DB51 T 2790-2021 公路隧道竖井技术规程.pdf

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1、DB51 DB5101 四 川 省 地 方 标 准 DB51/T 2790-2021 公路隧道竖井技术规程 Technical regulation for highway tunnel shaft 2021-08- 02 发布 2021 - 09 - 01 实施 四川省市场监督管理局 发布 ICS 93.080.20 CCS P 66 DB51/T 2790-2021 I 目 次 前 言 . III 1范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 2 4 基本规定 . 6 5 竖井工程调查与勘察. 8 5.1 一般规定 . 8 5.2 竖井工程调查 . 9 5.3 竖井工程工

2、预可勘察 . 9 5.4 竖井工程初步勘察 . 9 5.5 竖井工程详细勘察 . 10 6 竖井设计 . 11 6.1 一般规定 . 11 6.2 井壁结构计算方法 . 12 6.3 普通凿井法井筒衬砌设计 . 13 6.4 冻结凿井法井筒衬砌设计 . 17 6.5 井筒防排水设计 . 21 6.6 井筒内隔板设计 . 22 7 竖井施工提升与悬吊作业 . 23 7.1 一般规定 . 23 7.2 提绞设备 . 24 7.3 凿井设备的悬吊与运行 . 25 8 竖井掘进与衬砌 . 28 8.1 一般规定 . 28 8.2 竖井施工测量 . 29 8.3 锁口施工 . 30 8.4 表土层施工

3、. 30 8.5 基岩施工 . 30 8.6 冻结法施工 . 32 8.7 井筒注浆 . 35 9竖井工程质量检验与验收 . 37 9.1 一般规定 . 37 9.2 掘进工程 . 38 9.3 混凝土结构支护工程 . 38 9.4 冻结施工工程 . 39 9.5 防治水工程 . 41 10竖井施工辅助作业与环境控制. 41 DB51/T 2790-2021 II 10.1 信号、通信及照明 . 41 10.2 施工排水与供水 . 42 10.3 施工供高压风 . 43 10.4 施工通风 . 44 10.5 施工供电与混凝土搅拌 . 44 10.6 作业环境控制 . 45 附 录 A （资料

4、性） 混凝土井壁内力及承载力计算 . 46 附 录 B （资料性） 井架（塔）影响段井壁计算 . 53 附 录 C （资料性） 竖井施工机械化配置 . 59 附 录 D （资料性） 竖井提绞设备选型及验算 . 62 附 录 E （资料性） 竖井施工质量检验工程划分 . 67 DB51/T 2790-2021 前 言 本 文件 按照 GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则 的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由四川省交通运输厅提出并归口。 本文件起草单位 ： 四川 省 公路规划勘察设计研究院

5、有限公司、四川川 交路桥有限责任公司、四川巴 陕高速公路有限责任公司、 西南交通大学 、陕西煤业化工建设（集团）有限公司矿建三公司。 本 文件 主要起草人 ： 林国进、唐协、张睿、田尚志、向波、李泳伸、周雄华、方 勇、卓 军 波、何佳、 张兆杰、许圣祥、田志宇、杨枫、朱长安 。 本文件首次发布。 DB51/T 2790-2021 1 公路隧道竖井技术规程 1 范围 本文件规定了公路隧道竖井的 术语和定义 、总体要求、竖井工程勘察与调查、竖井设计、竖井施工 提升与悬吊作业、竖井掘进与衬砌、竖井工程质量检验与验收、竖井施工辅助作业与环境控制等方面的 具体要求。 本文件适用于四川省境内 设计基本地震

6、峰值加速度值小于或等于 0.40g地区、 以钻爆法开挖为 主的新建公路隧道通风竖井及辅助施工竖井，公路改扩建竖井和用于其它用途的竖井参照执行 。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范 性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件 。 GBZ 159 工作场所空气中有害物质监测的采样规范 GBZ/T 192（系列标准） 工作场所空气中粉尘测定 GBZ/T 300（系列标准） 工作场所空气有毒物质测定 GB/T 1447 纤维增强塑料拉伸性能试验方法 GB/T 1448 纤

