隧洞斜井無軌出渣技術(shù)研究

邵政權(quán)

（遼寧省水利廳 遼寧 沈陽 110003）

1 工程概況

1.1 支洞概況

東湖電站供水工程位于遼寧省境內(nèi)，橫跨桓仁、新賓、清源三縣，全長130.88km。引水隧洞采用鉆爆法為主、TBM為輔的聯(lián)合施工方法，共布置20條施工支洞，總長度為30.48km。

其中8#支洞進口位于新賓縣善道村南，東臨旺清河，支洞投影長度1084.12m，坡度為21.76%，支洞開挖斷面為5.5m×5.5m。8#支洞控制范圍內(nèi)主洞施工段長4284m。

1.2 施工運輸方案

8# 支洞坡度為 21.76%（12.27°），大于10.5%（6°），屬于斜井。根據(jù)《水工建筑物地下開挖工程施工規(guī)范》（SL378-2007）第8.3條的規(guī)定，無軌出渣道路最大縱坡一般情況下不宜大于9%，最大縱坡限長150m，局部最大縱坡不宜大于14%。根據(jù)規(guī)范規(guī)定8#支洞的施工交通應(yīng)采用有軌運輸方案。原設(shè)計施工方案如下。

（1）出渣運輸

8#支洞的洞身段1.1km出渣運輸采用有軌方式，其控制的主洞段4.3km出渣運輸采用無軌加有軌的運輸方式，即主洞開挖面至支洞底轉(zhuǎn)渣槽的出渣及其他材料運輸采用無軌運輸方式，由支洞底轉(zhuǎn)渣槽至支洞口卸渣平臺運輸采用有軌運輸方式。無軌運輸采用挖掘機配裝載機裝渣，自卸汽車運輸；有軌運輸采用四軌雙線，提升機牽引8m3側(cè)卸式礦車運輸。

（2）混凝土運輸

噴射混凝土、灌注砼在拌和站拌制完成后，通過軌行混凝土灌車運至洞口調(diào)車處，再通過提升機牽引下送至井內(nèi)卸料臺，然后轉(zhuǎn)運至初支及襯砌作業(yè)面，完成混凝土運輸。

1.3 施工方案變更

施工單位進場之后，由于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)容量有限，無法滿足有軌運輸所需的供電容量，為了確保工期，經(jīng)參建各方共同研究確定采用無軌運輸方案。

2 無軌運輸方案

2.1 無軌運輸方案簡述

支洞施工采用裝載機出渣。主洞施工采取裝載機裝渣，大馬力自卸車運輸?shù)某鲈绞?。初期支護混凝土采用混凝攪拌運輸車半載運輸，初期支護錨桿、型鋼等材料采用自卸汽車每次不超過2t運輸至作業(yè)面。二期混凝土待8#洞與7#支洞、9#洞之間主洞開挖貫通后從7#、9#支洞運入，其中7#支洞與9#支洞均為平洞。工人在支洞內(nèi)走路上下班，在主支洞交叉口換成施工車輛至作業(yè)面。

2.2 設(shè)備選型

2.2.1 自卸車

通過與自卸車生產(chǎn)廠家溝通并進行調(diào)查了解，棄渣運輸選擇大馬力自卸車，最大爬坡度數(shù)為30%，并配備“EBV”剎車排氣輔助制動裝置，即在不使用剎車系統(tǒng)的情況下，可有效控制或降低車速，減少剎車系統(tǒng)的使用次數(shù)，使行車制動器保持冷卻，從而能迅速提供最大的剎車能力。行車制動系統(tǒng)采用前盤后鼓，確保車輛制動的可靠性，可以滿足安全生產(chǎn)的要求。

2.2.2 混凝土運輸車

混凝土運輸采用ZTQ5252G JB2N384C型混凝攪拌運輸車運輸，該車輛采用中國重汽336馬力EGR發(fā)電機，發(fā)動機功率240kW，車長9875mm，車寬 2500mm，車高3500mm，最大總質(zhì)量25000kg，配置6m3混凝土罐。配置排氣制動，通風(fēng)排氣制動蝶閥來實現(xiàn)制動。

3 無軌運輸方案難點分析及解決辦法

3.1 無軌運輸方案難點分析

8#支洞為斜井，采用無軌運輸方式主要存在以下5個難點：

（1）8#支洞坡度為21.76%，坡度較大，無軌運輸方案是否可行。

（2）自卸汽車在21.76%的坡度運輸車輛的安全性能能否滿足要求。

（3）初期支護混凝土、二襯混凝土、支護材料等如何在21.76%的坡度下下坡運輸。

（4）上、下班人員如何運送。

（5）無軌運輸?shù)陌踩ＷC措施是否可行。

3.2 解決辦法

3.2.1 無軌運輸方案可行問題

施工單位于2011年10月施工至今，支洞施工1084m，主洞上、下游共施工654m，均采用自卸汽車運輸出渣。通過一年多的出渣運輸來看，自卸車能夠適用于21.76%的坡度正常運輸，只要車輛性能及安全措施能夠得到保證，該方案可行。

