钻爆法施工山岭隧道资源配置探讨

铁󰀁道󰀁建󰀁筑RailwayEngineering

September,2006

文章编号:1003󰀁1995(2006)09󰀁0040󰀁03

钻爆法施工山岭隧道资源配置探讨

孙树铭

(铁道科学研究院科技信息研究所,北京󰀁100081)

摘要:结合两个施工实例,阐明钻爆法山岭隧道施工资源配置和工期、成本之间的关系,工程成本最省原则,资源配置的动态管理等,明确了资源配置应把握的几个关系。

关键词:钻爆法󰀁山岭隧道󰀁资源配置中图分类号:U455󰀂2󰀁文献标识码:B

󰀁󰀁随着国家西部大开发战略的深入,客运专线铁路即将全面上马及高速公路的继续加大投资,我国的山岭隧道工程将在较长一段时间占据相当份量的建筑市场份额。

鉴于我国目前还处于社会主义初级阶段,劳动力相对便宜和科学技术不够发达的这一特点,采用钻爆法施工将是近期及较长一段时间山岭隧道的主要施工方法。和TBM法相比,钻爆法具有以下优点:󰀂适用范围广,基本上适合所有的山岭隧道工程; 设备资源投入少,施工准备期短;!围岩及地质变化后能及时调整;∀施工组织管理相对单纯。

能力得到最大限度的发挥;在满足安全、质量及合同工期的前提下,工程成本最省。

根据其工艺流程特点,可以将钻爆法施工的山岭隧道所需的资源分为:水电资源、高压风资源、通风资源、开挖资源、出渣运输资源、支护施工资源(其中支护包括锚杆、喷射混凝土及模筑混凝土等)。

钻爆法施工山岭隧道资源配置的基本思路是:根据业主要求的合同工期及企业自身的管理水平,围岩情况,可能出现的地质问题及以往的施工经验,确定隧道进洞及开挖完成时间,各种不同地质条件下的循环开挖进尺及月进度指标,模筑混凝土开竣工时间及进度指标。以此为基础细化各工序资源,使各项资源相互匹配,最大限度降低成本,创造最大效益的目标。

由于山岭隧道工程地质的不均匀性及地质条件的

山岭隧道钻爆法施工工序包括:测量放线定出炮孔孔位,打炮眼,装药、连线,放炮,通风排炮烟,找顶、装渣、运输,支护。

钻爆法施工工艺具有如下特点:

1)工序连接紧密,各工序基本没有搭接。2)各工序专业性较强,分别由不同工种完成。3)除了支护工序根据围岩不同而施工工艺有所不同外,其他各工序的重复性强,管理相对单纯。

4)各专业工种及各工序设备配置的协调性和配套性要求较高。

3󰀂1󰀁2号支洞工程概况

不可预见性,在施工过程中资源配置匹配是动态的,各资源对应工序在整个工序中所占的比例是不断变化的,这就要求我们根据这些变化不断调整其配置。不同的隧道断面、开挖长度、围岩级别,不同的隧道主导围岩,不同的合同工期就有不同的资源配置方案和调整措施。

1󰀁山岭隧道钻爆法施工工艺流程及特点

3󰀁向家坝水电站太平料场骨料输送线土建工

程1标段2号支洞资源配置实例

2󰀁资源配置的基本要求及不同资源的关系

影响钻爆法施工山岭隧道资源配置的因素很多,包括隧道开挖长度、主要的围岩特性、断面大小、弃渣距离、所处位置的地形地貌及合同工期等。

好的资源配置方案体现了项目经理及主要管理者的施工管理经验及业务能力,使各项资源相互匹配,其向家坝水电站太平料场骨料输送线土建工程位于云南省绥江县及水富县境内,用途为向水电站供应所需砂石骨料(采用长距离带式输送机运输)。设计运输能力为3000t󰀁h,运行期6󰀂5年,属临时性水工隧道,建筑物级别为3级。开挖断面为5m#4m。

隧洞沿线出露地层主要为二迭系、三迭系、侏罗系和第四系。所穿越的岩石主要有二迭系(P)栖霞、茅

2006年第9期钻爆法施工山岭隧道资源配置探讨󰀁󰀁󰀁󰀁41󰀁󰀁

口组灰岩,峨眉山玄武岩,乐平组砂岩、泥岩;三迭系(T)飞仙关组、铜街子组砂岩与页岩,嘉陵江组白云岩与泥质灰岩,雷口坡组灰岩,须家河组砂岩、泥岩与薄

煤层;侏罗系(J)沙溪庙组砂岩与泥岩互层;第四系(Q)冲、洪积物、残坡积物、崩坡积物及滑坡堆积物。除侏罗系饱和泥岩及第四系地层属于软岩及极软岩外,其余属于较坚硬或坚硬岩体。

