CN112627827A - 一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，包括设置在既有隧洞内部的门洞型框架，门洞型框架顶部架设托板和溜渣槽，门洞型框架侧边向竖井下部封闭设置钢板结构，门洞型框架靠近出渣车卸料斗的一侧设置出渣口，出渣口设置封堵装置，所述门洞型框架、托板以及溜渣槽设置在导井下方，托板作为竖井渣料的承托部件，溜渣槽相对托板向既有隧洞底部倾斜设置，托板和溜渣槽之间相互连接固定；本发明解决了上部竖井施工时对下部既有隧洞存在施工干扰、施工安全、施工时间限制的问题，减小竖井开挖出渣阶段对底部既有隧洞使用的影响，不影响在竖井爆破开挖阶段底部隧洞的使用功能，以及减小竖井施工对底部隧洞的安全风险。

Description

一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置

技术领域

本发明涉及地下竖井工程施工领域，具体涉及一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置。

背景技术

在地下工程中，通常引水洞、出线洞、调压井、通风井、闸门井、溜渣井以及提升井等竖井底部均会设置隧洞，在竖井施工时，一般采用先开挖小直径的导井(1.2m～3m)，竖井扩挖作业通过导井溜渣临时堆存至底部隧洞，然后在底部隧洞装车后运输出洞；由于既有隧洞底部布置有通风管、供风管、供水管、排水管、电缆等设施设备，石渣下落需拆除通风管设施，并对其他管线需采取保护措施。同时，当底部既有隧洞有施工作业需要，或具有交通要求的情况下，竖井开挖施工阶段将与底部既有隧洞存在较大的干扰，影响既有隧洞的功能发挥或既有隧洞自身施工。

部分竖井在设计阶段即采取偏离底部隧洞的方式避开干扰，但对竖井的功能发挥上会存在运行影响；而部分竖井无法偏离底部隧洞设计时，必然存在底部隧洞与竖井同期施工或使用的干扰，特别是采用轨道运输系统的底部隧洞，隧洞内堆渣对既有隧洞的影响极大。同时，上部竖井开挖溜放渣料，底部既有隧洞必须暂停使用。且在竖井非溜渣、出渣阶段，存在石渣掉落风险，对底部隧洞人员、车辆、设施等安全威胁较大。因此，采用上述通常的既有隧洞上部竖井施工方法，均会对下部隧洞有较大的影响。

发明内容

本发明的第一个目的在于，提供一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，解决上部竖井施工时对下部既有隧洞存在施工干扰、施工安全、施工时间限制的问题，减小竖井开挖出渣阶段对底部既有隧洞使用的影响，不影响在竖井爆破开挖阶段底部隧洞的使用功能，以及减小竖井施工对底部隧洞的安全风险。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：包括设置在既有隧洞内部的门洞型框架，门洞型框架顶部架设托板和溜渣槽，门洞型框架侧边向竖井下部封闭设置钢板结构，门洞型框架靠近出渣车卸料斗的一侧设置出渣口，出渣口设置封堵装置，所述门洞型框架、托板以及溜渣槽设置在导井下方，托板作为竖井渣料的承托部件，溜渣槽相对托板向既有隧洞底部倾斜设置，托板和溜渣槽之间相互连接固定。

进一步的：所述门洞型框架包括沿既有隧洞长度方向布置的多对支撑柱，每对支撑柱均设置在既有隧洞的内部两侧，每对支撑柱之间通过托架相连接，托架上方设置托板和溜渣槽。

进一步的：所述封堵装置为封口圆木挡，封口圆木挡的两侧与钢板结构转动连接。

进一步的：所述托板和溜渣槽上设置细石料缓冲层。

进一步的：所述既有隧洞的内部还设有爬梯，爬梯设置在门洞型框架靠近出渣口的一侧。

进一步的：所述相邻两对支撑柱之间的距离为导井的1倍。

进一步的：所述托板的面积远大于导井底部的面积。

进一步的：所述封口圆木挡的轴向长度大于溜渣槽的宽度。

本发明的另一个目的是提供上述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制方法，为此，本发明采用以下技术方案：

S1、在竖井扩挖阶段开始前，安装该控制装置，在竖井下部的既有隧洞中将支撑柱与托架组装焊接形成门型框架；

S2、在门型框架上铺设托板，再在托板的四周除出渣口侧，焊接钢板结构进行封闭；

S3、在出渣口处设置封口圆木挡进行临时封闭；

S4、在竖井爆破扩挖前，先行通过导井将一部分细石料缓慢下放至托板和溜渣槽上，形成缓冲层；

S5、竖井扩挖爆破完成后，将上部渣料由人工推入导井内，出渣前，将出渣车，穿入门型框架，并倒入托板和溜渣槽下方，操作工打开出渣口上的封口圆木挡将渣体泄至下部的出渣车，并使用钢钎辅助掏渣，出渣车装满后原路驶出；

