三联隧道二号通风竖井钢护筒施工技术及检算

三联隧道二号通风竖井钢护筒施工技术及检算 三联隧道二号通风竖井钢护筒施工技术及 检算 第38卷第7期 2012年3月 山西建筑 SHANXIARCH1TECTURE Vo1.38No.7 Mar.2012 文章编号:1009—6825(2012)07—0204—02 三联隧道二号通风竖井钢护筒施工技术及检算 董金燕郑庆坂 (中铁隧道集团四处有限公司,广西南宁530000) 摘要:针对六沾铁路三联隧道通风竖井极易发生变形坍孔的情况,经过工期和效益 的分析,提出采用壁厚占=10mlil的钢护筒 进行全孔防护.介绍了该钢护筒防护的施工技术,并对相关数据进行了验算,从而 保证了钢护筒防护的顺利按期完工. 关键词:通风竖井,钢护筒,施工技术,验算 中图分类号:U455.8文献标识码:A 0引言 随着目前国内长大公路铁路隧道建设项目的增多,通风竖井 的设计与建设也越来越广泛.在竖井施工过程中,通常因为各种 因素制约着施工进度,选择合适的施工方法和防护方案,对控制 竖井工程的工期,成本以及地表环境的破环程度等,都具有积极 的意义.由于竖井的施工条件,使用功能,使用期限,断面尺寸等 存在差异,因此对防护施工工艺的选择具有多样性. 本文就钢护筒防护施工方案进行了阐述,并对其相关数据进 行验算,从而保证钢护筒防护的顺利完工. 1概况 三联隧道位于云贵高原中部,低中山地貌,是云南东北部地 区最长的隧道,全长12.214km,其中2号斜井工区承担5481In 正洞,1900m迂回平导的施工任务,为解决长距离独头掘进的通 风问题,在迂回平导端头(PDK308+319)增加一直径1.8m,深度 为100lrl的通风竖井.竖井围岩为砂岩夹泥岩,属?级软岩,富 含裂隙水,局部地下水活动强烈. 二号通风竖井位于店子村罗家小冲沟内,地表有相对平坦的 场地,而且有既有乡村道路,大型凿井设备可以进入,因此采用冲 击钻,泥浆护壁成孔,抽排出的井碴经过沉淀池沉淀后用运碴车 运离现场.成孔后用1em厚钢护筒全长护壁,钢护筒与井壁采 用灌浆加固. 2下钢护筒施工方法 钢护筒采用壁厚艿=10tuna的钢板,用机械集中卷制~o-i-制 作,焊缝全部为双面坡口,每节制作长度为1.5m,制作内钢护筒 的内径Dm-160(1:111,将每3节钢护筒预先对接焊成4.5in长,接头 处采用2块一6块钢板帮焊,用汽车运至安装现场,汽车吊吊装下 放至井内. 2.1通风竖井下护筒的施工工艺流程 施工工艺流程如下: 检查通风竖井成孔质量一清理泥浆池一回填泥浆池一平整 场地一井口加强处理一分节下钢护筒一钢护筒与井壁间缝隙注 浆加固. 2.2井口加强处理 井口上两侧各铺设一张厚占=16mill,长4m,宽1.5m的钢 板,在钢板上各垫7根长3m的枕木,前50rtl直接将钢棒放置在 枕木上,后50m用双I20工字钢并焊成箱梁长6m,横向置于枕 木上,钢棒放置在箱梁上,见图1. 2.3钢护筒制作 采用壁厚6=10rain的钢板,用机械集中卷制加工制作,焊缝 收稿日期:2011?11-15 作者简介:董金燕(1983一),女,助理工程师 全部为双面坡口,每节卷制长度为1.5m,然后每3节焊接成一个 单位,接头采用对接,双面坡口焊并加2块一6块的10mm钢板帮 焊(0m一20m帮焊2块,20m一40m帮焊3块,40m,6om帮焊 4块,60m一80m帮焊5块,80m一100m帮焊6块),考虑通风竖 井因垂直度偏差,因此制作钢护筒的内径160em.制作好后运至 施工现场. JJ lI l1宣 ll lI l1一 ll' .钻孔\8---16mm钢板 : 双I20工宇钢并焊的枕肄 , : I J l昌 f lH l I 4mL 图1井口加强设计图 2.4下放钢护筒施工 本工程下置内钢护筒的目的:主要是防止贯通砂岩裂隙漏浆 而造成泥质砂岩以及地表层的塌孔. 