1、深大竖井机械化快速施工工法中铁隧道集团有限公司：杜闯东 吴海之 李剑雄一、前言随着社会的进步与发展，规划修建的长大隧道和洞室越来越多，竖井作为其配套工程也会大量出现，并将向深、大、难的方向发展。竖井工程与其它任何一种工程相比，其施工方法复杂、工程难度大。中铁隧道集团在大瑶山隧道班古坳竖井施工经验的基础上，其施工技术在乌鞘岭隧道大台竖井的施工中得到进一步发展。乌鞘岭隧道大台竖井深 515.66 米，净径 5.5m，开挖直径 6.446.16m ，设计有锚喷支护和复合式衬砌两种形式。井筒所穿地层为志留纪下统板岩夹千枚岩，灰绿色，千枚岩所占比例较大，岩层总体产状：N7080W/7585N 。板岩较硬
2、，千枚岩松软，遇水软化，岩层中等富水，井筒中深部平均涌水量 280m3/d。井筒岩层直立，岩体受地质构造影响严重，围岩整体性差，岩体破碎，井壁围岩自稳能力非常差。大台竖井与我集团公司曾施工的大瑶山隧道班古坳竖井相比，净径相同，深度超过 82 m，地质条件相当差，工期十分紧。施工中，强化了全方位的组织管理，开展科研攻关，战胜了涌水和软弱破碎岩层，确保了竖井工期，工程安全和质量得到了全面保证。在此基础上，总结形成了深大竖井机械化快速施工工法。二、工法特点1、竖井提升、井内机具设备及管线固定与延伸、钻爆、挖掘、出碴、支护、衬砌、安全防护等方面均是机械化配套。2、施工管理要求严格，重视每个问题，科学组
3、织，层层落实，深入每一个细节。3、注重机械设备和料具的选型和配套，提倡先期就要把整个系统内的选型和配套问题考虑全面。4、安全措施严密，防范针对性强。5、围绕竖井提升这一作业工序主线进行管理，严格控制影响工序主线的各种因素，以压缩整个循环时间。6、针对工程前期投入量大，前期准备方面详细，力求各种预案周全到位，使前期准备做到充分。三、适用范围本工法适用于井筒直径在 5.0m7.0m 、软弱中硬围岩、井筒无水或存在涌水但量不太大的竖井工程，亦可用于矿山、辅助坑道和隧道永久通风等用途的竖井工程。四、工艺原理针对竖井施工在多数情况下单工序作业的特殊性，围绕竖井提升这一工序主线，分别对钻眼爆破、装碴、出碴
4、、支护、清底、衬砌等工序进行管理，认真设计和安排每项工序，将它们对工序主线的各种控制影响因素进行排查和消除，做到科学组织，层层落实，深入每一个细节，达到充分压缩整个循环时间的目的。此外，采用先进配套的机械化作业工艺，从施工准备开始，每作一项工作都为后续工作创造条件，提前作好各种预案，依靠严密的安全措施，使竖井施工在安全优质的条件下最终实现快速。五、工艺流程及操作要点（一）施工工艺竖井施工工艺主要表现在伞形钻机钻眼爆破，中心回转抓岩机井底抓岩，主副绞车提升出碴，初期支护及滑动模板衬砌，短臂小回转半径挖掘机清底这几大件设施的配套作业上，这也是施工工艺的主线。在施工过程中，实际上还包含着许多辅助工作
5、：钻眼爆破过程中下放和提升伞形钻机（这中间包括接长及起落高压风水管） 、出碴过程中中心回转抓岩机和出碴提升系统的配合（主提双桶甩钓） 、衬砌过程中滑模下放找正及提落盘（包括接长及起落溜灰管） 、清底过程中挖掘机与人工的配合（包括下放和提升挖掘机） 。另外，整个施工过程中的排水、通风、以及信号系统是否保持畅通也是非常关键的工作。但影响整个系统是否能够正常运转的关键的关键，取决于整个竖井的主副提升系统和稳车悬吊系统运转状态是否良好。由于竖井施工的特殊性，多数情况下都只能单工序作业（井下施工无法平行多层施工） 。一般情况下，施工作业的平台就是井底的工作面或是座底的碴上，井筒的开挖和支护（衬砌）工作都
6、只能在井底进行，支护（衬砌）与开挖不能拉开距离。竖井施工工艺流程参见图 1 ，各工序作业流程示意参见图 2 。另外竖井施工要加强各个工序的管理，施工过程中要深入每一个细节，对每个工序、甚至每一个工序中的各个环节进行时间考核。对每一个循环的各工序进行时间统计，然后进行分析，有针对性地对一些主要影响因素进行控制，集中解决突出问题，逐步压缩整个循环时间，以提高施工进度。下面是大台竖井的循环时间统计分析表，该表比较详细地列出了竖井施工的每个工序中各个主要施工环节，可对竖井施工每个循环进行定性和定量分析，综合评定出各个循环施工效果，可为竖井施工的时间统计分析提供基本资料。具体表格形式和填写方式参见表 1
