專利名稱：特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種隧道施工方法，特別涉及一種特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法。
背景技術(shù)：
目前，特長隧道施工方法主要采用鉆爆法和 掘進法兩種方法。這兩種方法存在如下缺陷I、鉆爆法(I)鉆爆法為減少對圍巖的撓動，雖然已實現(xiàn)光面爆破、預(yù)裂爆破等，但是，爆破對軟弱圍巖的擾動仍不能克服。(2)長隧道施工中，設(shè)置多座斜井，將長隧道分割成幾段施工是縮短工期的常用辦法。但由于用鉆爆法修建斜井速度很慢，需要增加斜井?dāng)?shù)量來加快進度、節(jié)省工期，因此增加了隧道施工的成本，破壞了隧道斜井周邊植被及地下水環(huán)境。(3)鉆爆法施工無法將隧道開挖過程中的各工序連續(xù)起來，從而影響施工速度和施工的安全性。2、掘進機(TBM)法掘進機法屬機械切割破巖，對圍巖擾動小，開挖面平整圓順，超欠挖少，可以有效降低施工地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險。目前廣泛應(yīng)用于交通、水利、城建、等行業(yè)工程建設(shè)中。目前，我國在隧道施工中普遍采用直徑大于IOm的大直徑掘進機，由于掘進機直徑大，既增加了掘進機設(shè)備投入，又增加了在山區(qū)長隧道中使用和運輸難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法，該方法采用小直徑掘進機首先掘進長隧道斜井和導(dǎo)坑，可為鉆爆法擴挖、襯砌提供多個作業(yè)面，從而實現(xiàn)特長隧道分段快速施工。如上構(gòu)思，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法，其特征在于采用兩臺小直徑掘進機首先掘進并行的左、右隧道的斜井和導(dǎo)坑，實現(xiàn)兩并行隧道的分段修建、形成隧道順坡排水、分段式巷道通風(fēng)。上述斜井長度< 1500m，坡度16°。上述小直徑掘進機的直徑小于左、右隧道的建筑限界及襯砌內(nèi)輪廓，即隧限直徑。上述兩臺小直徑掘進機掘進左、右隧道的斜井和導(dǎo)坑的具體方法是在左、右隧道上設(shè)置I號、2號、3號三座斜井，(I)第I臺掘進機下坡掘進I號斜井至左線隧道底，然后轉(zhuǎn)至向左線隧道高端掘進隧道下導(dǎo)坑，最后再轉(zhuǎn)向上坡掘進3號斜井出洞；(2)第2臺掘進機從右線隧道低端洞口向高端洞口掘進隧道下導(dǎo)坑，然后轉(zhuǎn)向上坡掘進2號斜井掘出；(3) I號斜井至左線隧道下導(dǎo)坑與右線隧道下導(dǎo)坑之間的橫通道貫通，實現(xiàn)兩下導(dǎo)坑與I號斜井連通，實現(xiàn)順坡排水、通風(fēng)和互通式出碴；隨著兩隧道間多個正向、反向聯(lián)絡(luò)通道的修通，可為鉆爆法擴挖左線提供多個作業(yè)面；(4)利用I號斜井井口與隧道底高差及洞內(nèi)、外溫度差的“高煙囪”效應(yīng)，利用通風(fēng)機和軟管將新風(fēng)從兩隧道低端洞口吸入，并送到掘進機工作面，再利用安裝在聯(lián)絡(luò)通道的自動風(fēng)門開、閉，即可組織各開挖面廢氣從I號斜井排出，形成巷道式節(jié)能通風(fēng)。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點和積極效果I、本發(fā)明施工導(dǎo)坑的掘進速度是鉆爆法掘進斜井速度的3-5倍，從而使長隧道分段少，減少斜井?dāng)?shù)量，減少對植被和地下水環(huán)境破壞。2、本發(fā)明采用掘進機快速施工斜井、導(dǎo)坑，有利隧道組織多工作面擴挖，從而達到長隧快做的目的。3、本發(fā)明采用掘進機快速施工斜井、導(dǎo)坑，有利于提前探明地質(zhì)、有利于排水、施工通風(fēng)和運輸組織。