本标段运输隧洞∃级围岩长14990.776m,占运输隧洞总长度的󰀂76%;%级围岩长1494.261m,占运输隧洞总长度的8󰀂95%;&级围岩长85󰀂0m,占运输隧洞总长度的0󰀂51%;∋级围岩长131m,占运输隧洞总长度的0󰀂78%。

2号隧道全长6500m,除进出口外还有一个支洞作为开挖面,该支洞全长621m。根据合同工期,四个开挖面的平均月开挖进尺为180m/月。2号支洞承担两个开挖面,分别为2支进和2支出。3󰀂2󰀁资源配置

根据现有资源决定采用无轨运输方案,独头掘进的最大距离为2300m。经验表明,180m/月的施工进度是可以达到的。所以资源配置以220m/月进行(考虑设备及其他地质等不可预见的因素)。3󰀂2󰀂1󰀁高压风

由于断面为18m左右,组合台架可容纳7把风钻,故考虑单掌子面配置7把风钻,30m/min高压风,两个掌子面共配置两台20m/min的空压机及一台103

m/min的空压机。3󰀂2󰀂2󰀁高压水

根据经验,水压由喷射混凝土用水压力控制,喷射混凝土出口水压为0󰀂15~0󰀂18MPa,由隧道长度及其坡度要求和经验的水头每百米的水压降,可确定高山水池应在洞顶以上125m。

3󰀂2󰀂3󰀁施工用电

施工用电由施工设备用电、生活用电组合而成,其中施工用电考虑同时使用的所有设备用电量之和,考虑同时使用的几套方案后取大值作为施工用电的配置原则,同样适用于生活用电。两者相加即为该洞口的用电负荷。

该洞口装备两台110kW的空压机,一台60kW的空压机,通风机110kW,喷射机、电焊机、注浆机、洞内照明等,最大组合施工用电量为410kVA;生活用电35kVA,两者相加,该洞口应配制一台315kW及一台200kW的变压器(因没有450kW的变压器,考虑配置两台,在支洞施工未进入正洞前可只用一台315kW变压器)。以做到资源的最大限度利用。3󰀂2󰀂4󰀁装渣运输资源3

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2

根据作业循环时间分析(以重度最大的∃级围岩为例),打眼装药时间为2󰀂5h,通风0󰀂5h,出渣运输为2󰀂5h左右,每循环开挖进尺2󰀂5m,虚渣55m方左

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右。根据断面大小确定采用5m/车的运输车,每循环需运11车渣,要求单车装渣时间不超过10min。这样,根据装渣能力及隧道断面大小采用小蒲ZL󰀁6装渣机装渣。

根据运距,前500m配三台车,500至1000m配四台车,1000m以上配5台。

3󰀂2󰀂5󰀁通风

头100m可采用自然通风,在支洞施工未进入正洞时采用37󰀂5#2的通风机,进入正洞后采用55#2的通风机,当正洞开挖超过1000m时应加局部通风辅助措施。

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4󰀁溪洛渡对外交通专用公路大路梁子隧道资

源配置

4󰀂1󰀁工程概况

金沙江溪洛渡水电站对外交通专用公路F合同段位于云南省境内,公路等级为汽车专用二级公路,标段起点从永善县细沙乡开始,终点至盐津县黄坪,标段全长7󰀂243km(K36+000m~K43+550),标段内主要工程有大路梁子隧道(长4352m)。

大路梁子隧道为直线隧道,进口端至出口端为0󰀂6%的下坡,隧道最大埋深785m。其中∃类围岩段长141m,%类围岩段长679m,&类围岩段长2041m,∋类围岩段长1491m。∃类围岩初期支护采用型钢钢架喷锚支护,钢架间距3榀/2m,C20喷混凝土厚度20cm,󰀁22砂浆锚杆长3󰀂5m,间距0󰀂8m#0󰀂8m,二衬采用55cm厚的C25钢筋混凝土;%类围岩初期支护采用格栅钢架喷锚支护,钢架间距1榀󰀁1m,C20喷混凝土厚度20cm,󰀁22砂浆锚杆长3󰀂0m,间距1󰀂0m#1󰀂0m,二衬采用35cm厚的C25钢筋混凝土;&类围岩初期支护采用12cm厚的锚喷支护,󰀁22砂浆锚杆长2󰀂5m,间距1󰀂2m#1󰀂2m,二衬采用35cm厚的C20混凝土;∋类围岩初期支护采用8cm厚的锚喷支护,󰀁22砂浆锚杆长2m,间距1󰀂5m#1󰀂5m,二衬采用30cm厚的C20混凝土。隧道开挖断面根据不同围岩