7、 。下 放 短 臂 挖 掘 机达 到 清 底 条 件校 正 固 定 好 吊 盘收 尾 提 吊 盘 管 路 等按 要 求 初 期 支 护达 到 衬 砌 段 高通 风 排 烟装 药 爆 破测 量 放 线支 护衬 砌二 次出 碴清 底钻 爆出 碴 处 理 欠 挖 正 常 出 碴浇 注 混 凝 土 入 模人 工 配 合 清 碴处 理 欠 挖正 常 出 碴落 盘 、 管 路 就 位 等衬 砌 脱 模 定 位 如果段高不够提 升 短 臂 挖 掘 机图 5 竖 井 施 工 工 艺 流 程 图恢 复 照 明 检 查 信 号伞 钻 提 升下 放 伞 钻 清 盘 、 清 除 浮 石伞 钻 对 中 固 定钻 眼图
8、1 竖井施工工艺流程图图 2 混合作业施工工艺图 2 表 1 竖 井 开 挖 支 护 循 环 时 间 统 计 分 析 表编号： 11-04工 程 名 称 乌鞘岭隧道大台竖井 时 间 2003 年 10 月 28 日 16 时 25 分 至 10 月 29 日 13 时 27 分钻 爆 出 碴 衬 砌 二 次 出 碴 清 底工序名称 接 班 到开 钻开 钻 到提 钻钻 提 开到 响 炮响 炮 到 出第 一 桶 碴出 碴 够 一个 段 高单 位 时 间出 碴 量接 班 到开 盘砼 灌 注时 间单 位 时 间灌 砼 量收 尾 时 间接 班 后 出第 一 桶 碴出 碴 到下 山 猫单 位 时 间出 碴
9、 量山 猫 下 井 到 主提 出 第 一 桶 碴清 底时 间清 底 单 位 时间 出 碴 量山 猫上 提计划用时(min) 40 330 120 30 60 150 40 20 40 90 30实际用时(min) 47 295 105 40 288 46 138 39 15 114 38 73 24节超时间(min) -7 35 15 -1010 桶 /h（ 要 求 每小 时 9 桶以 上 ） 14 1214m3/h（要 求 每 小时 12m3以 上 ）1 58 桶 /h（ 要 求 每小 时 9 桶以 上 ）2 175 桶 /h（ 要 求 每 小时 5 桶 以 上 ）6时间段 16252352
10、 23520520 05200903 09031112 11121327误时情况 正常 正常 正常 稍有耽误 山猫稍有耽误实际效果爆破效果：3.7m 出碴高度：2.7m（实碴高度）衬砌段高：4m 出碴高度：0.8m（二次底碴高度）清底高度：0.2m其 它要求加强对山猫挖掘机的保养工作。 填表人：日 期：（二）操作要点1、施工准备1.1 主要机械设备选配竖井施工依靠的就是机械，如果机械配备不到位、不合理或运转状况不良，会直接影响整个竖井施工，所以机械及设备的配套和选型是至关重要的。伞形钻机、中心回转、滑模，这三样竖井快速施工的三大件必须在先期配置到位。伞形钻机钻眼爆破、中心回转抓岩机出碴、滑动模
11、板衬砌、这是竖井施工的三个主要工序。过去竖井施工中一般都是人工清底，这样效率非常低。配备短臂小回转半径挖掘机清底，使清底工作的效率和质量显著提高，这也就形成了整个工序全机械化施工，为竖井的快速掘进创造了必备的条件。再一个就是整个提升、悬吊系统的机械设备的配备和其正常运转。提升系统主要考虑井架形式（这里按煤炭 IV 型井架考虑）和整个提升系统的提升能力。提升能力主要表现在提升净张力和提升速度两方面。提升净张力牵扯到凿井期间要提升的最量设备（如伞钻，并且要考虑提升钢丝绳的选型和自身的重量） 、竖井日后换装下大件的重量和保证以后竖井安全快速生产的正常重量。提升速度主要是为保证以后竖井能快速生产来考虑
