隧道斜井施工

隧道斜井施工2.12.2.1 工艺概述斜井是隧道附助坑道的一种。

是为增加隧道工作面以缩短工期和改善施工通风、施工排水和施工运输等施工条件所设置的临时性隧道附属工程。

也可作为永久性的隧道附属建筑，作为运营通风、排水和防灾害使用。

一般需要提前开工，为隧道施工创造有利条件。

2.12.2.2 作业内容1. 洞口及车场布置；2. 轨道铺设及拆除；3. 施工通风、排水设施安装及拆除，施工通风排水；4. 斜井开挖、支护及衬砌；2.12.2.3 质量标准及验收方法参考开挖、支护、衬砌、防排水等作业工艺标准。

2.12.2.4 工艺流程基本作业流程为：测量→钻架就为→钻孔→装药爆破→通风→找顶清帮→支护→出碴→下一循环。

2.12.2.5 工序步骤及质量控制说明一、施工准备1. 做好施工现场的“三通一平”——路通、水通、电通与场地平整工作，合理规划施工总- 135 - 平面布置，确定大临、小临及弃碴场的位置和范围，运输道路的引入和其他运输设施的布置。

2. 做好原材料料源调查，提前完成原材料试验和配合比试验，准备充足施工使用的各项材 料，使其满足施工要求。

3. 熟悉施工图纸，做好各项技术交底。

4. 做好现场劳动力组织（详见作业组织），准备好各种施工机械，并保证机械的完好率， 使其满足施工要求。

铁路隧道坚井提升运输机械通过计算确定，其它机械设备可参考正洞配备。

二、设备选型与配备1. 一次提升时间（t ） 一次提升时间的计算见表2.12.2-1。

注：—— 斜井井身长度（m ）；L 甩 —— 甩车道长度（m ）；L车 —— 斗车长度 L 上 —— 上部平车场长度（m ），根据一次拉车数确定，一般取 6～15m ； L 上 —— 下部平车场长度（m ），一般取 6～15m ； L提——提升长度n —— 一次提升斗车数（辆）； υ均 —— 平均提升速度（m /s ），一般 0.75～0.9，当提升长度小于 200m 时取下限， 大于 600m 时取上限； υm a x —— 最大提升υ甩 —— 车组通过甩车道及道岔的速度（m/s ），取最大提升速度的一半且不大于 1.5m /s ； υ平 —— 车组在平车场的运行速度（m /s ），一般取 1.5m/s ； t 甩、t 平 —— 在甩车场、平车场的停止时间（s ），单钩取 30，双钩取 25s ； t 换 —— 电机反转换向时间（s ），取 5；- 136 -t 斗 —— 箕斗提升休止时间（s ），取 8～10； 2. 提升容器容积（V ）V 双钩＝ k 2 tV 1 ；V 单钩＝ k 2 tV 1（m 3）3600k 1T 1800k 1T式中：V1——隧道每班出碴量（ T —— 隧道每班出碴时间（h ）； k 1 —— 满载系数，取 0.9； k 2 —— 提升不均匀系数，取 1.15～1.25； t —— 一次提升时间（s ）。

一般斗车需要加固其连接装置，安全系数不小于 6。

现箕斗多采用无卸载轮前卸式，几种箕斗技术性能见表 2.12.2-2。

表 2.12.2-2 前卸式箕斗技术特征表 装载容积 轨距（mm ） 轴距（mm ） 适用井身倾角（°） 箕斗自重（kg ） 2m³ 900 1600 ＜25 1421.2 3m³ 900 1700 ＜25 2975.6 4m³ 900 1800 ＜25 2210.6 6m³ 900 2000 ≤20 3153.0 3. 提升钢丝绳的单位长度重量（P k ）n （Q 1＋Q 2）（sin α＋f 1 cos α）P k ＝ 110σ m（kg / m ） －L （sin α＋f 2 cos α）式中： Q 1 —— 提升容器及连接装置的自重（kg ）； Q2——提升容器的有效载重（L —— 钢丝绳提升长度（m ）； σ—— 钢丝绳的公称抗拉强度，有155～170 kg /mm ； f 1 —— 提升容器运行阻力系数，取 0.01～0.015； f 2 —— 钢丝绳移动阻力系数，取 0.25～0.4； α—— 斜井倾角（°）；m —— 钢丝绳安全系数，提升人时取 9，提升物时取 6.5；n —— 一次提升车辆的数量； 据此选择相应的钢丝绳直径。

