斜井有轨出碴系统在长大隧道施工中的应用.docx

斜井有轨出碴系统在长大隧道施工中的应用史洪涛(中铁十三局集团第一工程有限公司,辽宁本溪117206)摘要:介绍辽宁省某输水工程6#支洞施工段主洞施工采用的汽车无轨运碴、碴仓存碴与斜井箕斗提升有轨出碴相配合的出碴系统及施工方案的比选;洞外斜坡栈道卸碴系统的设置;井底碴仓等的设计与施工。关键词:隧道斜井有轨出碴箕斗井底碴仓中图分类号:U453.4文献标识码:B1工程概况辽宁省某输水工程6#支洞全长377.13m,纵坡i=24.85%,城门形断面,设计断面尺寸5m×5m,斜坡段长361.8m,平坡段共26m。6#洞承担主洞施工任务4150m,其中,往上游方向掘进2712m,往下游方向掘进1438m,主洞断面结构形式为马蹄形,成洞断面尺寸7m×7m,纵坡4.2/10000。地质情况:属F14断层影响带,岩体被切割成小块,部分碎裂散体结构,岩体破碎,节理裂隙发育,密度较大。岩石呈暗黑色~亮黑色,表面有玻璃光泽,石墨含量大,性脆,强度较低,抗滑能力差,围岩易坍塌掉块,有少量裂隙水。2施工方案比选2.1传统方案分析斜井如果采用无轨运输系统,则较有轨出碴系统要减缓坡度,增加了斜井井身长度,加大开挖断面,增加挖掘斜井工程量;同时隧道正洞及斜井内均需要挖掘大量的错车洞室,增加了开挖及支护工作量,同时给后续施工带来困难和不便,成本也相对较高;另一方面,无轨运输施工过程污染较重,需配置强大的通风设施,增加了工程造价。斜井有轨运输系统有串车提升(或侧卸式矿车)和箕斗法提升两种方式。串车提升(或侧卸式矿车)占用空间小,投资少,但需要井下调车场,井上要有较长的有效卸碴距离和二次倒碴装运机械,自动化程度不高,效率低,易出安全问题。主洞施工如采用有轨运输(采用电瓶车牵引1~2组梭式矿车每次运碴6~12m³),则系统成本高,工序复杂,开挖衬砌不能同时作业,进度慢,易发生掉道、翻车事故,安全性差。2.2本方案分析经过论证比选采用如下方案:斜井采用箕斗提升有轨出碴系统,主洞采用汽车出碴,主支洞交叉口采用井底碴仓,实现存碴和将主洞石碴转运至斜井支洞出碴的功能。该系统的配置选择从洞外地形条件,工程规模,工期要求,经济合理等几方面综合考虑均比较优越。1)安全性采用箕斗通过井底碴仓出碴无需摘钩、挂钩,不会发生脱钩等不安全事故。若发生溜车事故,脱钩下溜的箕斗可沿出碴线的巷道直接溜至井底碴仓的底部,故不会对施工作业的人员、机具造成直接的伤害;在斜井井身施工中采用箕斗出碴可避免侧卸式矿车出碴存在的轨道窄、行驶速度慢、易翻车等问题,有利于施工安全和施工进度的加快;交叉口处汽车通过轨道桥卸碴,无其它施工干扰,方便快捷。2)出碴效率通过对碴仓经过斜井运至洞外的出碴时间和主洞出碴车辆运碴时间的计算,本方案每循环出碴时间为3.0~3.6h。如采用主洞有轨运输方案则需10~11h,本方案极大地提高了出碴效率。3)成本分析本方案较耙斗、主洞内有轨出碴施工方案直接节约资金500余万元。3斜井有轨出碴系统的设计与施工3.1整体设计思路斜井井身施工中采用JTP1.6绞车牵引4m³后卸式箕斗出碴,PC60挖掘机装碴,通过洞外斜坡栈道、曲轨、漏斗将碴卸到自卸汽车中,运至指定碴场。施工至主洞100m后,施作井底碴仓。主洞采用无轨运输,ZL50C侧卸式装载机装碴,大宇200型挖机辅助装碴、排险、扒碴底,15t自卸汽车运输石碴至主支洞交叉口处,在轨道桥上将石碴卸到井底碴仓中,然后通过钢板传送带将碴仓中石碴输送到9m³后卸式箕斗中,利用JK2.0型提升机提碴。因主洞采用汽车出碴,主洞衬砌可与开挖平行作业(见图1)。3.2关键部分设计与施工1)洞外斜坡栈道、曲轨、卸碴漏斗的设计。当斜井支洞洞口段无轨出碴不能满足要求时开始采用绞车提升出碴至整个斜井施工结束。在此期间进料出碴共用一条线,出碴间歇时进料。箕斗采用后卸式,为了将石碴直接卸入汽车中,洞外修筑了斜坡栈道,利用曲轨实现卸碴,石碴通过漏斗滑入汽车中(见图2)。绞车轨道位于风水管线一侧,出碴用的绞车与后期正洞施工时的提升机共用同一出碴轨道。钢轨采用43kg/m钢轨。斜坡栈道采用C25混凝土、浆砌片石结构,钢轨位于混凝土内预埋反扣14槽钢上。栈道连接长11m的曲轨,栈道基础宽度为2.2m,顶面宽度为2.8m,顶面坡度与斜井洞内坡度相同。漏斗结构采用厚2cm的锰钢板制成的滑槽。2)提升机、绞车的转换。进入主洞施工后,当绞车提升出碴不能满足施工要求时,更换提升机。提升机仍使用原有出碴线栈道及天轮架(天轮架做适当修改)提升9m³箕斗;同时进料线采用JM-25A的回柱卷扬机牵引料车及其它设备顺利下放到洞内指定位置,进料线基础与水平面成3°倾角,以保证进料斗车能自动溜至洞内,在变坡点处设320mm大地滚或转向滑轮。装料时(混凝土)采用ZLC50装载机运料倒入进料