12、。悬吊系统主要是考虑它的悬吊吨位和位置的合理性：悬吊每样设施的稳车吨位要足够（也包括悬吊钢丝绳的选型） ，各种管路（包括各种电缆）在井筒内的布局要合理（保证相互之间不会打架，还要保证和提升系统之间有一定的安全距离） 。另外，保证整套机械设备的正常运转也是非常关键的。所以，须先在设备的管理方面制订严格详实的措施，加强各种机械设备的日常维修和保养，尽量减少机械设备的误时而影响生产。1.1.1 伞形钻机选择根据井架底层或二层的高度确定钻机的高度，根据井筒的直径确定钻机的最大炮眼圈径。伞形钻机选用宣化华泰矿冶机械有限公司生产的 SJZ-6.7 型竖井钻机，SJZ-6.7 型竖井钻机是竖井掘进的机械化专
13、用凿岩设备，该机以压缩空气为动力，采用液压传动形式，所有动作实现机械化，并配用 YGZ-70 型导轨式独立回转凿岩机，凿岩效率高，钎杆移位迅速、准确、平稳。也可改装滑座后，配用其它型号的高效凿岩机。其主要技术参数如下：、适用井筒直径（m）： 67、收拢后外形尺寸（外接圆直径高度） （mm）：1800 7200、支撑臂支撑时外接圆直径（mm）：最小 4900，最大 6900、动臂动作范围：炮眼圈径（mm）-最小 1650，最大 8200；左右摆动度-双向各55、总重量（kg）：7500、独立式回转凿岩机：台数-6 台；钎杆长度（m ）-4.7；钎头直径（mm ）-3877；钎尾规格（mm）-中空
14、六角 25159、动力驱动及推进型式：气动转液压驱动，液压系统工作压力-12 Mpa14 Mpa；油缸加钢丝绳推进，推进力-0N9800N（任意调节）、工作气压（Mpa）：0.5 0.7 、工作水压（Mpa）：0.3 0.5 、总耗气量（m 3/min）：60该机液压站由气动马达驱动油泵供油，多路阀集中控制各油缸，实现钻机在井筒中固定和推进器在工作面定位。各油缸进出口都配有液压锁，实现各油缸准确定位。有刚性好的动臂和推进器，加之采用平行移动机构，使钻凿炮眼精度和效率提高，同时减轻了工人体力劳动。采用油缸-钢丝绳推进型式，推进力大小可调，拔钎力量大，工作平稳，能够满足工作面不同岩石硬度的要求，并
15、降低了整机的噪音。整机除推进油缸外都使用标准油缸，易于维修。1.1.2 出碴设备选择出碴设备一般都选择中心回式转抓岩机，而不选用效率较低的长绳悬吊式抓岩机。中心回转抓岩机只要司机操作熟练，出碴速度非常快，且减少人员的投入，效率较高。出碴采用双大吊桶甩钩加单小吊桶三桶方式来配置机具。选择出碴设备和各项性能参数如下：1.1.2.1 中心回转抓岩机选用煤炭科学研究总院北京建井研究院（北京中煤矿山工程公司）生产的 HZ-6 型中心回转式抓岩机，其主要技术性能如下：、提升能力（kN）：11、提升速度（m/s）：0.2 0.4、提升风马达功率（kw）： 33.5、回转角度（）：360、适用抓斗容积（m 3
16、）：0.6 或 0.4、工作风压（Mpa）：0.5 0.7、适用井筒直径（m）： 57、生产率（m 3/h）：5060、机器重量（kg）：104601.1.2.2 抓斗也选用煤炭科学研究总院北京建井研究院（北京中煤矿山工程公司）生产的 DTQ型系列 0.4 和 0.6 抓斗，一般情况下用 0.6 m3 的，0.4 m 3 的作为备用。两种抓斗主要技术性能如下：、工作压力（Mpa）：0.5 0.7、一次抓岩循环公称耗气量（m 3）：1.52.5（0.6） ；1.21.8（0.4）、抓片数量：8、气缸直径（mm）：600（0.6） ；500（0.4）、活塞行程（mm）：580（0.6） ；505（
17、0.4）、抓斗闭合直径（mm）：1750（0.6） ；1520（0.4）、抓斗张开直径（mm）：2330（0.6） ；2030（0.4）、抓斗闭合高度（mm）：2720（0.6） ；2400（0.4）、抓斗重量（t）：2.5（0.6 ） ；1.8（0.4）1.1.2.3 吊桶根据出碴的需要和井筒尺寸进行订做。大吊桶 3 个，出碴时使用 2 个，备用 1 个；小吊桶 2 个，一般情况下用 1 个，备用 1 个。两种吊桶主要技术参数如下：、吊桶容积（m 3）：3.0（大） ；1.5（小）、吊桶最大直径（mm）：1650（大） ；1280（小）、吊桶高度（mm）：1650（大） ；1350（小）1.