在下钢护筒的施工过程中,汽车吊必须平稳,汽车吊起吊点 一 定要居中,尽可能避免因偏心造成护筒产生偏斜.同时采用水 平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度.若一旦发现有偏斜的 趋势,马上进行纠正. 各节钢护筒的连接焊缝全部采用双面开坡口进行满焊,在接 缝处焊接100mrtl宽,250mm长,6=10mm的加强钢带.以保证 其尺寸准确,使护筒体顺直度达到要求,整个内护筒的竖向壁呈 一 直线. 2.5钢护筒垂直度控制 两节钢护筒焊接过程中的控制:下部钢护筒用垫铁调平(用 吊车调节),用水平尺检测达到水平要求后,用吊车将上部钢护简 初步就位,接口对齐,用垂球测量垂直度.如垂直度超规范要求, 则接口部位采用垫铁调平,然后将两节钢护筒点焊,初步稳定后, 再进行满焊.在焊缝冷却后,进行钢护筒的下落施工,上述工序 循环进行. 3钢护筒吊装相关数据检算 3.1护筒连接加强钢带数量检算 M(Q—F) 一『o-]. 帮掌零膂董金燕等:三联隧道二号通风竖井钢护筒施工技术及检算?205? 其中,J7,r为加强钢带块数;Q为最大钢护筒重量,Q=3.14 1.61×0.01×100×7800=39432kg:F为钢护筒所受浮力,F= 仃Dx0.01×100m×1000kg/m'=5,024kg;[or]为钢材容许应 力,取1600kg/cm2;b为钢带宽度,5cm;6为钢带厚度,1cm. ?=黼=160015_4.3块一5块.[]一××一'.J一人,J. 加强帮焊6块加强钢带满足要求.' 3.2钢护筒穿孔承重上部穿孔处位置确定 1)通过上例计算,钢护筒自重39.44t,泥浆浮力5024kg,容 许剪应力[T]=85MPa: 2)护筒两侧穿孔,按预留高度3Ocm开孔计算,每一个剪切 面面积S=300x10:30O0mm2; 3)孔壁为4个剪切面,承受剪力:(40×1000—5024)/4kg: 4)剪应力检算:T=(39.44×1000—5024)×9.8-4?3000= 28.07MPa<[T]=85MPa. 在30cm处穿孔作为吊装点满足要求. 3.3承重钢棒直径确定 钢棒屈服[]=90N/ram,钢护筒自重为39.44t,采用两根 钢棒同时承力,钢棒直径为: =,\/~/3924×40[90x9].8=46.3mm. 取钢棒直径为75mm. 3.4起重机械的选择 钢护筒吊装工作应安全,及时和准确,结合现场场地的具体 情况以及机械使用等综合考虑选用汽车起重机,初步按照规格型 号为两台QY25,最大额定起重量为25t的吊车进行力学计算,前 50m采用一台吊车吊装,50m深后采用两台吊车吊装. 1)起重机起重量计算: Q?Ql+Q2. 其中,Q为起重机的起重量;Q.为构件的重量,按50m钢护 简计算,50×3.14×1.61×0.01×7800kg=19.72t;Q2为绑扎索 重,构件加固及临时脚手架的重量,取0.5t;得Q?19.72+0.5= 20.22t. 2)起重机起重高度计算: H>_-hl+h2+3+7o 其中,日为起重机的起重高度,m;h为安装支座表面高度, m,即钢护筒离地面高度,取1m;h:为安装间隙,取1.5m;h,为绑 扎点至构件吊起后底面的距离,取4.5m;h4为吊索高度,m,自绑 扎点至吊钩面的距离,取1m.得日?1+1.5+4.5+1=8m. 3)起重机起重半径计算: 根据现场实际情况,汽车吊需停靠在通风竖井井口加强后进 行吊装钢护筒,距通风竖井最远距离为4m. 