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略有不同,但均为100m左右。4󰀂2󰀁资源配置

该隧道开挖断面较大,单面开挖2300m左右,采用无轨运输,根据合同工期要求月开挖进度为120m󰀁月。这个进度指标是可以达到的。由于该隧道以&类围岩为主,所以考虑资源配置时以&类围岩考虑。󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁42

铁󰀁道󰀁建󰀁筑RailwayEngineering

September,2006

文章编号:1003󰀁1995(2006)09󰀁0042󰀁03

南友公路膨胀土化学改良的试验研究

陈兴岗,杨果林,张向京

(中南大学土木建筑学院,长沙󰀁410075)

摘要:依据膨胀土的化学改良理论,以自由膨胀率为标准,用10种化学材料对广西南友公路中等膨胀土进行了化学改良试验研究,得出了每种材料的改良效果和最佳掺入量。试验结果表明,掺入0󰀂5%~

0󰀂7%的有机化学试剂甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂E401可显著降低膨胀土的膨胀性。关键词:膨胀土󰀁化学改良󰀁自由膨胀率󰀁试验研究中图分类号:TU411󰀂99󰀁文献标识码:A

󰀁󰀁膨胀土的化学改良是膨胀土工程处理研究领域中的重要课题之一,它涉及到化学、岩土力学及工程力学等多种专业和学科。开展这方面的研究对于治理膨胀土工程,并从根本上解决膨胀土危害具有重要的理论价值和较好的工程应用前景。而目前的主要化学改良方法是掺石灰和水泥,改良方法单一,处治效果一般。为了对膨胀土进行有效的处治,必须寻找更多新的化学材料对膨胀土进行处治利用。

胀土开挖量达200多万方且成片连续分布。根据挖坑去土揭露的场地工程地质特征并结合原路线工程勘察资料表明,在挖方边坡剖面上分布有两层膨胀土,第一层为灰白色高含水量的膨胀土,具有中等膨胀性,第二层为灰黑色弱膨胀泥岩。

膨胀土:主要分布在崇左市宁明县境内K132~K140段,试验路段设在十一标,系本次试验的研究对象。本合同段的膨胀土,据其自由膨胀率及其物理力学指标来判断,大多属于中等膨胀土,其基本性质及化学成分组成见表1和表2。

󰀁󰀁分析表1、表2可知,宁明膨胀土的胀缩性能主要

南宁至友谊关公路总投资37亿元,全长220km,其中主线136󰀂46km,采用双向四车道标准修建。路线穿越宁明盆地边缘,系第三系始新统那读组(Ny)粘土岩及其风化残积形成的厚层粘土,普遍具有膨胀性,膨4󰀂2󰀂1󰀁高压风

由于断面为100m左右,组合台架可容纳18把风钻,故单面配置70m󰀁min的高压风。

4󰀂2󰀂2󰀁高压水

根据喷射混凝土所需水压和单面开挖长度及隧道坡度可算出开挖下坡段的出口和开挖上坡段的进口高山水池应分别在洞顶上50m和120m。

4󰀂2󰀂3󰀁施工用电

根据所需用电设备和生活用电总和应为800kVA。4󰀂2󰀂4󰀁装渣运输设备

根据循环时间要求每小时出渣量为80m左右,依运距和装运设备的生产率配PC200挖掘机一台、ZL50侧卸式装载机一台,开挖前500m时配自卸车3台,500m以后配5台(15t)。4󰀂2󰀂5󰀁通风3

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1󰀁膨胀土路段工程概况

受以下因素控制:

󰀂自然状态下的高度分散性; 矿物成分中含一定数量的蒙脱石;

!土的交换性盐基离子成分以Mg离子为主;前800m采用55#2通风机,后面采用55#2通风机并加局部通风辅助措施。

2+

5󰀁结束语

钻爆法山岭隧道施工资源配置应按照可行、能力相匹配、经济等原则。对高压风、电、装渣运输设备要结合施工进度要求确定一个最优的方案以期施工成本最低。这要求工程技术人员和工程管理者具备丰富的的施工管理经验和多专业的业务知识,并不断实践总结。

收稿日期:2006-05-16

(责任审编󰀁孟庆伶)