輸水隧洞施工錯(cuò)車洞設(shè)置研究

輸水隧洞施工錯(cuò)車洞設(shè)置研究

摘要:本文以國家規(guī)劃建設(shè)的172項(xiàng)重大水利工程-珠江三角洲水資源工程土建工程D2標(biāo)鉆爆隧洞施工為例,對(duì)輸水隧洞開挖施工過程中如何設(shè)置錯(cuò)車洞進(jìn)行分析研究,從錯(cuò)車洞設(shè)置間距對(duì)施工成本、工期的影響方面進(jìn)行分析，尋求最優(yōu)的間距設(shè)置,從而為類似工程的施工提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：輸水隧洞；間距設(shè)置；工期成本1.工程概況珠江三角洲水資源配置工程土建施工D2標(biāo)為深圳分干線羅田水庫至公明水庫段的一部分。該標(biāo)段起點(diǎn)為位于深圳市羅田水庫的輸水隧洞進(jìn)口，終點(diǎn)為深圳市光明新區(qū)樓村SZ02#工作井。鉆爆隧洞總長(zhǎng)6.95km（樁號(hào)SZ0+000.000～SZ6+954.141），開挖支護(hù)施工劃分為4個(gè)作業(yè)面，分別為羅田進(jìn)口至檢修支洞（樁號(hào)SZ0+000.000～SZ1+436）、檢修支洞至羅田進(jìn)口（樁號(hào)SZ1+436～SZ3+910）、檢修支洞至SZ29#工作井（樁號(hào)SZ3+910～SZ6+170）、SZ29#工作井至檢修支洞（樁號(hào)SZ6+170～SZ6+954.141）。斷面尺寸約6m×6m，城門洞型，采用鉆爆法開挖。根據(jù)勘察鉆探揭露，結(jié)合區(qū)域收集到的沿線既有工程資料，場(chǎng)地范圍內(nèi)上覆第四系全新世人工填堆填層（Q4ml）、全新世沖洪積層（Q4al+pl）、殘積層（Qel）。沿線基巖分布主要為中元古代長(zhǎng)安組(Pt2c)石英巖、花崗片麻巖和侏羅系下統(tǒng)金雞組(J1j)粉砂巖、細(xì)砂巖，其中SZ2+659～SZ8+220為金雞組砂巖，兩端為中元古石英巖及花崗片麻巖，兩者為不整合接觸。根據(jù)鉆探揭露和地表地質(zhì)測(cè)繪，線路上基巖按風(fēng)化程度劃分為(Ⅴ)全風(fēng)化帶、(Ⅳ)強(qiáng)風(fēng)化帶和(Ⅲ)弱風(fēng)化帶，局部少量(Ⅱ)微風(fēng)化帶。2、設(shè)置目的、原則（1）設(shè)置目的結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，設(shè)置錯(cuò)車洞的主要目的如下：1）鉆爆隧洞施工線路較長(zhǎng)，洞內(nèi)凈寬5.7m，無法滿足雙向錯(cuò)車及車輛洞內(nèi)調(diào)頭要求，導(dǎo)致出渣車進(jìn)入隧洞時(shí)只能由洞口倒車至掌子面，同時(shí)由于無法錯(cuò)車，每次僅允許單輛車進(jìn)入，其他大型車輛、設(shè)備無法同時(shí)進(jìn)入，嚴(yán)重制約施工進(jìn)度，合理設(shè)置錯(cuò)車洞可縮短出渣運(yùn)輸時(shí)間、提高出渣效率加快施工進(jìn)度；2）鉆爆隧洞爆破施工時(shí)，施工設(shè)備需撤出工作面，合理設(shè)置錯(cuò)車洞可以為設(shè)備提供臨時(shí)存放點(diǎn)，縮短設(shè)備倒運(yùn)距離，加快施工進(jìn)度。（2）設(shè)置原則考慮縮短出渣車輛洞內(nèi)運(yùn)輸錯(cuò)車及調(diào)頭時(shí)間、盡量減少爆破施工時(shí)設(shè)備倒運(yùn)距離，同時(shí)為了保證施工安全，錯(cuò)車洞位置盡量選擇在圍巖類別較好部位。3、錯(cuò)車洞間距確定（1）單車循環(huán)時(shí)間以本工程鉆爆隧洞掘進(jìn)距離最長(zhǎng)段（2km）檢修交通洞處為例計(jì)算：主要參數(shù)：t1—進(jìn)洞正常行駛時(shí)間,行駛速度按20km/h；t2—調(diào)頭、倒車至掌子面時(shí)間，倒車行駛速度5km/h；t3—自卸汽車進(jìn)入裝料點(diǎn)的對(duì)位時(shí)間,根據(jù)實(shí)際情況取2min；t4—裝渣時(shí)間,根據(jù)實(shí)際情況取8min；t5—出洞行駛時(shí)間，行駛速度按20km/h；t6—卸車時(shí)間,根據(jù)實(shí)際情況取1min。以倒車位置距掌子面距離不同計(jì)算單車循環(huán)時(shí)間T=t1+t2+t3+t4+t5+t6,計(jì)算如下表：表3-1不同位置設(shè)置錯(cuò)車洞行駛時(shí)間參數(shù)統(tǒng)計(jì)表倒車點(diǎn)距掌子面距離（m）t1(min)t2(min)t3(min)t4(min)t5(min)t6(min)T(min)1005.71.2286123.92005.42.4286124.83005.13.6286125.74004.84.8286126.65004.56286127.5根據(jù)計(jì)算結(jié)果，錯(cuò)車洞距離不同，單車每循環(huán)出渣時(shí)間不同。