18、1.3 衬砌设备选择模筑衬砌的滑动模板采用三台单 10t 稳车悬吊，滑模选用煤炭科学研究总院北京建井研究院（北京中煤矿山工程公司）设计和生产的 MJY 型系列多用金属模板。MJY 型系列多用金属模板采用单缝式收缩机构，具有整体刚度和强度大的特点，多次拆装变径后也不会超出规范的变形值，一套模板经变径等设计后具有上行、下行多种砌壁用途，灵活的液压操作系统，使脱模和立模工作轻而易举。模板主要技术参数如下：、模板直径（m）：4.58.5 （按 0.5 分级）、模板高度（m）：2.54.5 （可根据需要加工）、悬吊方式：稳车和吊盘悬吊、模板重量（t）：7.024.8 、 脱 模 液 压 泵 ： BYQ
19、型 气 动 液 压 泵 -工 作 气 压 （ Mpa） ： 0.4 0.6； 输 出 压 力 （ Mpa） ：24 321.1.4 清底设备选择清底选用美国进口的 Bobcat（山猫）系列 331 型挖掘机，该机具有性能稳定、操作灵活等特点，并可在机身不动的情况下，大臂可左右旋转达 150 度，以减小工作空间；也可对其大臂进行改造，使其更适应小直径井筒施工的要求。Bobcat- 331 型挖掘机的各项主要技术性能参数如下：、最大回转半径（mm）：4920、最小回转半径（mm）：2073、最大挖掘高度（mm）：4539、最大挖掘深度（mm）：3102、最大装碴高度（mm）：3185、最大伸展长度
20、（mm）：6263、最小工作直径（mm）：4882、最大工作（挖装）回转半径（mm）：4874、最小工作（挖装）回转半径（mm）：3403、改造后可使该机最小工作直径达到 4500mm 以内，且工作性能不减。1.1.5 排水设备选择吊泵选用山东博泵科技股份有限公司（博山水泵厂）生产的 80DGL-75*8 型矿用吊泵。该泵是立式、单吸、多级、分段式离心泵，用于矿山竖井开凿过程中汲送带有泥砂的浑水，泵体与电机都安装在吊架上，吊架上方有绳轮，整套机组的重量由钢丝绳承受，随着井深增加，泵也逐渐下降，直到完工为止。其主要性能参数如下：、级数：8、流量（m 3/h）：55、扬程（m）：656、转速（r/
21、min）：2950、轴功率（kW）：156、配用电机/kW：JBLBS250-2/250,660V、效率（）：62、吸程（m）：7.5井下风动抽水机选用上海良益泵业制造有限公司（上海良工水泵厂）生产的 QBY 系列气动隔膜泵。该泵是利用气动活塞和逆止阀的共同作用来进行吸排，没有叶轮旋转，具有无磨擦，无噪声，吸食固体颗粒粒径大，不怕空转，不宜损坏等特点，比较适用于竖井施工各个工序的排水要求。其主要性能参数如下：、型号：QBY-40；QBY-50；QBY-65、公称通径（mm）：40；50；65、流量（m 3/h）：8；12；16、扬程（m）：50、吸程（m）：7、工作气压（Mpa）：0.2 0.
22、71.2 施工前期应达到的条件竖井在形成整个提升悬吊系统前应先采用其它施工方法达到一定的深度，一般要求不少于25m。在进行临建和“三通一平 ”的同时就要抓紧进行设备的进场，并及时对到场设备进行检修，在达到施工条件时则尽快进行井口段的掘进。在掘进井口段 30m 米的同时，抓紧进行主副绞车基础、各个稳车基础、井架基础的施工，在基础达到一定强度后即进行主副绞车安装调试、绞车房施工和稳车安装缠绳等工作。在竖井深度达到要求后即封闭井口，开始井架安装-天轮安装、二层平台施工- 溜碴翻碴台施工 -井筒悬吊系统安装调试（包括吊盘、滑模等）-井口封口盘施工-提升系统穿绳挂吊桶试车投产。以上这些安装调试工作应有专
23、门的安装队伍进行，以免因工作不熟悉而出现一些不必要的麻烦。另外这也决定了前期的投入是非常大的，所以要有充分的准备和相关保证措施。1.3 竖井施工设施布置竖井施工设施有各种各样的布置形式，下面介绍一种布置方式供参考。主副提机采用两侧对应布置，主副提升机分别采用 2JZ-3.5/20 绞车和 JK-2/20 绞车（目前有非常先进的提升机型） ，主提升机为双滚筒绞车，主要考虑进入平导施工、井筒改装后形成双罐笼提升系统；吊盘采用 4 台单10t(JZ-10/600)稳车悬吊；模筑混凝土溜灰管和高压风水管各用 1 台双 16t(2JZ-16/600)稳车悬吊；吊泵及其排水管和喷射混凝土溜灰管各用 1 台
