CN102787845A - 特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法 - Google Patents

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Abstract

一种特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法，将并行的左、右隧道采用两台小直径掘进机首先掘进隧道的斜井和导坑，从而实现两并行隧道的分段修建、并形成隧道顺坡排水、分段式巷道通风。本发明具有安全、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

特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法
技术领域：
本发明属于一种隧道施工方法，特别涉及一种特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法。
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特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法，该方法采用小直径掘进机首先掘进长隧道斜井和导坑，可为钻爆法扩挖、衬砌提供多个作业面，从而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：一种特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法，其特征在于：采用两台小直径掘进机首先掘进并行的左、右隧道的斜井和导坑，实现两并行隧道的分段修建、形成隧道顺坡排水、分段式巷道通风。
上述斜井长度≤1500m，坡度16°。
上述小直径掘进机的直径小于左、右隧道的建筑限界及衬砌内轮廓，即隧限直径。
上述两台小直径掘进机掘进左、右隧道的斜井和导坑的具体方法是：在左、右隧道上设置1号、2号、3号三座斜井，（1）第1台掘进机下坡掘进1号斜井至左线隧道底，然后转至向左线隧道高端掘进隧道下导坑，最后再转向上坡掘进3号斜井出洞；（2）第2台掘进机从右线隧道低端洞口向高端洞口掘进隧道下导坑，然后转向上坡掘进2号斜井掘出；（3）1号斜井至左线隧道下导坑与右线隧道下导坑之间的横通道贯通，实现两下导坑与1号斜井连通，实现顺坡排水、通风和互通式出碴；随着两隧道间多个正向、反向联络通道的修通，可为钻爆法扩挖左线提供多个作业面；（4）利用1号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两隧道低端洞口吸入，并送到掘进机工作面，再利用安装在联络通道的自动风门开、闭，即可组织各开挖面废气从1号斜井排出，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斜井、导坑，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斜井、导坑，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斜井、导坑，作业环境好，施工安全。
5、本发明采用小直径TBM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；易于变更施工方法，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25km高速铁路客专隧道，采用双线分修的双洞形式为例，本发明设置1号、2号、3号三座斜井，见图1，实现特长隧道分段快速施工，各斜井长度1500m以内，坡度16°，说明如下：
1、根据两并行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、斜井的施工组织设计，培训人员，组织实施。
2、两并行特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法是采用两台小直径的双护盾掘进机掘进隧道，小直径掘进机的直径小于左、右隧道的建筑限界及衬砌内轮廓（隧限）直径。第1台以450m/月速度在坡度大于8°的下坡上掘进1号斜井1至左线隧道2底部，转至向左线隧道高端以800m/月速度，掘进隧道下导坑3至19km处，再转向坡度大于8°的上坡掘进3号斜井4出洞。
3、第2台掘进机从右线隧道5低端洞口8向高端洞口9掘进隧道下导坑6，平均速为800m/月，至前方15km处，转向以450m/月速度上坡掘进2号斜井7掘出。
4、两台台掘进机同时开工后约4.5-6个月，1号斜井至左线隧道下导坑与右线隧道下导坑之间的横通道贯通，实现两下导坑与1号斜井连通，有利顺坡排水、通风和互通式出碴。
5、完善1号斜井供电、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，为左、右线多工作面钻爆法施工提供大能力排碴、进料条件。
6、随着两隧道间多个正向(反向)联络通道的修通，可为钻爆法扩挖左线提供多个作业面，重点是加快左线洞口至1号斜之间的隧道贯通，以便将2台掘进机石碴集中在1号斜井排出，同时，也可进行右线洞口至1号斜井段的多工作扩挖和衬砌作业。
7、利用1号斜井井口与隧道底高差及洞内外温度差的“高烟囱”效应，隧道的新风从两隧道低端洞口吸入，只需设置局部通风机+软管压入新风到掘进工作面，再利用联络通道的自动风门开、闭，即可组织各开挖面废气从1号斜井排出，形成巷道式节能通风。
8、第2台掘进机约第19个月掘进至2号斜井底，再转向掘进2号斜井出洞后，按1号斜井功能进行完善和设施安装，修建井底车场，修通左、右线隧道各横通道，至第24月完成该斜井掘进并做好左、右线多工作面钻爆法扩挖的各项准备工作。
9、第1台掘进机继续向左线前方19km处掘进至3号斜井底，转向掘进3号斜井出洞，历时约25.5个月。
10、3号斜井同样按1、2号斜井布置，至此，2台TBM将特长隧道的辅助导坑掘进完成，按1、2、3号斜井长度均为1500m计，包括掘进左、右线下导坑各15km在内，2台掘进机掘进总长度均不超过18km(在25km寿命之内)，历时约27.5个月。
11、3座斜井建成后，按每个斜井分担左、右线各2个钻爆法扩挖掘进工作面计，加上隧道两端4个工作面，共计16个工作面，平均每工作面月成洞85m，再用32.5个月时间可成洞44.2km。加上前期隧道两端及1、2号斜井完成的成洞量，总工期60个月内可建成2x25km隧道。

Claims (4)

1.一种特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法，其特征在于：采用两台小直径掘进机首先掘进并行的左、右隧道的斜井和导坑，实现两并行隧道的分段修建、形成隧道顺坡排水、分段式巷道通风。
2.根据权利要求1所述的特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法，其特征在于：上述斜井长度≤1500m，坡度16°。
3.根据权利要求1所述的特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法，其特征在于：上述小直径掘进机的直径小于左、右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或2所述的特长隧道采用掘进机先施工斜井和导坑的分段修建方法，其特征在于：上述两台小直径掘进机掘进左、右隧道的斜井和导坑的具体方法是：在左、右隧道上设置1号、2号、3号三座斜井，（1）第1台掘进机下坡掘进1号斜井至左线隧道底，然后转至向左线隧道高端掘进隧道下导坑，最后再转向上坡掘进3号斜井出洞；（2）第2台掘进机从右线隧道低端洞口向高端洞口掘进隧道下导坑，然后转向上坡掘进2号斜井掘出；（3）1号斜井至左线隧道下导坑与右线隧道下导坑之间的横通道贯通，实现两下导坑与1号斜井连通，实现顺坡排水、通风和互通式出碴；随着两隧道间多个正向、反向联络通道的修通，可为钻爆法扩挖左线提供多个作业面；（4）利用1号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两隧道低端洞口吸入，并送到掘进机工作面，再利用安装在联络通道的自动风门开、闭，即可组织各开挖面废气从1号斜井排出，形成巷道式通风。
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