多级排水，在掌子面线路右侧挖集水坑，潜水9、泵抽至临时水仓内，临时水仓根据水量情况设置，再由潜水泵经排水管抽排出洞外；开挖过半时，在斜井中部设腰泵站，掌子面积水经集水坑抽排至临时水仓后再抽排至腰泵站，通过腰泵站抽排至洞外。6、施工通风采用压入式通风方案，在洞口配置台轴流通风机（372KW），单路1400mm软风管进洞，风管为阻燃、防静电型。结合施工情况，斜井开挖至风机房时停止开挖，开始洞身段铺底衬砌；正洞开挖后再安排风机房段的开挖、衬砌等。四、施工方法1、开挖支护作业线（1）施工方法采用钻爆法施工，采用人工搭设简易台架风钻钻眼，电雷管配合防水型非电毫秒雷管起爆，2岩石抗水乳化炸药光面爆破。采用12台PZ-5喷浆机喷浆，喷浆料运输车运输。10、（2）开挖循环时间计算（见表3表6）洞口级围岩进尺46m/月表3 级围岩进尺分析表序号工序工序时间备注1开挖准备1.5h包括测量、通风2钻眼爆破2h钻眼深度1.5m，开挖进尺1.0m，开挖断面面积47.0m2，配备风钻8台（掌子面6把，检底2把），炮眼数量约84个，每m炮眼钻进时间为4分钟。（841.54）6=84分钟，考虑施工干扰及装药时间（26分钟）取2h。3出碴4h洞口平坡段，采用无轨运输4初期支护5h含格栅钢架5合计12.5h月进度：(3024）12.51.0=57.6m/月，取进度系数为0.8，每月循环进尺为46m。级围岩进尺50m/月表4 级围岩进尺分析表序号工序工序时间备注1开挖11、准备1.5h包括测量、通风2钻眼爆破3.0h钻眼深度2.5m，开挖进尺2m，开挖断面面积44.15m2，配备风钻8台（掌子面6把，检底2把），炮眼数量80个，每m炮眼钻进时间为4分钟。（802.54）6=133分钟，考虑施工干扰、抽水及装药时间（47分钟）取3.0h。3初期支护12h含格栅钢架4出碴8.0h卷扬机提升5合计24.5h月进度：（3024）24.52=59m/月，取进度系数为0.85，每月循环进尺为50m。级围岩进尺123m/月表5 级围岩进尺分析表序号工序工序时间备注1开挖准备1.5h包括测量、通风2钻眼爆破3.0h钻眼深度3m，开挖进尺2.5m，开挖断面面积35.59m2，配备12、风钻8台（掌子面6把，检底2把），炮眼数量72个，每m炮眼钻进时间为4分钟。（7234）6=144分钟，考虑施工干扰、抽水及装药时间（36分钟）取3.0h。3初期支护2.5h4出碴5.4h5合计12.4h月进度：（3024）12.42.5=145m/月，取进度系数为0.85，每月循环进尺为123m。级围岩进尺141m/月；表6 级围岩进尺分析表序号工序工序时间备注1开挖准备1.5h包括测量、通风2钻眼爆破3.5h 钻眼深度3.5m，开挖进尺3.0m，开挖断面面积34.98m2，配备风钻8台（掌子面6把，检底2把），炮眼数量72个，每m炮眼钻进时间为4分钟。（723.54）6=168分钟，考虑施13、工干扰、抽水及装药时间（42分钟）取3.5h。3初期支护2.5h4出碴5.4h5合计12.9h月进度：（3024）12.93.0=167m/月，取进度系数为0.85，每月循环进尺为141m。斜井开挖时间41.24646+66.17650+270.397123+425.731141=7.4（月），考虑其他因素影响，开挖时间取8个月。（3）开挖支护设备配备见表7。表7 开挖支护设备配备表序号设备名称型号规格数量1空压机4L-20/820m322喷浆机PZ-533注浆机14喷浆料运输车自制（出碴共用）25搅拌机JS50016风钻YT28102、装碴运输提升作业线采用双筒绞车提升，有轨运输，PC60履14、带式挖掘机装碴，6m3侧卸矿车运输至洞外，曲轨侧卸，推土机推或装载机配自卸汽车远运至弃碴场。施工前期，提升系统完善前，为保证洞内施工运输，前期提升采用10t卷扬机牵引4m3侧卸矿车运碴至洞外。（1）提升设备选型钢丝绳选择通过计算钢丝绳的单位长度重量选择钢丝绳型号。