7、维增强塑料压缩性能试验方法 GB/T 1449 纤维增强塑料弯曲性能试验方法 GB/T 3354 定向纤维 增强聚合物基复合材料拉伸性能试验方法 GB/T 3356 定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法 GB/T 7679.3 矿山机械术语第 3部分 提升设备 GB 16413 煤矿井下用玻璃钢制品安全性能检验规范 GB 18871 电力辐射防护与辐射源安全基本标准 GB/T 20961 单绳缠绕式矿井提升机 GB/T 25706 矿山机械产品型号编制方法 GB 50010 混凝士结构设计规范 GB 50017 钢结构设计规范 GB 50021 岩土工程勘察规范 GB 50086 岩土

8、锚 杆与喷射混凝土支护技术规范 GB 50108 地下工程防水技术规范 GB 50204 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB 50213 煤矿井巷工程质量验收规范 GB 50384 煤矿立井井筒及硐室设计规范 GB 50385 矿山井架设计标准 GB 50511 煤矿井巷工程施工规范 GB 50653 有色金属矿山井巷工程施工规范 GB 50915 有色金属矿山井巷工程设计规范 GB 51036 有色金属矿山井巷工程质量验收规范 DB51/T 2790-2021 2 GB 51227 立井钻井法施工及验收规范 GB/T 51277 矿山立井冻结法施工及质量验收标准 AQ 1029 煤矿安全监

9、控系统及检测仪器使用管理规范 AQ 1083 煤矿建设安全规范 AQ 2062 超深竖井施工安全技术规范 JB/T 12193 凿井提升机 JGJ 8 建筑变形测量规范 JGJ 120 建筑基坑支护技术规程 JTG/T 3310 公路工程混凝土结构耐久性设计规范 JTG/T 3660 公路隧道施工技术规范 JTG 3370.1 公路隧道设计规范 JTG/T 3374 公路瓦斯隧道设计与施工技术规范 JTG B01 公路工程技术标准 JTG C20 公路工程地质勘察规范 JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程 JTG F90 公路工程施工安全技术规程 JTG/T D70/

10、2 公路隧道通风设计细则 TB 10049 铁路工程水文地质勘察规范 YB 4391 冶金矿山井巷工程施工质量验收规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 竖井 vertical shaft 在地层中开凿直通地面的竖直通道，服务于通风或施工等，竖井井筒包括锁口、井身和马头门。 来源： JTG 3370.1-2018， 2.1.10，有修改 3.2 锁口 Locking ring 施作在井口，用于防止井口坍塌的结构。 3.3 马头门 ingate 竖井与井下各联络道连接处的过渡段。 来源： YB 4391-2013， 2.0.4，有修改 3.4 井壁 lining 在井筒围岩表

11、面构筑的具有一定厚度和强度、维护井筒稳定和安全的支护体，一般为混凝土或钢筋 混凝土现浇而成。 来源： GB 50915-2013， 2.1.5 3.5 壁座 shaft crib 在井筒围岩中开凿并构筑的混凝土或钢筋混凝土基座。 3.6 DB51/T 2790-2021 3 普通凿井法 conventional shaft sinking method 在稳定的或含水较少的地层中，自地表往下采用钻爆法或其它常规手段凿井的作业方法。 来源： GB 50384-2016， 2.1.5，有修改 3.7 特殊凿井法 special shaft sinking method 在含水或不稳定的地层中，采用

12、特殊技术、装备和工艺直接形成井筒或对地层进行处理后，再采用 普通凿井法的一种作业方法，主要有冻结凿井法、钻井凿井法、沉井凿井法和帷幕凿井法等。 来源： GB 50384-2016， 2.1.6，有修改 条文说明： 经调研目前煤矿行业在立井（竖井）建井技术上领先于其它行业，普通凿井法在基岩深度小于 1000m 的井筒施工中 非常成熟；冻结凿井法和钻井凿井法井适用于表土层厚度小于 500m、 冻结或钻井凿井深度小于 600m 的井筒施工。煤矿 行业特殊凿井法主要采用冻结法。 钻井凿井法分为反井钻井凿井法和正井盲井钻井凿井法，反井钻井凿井法由于反井钻机难以一次钻成一个井筒，一 般通过反井钻机钻凿导孔