S6、出渣完成后封闭封口圆木挡，托板和溜渣槽上仍预留部分渣料作为下次爆破出渣的缓冲层；

S7、重复以上步骤S5和S6，实现爆破控制出渣连续施工。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明可避免下落渣料堆存在既有隧洞内，避免竖井开挖渣料跌落对既有隧洞设施的影响，在竖井扩挖阶段安全出渣，使渣料可控下放、按需下放。同时上部竖井开挖渣料堆存于导井的井筒内，对既有隧洞无任何影响，底部既有隧洞在竖井扩挖期间可正常作业和运行，节省关键线路施工工期，在水力发电、矿业、交通等领域的地下竖井工程中具有广阔的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明的侧视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的正视图；

图4是本发明的后视图。

附图中的标记为：1-门洞型框架；2-托板；3-溜渣槽；4-封口圆木挡；5-支撑柱；6-托架；7-钢钎；9-爬梯；10-竖井；11-导井；12-钢板结构；13-出渣口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1-图4所示，本发明提供的一种既有隧洞上部竖井10开挖出渣的控制装置，包括设置在既有隧洞内部的门洞型框架1，门洞型框架1顶部架设托板2和溜渣槽3，所述溜渣槽3采用5mm厚铁板焊接，溜渣槽3槽宽约50～100cm，宽度控制尽量避免石渣溜放后跌落至出渣车斗外部，门洞型框架1侧边向竖井10下部封闭设置钢板结构12，所述托板2和溜渣槽3的侧边均向既有隧洞顶部设置钢板结构12进行封闭处理，门洞型框架1靠近出渣车卸料斗的一侧设置出渣口13，出渣口13设置封堵装置，所述门洞型框架1、托板2以及溜渣槽3设置在导井11下方，托板2作为竖井10渣料的承托部件，托板2的面积远大于导井11底部的面积。溜渣槽3相对托板2向既有隧洞底部倾斜设置，溜渣槽3相对托板2的倾斜，角度最好大于45°，便于渣体溜放跌落，托板2和溜渣槽3之间相互连接固定。所述托板2和溜渣槽3上设置细石料缓冲层，细石料缓冲层的细石料需要控制粒径以防破坏托板2和溜渣槽3，同时应通过合理的爆破设计控制竖井扩挖渣料的爆破粒径。

所述门洞型框架1包括沿既有隧洞长度方向布置的多对支撑柱5，每对支撑柱5均设置在既有隧洞的内部两侧，所述支撑柱5采用Ι20以上工字型钢制作，风管、水管以及电缆设置在门洞型框架1与岩壁之间，以避免出渣过程中对上述设施的影响，所述相邻两对支撑柱5之间的距离为导井11的1倍。所述相邻对的支撑柱和每对支撑柱5之间通过托架6相连接，托架6上方设置托板和溜渣槽，托架6采用Ι16工字型钢，托板2为5mm厚钢板，阻止石渣掉落。门洞型框架1内部净空，在出渣车未驶入时满足既有隧洞的交通与使用要求，在出渣时能够满足出渣车辆驶入的尺寸要求，即门洞型框架1左右侧的支撑柱5的间距大于出渣车辆的宽度，门洞型框架1的托架6与地面的高度高于出渣车辆和出渣车辆容渣所预定的堆积高度。

为保证石渣既能通过掏渣下落，又能自由卡滞出渣口13，一般托板2与岩壁的最小距离为大块石渣块径的2～4倍；同时，应根据该距离，在竖井10开挖过程中进行控制爆破，避免大块径石渣产生，堵塞出渣口13，出渣口13是渣料下泄的唯一出口。

所述封堵装置为由若干个封口圆木组合形成的封口圆木挡4，封口圆木挡4可以通过转动锁定方式实现封闭或敞开出渣口13，封口圆木挡4的两侧与钢板结构12转动连接。所述封口圆木挡4的轴向长度大于溜渣槽3的宽度。所述封口圆木挡4用于在溜放渣料结束后，封闭出渣口13所用，避免在非使用阶段石渣掉落。封口圆木挡4直径约10cm，轴向长度超过溜渣槽3宽度约30～60cm，能封闭出渣口13即可，尽量采用轻质木料，方便工人操作。