Pk=（Q1+Q2）（sin+f1cos）（110m）-L（sin+f2cos）=3.25(kg/m)Q1提升容器及连接装置的自重，取6000kg；Q2提升容器的有效载重，取60.91800=9720kg；L钢丝绳提升长度，取890m；钢丝绳公称抗拉强度，取160kg/mm2；f1提升容器的阻力系数，取0.015；f2钢丝绳移动的阻力15、系数，取0.35；斜井倾角25；m安全系数，取6.5。查机械设计手册选用钢丝绳参数为：直径32mm，破断拉力总和718kN。单位长度重量3.99kg/m。卷筒及天轮直径D天=D卷=4080d绳=12802560mm，取天轮直径为1400，卷筒直径为2500。卷筒宽度BB=（H3+l+（3+4）D卷）D平均（d绳+）=1358（mm），取B=1500mm。H3提升长度（m），按最大提升长度计算，取890m；l钢丝绳试验的备用长度，取40m；3摩擦圈数；4每个月移动1/4周的备用圈数；绳圈间隙，取2mm；钢丝绳缠绕层数，按3层计算；d绳钢丝绳直径；D平均平均缠绕直径（m），D平均=D卷+（-1）d16、绳=2.564（m）。最大静张力和静张力差F最大=（Q1+Q2）（sin+f1 cos）+ PkL（sin+f2cos）=9484kg。F差=（Q1+Q2）（sin+f1 cos）+ PkL（sin+f2cos）-Q1（sin-f1 cos）=7030kg。电动机功率预选N=（K备F最大V最大）102=330.5（kW）K备电动机备用系数，取1；F最大最大静张力（kg）V最大最大提升速度，按3.2m/s计算传动效率，选一级传动0.9。绞车选型A.型号为2JK-3/30A双筒提升机，洛阳矿山机械厂生产；该设备技术参数为滚筒直径3000mm，拉力13000kg，筒宽1500mm，提升速度3.04m17、/sec，钢绳最大直径37mm，3层钢绳长度955m，电机功率259KW,外型尺寸14400mm10000mm2900mm，最大件重量57870kg，设备使用电压1万伏或6千伏。B.型号GKT22.52.0-30的单筒提升机为xx矿山机械厂生产，直径2500mm筒宽2000mm,拉力9000kg，提升速度3.2m/sec，钢绳最大直径32mm，3层钢绳长度1000m，外型尺寸8600mm9600mm2400mm，电机功率300KW，总重34340kg，设备使用电压400伏。C.目前石忠项目使用的绞车型号2JK2.52.0的双筒提升机，xx矿山机械厂生产，直径2500mm，筒宽1500mm,拉力18、9000kg，提升速度3.84m/sec，钢绳最大直径31mm，3层钢绳长度1000m，外型尺寸11600mm9600mm3000mm，电机功率400KW，总重38540kg，设备使用电压6000伏。运碴采用非标设计的专用矿车，容量为6m3，理论碴重约9.7吨，矿车重按6吨计算；经计算，提升钢绳选32mm(187+FC)，钢绳理论重量约399kg/100m，钢绳按1000m计算，总量为3.99吨，合计总重量约19.7吨，根据斜井坡度25计算，需要的牵引力19.7（Sin25Cos25）8.59吨9000kg或13000kg，选型满足提升需要；斜井最小断面为宽7.7m，高5.4m，装碴选用PC619、0挖掘机装碴。根据施工进度情况，2006年9月石忠项目绞车可提供出来，可以满足提升和工期需要，使用中双筒绞车按单筒绞车使用。若由于斜井二次衬砌必须使用绞车或其他原因绞车提供不出来，则建议选用单筒提升机JK-2.51.5，卷筒直径2.5m，宽度1.5m，功率330KW，电压级别400V。提升钢绳选32mm(187+FC)，公称抗拉强度1870MPa，最小破断拉力628KN，安全系数=628000（94849.8）=6.75。（2）平面布置设计井口到井架的距离（L1）和井架高度（Hg）的计算井口到井架的距离L1=（l1+l2+l3+l4）cos=19.75m。