13、，然后刷大至设计直径，由于局限于设备扭矩等能力，凿井深度有限；正井盲井钻井凿井法是 根据井筒设计的要求，采用竖井钻机在设计的位置上，钻凿一个满足的设计深度和直径的井孔，并进行永久支护。公路 行业个别深度不大竖井采用过反井钻井凿井法施工，但失败数多于成功数，正井盲井钻井凿井法施工直径有限，在公路 竖井中极为罕见，如果涉及可参考煤矿立井井筒及硐室设计规范 GB 50384-2016 和立井钻井法施工及验收规范 GB 51227-2017。 沉井凿井法是在不稳定含水地层中开凿井筒的一种特殊凿井方法，适用于表土层厚度小于 200m 的井筒施工，我国 采用沉井凿井法施工的井筒多在 20 世纪 50 年代

14、 70 年代末， 20 世纪 80 年代以来，采用沉井凿井法施工的立井井筒较 少。 帷幕凿井法是在不稳定含水地层中开凿井筒的一种特殊凿井方法，适用于表土层厚度小于 60m 的井筒施工。我国从 1974 年开始引入煤矿建井中， 20 世纪 70 年代 80 年代中期采用帷幕凿井法共施工了 24 个井筒，最大帷幕深度为 56m， 20 世纪 90 年代至今，尚无采用帷幕凿井法施工立井井筒的案例。 3.8 冻结凿井法 freezing shaft sinking method 在不稳定含水地层中修建竖井时，借助人工制冷手段暂时加固地层和隔断地下水后再进行普通凿 井的作业方法。 来源： GB 5038

15、4-2016， 2.1.5，有修改 3.9 单层井壁 single-layer shaft lining 分段一次性（或连续一次性）施工而成，根据需要由单一或多种材料复合成型的地下筒形构筑物。 来源： GB 50384-2016， 2.1.7 3.10 双层井壁 double-layer shaft lining 由外层井壁和内层井壁组合而成。外层井壁由上而下随井筒掘进段施工而成，内层井壁由下而上施 工而成。 来源： GB 50384-2016， 2.1.8 3.11 薄壁圆筒 thin shell tube 壁厚与圆筒外半径之比小于规定数的圆筒。竖井井筒中，井壁厚度 t 与井筒井壁外半径 r

16、w 之比小 DB51/T 2790-2021 4 于 1/10（即 1 10wtr ）时称为薄壁圆筒。 来源： GB 50384-2016， 2.1.13 3.12 厚壁圆筒 thick shell tube 壁厚与圆筒外半径之比大于或等于规定数的圆筒。竖井井筒中，井壁厚度 t与井筒井壁外半径 wr 之 比大于或等于 1/10（即 1 10wtr ）时称为厚壁圆筒。 来源： GB 50384-2016， 2.1.14 3.13 短段掘砌作业 operation by short section excavation and lining 竖井工程施工在同一掘砌和支护循环内，短段掘进与支护两大工

17、序交替进行施工的作业方式。 来源： GB 50511-2010， 2.0.6，有修改 3.14 表土层 topsoil 覆盖于基岩之上的松散堆积物统称为表土层。 来源： GB 50384-2016， 2.1.4 3.15 竖向附加力 vertical additional surface force 地层因疏水等原因相对于井壁产生沉降时，地层作用于井壁外侧面上的竖直向下的面力。 来源： GB 50915-2013， 2.1.5 3.16 矿井提升机 mine hoist 卷筒直径 2m及 2m以上，通过卷筒旋转带动与钢丝绳相连的提升容器竖井中提升、下放人员及物料 的机电设备，简称提升机。 来源

18、： GB/T 7679.3-2005， 2.1.1.1 3.17 凿井绞车 sinking winder 卷筒直径 2m以下（不包括 2m），通过卷筒旋转带动与钢丝绳相连的提升容器或辅具在竖井中提升、 下放人员和物料以及进行作业的机电设备，简称稳车。 来源： GB/T 7679.3-2005， 2.1.1.2 3.18 容量绳 rope capacity 缠绕在矿井提升机或凿井绞车卷筒上一定长度的钢丝绳。 来源： GB/T 7679.3-2005， 2.2.23，有修改 3.19 凿井井架 sinking shaft headframe 用于悬挂凿井提升容器和井筒内各种凿井设备和设施的工程结构