所述既有隧洞的内部还设有爬梯9，爬梯9设置在门洞型框架1靠近出渣口13的一侧。

所述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置控制出渣的具体步骤如下：

本发明先采用人工或机械开挖1.2～3m竖井10的导井11

S1、在竖井10扩挖阶段开始前，安装该控制装置，在竖井10下部的既有隧洞中将支撑柱5与托架6组装焊接形成门洞型框架1；

S2、在门洞型框架1上铺设托板，再在托板的四周除出渣口13侧，焊接钢板结构12进行封闭；

S3、在出渣口13处设置封口圆木挡4进行临时封闭；

S4、在竖井10爆破扩挖前，先行通过导井11将一部分细石料缓慢下放至托板2和溜渣槽3上，形成细石料缓冲层；

S5、竖井10扩挖爆破完成后，将上部渣料由人工推入导井11内，出渣前，将出渣车，穿入门型框架，并倒入托板和溜渣槽下方，操作工打开出渣口13上的封口圆木挡4将渣体泄至下部的出渣车，并使用钢钎辅助掏渣，出渣车装满后原路驶出；

S6、出渣完成后封闭封口圆木挡4，托板2和溜渣槽3上仍预留部分渣料作为下次爆破出渣的缓冲层；

S7、重复以上步骤S5和S6，实现爆破控制出渣连续施工。

步骤S5中，操作工站立于出渣口13前端使用钢钎7辅助掏渣，并应穿戴护腿、护脚等装备，以确保安全。

由此，当进行竖井扩挖爆破以及竖井扩挖时，将封口圆木挡封闭，使得渣料堆存于导井的井筒内，可避免下落渣料堆存在既有隧洞内，保证既有隧洞竖井扩挖爆破以及竖井扩挖期的正常使用；当出渣时，工作人员利用钢钎辅助掏渣，渣料通过唯一的出渣口下泄至下部出渣车内，使得渣料可控下放、按需下放，提高渣料的运出效率，同时保证部隧洞人员、车辆、设施的安全。

以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：包括设置在既有隧洞内部的门洞型框架，门洞型框架顶部架设托板和溜渣槽，门洞型框架侧边向竖井下部封闭设置钢板结构，门洞型框架靠近出渣车卸料斗的一侧设置出渣口，出渣口设置封堵装置，所述门洞型框架、托板以及溜渣槽设置在导井下方，托板作为竖井渣料的承托部件，溜渣槽相对托板向既有隧洞底部倾斜设置，托板和溜渣槽之间相互连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：所述门洞型框架包括沿既有隧洞长度方向布置的多对支撑柱，每对支撑柱均设置在既有隧洞的内部两侧，每对支撑柱之间通过托架相连接，托架上方设置托板和溜渣槽。

3.根据权利要求1所述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：所述封堵装置为封口圆木挡，封口圆木挡的两侧与钢板结构转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：所述托板和溜渣槽上设置细石料缓冲层。

5.根据权利要求1所述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：所述既有隧洞的内部还设有爬梯，爬梯设置在门洞型框架靠近出渣口的一侧。

6.根据权利要求2所述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：所述相邻两对支撑柱之间的距离为导井的1倍。

7.根据权利要求1所述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：所述托板的面积远大于导井底部的面积。

8.根据权利要求1所述的一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置，其特征在于：所述封口圆木挡的轴向长度大于溜渣槽的宽度。

9.一种既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的既有隧洞上部竖井开挖出渣的控制装置控制出渣，包括以下步骤：

S1、在竖井扩挖阶段开始前，安装该控制装置，在竖井下部的既有隧洞中将支撑柱与托架组装焊接形成门型框架；

S2、在门型框架上铺设托板，再在托板的四周除出渣口侧，焊接钢板结构进行封闭；

S3、在出渣口处设置封口圆木挡进行临时封闭；

S4、在竖井爆破扩挖前，先行通过导井将一部分细石料缓慢下放至托板和溜渣槽上，形成缓冲层；

S5、竖井扩挖爆破完成后，将上部渣料由人工推入导井内，出渣前，将出渣车，穿入门型框架，并倒入托板和溜渣槽下方，操作工打开出渣口上的封口圆木挡将渣体泄至下部的出渣车，并使用钢钎辅助掏渣，出渣车装满后原路驶出；

S6、出渣完成后封闭封口圆木挡，托板和溜渣槽上仍预留部分渣料作为下次爆破出渣的缓冲层；

S7、重复以上步骤S5和S6，实现爆破控制出渣连续施工。

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