六郎隧道方案终稿.docx
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六郎隧道方案终稿
云桂铁路云南段站前五标
六郎隧道施工方案
中铁十七局集团云桂铁路云南段项目经理部
二O一O年七月
总目录
一、工程概况
二、隧道总体施工方案
三、六郎隧道通风方案
四、岩溶富水段施工方案
一、工程概况
1、隧道概况
六郎隧道起讫里程为DK573+782~DK587+895,全长14113m。
其中V级围岩共1573m,Ⅳ级围岩为2640m,Ⅲ级围岩为6220m,Ⅱ级围岩为3680m。
线路设计为人字坡,DK573+782~DK578+800为3‰上坡,坡长5018m;DK578+800~FDK580+300为8‰下坡,坡长1500m;DK580+300~FDK587+895为15.5‰下坡,坡长7595m。
2、水文地质
①地质构造
隧道主要穿越三叠系中统法郎组B段(T2fb)岩性为黄灰色薄至中厚层状泥岩、砂质泥岩、钙质粉泥岩、粉(细)砂岩,该套地层中普遍含钙质;个旧组二段(T2g),岩性为灰色、灰白色厚层至块状泥岩、白云岩、局部夹泥灰岩、钙质泥岩等。
隧道区地质构造复杂,隧址发育2条背斜,6条断层,隧道穿越的基岩主要为灰岩、白云岩,岩溶强烈发育,断层及节理裂隙发育,岩体破碎,并且本隧道地下水及岩溶水极其发育,尤其雨季地下水更是成倍增加。
②水文条件
隧道区地下水类型分为:
松散岩类孔隙浅水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水的三种类型。
预测隧道正常涌水量约为37.5×104m3/d,雨季最大涌水量约为80.3×104m3/d。
对此施工期间可能发生的突水、涌泥等重大隧道工程地质问题,并重点对突水、涌泥工程地质问题进行超前地质预报。
六郎隧道涌水量
最大涌水量(m3/d)
③不良地质
主要不良地质现象为岩溶及岩溶水,施工中可能发生突泥、突水现象,主要工程地质问题有地表水的漏失、软质岩及软弱夹层、构造破碎带及构造裂隙水、崩塌落石等。
进口工区地质简图
横洞工区地质简图
出口工区地质简图
六郎隧道围岩统计表
3、辅助坑道设置模式
本隧道设置一横洞+一平导的辅助坑道模式,于隧道线路左侧30m设贯通平导,平导进口里程PDK573+782,出口里程PDK587+912,全长14130m;于DK582+300左侧设置横洞一座,横洞长244m,交角为90°。
4、设计施工方案
①六郎隧道采用钻爆法开挖,以贯通平导辅助正洞施工,有轨运输。
平导以快速掘进为主,通过施工横通道进入正洞辅助正洞开挖,达到缩短工期的目的,同时起到超前地质预报、形成巷道式通风,降低长距离通风难度等作用。
②辅助坑道采用有轨运输,其中PDK578+155~PDK582+730采用有轨单车道运输,内净空尺寸4.0(宽)×4.95m(高),其余段落采用有轨双车道运输,内净空尺寸5.4(宽)×4.95m(高)。
③本隧道共分进口、横洞、出口三个工区施工,横洞进入正洞后只向进口方向施工。
隧道贯通工期48个月。
六郎隧道设计方案示意图
施工任务划分表
工区
里程
长度
备注
进口
工区
DK573+782~DK578+800
5018
正洞
PDK573+782~PDK578+800
5018
平导
横洞
工区
HDK0+244~HDK0+000
244
横洞
DK578+800~DK582+300
3500
正洞
PDK578+800~PDK582+300
3500
平导
出口
工区
DK582+300~DK587+895
5595
正洞
PDK582+300~PDK587+912
5612
平导
横洞、平导断面
二、六郎隧道总体施工方案
1、施工方案
①总体安排参照原设计进行,保留贯通平导与横通道。
六郎隧道采用钻爆法开挖,以贯通平导辅助正洞施工,无轨运输。
正洞Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全段面法开挖,Ⅳ级围岩采用台阶法开挖,Ⅴ级围岩采用三台阶七步法开挖,平导Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全段面法开挖,Ⅳ级、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖。
②原设计平导通过1#、4#、7#、10#、21#、24#、26#、29#、32#横通道辅助正洞施工,没有充分利用横通道来担任正洞施工任务,为正洞创造多工作面施工。