井架高度Hg=（l1+l2+l3+l420、）sin-Du/2=2.43m；公式中：l1-缓冲距离；取7m；l2-道岔连接长度，无道岔，取0m；l3-11.5倍车组长度；按6m3矿车，长度6m考虑，取9m；l4-过卷距离；取4m；-栈桥倾角，以保证矿车空载时能以一定加速度启动为宜，取9；Du-天轮直径，根据钢丝绳直径及围包角共同确定，取1400mm。井架到绞车的距离L2=（S-a-Y）2tg22.7m。（Bs-a）单筒为L2=B/2tg25.9mS两天轮间距离,经计算为1.9m；绳偏角，按多层缠绕计算，110；a两卷筒内缘距离，单筒取0m；B卷筒宽度，1.5m；Y天轮游动距离，固定天轮取0m。（3）轨道布置采用双轨单线，43kg/m钢轨21、，轨距900mm，L140槽钢轨枕，间距700mm，轨枕长1400mm。碴仓上方轨道设置护轨，明洞变坡点附近设置一大地滚，然后每15m设置一处小地滚。（4）提升运输设备能力分析根据铁路工程施工安全技术规程规定：斜井施工期间，提升速度最大不超过3.5m/s，选择双滚筒提升机钢丝绳牵引速度为3.14m/s。侧斜式矿车采用6m3（特制）。斜井出碴时间分析:提升钢丝绳长度平均按400m计算，提升速度平均2.25m/秒，装碴时间每矿车6分钟，卸碴时间0.5分钟，装满系数0.9，松方系数1.6，计算每立方出碴时间是（6+0.5+4002.25602）（60.91.6）=3.7分钟，根据、级围岩循环进尺及开22、挖方量89.0m3和88.3m3，出碴时间分别为5.5h和5.4h，满足施工需要。（5）装碴运输提升设备配备见表8。表8 装碴运输提升设备配备表序号设备名称型号规格数量1卷扬机10T12侧卸式矿车4m313提升机2JK-2.51.52.5m14天轮1400mm1套5侧卸式矿车6m316钢丝绳187+FC32mm10007挖掘机PC600.4m313、混凝土衬砌总体施工方案见忠石项目斜井衬砌方案，设备配备见下表9。表9 二次衬砌设备配置表序号机械名称型号数量备 注1模板台车6m1台2高压输送泵SANY2台备用1台3高压输送管150850m4强制式搅拌机JS5001台5手拉葫芦10T5台备用1台623、全站仪1套针对本项目斜井特点，做以下调整：（1）、捡底施工：由于斜井有仰拱段集中在井口，故开挖时捡底紧跟，无仰拱段一次性开挖到位。（2）、模板台车设计参照石忠项目右线斜井，因斜井设计无电缆沟，边墙结构为直墙，故可简化。4、斜井通风系统（1）通风方式洞口设237风机压入式通风，直径1.4m拉链式软风管进洞。如下图：（2）通风设备配置见表10。表10 通风设备配置表序号设备名称型号规格数量备注1通风机237Kw12通风管1400mm820m拉链式5、施工照明系统斜井内每隔8m设置100w照明灯一处，在避人洞、信号间设置设置高压钠灯。6、施工排水系统（1）排水方案根据斜井的最大垂直高度325.6m，24、计划设2处固定高扬程抽水站。斜井水量不确定，但根据现有地质情况，出现大水量的情况较小，计划在高扬程抽水站中设一至二级高扬程潜水泵将掌子面水抽至固定高扬程抽水站，移动泵站水箱用钢板焊接而成，随掌子面开挖移动。计划按15m3/h的出水量来配置抽水设备。（2）排水设备配备见下表11。表11 排水设备配备表序号设备名称型号规格数量1高扬程抽水机D25-50315m3，30KW22潜水泵H=7010m3,11KW247、施工供电系统（1）供电方案斜井洞口临近，高压变电站集中设置在提升机房及空压机房附近。（2）供电设备配备见表12。表12 供电设备配备表序号设备名称型号、规格数量1架设电力线路10Kv业主25、提供2变压器S11-63013变压器S11-50014发电机250KW18、斜井施工信号系统在绞车房、井口及工作面（或井底）3处布置响铃信号、信号灯、内部电话信号系统，另设监视器进行开挖面的地质情况、围岩类别、各种机械设备在开挖面的工作状态的监控。9、斜井管线布置方案斜井施工中有高压风水管、通风管、运输轨道、排水管、动力及照明线路，管线以“有利维修和更换”为原则布置。布置示意如右图。运输轨线布置于风、水、电力线路另一侧，确保施工及行人安全。