24、双 10t(2JZ-10/600)稳车悬吊；滑模采用 3 台单 10t(JZ-10/600A)稳车悬吊；主副吊桶除了各用一根吊盘稳绳作稳绳外，还各用 1 台 5t(55 型 5 吨) 稳车张拉一根钢丝绳于吊盘上作伞帽另一根稳绳；在中心回转抓岩机的位置用 1 台一根钢丝绳，中心回转抓岩机出碴时用于悬吊和稳定中心回转，伞形钻机打眼时用于悬吊和稳定伞钻，前期在没有上中心回转时可用于长绳悬吊出碴；其它各通讯、信号、照明和动力电缆等都附于各根相应或合适的稳绳上，跟随各稳绳向下延伸，只有放炮电缆单独用 1 台 5t(JZA-5/1000)安全梯稳车进行悬吊。与上面布置相对应的竖井井筒内平面布置参见图 3
25、，提升悬吊系统平面布置参见图 4 ， 井筒主要悬吊系统立面示意见图 5 。230 4751409819807417014508094 168023801403 3201650 70140 21353320 9312501630 10 980145 50296032 290650 1280图 3 竖井井筒平面布置图图 4 竖井提升悬吊系统平面布置图360JZ-10/62JZ-10/6 JZ-10/6AJ-/0 2064257 JZ-10/6AJZ-10/6 30308303045 1405.32J-16/85JK-2/0 40JZA-5/10245723150JZ-10/6 2JZ-16/804
26、50JZ-10/6JZ-10/6A 2015.3402JZ-10/6208.319303074. 5 2JZ-3.5/0 4 267340 2064523575 20390 450315025727380140 24676+21.7890+750 90+750 8060 5 2、井口段施工井口段施工采用手持风钻钻爆（如果地表岩层较软，则无须爆破） ，用 Bobcat-331 型挖掘机装碴至 3.0m3 吊桶中，25t 吊车提升出碴，初期支护后用组合小模板衬砌。井口设临时拌合站和临时模筑砼溜灰管，喷浆管直接用软管接长。井口段主要施工方法参见图 6 。图 6 井口段施工工艺图3、竖井施工3.1 开
27、挖爆破正确合理的钻爆设计是竖井掘进的龙头，必须在施工过程中根据围岩级别和施工需要确定合适的爆破进尺和合理的爆破设计参数，并在具体操作实施过程中严加控制，才能达到理想的效果。下 240 6 面采用的两种竖井爆破设计供参考。3.1.1 直眼掏槽直眼掏槽爆破设计参见表 2 和图 7 。表 2 直 眼 掏 槽 爆 破 参 数 表图 7 直眼掏槽炮眼布置图装 药 量圈别 名称 眼深（m）眼数圈径(mm) 药卷数/眼 Kg/眼 药卷数/圈 Kg/圈起爆顺序 备注1 掏槽眼 4.2 8 1600 8 4.8 64 38.4 2 掏槽眼 4.2 8 2200 8 4.8 64 38.4 3 掘进眼 4.0 1
28、4 3400 6 3.6 84 50.4 4 掘进眼 4.0 19 4800 6 3.6 114 68.4 5 周边眼 4.0 29 6000 7 2.1 203 60.9 合计 78 256.5预计进尺：3.2m炸药单耗：2.7Kg/m33.1.2 锥形掏槽锥形掏槽爆破设计参见表 3 和图 8 。表 3 锥 形 掏 槽 爆 破 参 数 表图 8 锥形掏槽炮眼布置图装 药 量圈别 名称 眼深（m）眼数圈径(mm) 药卷数/眼 Kg/眼 药卷数/圈 Kg/圈起爆顺序 备注1 掏槽眼 2.5 10 1800 5 3.0 50 30 2 掏槽眼 4.2 10 2600 8 4.8 80 48 3 掘
29、进眼 4.0 13 3000 6 3.6 78 46.8 4 掘进眼 4.0 18 4600 6 3.6 108 64.8 5 周边眼 4.0 29 6000 7 2.1 203 60.9 合计 80 250.5预计进尺：3.2m炸药单耗：2.6Kg/m33.1.3 炸药选用竖井爆破装药是比较困难的，如吹孔困难、装药易被卡死等，除了从清底方面下功夫外，还可以从炸药上采取措施。炸药宜选择高性能的水胶炸药，其性能应达到：外包装柔韧光滑，不怕水浸、水泡、弯曲、挤压，且爆破威力较大。选用水胶炸药可最大限度地提高装药效果。其主要外形和重量参数一般为：普通药卷- 38，长 40cm，重 600g；小药卷-