因此对原设计6#、25#、27#横通道调整方向(调整为与原设计相反方向)以便辅助正洞开挖施工,对原设计5#、7#、28#、26#、24#横通道调整方向(调整为与原设计相反方向),以便形成巷道式通风。
进口工区平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工,横洞工区平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工,出口工区平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工。
③建议将平导断面由原单车道4.0(宽)×4.95m(高)断面、双车道5.4(宽)×4.95m(高)断面优化为单车道+错车道断面,每隔250m设错车道,单车道断面采用5.0(宽)×6m(高),错车道断面采用7.1(宽)×6.2m(高),横洞统一采用双车道断面7.1m(宽)×6.2m(高),断面优化后,改有轨运输为无轨运输。
④设计正洞及平导长度各680m断层及其破碎带富水段采用超前周边预注浆堵水;设计平导及正洞长度各390m断层影响带采用超前局部注浆,施工采用,钻孔采用C6、MK-5钻机,注浆采用单液、双液普通注浆机。
⑤本隧道分进口、横洞、出口三个工区施工,分别担任正洞施工任务为5018m、3500m、5595m,横洞进入正洞后只向进口方向施工。
2、有轨运输改无轨运输方案可行性
①平导断面设置单车道+错车道,可满足无轨运输机械车辆错车需要,平导每420m左右设有施工横通道,可满足无轨运输机械车辆掉头需要。
②横通道贯通前采用压入式通风,横通道贯通后风机进洞形成巷道式通风,通过安装大功率风机(206kw)、大管径的通风管(φ1800mm),可以满足作业面的新鲜空气的要求。
3、有轨运输与无轨运输方案对比
①六郎隧道洞口位置地形陡峭,场地狭小,不能满足有轨运输对场地要求,而无轨运输场地可以满足要求。
②无轨运输组织较简单,可操作性强,有轨运输对轨道、车辆、操作人员要求相对较高,施工组织难度相对较大。
③无轨运输条件下,仰拱作业面跨度小,仰拱施工组织较简单,仰拱施工速度快,开挖面出碴进料影响小;而有轨运输条件下,仰拱作业面跨度大,仰拱施工组织非常复杂,特别是拨道、顺道工作量大且很频繁,仰拱施工速度慢;对开挖面出碴进料、设备调动影响非常大。
在无轨运输条件下,仰拱施工对开挖面的施工干扰较有轨运输小的多,因此施工效率较高。
④无轨运输条件下,衬砌混凝土罐车运输量大,速度快,效率高,对混凝土质量性能保障较好;而有轨运输条件下,轨行式混凝土罐车运量小,速度慢,效率低。
⑤Ⅱ、Ⅲ级围岩正洞每循环进尺3m,无轨运输出碴采用20m3自卸车8辆,出碴时间4.5小时;无轨运输采用电瓶车,矿斗尺寸为6.1×1.6×2.45m,出碴时间6小时,无轨运输比有轨运输每循环出碴时间少1.5小时。
⑥有轨运输设备需要的维修、保养和轨道布置人员水平参差不齐,尤其是电路部分修理人员要求也较高。
另外,有轨机械配件不属于本地常用件,需要到厂家直供,时效性上也不满足使用要求。
所以有轨组织的施工技术要求要高得多。
⑦采用有轨运输投入专用设备多,一个隧道口所投入专用设备约1500万元,不利于公司目前隧道设备周转使用,采用无轨运输方案,将对机械运输成本得到很大的节约,由于有轨运输,施工机械的投入相对较大,且维修及配件的成本很高,对施工进度给予了很大的制约,无轨运输的灵活性发挥了很大的作用,机械设备等的资源配置能够得到很合理的组织,规模效益很大。
⑧有轨运输出碴需要汽车转运,无轨运输出碴直接运至弃碴场不需要转运。
⑨无轨运输掘进达3KM以后,通风排烟较有轨运输困难,但通过合理配置通风设备,改进通风方案,能够确保满足施工要求。
通过以上对比,无轨运输较有轨运输,投入小,机动灵活、施工组织简单,施工干扰小,作业效率高,可以加快开挖、仰拱、二次衬砌的速度确保工程质量。
4、施工组织及主要机械设备配置
①进口工区
进口工区承担平导5018m、正洞5018m的施工任务,超前周边注浆210m、超前局部注浆130m,平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工,使正洞保证两个工作面,平导一个工作面,共三个工作面同时施工,根据施工组织安排,六郎隧道进口主要机械设备配备如下:
六郎隧道进口机械设备配置表
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
自制开挖台车