起重机的起重半径一般可按下式计算: R=F+Lcosa 其中,R为起重机的起重半径,m,即工作幅度,起重机回转中 心轴线至吊钩中心的水平距离;F为起重机臂杆支点中心至起重 机回转中心的距离,m;三为所选择起重的臂杆长度,m,基本臂取 1O.5m;a为所选择起重机的仰角,取70..得R=1.3+10.5× cosT0.--4.9m>4mo 根据,及R值,查《建筑施工手册》,QY25型汽车起重机主臂 起重特性,工作幅度在4m范围内,最大起重量及起升高度分别 为24t和9.7m.故QY25满足要求. 3.5钢丝绳的选择 根据现场钢丝绳主要用于起重作业中捆扎各种物件,设备 等,考虑其承载能力以及吊装重荷要求,选用交互捻的麻芯钢丝 绳,假设取直径d=36.5.其钢丝绳的根数为4根,长度根据现场 施工需求限定. 钢丝绳的允许拉力: []:鲁. 其中,[]为钢丝绳的允许拉力,N;为换算系数;为钢 丝绳的钢丝破断拉力总和,N;为钢丝绳的安全系数. 单件最大起重量P=39.44t=394.4kN,钢丝绳的抗拉强度 = 1700N/眦n2,钢丝绳直径取d:36.5mm,查<建筑施工手 册》,得=856kN,=0.82,K=6.5. 钢丝绳的允许拉力: ]:::432kN>394.4kN.K65Lj一一. 一'J厶h',J叶''h'o 满足要求. 4施工效果 三联隧道2号斜井工区通风竖井在工期紧,压力大,环保要 求高的情况下,经过对钢护筒相关数据的科学检算,合理的组织施 工,使钢护筒防护工程顺利按期完工,通风竖井顺利投入使用,为三 联隧道正洞快速施工提供了有效保证,取得了很好的施工效果. 参考文献: [1]董文奇,翁岭.苍岭隧道1号通风竖井施工技术[J].科学 之友,2008(5):36-37. [2]吴乐.括苍山隧道二号通风竖井正向施工导碴井,二次扩 挖法施工技术[J].隧道建设,2010,30(4):465—468. [3]张涛,郭小红,黄民水.高速公路长大隧道通风竖井设计 与施工技术研究[J].华中科技大学,2008,25(3):245— 249. [4]龙志阳.立井井筒施工技术[A].中国凿井技术50年 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 集[c].北京:煤炭工业出版社,1999. [5]中国建筑工业出版社.建筑施工手册[M].北京:中国建筑 工业出版社,2003:60—61. [6]黄鹤.浅谈朱集西矿井风井井筒冻结工程[J].山西建筑, 201l,37(12):120.121. Constructiontechnologyandcheckingofsteel casingconstructionattripletunnelNo.2ventilatingshaft DONGJin-yahZHENGQing?ban Abstract:AccordingtothesituationpronetodeformationholecollapseatLiuzhanrailwaytri pletunnelofventilationsh,afterthetimelimit foraprojectandbenefitanalysis.putforwardusedsteeleasingwiththewallthickness占 =10milltofullholeprotection.Introducedthecon— struetiontechnologyofsteelcasingprotection,andcheckedtherelateddata,thusensuredthesuccessfullycompletedonscheduleofsteeleasing protection. Keywords:ventilationshaft,steelcasing,constructiontechnology,checking?