CN102787844A - 用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法 - Google Patents
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Abstract
一种用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法，用一台小直径掘进机从隧道低端洞口上导坑位置，向隧道高端洞口掘进，至4-8km处的上导坑位置转向沿斜井掘出，实现特长隧道施工，同时形成斜井“高烟囱”自吸式通风。本发明可实现特长隧道多工作面钻眼爆破与机械破岩技术相结合的快速施工，具有安全、快速、掘进机费用较低、适合我国山区特长隧道修建的特点。
Description
技术领域：
本发明属于一种隧道施工方法，特别涉及一种用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法。
背景技术：
目前，特长隧道施工方法主要采用钻爆法和掘进法两种方法。这两种方法存在如下缺陷：
1、钻爆法：
(1)钻爆法为减少对围岩的挠动，虽然已实现光面爆破、预裂爆破等，但是，爆破对软弱围岩的扰动仍不能克服。
(2)长隧道施工中，设置多座斜井，将长隧道分割成几段施工是缩短工期的常用办法。但由于用钻爆法修建斜井速度很慢，需要增加斜井数量来加快进度、节省工期，因此增加了隧道施工的成本，破坏了隧道斜井周边植被及地下水环境。
(3)钻爆法施工无法将隧道开挖过程中的各工序连续起来，从而影响施工速度和施工的安全性。
2、掘进机(TBM)法：掘进机法属机械切割破岩，对围岩扰动小，开挖面平整圆顺，超欠挖少，可以有效降低施工地质灾害的发生风险。目前广泛应用于交通、水利、城建、等行业工程建设中。目前，我国在隧道施工中普遍采用直径大于10m的大直径掘进机，由于掘进机直径大，既增加了掘进机设备投入，又增加了在山区长隧道中使用和运输难度。
发明内容：
本发明的目的就在于提供一种用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法，该方法采用小直径掘进机首先掘进长隧道斜井和导坑，再采用多工作面钻爆法扩大、衬砌，实现特长隧道分段快速施工。
如上构思，本发明的技术方案是：一种用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法，其特征在于：用一台小直径掘进机从隧道低端洞口上导坑位置，向隧道高端洞口掘进，至4-8km处的上导坑位置转向沿斜井掘出，实现特长隧道快速施工，同时形成斜井“高烟囱”自吸式通风。
上述斜井长度≤1500m，坡度16°。
上述小直径掘进机的直径小于隧道的建筑限界及衬砌内轮廓，即隧限直径。
上述小直径掘进机掘进隧道的斜井和上导坑的具体方法是：采用双线合修的单洞形式，设置一座斜井，用一台小直径掘进机从隧道低端洞口上导坑位置，向隧道高端洞口掘进，至6km处的上导坑位置转向沿斜井掘出，实现特长隧道快速施工；同时，利用斜井井口与隧道底高差及洞内、外温度差的“高烟囱”效应，利用通风机和软管将新风从隧道低端洞口吸入，并送到掘进机工作面，形成巷道式节能通风。
本发明具有如下的优点和积极效果：
1、本发明采用掘进机施工导坑的掘进速度是钻爆法掘进斜井速度的3-5倍，从而使长隧道分段少，减少斜井数量，减少对植被和地下水环境破坏。
2、本发明采用掘进机快速施工上导坑、斜井，有利隧道组织多工作面扩挖，从而达到长隧快做的目的。
3、本发明采用掘进机快速施工上导坑、斜井，有利于提前探明地质、有利于排水、施工通风和运输组织。
4、本发明采用掘进机快速施工上导坑、斜井，作业环境好，施工安全。
5、本发明采用小直径掘进机先掘进长隧道斜井及导坑，能为长隧道的设计与施工带来以下优点：
可对隧道轴线范围的地层连续地地质调查；能对隧道支护系统作进一步精确的设计，利用掘进机对围岩扰动小，可使用最少数量的初期支护手段；易于大断面扩施工，建成软弱地带隧道；使岩体中的高地应力预先释放，减少岩爆风险；能规划和安排隧道多个工作面开挖、支护和衬砌作业，确保隧道规划的建设工期。
附图说明：
图1是本发明的施工示意图。
具体实施方式：
以长度10km高速铁路客专隧道，采用合修的单洞形式，拟设置1座斜井，用1台小直径掘进机从隧道低端洞口1的上导坑2位置，向隧道高端洞口3掘进，至6km处的上导坑位置转向沿斜井4掘出，实现特长隧道快速施工，见图1，斜井长度1500m以内，坡度16°为例，说明如下：
(1)根据特长隧道及其斜井位置的工程地质、水文地条件、斜井在施工中和在隧道营运中的功能要求、特长隧道的建设工期等，确定选用掘进机直径、功能及主参数后，即可进行该长隧道上导坑、斜井的施工组织设计，培训人员，组织实施。
(2)掘进机施工上导坑以800m/月速度向前方6km处掘进，同时开挖隧道低端上半断面作业面5、6和隧道低端下半断面作业面7，转向以450m/月速度上坡掘进斜井出洞，同时开挖斜井工区隧道上半断面扩挖面8、9和斜井工区隧道全断面扩挖面10，然后完成隧道高端全断或半断面11的作业，总历时约11个月形成斜井“高烟囱”自吸式通风条件。
(3)完善斜井供电、提升设备、轨道安装、大能力皮带运输机安装(带宽1400mm，能力1200t/h)、安装块石破碎站(600t/h或350t/h)、建斜井井底车场等，为多工作面钻爆法施工提供大能力排碴、进料条件。
(4)该隧道至少用4个工作面以150m/月速度，在第25个月内可完成隧道上半面扩挖、支护。
(5)再用23个月即总历时48个月，可完成10km隧道的施工任务。
Claims (4)
1.一种用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法，其特征在于：用一台小直径掘进机从隧道低端洞口上导坑位置，向隧道高端洞口掘进，至4-8km处的上导坑位置转向沿斜井掘出，实现特长隧道快速施工，同时形成斜井“高烟囱”自吸式通风。
2.根据权利要求1所述的用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法，其特征在于：上述斜井长度≤1500m，坡度16°。
3.根据权利要求1所述的用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法，其特征在于：上述小直径掘进机的直径小于隧道的建筑限界及衬砌内轮廓，即隧限直径。
4.根据权利要求1所述的用小直径掘进机掘进特长隧道上导坑和斜井的隧道修建法，其特征在于：上述小直径掘进机掘进隧道的斜井和上导坑的具体方法是：采用双线合修的单洞形式，设置一座斜井，用一台小直径掘进机从隧道低端洞口上导坑位置，向隧道高端洞口掘进，至6km处的上导坑位置转向沿斜井掘出，实现特长隧道快速施工；同时，利用斜井井口与隧道底高差及洞内、外温度差的“高烟囱”效应，利用通风机和软管将新风从隧道低端洞口吸入，并送到掘进机工作面，形成巷道式节能通风。
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