道深大竖井巴陕高速公建井新法路米仓山地

探索2025-07-04 08:47:32

摘自丨矿山建造网。

摘要。

为处理现在公路职业面对的大直径竖井建造缺少相关标准支撑和竖井首要选用复合式衬砌及单行掘砌作业带来的工序杂乱、建井速度慢、山地缺少相应施工机械配套和安全性较差等难题，道深大竖经过吸收煤矿深大竖井干流支护与掘砌技能，井建井新结合公路运营情况考虑送风井与排风井分设或经过中隔墙合设的巴陕安置方法，在公路职业现有支护与掘砌技能的高速公路基础上，对米仓山地道通风竖井进行多方案研讨，米仓终究选定单层模筑混凝土衬砌与短段掘砌混协作业单井安置方案，山地并选用该方案安全快速地建成净直径9m、道深大竖深431.8m的井建井新深大竖井。工程实践标明: 1) 在平等通风面积下双井工程量要小于单井工程量，巴陕但因为其配套施工设备造价高,高速公路单井造价要低于双井造价; 2) 单层模筑混凝土衬砌与短段掘砌混协作业方法在进展和施工安全等方面优于复合式衬砌及掘砌单行作业方法, 可作为公路深大竖井建井新方法。研讨成果可为往后深大竖井的米仓建筑供给技能支撑和为标准的修订堆集经历。

关键词: 地道工程；超前地质预告；展开趋势。

导言。

随言着我国公路网不断向山区延伸，呈现了一大批长大地道，这类地道一般需求设置通风井以处理运营通风问题。竖井相对其他井型具有长度短、风阻小等长处，但因为受制于建井技能，现在我国公路地道职业已建竖井较少，多学习煤矿部分20世纪70 时代的规划与施工技能，建井深度有限，直径较小，首要选用开挖后喷锚支护和成井后自井底模筑混凝土或钢筋混凝土组成的复合式衬砌，施工以正井钻爆开挖和掘砌单行作业为主。如大坪里地道1#-5#竖井(深160~267m，净直径5.6~7.4m) ，秦岭终南山地道2#竖井探究性地建成了国内最深最大的竖井(深661m,净直径11.3m)[1]，但施工难度极大，建井速度非常缓慢。少量地质杰出且深度不超越400m的竖井测验选用了反井钻机法施工[1]，如雪峰山地道竖井(深373m，净直径6.5m) ，最近的研讨也首要会集在反井法设备和防卡钻工艺等方面[2-4]，如李广健[5]对通省地道深223m和净直径8.5m 竖井的复合式衬砌支护参数和反井钻机施工纠偏等进行了研讨。

现在建井技能存在的首要问题首先为竖井规划深度不宜超越300m，当竖井深度超越300m时，应进行专题证明[6]。其次，公路竖井直径不宜大于7.0 m[7] ，小直径竖井施工安全性优于大直径竖井，并且缺少大直径竖井建造技能支撑。别的，复合式支护参数对应围岩等级由Ⅴ—Ⅱ级逐步变弱，而实践区分围岩时井口至井底围岩力学条件往往越来越好，对应支护参数越来越弱，与竖井的受力方法不对应，并且复合式衬砌支护工序较多，建井速度慢。最终，施工掘砌以单行作业方法为主[1] ，缺少相应的机械配套要求[8]，机械化程度低，安全性较差。

本文吸收煤矿深大竖井干流规划与施工技能，结合公路运营情况考虑送风井与排风井分设或经过中隔墙合设的安置方法，在公路职业现有支护与掘砌技能的基础上，探究了米仓山公路地道深大竖井安全快速的建井技能。其规划与施工配套技能可作为公路地道职业深大竖井建井新方法，并为往后建造深大竖井供给技能支撑和修订标准堆集经历。

一、米仓山地道竖井方案介绍及比选。

米仓山地道坐落G85银川至昆明高速公路川陕接壤方位，路程长约13.8km ，为翻越米仓山的专长越岭地道，左右行别离布设。地道选用纵向分四区段通风井送排式通风[9-10]，中心设置竖井及地下风机房，竖井深431.8m ，如图1所示。前期的通风方案里竖井方位比较仅有，坐落宽缓斜坡，围岩为晋宁期坚固闪长岩，岩体完好—较完好，地下水较少。