台
3
防水板铺设台架
台
2
衬砌台车
12m
台
2
湿喷机(10-30m3/h)
ATLS-20
台
5
喷射砼机械手
台
1
挖掘机
Pc220
台
3
装载机
ZL50
台
4
扒碴机
YWB-60
台
1
普通钻机
MK-7
台
2
超前注浆钻孔
注浆泵(单双液)
XDY70(D)
台
4
轴流风机(74-220kw)
SFD-NO.11
台
2
射流风机
台
16
自卸车
斯太尔、EQ3242G
辆
20
空气压缩机
4L-22/7
台
12
管棚钻机
PG115
台
1
砼罐车
辆
6
②横洞工区
横洞工区承担横洞244m、平导3500m、正洞3500m的施工任务,超前周边注浆70m、超前局部注浆60m,平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工,使正洞同时有两个工作面,平导一个工作面施工,根据承担施工任务及工期要求,六郎隧道横洞主要机械设备配备如下:
六郎隧道横洞机械设备配置表
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
自制开挖台车
台
3
防水板铺设台架
台
2
衬砌台车
12m
台
2
湿喷机(10-30m3/h)
ATLS-20
台
8
挖掘机
Pc220
台
3
装载机
ZL50
台
4
普通钻机
MK-7
台
2
超前注浆钻孔
注浆泵(单双液)
XDY70(D)
台
4
轴流风机(74-220kw)
SFD-NO.11
台
2
射流风机
台
5
自卸车
斯太尔、EQ3242G
辆
20
空气压缩机
4L-22/7
台
8
砼罐车
辆
6
③出口工区
出口工区承担平导5612m、正洞5595m的施工任务,超前周边注浆400m、超前局部注浆200m,平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工,为正洞施工创造工作面,使正洞保证两个工作面,平导一个工作面,共三个工作面同时施工,根据施工组织安排,六郎隧道出口主要机械设备配备如下:
六郎隧道出口机械设备配置表
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
自制开挖台车
台
3
防水板铺设台架
台
2
衬砌台车
12m
台
2
湿喷机(10-30m3/h)
ATLS-20
台
8
挖掘机
Pc220
台
4
装载机
ZL50
台
4
多功能钻机
C6
台
2
超前注浆钻孔
注浆泵(单双液)
XDY70(D)
台
6
轴流风机(74-220kw)
SFD-NO.11
台
2
射流风机
台
16
自卸车
斯太尔、EQ3242G
辆
20
空气压缩机
4L-22/7
台
12
管棚钻机
PG115
台
1
砼罐车
辆
6
5、施工节点工期安排
六郎隧道开挖指导工期48个月(包括正洞及平导2个月准备工期),我部确定工期为44个月,较指导工期提前了4月。
六郎隧道开工时间2010年6月1日,完工时间2014年2月4日,总工期44个月,其中施工准备2个月,开挖贯通42个月。
六郎隧道施工方案示意图
注:
1、进口工区平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工。
2、横洞工区平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工。
3、出口工区平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工。
六郎隧道进口工区节点工期安排表
施工区段
里程
施工
长度
起止时间
节点
工期
平导
平导进口至
2号横通道
PDK573+782~PDK574+762
980
2010.8.1~2011.2.15
194
至4号横通道
PDK574+762~PDK575+602
840
2011.2.16~2011.6.12
116
至6号横通道
PDK575+602~PDK576+442
840
2011.6.13~2011.12.4
171
至6号横通道
PDK576+442~PDK577+272
830
2011.12.5~2012.5.30
174
至10号横通道
PDK577+272~PDK578+112
840
2012.5.51~2012.10.27
146
至分界点
PDK578+112~PDK578+800
688
2012.10.28~2013.3.17
139
正洞
平导进口至
2号横通道