結(jié)合實(shí)際情況，出渣時(shí)從第2輛車開始行駛至距掌子面最近一處錯(cuò)車洞時(shí)，需等待前一輛車出洞并經(jīng)過該錯(cuò)車洞時(shí)再倒車進(jìn)入，渣車出洞由掌子面至最近一個(gè)錯(cuò)車洞位置所需時(shí)間為t7，最小等待時(shí)間T停=t2+t3+t4+t7計(jì)算如下表：表3-2出渣車停車等待時(shí)間參數(shù)統(tǒng)計(jì)表倒車點(diǎn)距掌子面距離（m）t2(min)t3(min)t4(min)t7(min)T停(min)1001.2280.311.52002.4280.6133003.6280.914.54004.8281.2165006281.517.5（2）出渣計(jì)算隧洞單個(gè)掌子面每循環(huán)出渣車次為：n=Q/（qK1K2）式中：Q—計(jì)劃生產(chǎn)量,m3；q—汽車載重量,6.5m3；K1—汽車噸位利用系數(shù)，取1.1；K2—時(shí)間利用系數(shù)0.9。根據(jù)實(shí)際情況，檢修交通洞工作面鉆爆隧洞每循環(huán)進(jìn)尺3m，每米出渣自然方30.17m3，自卸車每車?yán)考s為自然方6.5m3，出渣車次為：n=（31.07×3）/（6.5×1.1×0.9）=15由于洞內(nèi)空間有限，出渣完成后采用挖機(jī)進(jìn)行排險(xiǎn)及開挖面清理，挖機(jī)排險(xiǎn)完成后退至最近一處錯(cuò)車洞存放，不同錯(cuò)車洞間距挖機(jī)行駛時(shí)間為t8，挖機(jī)行駛速度2.2km/h。每循環(huán)出渣時(shí)間（包括排險(xiǎn)時(shí)間）T總=T+（n-1）×T停+t8，不同錯(cuò)車洞間距計(jì)算結(jié)果如下：表3-3不同位置設(shè)置錯(cuò)車洞每循環(huán)出渣時(shí)間統(tǒng)計(jì)表倒車點(diǎn)距掌子面距離（m）T(min)T停(min)t8(min)nT總(h)1001.2280.311.520024.81310.9153.630025.714.516.4154.140026.61621.8154.550027.517.527.3155.0（3）錯(cuò)車洞設(shè)置增加的費(fèi)用對(duì)比情況1）設(shè)置錯(cuò)車洞導(dǎo)致增加的工程量以本工程為例，每增加1個(gè)錯(cuò)車洞，額外增加的工程量及成本情況計(jì)算如下：表3-4增加錯(cuò)車洞導(dǎo)致增加的成本（單個(gè)錯(cuò)車洞）編號(hào)項(xiàng)目名稱規(guī)格型號(hào)單位工程量單價(jià)（元）總價(jià)（萬元）1石方開挖石方m3511.32189.179.672石方外運(yùn)石方m3511.32140.047.163表面噴砼C25m322.441032.052.324錨桿C22，L=4.5m根32157.430.505鋼筋網(wǎng)φ8@200*200t0.155318.960.086洞渣料回填m3488.88231.127合計(jì)20.862）以本工程最長(zhǎng)段2km為例，按每500m設(shè)置一處錯(cuò)車洞、每天開挖進(jìn)尺6m（2個(gè)循環(huán)）計(jì)算，工期為333天，工期每提前1天可節(jié)約人工及設(shè)備費(fèi)用約2.3萬元（人工費(fèi)：40人×300元=12000元，設(shè)備費(fèi)：11000元）。不同間距設(shè)置錯(cuò)車洞，增加錯(cuò)車洞數(shù)量導(dǎo)致成本增加及縮短工期節(jié)約成本對(duì)比情況如下表：表3-5增加錯(cuò)車洞導(dǎo)致工期縮短及成本增加情況統(tǒng)計(jì)表序號(hào)錯(cuò)車洞間距（m）每循環(huán)出渣時(shí)間（h）工期工期優(yōu)化節(jié)約成本（萬元）錯(cuò)車洞數(shù)設(shè)置錯(cuò)車洞增加成本（萬元）增加成本（萬元）11003.2212279.8420417.14137.3122003.6242209.8810208.57-1.3133004.1272139.927139.05-0.8744004.530369.965104.2934.3355005.03330483.4383.434、結(jié)論綜上所述，本工程當(dāng)采用每200m設(shè)置1處錯(cuò)車洞時(shí)較每500m設(shè)置一處，