4. 天轮直径（D ）提升天轮： D ＝（60～80）d 绳；或：D ＝（900～1200）d 丝 （mm ）式中： d 绳 —— 钢丝绳直径（mm ）；d 丝 —— 钢丝绳钢丝直径（mm ）；5. 提升绞车 提升绞车的选择，主要根据所悬吊设备的重量和方法来确定。

一般单绳悬吊用单卷筒绞车，双绳悬吊用一台双卷筒或两台单卷筒绞车。

（1）卷筒 ① 卷筒直径D ＝（60～80）d 绳；或D ＝（60～80）d 丝 （mm ）式中： d 绳 —— 钢丝绳直径（mm ）；d 丝 —— 钢丝绳钢丝的直径（mm ）。

- 137 -1 绳 ② 卷筒宽度（B ） 单层缠绕时：B ＝（ H 3＋l ＋n ）（d＋ε）（mm ）多层缠绕时：πD 卷H 3＋l ＋（n 1＋n 2）πD 卷 （mm ）B ＝ ηπD 均（d 绳＋ε）式中： H3——斜井提升长度 d 丝 —— 钢丝绳钢丝的直径（mm ）；l —— 钢丝绳试验的备用长度，备用 30～40m ； n 1 —— 摩擦圈数，取 3；n 2 —— 每两个月移动 1/4 周的备用圈数，取 4； D 卷—— 卷筒直径 η —— 钢丝绳缠绕层数； d 绳 —— 钢丝绳直径（mm ）； ε —— 钢丝绳圈间隙，用 2～3m m ； D 均 —— 平均缠绕直径（m ），D 均＝D 卷＋（η－1）d 绳。

（2）最大静张力（F max ）和静张力差（F 差） 绞车的能力是根据钢丝绳的最大静张力来标定的，因此，所选用的绞车最大张力应大于钢丝 绳悬吊的终端荷重与钢丝绳自重之和，绞车筒的容绳量要大于绞车的悬吊深度。

F max ＝ n （Q 1 ＋Q 2 ）（sin α＋f 1 cos α）＋P k L （sin α＋f 2 cos α） （kg ） F 差 ＝ F ma x －n Q 1 （sin α－f 1 cos α） （kg ） 式中符号意义同前。

（3）电动机功率（N ）的计算单钩提升：双钩提升：N ＝K ·F max ·V max 102ηN ＝K ·F 差·V max 102η（kW ）（kW ） 式中：K —— 电动机功率备用系数，取 1.2；η —— 传动效率，一级传动为 0.9，二级传动为 O .85；V max —— 最大提升速度（m /s ）； F max 、F 差——最大静张力和静张力差（kg ）。

根据计算结果选用绞车。

三、斜井井口车场的设施及布置 有轨运输斜井布置井口车场时，要因地制宜，充分利用地形条件来满足提升设备的安装要求。

并以便于弃碴、供料为原则。

一般斗车斜井井口设井架，箕斗斜井井口设卸碴架。

提升是由钢丝 绳绕过井架或卸碴架上的提升天轮通过绞车牵拉。

1．斜井口至井架距离（L 1 ）和井架高度（H g ）。

（1）斗车斜井单钩提升井口设置甩车场， L 1 ＝（l 1 ＋l 2 ＋l 3 ＋l 4 ）Cos α （m ） Hg ＝（l 1 ＋l 2 ＋l 3 ＋l 4 ）Sin α一D u /2 （m ） 式中 l l —— 缓冲距离（m ），一般取 7～9；l 2 —— 道岔连接长度（m ），4 号道岔用 7m ；- 138 -L l 3 —— l ～1.5 倍车组长度（m ）； l 4 —— 过提升距离（m ），取 5～6 m ； α —— 栈道倾角，一般 6～7°；D u —— 提升天轮直径（m ）。