19、物。 来源： AQ 1083-2011， 3.1 3.20 天轮平台 sheave wheel platform DB51/T 2790-2021 5 为悬吊凿井设备与设施、提升人员和物料在井架上部由天轮梁、天轮及附属设施等组成的平台。 来源： AQ 1083-2011， 3.3 3.21 翻碴台 strike board 为了将凿井产生的碴石和废弃物等排出井外，在井架上设置的专用工作平台。 来源： AQ 1083-2011,3.4，有修改 3.22 罐道 guide 竖井井筒中提升容器运行的导向设施。罐道分柔性罐道和刚性罐道两种形式，常用的柔性罐道有钢 丝绳罐道，刚性罐道有钢轨罐道、型钢组合

20、罐道、冷弯方形型钢罐道、冷拔方管型钢罐道、玻璃钢复合 罐道等。 来源： GB 50384-2016， 2.1.3 3.23 导向绳 guide rope 竖井施工时，用作提升容器导向、限制提升容器摆动量的钢丝绳；也称为钢丝绳罐道、罐道稳绳、 稳绳和罐道绳。 来源： AQ 2062-2018， 3.4 3.24 提升容器 sinking head frame 竖井施工时，用于升降人员和物料等的容器，主要包括罐笼和吊桶等。 来源： AQ 2062-2018， 3.3 3.25 安全间隙 safty spacing 提升容器与周围的提升容器、井壁、管路、电缆、吊盘喇叭口和封口盘出口等的最小距离。 来

21、源： AQ 2062-2018， 3.5 3.26 吊盘 stage 用于竖井施工作业及保护作业人员安全，悬吊在井筒内可升降的工作平台。 来源：改写 AQ 1083-2011， 3.10 3.27 封口盘 shaft cover 竖井施工期间，在井上口安装的便于人员工作和防止坠物的封盖，一般为钢结构。 来源： AQ 1083-2011， 3.5 3.28 井盖门 shaft door 在封口盘提升吊桶通过口上安装的能够开闭的盖门。 来源： AQ 1083-2011， 3.6 3.29 滑架 sliding guide 装于吊桶上方，对吊桶起导向和保护作用的设施。 来源： AQ 1083-201

22、1， 3.15 3.30 临时改绞 temporary winding modification DB51/T 2790-2021 6 将吊桶提升改为临时罐笼提升。 来源： AQ 1083-2011， 3.17 3.31 关键项目 dominant item 对安全、耐久性、环境保护和使用功能等起决定性作用的检验项目。 来源： JTG F80/1-2017， 2.0.3，有修改 3.32 一般项目 general item 除关键项目外的检验项目。 来源： JTG F80/1-2017， 2.0.4 3.33 外观质量 quality of appearance 通过观察和必要的测试所反映的工

23、程外在质量和功能状态。 来源： JTG F80/1-2017， 2.0.5 4 基本规定 4.1 竖井设计使用年限根据使用功能确定，应符合下列规定： a) 作为运营通风等的永久性竖井应与隧道主体结构设计使用年限一致，具有规定的强度、稳定性 和耐久性，建成的竖井应能适应长期运营的需要，方便维修作业 。 b) 仅作为辅助施工通道等的临时竖井，设计使用年限根据工期要求确定且不小于一年，应确保使 用期的安全，使用完后应妥善处理。 条文说明 ： 根据 JTG B01公路工程技术标准补充设计使用年限，作为运营通风竖井应隧道主体结构保持一致，作为辅助施 工竖井参考 JGJ 120建筑基坑支护技 术规程基坑设