30、 26，长 40cm，重 300g。如果有特殊需要，厂家可根据具体要求进行加工。3.1.4 钻爆破作业开挖测量在清底快完成时进行，由测量组准确定出竖井中心，定出开挖轮廓线并在支护面或岩壁上做出明显标识；下放伞钻与测量放线为平行作业，伞钻对中固定要保证钻机基本对正井筒中心并垂直于工作面，确保不发生偏移；经检查前期工序无误后方可进行钻眼，钻眼深度、间距严格按钻爆设计进行钻眼；过程中要始终保持抽水工作的进行，不至影响正常的钻眼和后面装药工作的时间；装药过程可穿插在钻眼和伞钻提升过程中，已装药的炮眼及时用炮泥堵塞；装药完毕最后连接成起爆网络，通过起爆电缆引爆。3.2 出碴出碴人员提前（在放炮前装药时）
31、下井连接好高压风管，并检查中心回转抓岩机的状况；出碴前必须先把吊盘上、中心回转抓岩机上及衬砌接头处的所有危石清理干净；根据井壁自稳情况，决定是否要进行初期支护；尽早判断段高，决定下一步所要从事的工作，提前通知下个班的人员，以免误事；出碴过程中井底人员要指挥好抓岩要机，以提高出碴速度，并及时处理欠挖。3.3 初期支护为提高速度，一般采用两套喷浆系统，即有两台喷浆机和两趟溜灰管路。因竖井向下施工，管路比较长，一定要从各方面采取措施防止堵管-喷浆料级配要合理、不能有大块，高压风压力要稳定、风压不宜太高，喷浆机上料、出料要均匀。为防止以后井壁混凝土掉块，可加塑料纤维喷射微纤维混凝土，也可在先期喷一般混
32、凝土，预留一定厚度，在后期适当时间利用吊盘升降，补喷纤维砼。喷浆机不宜选用大流量的机型，喷浆机采用以往常用的喷浆机就行，如 PZ-5B 型。施工中，提前做好下放喷混凝土溜灰管、喷浆机检查、管路连接、支护材料准备等支护准备工作，并作好下放支护材料（锚杆、钢筋网、钢架等）时的安全工作。3.4 衬砌3.4.1 选用合适的衬砌段高，滑模按既牢固又轻便的标准进行设计，并力求少占井筒空间。3.4.2 衬砌测量定位工作在力求精确的情况下尽量缩短时间。3.4.3 滑模下放时尽量一次性到位，避免上提模板。3.4.4 落吊盘和下放溜灰管等工作一定要配合好，力求在最短时间内完成衬砌准备工作。3.4.5 如不需要初期
33、支护，则在出最后几桶碴的同时，脱模人员占用小吊桶进行脱模。3.4.6 模筑衬砌要达到快速的关键是混凝土灌注中不能出现堵管。这要从本工序的各个环节加以控制：、从事本项工作的所有人员的责任心要强；、试验室要选用级配和模度系数合理的粗细骨料，提供合理的配合比，并根据工序时间确定合适的外加剂（早强剂）添加量；、搅拌司机要严格按配合比进行配料，并控制好混凝土的坍落度；、输料过程中的操作人员一定要控制好，不让大块进入溜灰管；、吊盘上人员要做好分料工作，并注意通过声音及时判断堵管，以便早做处理；、井底人员在定位前做好底碴平整工作，定位后做好模板堵塞工作，如有必要，可在超挖较大处加入钢筋网片，并在混凝土灌注过
34、程中做好混凝土入模和捣固工作，保证混凝土灌注质量。打完混凝土后，一定要按规定把吊盘和管路提升到位，并把吊盘校正好后固牢，还应保证打完混凝土后出座底碴时混凝土不漏空。3.5 清底以短臂小回转半径挖掘机作业为主，人工配合为辅，充分保证清底效果，达到伞钻打眼和装药能顺利进行，为每循环钻爆出现良好的效果创造有利条件。3.6 排水施工过程中的排水是非常关键的工作之一。如果井下积水太多，将直接影响生产效率，或导致井下根本无法施工。排水方案要根据水量的大小来确定，一般认为水量大于 10m3/h，就要上吊泵抽水，或者在吊盘上设置卧泵进行抽水；如果水量更大，且井深超过 400m，则还要在井筒中间部位设腰泵房进行
35、转水。在水量小于 10m3/h 的情况下，用性能良好的低扬程风动抽水机抽至吊桶中，用吊桶提排就能满足要求，但在各个工序中要始终保持抽水工作的顺畅，不能有长时间的耽误而造成积水危害。另外无论采用什么样的排水方式，作为防止突水的要求，与井筒深度匹配的吊泵或卧泵是必须准备到位的，并保证系统的完好和日常规定的试运转正常，做到如有特殊情况，就能马上投入运转。抽水工作每班派 1 个专人负责，班内其它人员予以配合，保证每个班的抽水工作一直处于连续状态，交接班时必须交干工作面。六、设备配套及管理竖井机械化快速施工，是以机具设备的准确配套和严格完整的日常管理为前提，必须有一整套齐全、合理的机械设备，并有严格的设
36、备管理措施来保证各种设备的正常运转。后面是以乌鞘岭隧道大台竖井为参照实例的设备配套及管理。（一） 、设备配套竖井施工的设备配套参见表 4 、表 5 和表 6 。表 4 提 升 悬 吊 系 统 主 要 设 备 表序号 设备名称规格、技术参数数量 功率 备注1 井架 IV 型钢管 1 根据所用设备和井筒直径选型，净高 21m2 主提绞车 2JK-3.5/20 1 780kw 净张力 11.5 吨3 主提绞车 JK-2/20 1 380 kw 净张力 5.5 吨4 稳车 2JZ-16/800 3 55 kw 吊泵、风水管、模筑砼溜灰管稳车5 稳车 2JZ-10/600 1 40 kw 喷射砼溜灰管稳