4、本發(fā)明采用掘進機快速施工斜井、導(dǎo)坑，作業(yè)環(huán)境好，施工安全。5、本發(fā)明采用小直徑TBM先掘進長隧道斜井及導(dǎo)坑，能為長隧道的設(shè)計與施工帶來以下優(yōu)點可對隧道軸線范圍的地層連續(xù)地地質(zhì)調(diào)查；能對隧道支護系統(tǒng)作進一步精確的設(shè)計，利用掘進機對圍巖擾動小，可使用最少數(shù)量的初期支護手段；易于變更施工方法，建成軟弱地帶隧道；使巖體中的高地應(yīng)力預(yù)先釋放，減少巖爆風(fēng)險；能規(guī)劃和安排隧道多個工作面開挖、支護和襯砌作業(yè)，確保隧道規(guī)劃的建設(shè)工期。


圖I是本發(fā)明的施工示意圖。
具體實施例方式以長度25km高速鐵路客專隧道，采用雙線分修的雙洞形式為例，本發(fā)明設(shè)置I號、2號、3號三座斜井，見圖1，實現(xiàn)特長隧道分段快速施工，各斜井長度1500m以內(nèi)，坡度16°，說明如下I、根據(jù)兩并行特長隧道及其斜井位置的工程地質(zhì)、水文地條件、斜井在施工中和在隧道營運中的功能要求、特長隧道的建設(shè)工期等，確定選用掘進機直徑、功能及主參數(shù)后，即可進行該長隧道、斜井的施工組織設(shè)計，培訓(xùn)人員，組織實施。2、兩并行特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法是采用兩臺小直徑的雙護盾掘進機掘進隧道，小直徑掘進機的直徑小于左、右隧道的建筑限界及襯砌內(nèi)輪廓(隧限)直徑。第I臺以450m/月速度在坡度大于8°的下坡上掘進I號斜井I至左線隧道2底部，轉(zhuǎn)至向左線隧道高端以800m/月速度，掘進隧道下導(dǎo)坑3至19km處，再轉(zhuǎn)向坡度大于8°的上坡掘進3號斜井4出洞。3、第2臺掘進機從右線隧道5低端洞口 8向高端洞口 9掘進隧道下導(dǎo)坑6，平均速為800m/月，至前方15km處，轉(zhuǎn)向以450m/月速度上坡掘進2號斜井7掘出。4、兩臺臺掘進機同時開工后約4. 5-6個月，I號斜井至左線隧道下導(dǎo)坑與右線隧道下導(dǎo)坑之間的橫通道貫通，實現(xiàn)兩下導(dǎo)坑與I號斜井連通，有利順坡排水、通風(fēng)和互通式出石查。5、完善I號斜井供電、提升設(shè)備、軌道安裝、大能力皮帶運輸機安裝(帶寬1400_，能力1200t/h)、安裝塊石破碎站(600t/h或350t/h)、建斜井井底車場等，為左、右線多工作面鉆爆法施工提供大能力排碴、進料條件。6、隨著兩隧道間多個正向(反向)聯(lián)絡(luò)通道的修通，可為鉆爆法擴挖左線提供多個作業(yè)面，重點是加快左線洞口至I號斜之間的隧道貫通，以便將2臺掘進機石碴集中在I號斜井排出，同時，也可進行右線洞口至I號斜井段的多工作擴挖和襯砌作業(yè)。7、利用I號斜井井口與隧道底高差及洞內(nèi)外溫度差的“高煙囪”效應(yīng)，隧道的新風(fēng)從兩隧道低端洞口吸入，只需設(shè)置局部通風(fēng)機+軟管壓 入新風(fēng)到掘進工作面，再利用聯(lián)絡(luò)通道的自動風(fēng)門開、閉，即可組織各開挖面廢氣從I號斜井排出，形成巷道式節(jié)能通風(fēng)。