1.1 。

竖井方案的提出。

建井技能首要在煤矿职业不断展开。20世纪50-70 时代，选用短段掘砌单行作业方法，掘砌段高一般在30m左右。进入70时代，因为锚喷技能的展开，暂时支护改为锚喷，永久支护改为全体滑动模板现浇混凝土，作业方法由短段单行作业展开成为长段单行作业，段高一般为30~60m, ，月成井一般为25 ~40m[11]。20世纪60-80时代，为进步建井速度曾选用掘砌平行作业方法，掘进和砌壁在2个相邻井段内反向进行，为掘进和砌壁别离设置作业盘和独立的悬吊体系，但因为施工组织工作和安全作业杂乱，月成井速度比其他作业方法增大有限，80 时代中期今后很少选用。20世纪70时代，短段掘砌混协作业法及其配套施工设备的研讨被列为国家“六五” 要点攻关项目。此种方法不需设置暂时支护，掘砌能够恰当平行作业，并构成了以大绞车、大吊桶、大抓岩机、大金属模板和钻深孔的伞钻等为主的机械化施工作业线，具有施工安全和成井速度快的长处，成为我国现在立井井筒施工的首要作业方法，均匀月成井60m以上。

依据竖井复合式衬砌和单层模筑混凝土衬砌2种不同的衬砌结构方法，以及对应的长段单行作业掘砌方法和短段混协作业掘砌方法，依照送风井与排风井分设与合设2种不同的安置方法，组合米仓山地道通风竖井方案如下。

方案1：送风井与排风井别离布设，井筒选用复合式衬砌结构协作长段掘砌单行作业，简称复合式衬砌双井方案，这也是参阅现在标准的方案。

方案2：送风井与排风井经过设置中隔板单井安置，井筒选用复合式衬砌结构协作长段掘砌单行作业，简称复合式衬砌单井方案。

方案3 ：送风井与排风井别离布设，井筒选用单层模筑混凝土衬砌结构协作短段掘砌混协作业，简称单层模筑混凝土衬砌双井方案。

方案4：送风井与排风井经过设置中隔板单井安置，井筒选用单层模筑混凝土衬砌结构协作短段掘砌混协作业,简称单层模筑混凝土衬砌单井方案。

1.2 。

复合式衬砌双井方案。

方案1中，排风井和送风井别离布设，竖井净直径均为6.1m，净空面积均为29.22㎡，选用复合式衬砌，支护参数见表1。

该方案选用自上而下钻爆法正井开挖，轻型机械化设备配套，井筒掘砌作业方法选用长段单行作业。按1套施工设备考虑，单个井施工预备2个月，长段单行作业法月成井31m，单个井筒施工14个月，算计工期32个月。

1.3。

复合式衬砌单井方案。

方案2中，在不影响竖井通风功用的前提下，送风井与排风井合并为一个大井，中心设置钢筋混凝土中隔板。竖井净直径为9.0m ，中隔板厚度为40cm，内概括断面如图2所示，复合式衬砌支护参数类比已建成的终南山地道竖井等，如表2所示。

该方案选用自上而下钻爆法正井开挖，重型机械化设备配套，井筒掘砌作业方法选用长段单行作业，中隔板待井壁施工完成后自井底与井壁植筋衔接往上滑模施工。施工预备2个月，井筒依据长段单行作业法月成井27m核算需施工16个月，中隔板滑模施工3个月，算计工期21个月。不同围岩等级下复合式衬砌双井与单井每延米造价比值如表3所示。考虑施工机械配套重复使用，在平等情况下，每延米双井造价是单井造价的0.78~0.88 倍；公路竖井较少，不考虑施工机械配套重复使用，每延米双井造价是单井造价的1.09~1.23倍。

1.4。

单层模筑混凝土衬砌双井方案。

方案3中，竖井净直径均为6.1m，井壁结构及厚度经过工程类比和厚壁圆筒理论的拉麦公式[12]归纳确认，与围岩分级不相关，井壁选用45cm厚C35 混凝土，井口和井底段选用钢筋混凝土。