施工的高压风管及排水管采用锚杆挂于边墙上，要求风管在排水管上方；排水管设置为150mm的管路。10、斜井井外施工场地布置斜井井外场地布置根据实际情况落实。斜26、井井外机械设备配备见表13。表13 斜井井外其它设备配备表序号设备名称型号规格数量作业线1装载机ZLC50C1洞外施工2车床CA614013锻钎机与隧道合用1机加工4钻床15电焊机211、斜井安全设施（1）井口以井口为中心，在井口与井底之间和井口与绞车房之间，采用声光信号联系，并安装直通电话，信号管理指派专人进行管理和操作，在明洞变坡点设置阻车器，同时在阻车器的后方设置一道挡车器，并经常处于正位关闭状态，挡车器采用工字钢和钢管组成框架，提升机上设置深度指示器和过卷装置，并在钢丝绳上设置明显的深度标志。（2）井身井内每200m设置一处挡车器，每10m设置一处轨道防滑装置。（3）井底开挖面井底开挖27、面设置一处挡车器及阻车器。在距离开挖面15m左右的井身设置移动信号间。（4）碴仓在碴仓平台位置设置信号间，采用声信号和内部电话进行联络。五、斜井机械、周转料、非标设备配置1、机械设备表14 斜井机械配置汇总表序号设备名称型号规格数量1装载机ZLC50C12运输车8T23空压机20m324挖掘机PC600.37m315提升机2JK2.51.52.5m16卷扬机10t17钢丝绳187+FC32mm1000m8通风机237KW19变压器S11-630110变压器S11-500111发电机250KW112高扬程抽水机H=140m15m3 30KW213高压输送泵SANYHBT50C-1413214搅拌28、机JS500115喷浆机PZ-5316注浆机110L117电焊机52、周转料配置（1）43kg钢轨配置数量88021760m（2）150高压风管800100（洞外）900m（3）高压水管：利用高差，采用50=800100（洞外）900m（4）通风管：采用1.4m风管，总量820m3、非标设计与加工（1）简易开挖台架：根据需要公司自行设计加工；（2）4m3、6m3侧卸矿车、天轮、地滚、砼运输车、砼衬砌台车委外设计加工；（3）非标设备清单详见下表15。表15 非标设备配备表序号设备名称加工方式规格数量备注1天轮委外1套2地滚委外1套3侧卸矿车委外4m314侧卸矿车委外6m315开挖架自制16模板台29、车委外6m17输送泵运输车委外18砼运输车委外1六、阶段性时间安排斜井时间安排：施工便道：3个月（2006.2.12006.4.30）无轨运输阶段：1个月（2006.5.12006.5.30）10t卷扬机提升：3个月（2006.6.12006.8.31）绞车临时设施修建、绞车安装、调试：1个月（2006.9.12006.9.30）绞车提升阶段：5个月（2006.10.12007.3.31）检铺底：2个月（2007.4.12007.5.31）二次衬砌（含洞口结构）：9个月（2007.6.12008.2.29）七、需说明的问题1、 绞车的功率按比较保守的方法计算，安全系数6.5，其功率为320KW30、即能满足要求。2、 场地布置根据现场情况进行安排。3、 方案中按单筒绞车计算，实际双筒绞车按单筒使用。4、 斜井排水方案中出水量按10m3/h进行考虑。5、 根据业主合同工期35个月（2006.1.12008.11.30），根据工期倒排斜井绞车最晚到达时间2007年6月。若忠石斜井二次衬砌施工过程必须使用绞车，忠石的绞车在2006年9月不能按时提供出来，即忠石的绞车不能在2007年6月前提供，根据时间安排情况，在2006年8月新制作绞车，制作周期为6个月，也能够满足业主要求的工期。6、由于隧道右线计划开挖总工期22个月（2006.1.12007.10.31），于2007年9月1日左右开挖至风机房，运输通道开挖、拼装台车用时1个月（2007.10.12007.10.31），故从正洞拼装台车造成斜井等5个月（2007.6.12007.10.31），因此考虑在斜井底部拼装台车。