37、车6 稳车 JZ-10/600 5 22 kw 吊盘、中心回转抓岩机稳车7 稳车 JZ-10/600A 3 22 kw 滑模稳车8 稳车 JZA-5/1000 1 17.5 kw 安全梯稳车9 稳车 55 型 5 吨 2 22 kw 主、副提稳绳稳车10 提升天轮 2.5m 1 主提升机天轮11 提升天轮 2.0m 1 副提升机天轮12 悬吊天轮 1.0m 双槽 7 吊泵、风水管、溜灰管等双绳悬吊天轮13 悬吊天轮 0.6m 单槽 17 吊盘、抓岩机、滑模、安全梯等悬吊天轮表 5 井 筒 内 主 要 施 工 机 具 设 备 表序号 设备名称规格、技术参数数量 功率 备注1 伞型钻机 SJZ-6
38、.7 1 适用井筒直径 6m7m2 中心回转 HZ-6 1 适用井筒直径 5m7m3 抓斗 DTQ-0.6 2 与中心回转配备4 抓斗 DTQ-0.4 1 与中心回转配备5 吊桶 3.0m3 3 主提吊桶，一般用两个，一个备用6 吊桶 1.5m3 2 副提吊桶，使用一个，一个备用7 滑动模板 MJY-5.5 1 有效段高 3.6m8 脱 模 液 压 泵 BYQ 型 2 使用一个，一个备用9 挖掘机 Bobcat-331 2 36.4 kw 主要用于清底，使用一台，一台备用10 吊泵 80DGL-75*8 1 250 kw 水量小时备用，水量大时用，660V11 风动抽水机 QBY-50 5 要
39、多备用几台12 轴流通风机 2*15 kw 2 15 kw 使用一台，备用一台表 6 井 外 主 要 配 套 机 具 设 备 表序号 设备名称 规格、技术参数数量 功率 备注1 装载机 ZLC-50G 1 160 kw 打砼上料2 装载机 ZLC-40B 2 118 kw 出碴，使用一台，备用一台3 吊车 25 吨 1 井口段施工，井架及各种设备安装4 配电系统 10 kv 1500 kw 当地供电（二回路）5 配电系统 30 kv 3000 kw 网电6 内燃发电机 DY800B 1 880 kw 备用安全电源7 电动空压机 4L-20/8 4 132 kw8 电动空压机 XP825E 1
40、160 kw9 拌合站 JS-500 型 1 模筑砼拌合站10 拌合站 SJ-0.4 型 1 喷射砼拌合站11 喷浆机 PZ-5B 312 蒸气锅炉 DZL2-1.25-AIII 2 井筒、车间、生活办公供暖13 普通车床 CD6140A 114 翻斗车 5 吨 2 出碴倒运15 卷扬机 5 吨 2 井筒管路接长等（二） 、设备管理措施竖井机械化施工用的是配套机械设备和机具，施工进展对机械设备的依赖性很大。为了保证整个系统的正常运转，主要采取以下几方面的措施来进行管理：1、实行定人定机责任制管理，把各种关键机械设备分配到个人，即把责任落实到具体的人头。2、实行强制性保养与穿插检修相结合的计划维
41、修组织方式，按规定时间和不影响正常生产的施工间隙对机械设备进行强制保养和日常检修。3、实行预防维修和状态维修相结合的工作制度，通过定期的检查，判断机械设备的故障发展趋势，制定出有效的维修方案，从而将隐患消除在故障发生之前。七、劳动组织根据竖井施工的特殊性，组织管理上也采取了特殊的管理模式。井下施工不设分队，工区各领导参与到各个工班，以便掌握各工序的真实情况，即由工区直接管理各个工班；机械分队设专职副主任，主抓现场机械设备的维修和管理，协同生产副主任搞好生产。组织机构设置参见图 9，部门设置及人员配备参见表 7 。表 7 部门设置、职责及人员配备表序号 部门名称 班组设置人数 主 要 职 责主任
42、 1 项目负责人，对质量、成本负责生产副主任 1 对生产指挥，对工期、安全、质量负责机械副主任 1 负责对现场机械设备管理，协助指挥生产土木总工 1 对施工方案、工程质量负责，对工程部进行技术指导1工区经理部机电总工 1 对机械设备进行管理，对设物室进行技术和业务指导2 工程部 技术室 10 负责施工计划、技术方案的制订，对现场施工进行技术指导、试验、测量和质量检查技术室办公室图 9 竖井机械化快速施工组织机构图设物室工区经理部工程部 财经室机械分队 钻爆班 出碴班 支护班 清底班调度室安检室材料库机电室配件库派出所人事室总务室医务室安检室 1 负责安全管理，对施工质量进行监督调度室 5 负责