（2）斗车斜井双钩提升井口设置平车场L 1 = l 1 +l 2 +l 3 +l 4 （m ）式中 l 1 ——井口竖曲线终点至道岔起点的长度（m ），一般取一个斗车长度约 2 m ；l 2 ——道岔长度（m ）；l 3 ——1～1.5 倍车组长度（m ）；l 4 ——根据进口线路的平面布置确定，以井架脚不妨碍斗车通过为原则（m ）。

井架高度以满足钢丝绳牵引角 β≤9～10°的要求，并便利斗车在钢丝绳下通过为准。

（3）箕斗斜井卸碴架高度及其到井口的距离根据卸碴架的型式和转运斗车高度而定，以满 足箕斗卸碴及漏斗下面出入车方便为准，并需要考虑斗车进料线的位置。

2．绞车与井架水平距离（L 2 ） （1）单钩提升L ≈=B －Y 2 2tg α（m ）式中 B —— 卷筒宽度（m ）；Y ——提升天轮的横向游动距离（m ）；α ——绳偏角，卷筒为一层缠绕时取 1°30’，卷筒为多层缠绕时取 1°l0’。

（2）双钩提升当 B ＞S －a 时： 2 ≈ =2B ＋a －S －Y 2tg α（m ） 当 B ＜S －a 时： L 2 ≈ S －a －Y 2tg α（m ） 式中a —— 两卷筒内缘距离，可由设备图查得； S —— 两提升天轮中心距离（m ）； 其余符号同前。

四、洞口段施工 井口土石方开挖，根据斜井设计并结合实际地形情况选定洞口后，人工清除洞口范围植被及 覆盖层。

土方采用挖掘机配合自卸车挖、装、运，石方采用手持风钻钻孔，浅眼爆破，装载机装 运。

所有土石方均就地作为场地填料。

洞口土石方施工完成后，根据洞门边仰坡地质情况确定是 否施作锚网喷混凝土，并根据边仰坡稳定情况和岩体破碎程度确定锚杆间距和喷混凝土厚度。

洞 口坡面防护施工完成后，及时施作截排水沟，防止地表水进入斜井，影响施工。

斜井开挖进洞后，及时衬砌洞口 5～8 m 段，混凝土采用全断面一次浇筑成型，拱架采用型 钢弯制加工，边墙采用方木加固支撑，模板采用隧道专用组合钢模。

在建井初期，混凝土由临时 拌和站拌制。

作为辅助施工的斜井可用前倾式翻斗车运输，人工翻铲人模，插入式捣固器振捣。

用作隧道附属建筑而永久使用的斜井，衬砌采用泵送混凝土。

为了增加洞口段衬砌在受载时的稳 定，衬砌边墙脚人工挖成不少于l .5～2.0m 长的台阶。

五、斜井开挖1．钻爆：斜井井身开挖是斜井施工的关键工序。

由于井身断面小，爆破难度大，在进行钻 爆方案设计前认真调查和研究地质情况对钻爆设计十分重要，在施工过程中根据不同的地质情况 须不断修正各项参数。

钻爆设计一般以楔形掏槽、光面爆破为主。

根据围岩稳定情况每循环进尺在1.5～2.0m左右。

手持风钻钻孔作业时要求做到稳、准、直，必要时用炮棍设置参考方向。

炮眼精度要求与正洞施工相同。

当工作面积水不能完全排除，影响钻爆进度时，可将井身分部开挖。

在建井初期，由于设备到位、安装、调试均需要较长的时间，不能形成生产能力，井口段以人工装碴为主，运输方式选择0.7 m³矿车或手扶胶轮车用小型卷扬机提升，或采用小型四轮车运输均能保证施工进度要求。