该方案选用自上而下钻爆法正井开挖，轻型机械化设备配套，井筒掘砌作业方法选用短段掘砌混协作业法[13] 。施工预备2个月，依据煤炭职业立井短段掘砌混协作业施工经历，按月成井80m测算，单井井筒施工约需求5.5个月，单井需求7.5个月，算计工期15月。

4.1。

设备选型。

方案4中，竖井净直径为9.0m。依据核算井壁选用 60cm厚C35混凝土，井口段和井底段选用钢筋混凝土。选用自上而下钻爆法正井开挖，重型机械化设备配套，井筒掘砌作业方法选用短段掘砌混协作业法。中隔板待井壁施工完成后自井底与井壁植筋衔接往上滑模施工。施工预备2个月，依据煤炭职业立井短段掘砌混协作业施工经历，按月成井71m测算，井筒施工需求6个月，中隔板滑模施工3个月，算计工期11个月。单层模筑混凝土衬砌接头多，应规划止水条防水；当超前探孔揭穿前方围岩破碎且涌水时选用深孔帷幕预注浆，当揭穿前方围岩破碎且涌水量较少时选用周边预注浆；衬砌往后部分渗漏采纳壁后注浆和埋管引排归纳防排水处治办法。

不同围岩等级下单层模筑混凝土衬砌双井与单井每延米造价比值如表4所示。考虑施工机械配套重复使用，在平等情况下，每延米双井造价是单井造价的 0.77~0.84倍；不考虑施工机械配套重复使用，每延米双井造价是单井造价的1.08~1.18倍。

1.6。

方案比选。

4个竖井方案均选用一般凿井法自上而下钻爆法施工，其不同方面的归纳比较如表5所示。若依据目前标准则选用方案1，在1套施工设备的情况下，其工期最长，施工功率低，安全危险较高。方案2总体上可节省1个井的施工时刻，因为选用传统的长段掘砌单行作业，暂时喷锚支护工序多，施工功率较低，中隔板施工难度较大，总工期较长，造价高。方案3施工工期较短，施工难度较小，但有2次施工危险，机械化配套设备费用较高。方案4尽管竖井中隔板的施工难度较大，但施工工期最短，施工安全性高，造价低。

综上所述，从施工难度、施工危险、工期和造价等方面归纳考虑,引荐选用方案4。

二、米仓山地道竖井施行效果。

2.1。

施工机械配套与进展。

依据井筒净直径9m、井深431.8m和以闪长岩为主的围岩条件，米仓山地道竖井施工经一次爆炸开挖量与装岩才能、提高才能与装岩才能、支护才能与掘进才能等的匹配核算，结合短段掘砌混协作业方法等，归纳考虑选用重型机械配套，如表6所示。米仓山地道竖井施工区设备安置见图3 。

米仓山地道竖井井筒施工时刻为2016年11至2017 年5月底，扣除春节放假1个月，有用施工时刻为6 个月，成井均匀月进尺72m，施工速度较公路职业复合式衬砌长段掘砌单行作业方法大幅度提高。

2.2。

竖井井筒受力监测。

米仓山地道深大竖井是交通职业中初次选用单层模筑混凝土衬砌和短段掘砌混协作业方法的竖井，井壁厚度依据煤矿职业工程类比和厚壁圆筒理论的拉麦公式核算确认。为探明受力方法，对井壁径向和竖向应变选用光纤光栅传感技能展开长时间监测，共监测8个断面，深度别离为140、240、300 、310、345、360 、390 、400m ，每个断面安置8个环向应变测点和4个竖向应变测点，如图4所示。2017年6 月14日、9月8日和10月20日3次监测数据如图 5 和图6所示，图中数值为断面均匀值。由图5-6可知，在6 月14日，环向和竖向应变值均以压应变为主，然后2 次测验成果均以拉应变为主。拉应变首要由混凝土缩短引起，标明荷载及时传递给井壁后的围岩，单层模筑衬砌结构接受荷载效果很小，井壁混凝土遭到爆炸轰动的影响也很小。