43、车辆管理，对施工进度进行统计分析并反馈信息机电室 7 对机械设备进行现场管理，制订具体实施和维修方案材料库 5 负责工程物资供应，对各种材料的质量负责3 设物室配件库 2 负责机械设备配件的采购和管理人事室 2 人事管理，文件管理总务室 1 后勤生活、事务管理派出所 2 治安管理4 办公室医务室 2 职工常见病治疗，事故伤病紧急处理5 财经室 3 工程财政业务管理绞车班 12 绞车提升信号把钩班 23 信号和把钩机钳班 18内钳班 106 机械分队电工班 8施工用风、水、电、信号保障，机械设备维护7 钻爆班 228 出碴班 189 支护班 2010 清底班 9井筒施工生产，竖井开挖、出碴、支护
44、衬砌等合计 185八、质量控制本工法除遵循施工设计图纸等文件的技术要求和现行的各种设计、施工、验收规范及规程外，还着重从以下几点加强对施工质量的控制。1、对员工进行质量教育，增强质量意识，牢固树立“绝对服从业主、充分尊重设计、积极配合监理”的施工理念，树立“精品工程来自对每一道工序的执着”的质量意识，坚持“以质量保安全、以质量促进度、以质量求效益”的施工指导思想。2、严格施工纪律，把好工序质量关，上道工序不合格不能进行下道工序的施工，把质量工作置于一切工作的首位，严格执行质量一票否决制和质量终身责任制。3、每个新的分项工程，施工前必须编制作业指导书、质量控制要点和验收评定标准，施工过程中提前作
45、好技术交底。4、严把材料进场关，所有材料必须三证齐全（出厂证、合格证、检验证） ，材料进场后按规定进行进场检验，合格后才使用，不合格、来历不明、过期变质的材料不准使用。九、安全措施竖井施工安全是第一大事。竖井施工的特殊性也主要表现在安全方面，施工过程中存在的不安全因素和危险源非常多。所以，要分系统、有针对性地制定严密的安全措施，谨防安全事故的发生。除执行国家、部门和设计文件相关的安全标准外，还应采取以下几点安全措施：1、对现场作业人员进行全面的安全操作规程培训，确保作业人员能熟练地操作各种机械设备。2、分系统、有针对性地制订各项安全防范措施，保证每一样作业都有详实的作业标准、操作规程和防范要点
46、。3、绝对执行强检和预防维修制度（如绳检，钩头检查，井筒检查，悬吊管线检查，提升机、稳车及天轮等的预防维修） ，保证各种机械设备运转在可控状态。4、从各个方面加强措施，谨防井架上和井筒内发生高空坠物。特别是井筒内，如果井筒较深，就是一支钢笔落入井底，也可能会造成非常严重的后果。5、设专职工程技术人员做好地质描述、超前地质预报和超前探水工作，防止突泥、涌水。并根据监控量测结果，及时反馈信息，指导施工，调整支护参数，确保施工人员、设备的安全。十、效益分析1、本工法比较合理地配备了竖井机械化施工的一整套机械设备，为竖井的快速施工创造了必要条件。2、加以科学的施工管理、严密的安全防范措施和严格的设备管
47、理制度，使竖井的机械化快速施工成为现实。3、本工法的成功应用，提高了竖井施工技术，大大缩短了施工工期，有一定的社会效益和经济效益。十一、工程实例兰武线乌鞘岭隧道位于打柴沟站和龙沟站之间的祁连山自然保护区，由两条并行的 20050m 长的单线隧道组成。全隧道设辅助坑道 15 个，大台竖井是其仅有的一座竖井，井深 515.66 米，净径5.5m，开挖直径 6.446.16m，围岩级别 IVVI 级，有锚喷支护和复合衬砌两种支护形式。该竖井工期紧、任务重、工艺复杂、地质条件差、涌水量大，井口在海拔 3021.9 m 的山顶，冬季低温期长，附近常年积雪，土壤冻结深度 1.382m，工程材料来源远，反复
48、冻融的道路使进场运输非常困难，倍受各方业内人士的关注。大台竖井 2003 年 3 月开工，11 月底掘进到底，其中井架及设备安装调试用时近一个半月，实际竖井井身施工 7 个半月，井口段施工用时一个半月，井筒段施工月平均进尺 78m，9、10、11 月份连续三个月实现稳产高产。7 月份井筒施工 22 天，采用锚喷支护形式，共完成井筒开挖支护61m，日最高进尺 4.43m。10 月份井筒施工 30 天，采用复合衬砌支护形式，共完成井筒开挖支护90.7m，日最高进尺 4.2m，是进度最好的一个月。伞钻打眼 4.2m，爆破最好进尺 4.0m，后期一般保持在 3.5m 以上。该项工法在乌鞘岭隧道大台竖井的成功开发与应用，保证了竖井安全、优质、快速地建成，为今后的竖井机械化施工在施工组织管理、设备配备、尤其是进度上远远超过这个速度奠定了良好的基础。
