超長(zhǎng)隧洞混凝土物料的垂直運(yùn)輸

黃 兵，陳遠(yuǎn)揚(yáng)

（遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽(yáng) 110166）

超長(zhǎng)隧洞混凝土物料的垂直運(yùn)輸

黃 兵，陳遠(yuǎn)揚(yáng)

（遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽(yáng) 110166）

大伙房水庫(kù)輸水工程超長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中，某標(biāo)段總長(zhǎng)約 23km，中間共計(jì) 3 條施工支洞，平均每段長(zhǎng)約 8km。在施工供料過(guò)程中采用投料豎井供料，極大的提高了工作效率，同時(shí)也提高其它工作面工作效率。

超長(zhǎng)隧洞；投料豎井；工作效率

1 設(shè)置投料孔必要性

1）現(xiàn)澆仰拱混凝土，根據(jù)進(jìn)度估算供應(yīng)能力17 m3/h 左右 (主要考慮現(xiàn)澆仰拱的中心角度需進(jìn)一步擴(kuò)大，以滿(mǎn)足與模板臺(tái)車(chē)進(jìn)行接口)，因此混凝土供應(yīng)能力應(yīng)滿(mǎn)足 32m3/h，在主洞通過(guò)列車(chē)編組，需乘一定的儲(chǔ)備系數(shù)取 1.5，滿(mǎn)足設(shè)備故障和勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響，能夠容易滿(mǎn)足，支洞的供應(yīng)能力取1.5 的系數(shù)，這樣支洞供應(yīng)能力應(yīng)為 72m3/h?？紤]大車(chē)配備 5m3的混凝土罐車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，需要 4.8 min 供應(yīng)一趟車(chē)，但由于采用斜井運(yùn)輸，中間有吊機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)和支洞運(yùn)輸時(shí)間，洞外存在混凝土罐車(chē)和出碴車(chē)輛的干擾、洞內(nèi)考慮與錨桿、網(wǎng)片、拱架及其它材料的供應(yīng)矛盾，即使配備大車(chē)在支洞供應(yīng)混凝土，要完成攪拌、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)等作業(yè)亦非常緊張，考慮冬季施工和連續(xù)高產(chǎn)能力，必須有非?？煽康墓┝夏芰ΑＲ虼送读峡追桨甘禽^為合適的選擇。

2）根據(jù)以往長(zhǎng)距離洞內(nèi)混凝土運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)，混凝土的長(zhǎng)距離運(yùn)輸受運(yùn)輸形式、轉(zhuǎn)換、運(yùn)輸距離長(zhǎng)等不利影響，混凝土塌落度損失較大、混凝土灌注經(jīng)常堵管等，易出現(xiàn)混凝土質(zhì)量等問(wèn)題，因此，必須采用特殊措施盡量避免混凝土性能的損失，采用投料孔具有減少運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)換次數(shù)，混凝土性能易于保證等特點(diǎn)，為確保工程質(zhì)量和軟弱地段施工的安全，混凝土性能的提高至關(guān)重要。

3）采用投料孔可集中運(yùn)輸混凝土，而支洞可運(yùn)輸材料及人員通行等。因此，在 13 號(hào)、14 號(hào)支洞設(shè)置投料孔，15 號(hào)支洞斷面較大直接由支洞運(yùn)輸。同時(shí) 13 號(hào)、14 號(hào)支洞坡度較大，運(yùn)輸混凝土對(duì)施工安排和車(chē)輛運(yùn)行速度影響都較大。

4）汽車(chē)平板和混凝土罐的總重要接近 25t，在供料過(guò)程中屬重車(chē)下坡，汽車(chē)平板又必須自行改裝，13 號(hào)、14 號(hào)坡度分別為 11.3%和 16.8%，正常狀況下，支洞內(nèi)需同時(shí)運(yùn)行 6～8 輛車(chē)，安全隱患非常大。采用投料孔可大大減少支洞行車(chē)密度。

基于以上考慮，主洞施工進(jìn)料系統(tǒng)應(yīng)該采用投料孔。

2 投料孔設(shè)計(jì)

2．1 豎直投料孔設(shè)計(jì)

豎直投料孔結(jié)構(gòu)組成主要有接料倉(cāng)、井身、投料管、緩沖器等部分，投料孔管子下雙管。

2．2 投料孔井底附屬工程設(shè)計(jì)

考慮在投料孔的使用過(guò)程中，經(jīng)常有混凝土濺落在接料線(xiàn)上，且投料運(yùn)輸系統(tǒng)沖洗要產(chǎn)生大量的廢水廢碴，加之投料孔外壁地下水的排放，因此在井底設(shè)計(jì)完善的排水系統(tǒng)。主要包括截水溝、排水溝、小型水倉(cāng)（兼沉淀池）等。

3 投料孔施工

3．1 工藝流程

投料孔選用 XB-325 旋轉(zhuǎn)空心鉆機(jī)成孔，成孔直徑 0.325m?？卓诓捎脙?nèi)徑 426mm、壁厚 5 mm、長(zhǎng) 30m 的鋼管進(jìn)行護(hù)口。施工鉆機(jī)移位起重采用塔式起重機(jī),鉆孔中所取的巖石存放指定地點(diǎn)。投料管的安裝采用注水泥漿進(jìn)行固定。