24、计使用年限要求不小于一年，使用完后应参照煤矿安全规程 （ 2016 版） 第一百三十一条填实或综合利用等。 4.2 竖井位置的选择应根据其使用功能、所处的地形与地质条件、环境保护区要求、施工场地布置、 施工便道和弃渣等因素，从安全性、可实施性和经济性等方面经综合比较后确定， 并 应符合下列规定 。 a) 竖井宜避免在岩溶 发育 区 、富含水层 、 全新活动断裂、 采空区 、流砂层和滑坡地层等不良地质 中设置 。 b) 竖井井口的布置应符合下列规定： 1) 井口位置的高程高出洪水频率为 1/100 的水位至少 1.0m。 2) 井口避免受滑坡、崩塌、雪崩和泥石 流等不良地质灾害的威胁。 3) 井

25、口地形具备竖井施工布置提升系统与运营设置构（建）筑物的场地条件。 条文说明 ： 公路竖井主要作为隧道运营通风风道，应尽可能选择深度较浅的竖井，竖井施工便道须满足大型 车辆 运输 提升系统 等机械设备的条件。竖井宜避开不良地质，确保安全。 公路竖井一般布置在地形低洼处，井口位置应避免布置在沟心，应充分考虑洪水淹井的危害；井口的布置应避免受 周边滑坡和崩塌等不良地质的危害。另外，竖井施工在井口布设提升系统和后期运营需要在井口设置风塔或风机房等构 （建）筑物，井口需要较开阔的场地。 DB51/T 2790-2021 7 4.3 竖井 井筒 宜 采用 圆形断面，断面尺寸应根据 使用功能 、 设计使用年

26、限 、 所处 工程 地质 与水文 条件、 凿井方法 和 掘砌方式 等因素确定 。 条文说明 ： 圆形断面井筒具有承受荷载性能好、通风阻力小、服务年限长、维护费用少以及便于施工等优点；作为观光电梯井 也可根据需要采用矩形断面。断面尺寸应根据通风的需要、施工空间或地质条件等因素确定。 4.4 竖井 凿井方法应根据井筒直径、深度、 工程 地质 与 水文条件等因素，经过技术经济方案比较后确 定，在较大范围的表土层 、 软岩层 、 破碎岩层 或 富水地层等 不良地质 中宜采用冻结凿井法 。 条文说明 ： 公路竖井工程主要采取 自地面往下 普 通凿井法 凿井 ， 钻爆 开挖 ，提升出碴 ； 小范围局部不良

27、地质段，可 采取 注浆 和 喷锚临时支护等措施加固后再 采取 普通凿井 法。 对于竖井深度 一般 不超过 300m，井底有施工通道， 岩体自稳性能较好且 通常为非坚硬岩 ， 无 岩溶等重大不良地质时 可采用反井钻机法施工， 即先 自地面 竖井 范围 钻直径 20 厘米左右的导向孔， 通过导向孔安装 连接井底和地面的 反井钻机， 自井底往上 钻直径 2 米左右的留碴孔， 再 从地面自上而下采用钻爆法扩挖， 通过留碴孔往井底出碴 ， 扩挖成井阶段除了不需要提升出碴外，其余均与 普通凿井法 一致，仍需要提升等施工机械设备 。 目前 由于在导向孔偏 斜控制和反向钻留碴孔 等 施工方面要求高， 采用反井

28、钻机施工竖井的 成功 案例较少， 而且 在煤矿和 冶金矿山等 国家 标准中几乎未提及 ，因此本规程不 推荐 。 在有条件采用反井钻机时 ，可重点加强自上而下的钻孔测斜控 制和自下而上 反 钻井施工 ，总结经验，形成技术体系 。 当竖井穿越较大范围的表土层 、 软岩层 、 破碎岩层 或 富水地层等 不良地质 中采用冻结凿井法施工， 借助人工制冷手 段暂时加固地层和隔断地下水，再进行普通凿井法施工，确保 快速安全成井。 4.5 竖井 掘砌 方式与井筒支护结构型式应相互适应， 宜采用 模筑混凝土衬砌和 短段掘砌作业方式。 条文说明 ： 现行 JTG 3370.1-2018公路隧道设计规范要求竖井宜采用喷 锚衬砌 +模筑混凝土衬砌 组成的复合式衬砌 ， JTG T 3660-2020公路隧道施工技术规范 要求 “竖井永久性支护可在竖井开挖完成后自下而上分节施工”， 公路隧道 竖井 通常采用 自地面