8、第2臺掘進機約第19個月掘進至2號斜井底，再轉(zhuǎn)向掘進2號斜井出洞后，按I號斜井功能進行完善和設(shè)施安裝，修建井底車場，修通左、右線隧道各橫通道，至第24月完成該斜井掘進并做好左、右線多工作面鉆爆法擴挖的各項準(zhǔn)備工作。9、第I臺掘進機繼續(xù)向左線前方19km處掘進至3號斜井底，轉(zhuǎn)向掘進3號斜井出洞，歷時約25. 5個月。10,3號斜井同樣按1、2號斜井布置，至此，2臺TBM將特長隧道的輔助導(dǎo)坑掘進完成，按I、2、3號斜井長度均為1500m計，包括掘進左、右線下導(dǎo)坑各15km在內(nèi)，2臺掘進機掘進總長度均不超過18km(在25km壽命之內(nèi))，歷時約27. 5個月。11、3座斜井建成后，按每個斜井分擔(dān)左、右線各2個鉆爆法擴挖掘進工作面計，力口上隧道兩端4個工作面，共計16個工作面，平均每工作面月成洞85m，再用32. 5個月時間可成洞44. 2km。加上前期隧道兩端及1、2號斜井完成的成洞量，總工期60個月內(nèi)可建成2x25km 隧道。
權(quán)利要求
1.一種特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法，其特征在于采用兩臺小直徑掘進機首先掘進并行的左、右隧道的斜井和導(dǎo)坑，實現(xiàn)兩并行隧道的分段修建、形成隧道順坡排水、分段式巷道通風(fēng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法，其特征在于上述斜井長度< 1500m，坡度16°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法，其特征在于上述小直徑掘進機的直徑小于左、右隧道的建筑限界及襯砌內(nèi)輪廓，即隧限直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法，其特征在于上述兩臺小直徑掘進機掘進左、右隧道的斜井和導(dǎo)坑的具體方法是在左、右隧道上設(shè)置I號、2號、3號三座斜井，(I)第I臺掘進機下坡掘進I號斜井至左線隧道底，然后轉(zhuǎn)至向左線隧道高端掘進隧道下導(dǎo)坑，最后再轉(zhuǎn)向上坡掘進3號斜井出洞；(2)第2臺掘進機從右線隧道低端洞口向高端洞口掘進隧道下導(dǎo)坑，然后轉(zhuǎn)向上坡掘進2號斜井掘出；(3) I號斜井至左線隧道下導(dǎo)坑與右線隧道下導(dǎo)坑之間的橫通道貫通，實現(xiàn)兩下導(dǎo)坑與I號斜井連通，實現(xiàn)順坡排水、通風(fēng)和互通式出碴；隨著兩隧道間多個正向、反向聯(lián)絡(luò)通道的修通，可為鉆爆法擴挖左線提供多個作業(yè)面；(4)利用I號斜井井口與隧道底高差及洞內(nèi)、外溫度差的“高煙囪”效應(yīng)，利用通風(fēng)機和軟管將新風(fēng)從兩隧道低端洞口吸入，并送到掘進機工作面，再利用安裝在聯(lián)絡(luò)通道的自動風(fēng)門開、閉，即可組織各開挖面廢氣從I號斜井排出，形成巷道式通風(fēng)。
全文摘要
一種特長隧道采用掘進機先施工斜井和導(dǎo)坑的分段修建方法，將并行的左、右隧道采用兩臺小直徑掘進機首先掘進隧道的斜井和導(dǎo)坑，從而實現(xiàn)兩并行隧道的分段修建、并形成隧道順坡排水、分段式巷道通風(fēng)。本發(fā)明具有安全、快速、掘進機費用較低、適合我國山區(qū)特長隧道修建的特點。
文檔編號E21D9/00GK102787845SQ20121025014
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者劉樹山, 宋修元, 徐潤澤, 柴永模, 毛東暉, 鄒春華 申請人:中鐵十三局集團有限公司