DK573+782~DK574+792
1010
2010.8.1~2011.7.4
333
至4号横通道
DK574+792~DK575+632
840
2011.3.16~2011.9.14
178
至6号横通道
DK575+632~DK576+472
840
2011.7.13~2012.4.8
270
至6号横通道
DK576+472~DK577+302
830
2012.1.5~2012.11.17
312
至10号横通道
DK577+302~DK578+142
840
2012.7.1~2013.3.3
242
至分界点
DK578+142~DK578+800
658
2012.11.28~2013.7.19
231
六郎隧道横洞工区节点工期安排表
施工区段
里程
施工
长度
起止时间
节点
工期
横洞
HDK0+244~HDK0+000
244
2010.8.10~2010.9.15
35
平导
至18号横通道
PDK582+300~PDK581+592
708
2010.9.15~2011.1.14
119
至16号横通道
PDK581+592~PDK580+692
900
2011.1.15~2011.5.27
132
至14号横通道
PDK580+692~PDK579+852
840
2011.5.28~2011.9.24
116
至分界点
PDK579+852~PDK578+800
1052
2011.9.25~2012.2.17
142
正洞
至18号横通道
DK582+300~DK581+562
738
2010.10.15~2011.4.28
193
至16号横通道
DK581+562~DK580+662
900
2011.2.15~2011.10.8
233
至14号横通道
DK580+662~DK579+822
840
2011.6.28~2011.12.22
174
至分界点
DK579+822~DK578+800
1022
2010.10.25~2012.5.23
208
六郎隧道出口工区节点工期安排表
施工区段
里程
施工
长度
起止时间
节点
工期
平导
至31号横通道
PDK587+912~PDK587+022
952
2010.8.10~2011.6.26
316
至29号横通道
PDK587+022~PDK586+202
820
2011.6.27~2011.10.16
117
至27号横通道
PDK586+202~PDK585+372
830
2011.10.17~2012.3.13
146
至25号横通道
PDK585+372~PDK584+532
840
2012.3.14~2012.9.28
194
至23号横通道
PDK584+532~PDK583+692
840
2012.9.29~2013.3.1
152
至21号横通道
PDK583+692~PDK582+822
870
2013.3.2~2013.9.2
180
至分界点
PDK582+822~PDK582+300
522
2013.9.3~2013.11.18
75
正洞
至31号横通道
DK587+895~DK586+992
903
2010.8.10~2012.1.3
503
至29号横通道
DK586+992~DK586+172
820
2011.7.27~2012.2.4
187
至27号横通道
DK586+172~DK585+342
830
2011.11.17~2012.6.20
213
至25号横通道
DK585+342~DK584+502
840
2012.4.14~2013.2.28
314
至23号横通道
DK584+502~DK583+662
840
2012.11.11~2013.7.9
258
至21号横通道
DK583+662~DK582+822
840
2013.4.2~2014.1.21
289
至分界点
DK582+822~DK582+300
522
2013.10.3~2014.2.4
121
6、进度指标分析
正洞开挖及支护每循环作业时间
围岩
时间
项目(h)
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅴ岩溶富水段
测量
1
1
1
1
0.5
超前支护
2
1.5
钻爆
4
4
3.5
2
1.5
出碴
5
5
4.5
2
2
初喷
1
1
1
0.5
0.5
立架、锚杆、挂网
3.5
2
2
复喷
1.5
2.5
3.5
2.5
2.5
合计
12.5
13.5