3．2 工藝方法

1）測(cè)量定位。通過(guò)已有的基準(zhǔn)點(diǎn)將施工坐標(biāo)點(diǎn)引測(cè)至施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)設(shè)置的臨時(shí)樁點(diǎn)上，以方便鉆孔定位和檢查，孔位定位誤差在施工允許范圍之內(nèi)。

2）孔口施工。對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行必要的硬化后,根據(jù)測(cè)量放線(xiàn)的點(diǎn)位進(jìn)行鉆架組裝，組裝完畢后進(jìn)行孔口施工，護(hù)口管中心定位偏差不大于 20 mm?？卓谟猛鈴?φ426mm、壁厚 5mm，長(zhǎng) 30m的鋼管做護(hù)壁，泥漿潤(rùn)滑。

3）鉆機(jī)安裝及鉆孔施工。鉆機(jī)安裝在定位好后立即進(jìn)行全面的鉆機(jī)調(diào)試和垂直度的檢查，成孔開(kāi)始前應(yīng)充分做好準(zhǔn)備工作，成孔施工應(yīng)一次不間斷地完成，不出現(xiàn)無(wú)故停鉆，做好施工原始記錄。

施工中首先在鉆機(jī)上設(shè)置導(dǎo)向，鉆機(jī)定位準(zhǔn)確、水平、穩(wěn)固，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)盤(pán)中心與護(hù)筒中心的允許偏差不大于 20mm。鉆機(jī)定位后用鋼絲繩將護(hù)筒上口掛帶在鉆機(jī)底盤(pán)上，成孔過(guò)程中鉆機(jī)塔架頭部滑輪組，回轉(zhuǎn)器與鉆頭應(yīng)始終保持在同一鉛垂線(xiàn)上的狀態(tài)下鉆進(jìn)。鉆孔施工過(guò)程中定期進(jìn)行垂直度的檢查，保證垂直度小于 2/100。

鉆機(jī)鉆頭采用直徑 325mm 的空心鉆，鉆進(jìn)速度先輕壓、慢轉(zhuǎn)，進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，逐漸加大轉(zhuǎn)速和鉆壓，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)速和鉆壓穩(wěn)增或穩(wěn)減。一般土層使用Ⅱ檔（70 轉(zhuǎn)/分），在特殊情況下使用Ⅰ檔（40r/min），其鉆進(jìn)快與慢,根據(jù)巖層地質(zhì)條件的變化而變化。成孔后采取措施保護(hù)好孔口，防止雜物掉落孔內(nèi)。

4）下放投料管。在鉆孔深度達(dá)到 117～118m時(shí)停鉆，對(duì)孔徑、孔的垂直度進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢查合格后，下放投料管。

①下管前準(zhǔn)備工作。精確測(cè)量井身深度和每節(jié)鋼管實(shí)際長(zhǎng)度并進(jìn)行編號(hào)。鋼管之間采用對(duì)焊焊接，為保證對(duì)焊質(zhì)量，預(yù)先在每根鋼管兩端割45°坡口，在距起吊端 1.2m 處沿周邊，均勻焊設(shè) 3個(gè)起吊卡塊，卡塊厚 10mm，長(zhǎng)寬在 30～50mm；為便于控制對(duì)接精度，保證連接強(qiáng)度，預(yù)先在起吊端沿周邊，均勻焊設(shè) 3個(gè)對(duì)中連接塊。

②下管。利用鉆機(jī)井架進(jìn)行起吊下放。下管工藝如下圖1所示。

圖1 投料管下管工藝框圖

5）注漿固定投料管。投料管安裝好之后對(duì)側(cè)壁注水泥漿固定。參照類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，漿液配比采用 W/C＝0.3 的濃漿液，注漿時(shí)先抽水再注漿，并要保證投料管內(nèi)的水頭壓力和側(cè)壁的漿液壓力平衡（按此配比，需保證投料管內(nèi)水頭高于側(cè)壁漿液1.2m），防止跑漿。

注漿完成后，等強(qiáng)一周，再采用直徑為 219 mm 的鉆頭進(jìn)行最后 2～3m 的鉆孔施工，達(dá)到投料孔的順利貫通。

3．3 井底緩沖裝置設(shè)計(jì)

緩沖器是為減緩出料口混凝土出料速度，避免因混凝土出料對(duì)接料罐車(chē)的強(qiáng)烈沖擊而設(shè)置的一種緩沖裝置，其主要部件是一節(jié)一定長(zhǎng)度的盲管。其工作原理是管內(nèi)高速下落的混凝土撞擊盲管底部經(jīng)加厚的底座，速度明顯減慢，然后由緩沖器出料口排入混凝土罐車(chē)中。在投料管底部設(shè)置撐架，避免投料管受沖擊后下移，拉壞地表井口鎖定裝置，造成事故。根據(jù)類(lèi)似施工經(jīng)驗(yàn)，緩沖器設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為 1100mm，盲管長(zhǎng) 300mm，出料角度 30°。

另外，考慮投料孔使用過(guò)程中，混凝土的濺落和投料運(yùn)輸系統(tǒng)在沖洗中產(chǎn)生的大量廢水廢碴，在井底設(shè)計(jì)排水溝，將水引排至主洞的污水沉淀池中。

4 結(jié)語(yǔ)

大伙房水庫(kù)輸水工程中還有多個(gè)投料豎井，在供料系統(tǒng)中起著極大的作用，同時(shí)也提高了各個(gè)工作面的工作效率，實(shí)踐證明該豎井是科學(xué)的，同類(lèi)項(xiàng)目可以借鑒。

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2013-03-15