17
12
10.5
正洞进度指标:
Ⅱ级围岩:
24小时/天÷12.5小时/循环×3m/循环×30天/月=172.8m/月,考虑工序衔接等其它因素影响,计划进度指标165m/月。
Ⅲ级围岩:
24小时/天÷13.5小时/循环×3m/循环×30天/月=160m/月,考虑工序衔接等其它因素影响,计划进度指标150m/月。
Ⅳ级围岩:
24小时/天÷17小时/循环×2m/循环×30天/月=84.7m/月,考虑工序衔接等其它因素影响,计划进度指标70m/月。
Ⅴ级围岩:
24小时/天÷10.5小时/循环×0.8m/循环×30天/月=54.8m/月,考虑工序衔接等其它因素影响,计划进度指标50m/月。
Ⅴ级围岩富水段,考虑注浆,工作时间按照18天计算,24小时/天÷12小时/循环×0.8m/循环×18天/月=33m/月,考虑工序衔接等其它因素影响,计划进度指标30m/月。
平导开挖及支护每循环作业时间
围岩
时间
项目(h)
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅴ岩溶富水段
测量
1
1
1
1
0.5
超前支护
2
1.5
钻爆
3
3
2.5
2
2
出碴
3
3
2.5
2
1.5
初喷
1
1
1
1
0.5
立架、锚杆、挂网
3
3
2
复喷
1.5
1.5
2.5
2.5
1.5
合计
9.5
9.5
12.5
14.5
9.5
平导进度指标:
Ⅱ、Ⅲ级围岩:
24小时/天÷9.5小时/循环×3.5m/循环×30天/月=265m/月,考虑工序衔接等其它因素影响,计划进度指标240m/月。
Ⅳ级围岩:
24小时/天÷12.5小时/循环×2.5m/循环×30天/月=144m/月,考虑工序衔接等其它因素影响,计划进度指标120m/月。
Ⅴ级围岩:
24小时/天÷14.5小时/循环×2m/循环×30天/月=99m/月,考虑工序衔接等其它因素影响,计划进度指标90m/月。
Ⅴ级围岩富水段,考虑注浆,工作时间按照20天计算,24小时/天÷9.5小时/循环×1m/循环×20天/月=50m/月。
施工进度指标表(m/月)
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
超前注浆
小于3km正洞
165
150
80
50
30
大于3km正洞
145
130
70
50
30
小于3km平导
240
240
120
90
50
大于3km平导
230
230
110
90
50
三、六郎隧道通风方案
根据确定的施工方案和任务划分情况,六郎隧道施工通风主要采用分阶段压入式结合巷道式通风,通风管选用直径φ1800mm的PVC软式通风管,洞外风机进风口至洞口距离30m,风管出风口至掌子面距离L=30m。
1、隧道进口正洞及平导通风方案
六郎隧道进口正洞长5018m;平导长5018m,平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道承担正洞施工任务,进口正洞及平导施工分阶段采取压入式及混合巷道式通风形式。
第一阶段:
平导到达2#横通道之前以及平导由2#横通道辅助正洞阶段(正洞出口未与2#横通道贯通),分别采取单管路独头压入式通风,在洞口各自设置轴流风机进行通风,风管在2#横通道处平导通过横通道
进入正洞的位置增加设置一个三通,保证平导洞身继续向前掘进的施工通风,同时保证平导通过横通道进入正洞辅助正洞的施工通风。
此时最长通风距离正洞长1010m,平导长1140m。
通风示意图如下:
第二阶段
此阶段正洞出口与2#横通道贯通后,平导由4#横通道辅助正洞施工,正洞出口未与4#横通道贯通,将1#横通道临时封闭,正洞洞口风机移至2#横通道小里程方向100m处(PDK584+682),风管通过2#横通道送风入正洞,同时为保证空气质量,该通道采取有效措施进行临时封闭,仅容许轴流风机风管通过。
平导洞口风机向平导洞内移至3#横通道小里程方向200m处(PDK574+982),风管在4#横通道处平导通过横通道进入正洞的位置增加设置一个三通,保证平导洞身继续向
前掘进的施工通风,同时保证平导通过横通道进入正洞辅助正洞的施工通风;并按400m间距依次增加设置射流风机向洞内输送新鲜空气,打通3#横通道,并在3#横通道口设置射流风机,将平导内污浊空气通过3#横通道诱导引入正洞排出。
此时压入式最长通风距离:
正洞980m,平导1040m
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