3.2.2 無軌運輸車輛性能分析

施工單位選用的國產(chǎn)名牌自卸汽車的性能參數(shù)如下：

驅(qū)動型式：6×4；

軸距：3775mm+1440mm；

汽車最大設(shè)計質(zhì)量：25000kg；

貨 箱 尺 寸 ：5600mm×2300mm×1130mm；

額定載重質(zhì)量（kg）：12670；

最高車速(km/n)：77；

最大爬坡度(%):≥30%；

制動距離（空載 V0=30km/n）：≤9；

發(fā)動機型號：WP12.336-WP12.460；

離合器：采用GF430型單片干式離合器，液壓操縱；

變速器：采用富勒RT11509C型變速器，運距離機械式操縱；

制動系統(tǒng)：

行車制動：雙回路壓縮空氣制動；

彈簧儲能斷氣制動；

輔助制動：發(fā)動機排氣制動；

掛車制動：雙管路掛車制動。

3.2.3 車輛性能分析計算

根據(jù)所購的自卸車，其主要性能為最大爬坡能力30%坡度，并配備“EVB”剎車排氣輔助制動裝置，即在不使用剎車系統(tǒng)的情況下，可有效控制或降低車速，減少剎車系統(tǒng)的使用次數(shù)，使行車保持制動器冷卻，從而能迅速提供最大的剎車能力。行車制動系統(tǒng)采用前盤后鼓，確保車輛制動的可靠性，可以滿足安全生產(chǎn)的要求。

3.3 混凝土及材料運輸車輛性能分析

初期支護錨桿、型鋼等材料采用載重為10t的自卸汽車，每次不超過2t，運輸至作業(yè)面。由于噴射混凝土方量較小，采用混凝土運輸車半載運輸至作業(yè)面。考慮重車下坡的安全，二期混凝土待8#支洞與7#支洞、9#支洞間主洞貫通時從 7#、9#支洞運入?；炷吝\輸車采用中國重汽336馬力EGR發(fā)電機，發(fā)動機功率240kW，車長9875mm，車寬 2500mm，車高4000 mm，最大總質(zhì)量 25000kg，配置 6m3混凝土罐。配置排氣制動，通風(fēng)排氣制動蝶閥來實現(xiàn)制動。在下大坡路時利用排氣制動，提高制動的可靠性。

車輛性能參數(shù)如下：

軸數(shù)：3；

輪胎數(shù)：10；

發(fā)動機功率：240；

軸距（mm）：4025+1350；

前懸 /后懸（mm）:1500/3000；

接近角 /離去角（°）：16/31；

額定載質(zhì)量（kg）：10670；

最大總質(zhì)量（kg）：25000。

4 人員運輸

主洞洞內(nèi)每天作業(yè)上、下游基本為2天5個循環(huán)開挖、支護作業(yè)。由于工種交換頻率不高，考慮運輸?shù)陌踩?，工人在支洞?nèi)步行上下班，在主支洞交叉口換成施工車輛至作業(yè)面。

5 車輛安全管理

（1）出渣車輛為設(shè)備廠家特制車輛，能適應(yīng)大坡度運輸，配置有專門剎車系統(tǒng)，失靈后能自動斷氣抱剎裝置，確保坡道運輸安全。

（2）各種車輛及運輸均應(yīng)實際“三定”（定車、定人、定任務(wù)）、“三包”(包修、包用、包管)管理制度，并執(zhí)行“三不超”（不超速、不超載、不超勞）的規(guī)定。

（3）為加強行車安全管理，對運輸車輛的行駛速度進行明確要求，上坡不超過5km/h；下坡輕車不超過5km/h；下坡重車不超過3km/h。

（4）在洞口及主支洞交叉口處設(shè)置車輛調(diào)度室，所有車輛必須服從調(diào)度室管理。在出渣期間，通過洞口與主支洞交叉口調(diào)度人員的聯(lián)動調(diào)度確保支洞范圍內(nèi)不進行會車，從根本上避免支洞范圍內(nèi)自卸車會車困難問題。

（5）所有車輛每天都必須接受專業(yè)維修人員的檢修，并做好記錄，主管負責(zé)人簽字確認。易損部件定期進行強制性更換。

（6）在洞口處設(shè)置簡易維修站，所有進洞車輛，在進洞前都必須接受維修站的維修人員對剎車系統(tǒng)及相關(guān)部件的檢查，未經(jīng)檢查的車輛嚴禁進洞。

（7）自卸車、裝載機、罐車等經(jīng)常出入洞的車輛，每次進洞前都必須接受專業(yè)維修人員檢修。維修人員必須做好檢修記錄并簽字，項目部將不定期對其進行檢查，未按規(guī)定填寫檢修記錄的，將對維修人員及車輛進行重罰。

（8）所有進洞車輛司機配備對講機，隨時了解洞內(nèi)行車及道路狀況。

（9）所有運載車輛均不準超載、超寬、超高運輸。運裝大體積或超長料具時，應(yīng)有專人指揮，專車運輸，并設(shè)置顯示界限的紅燈。

6 增設(shè)應(yīng)急避險洞

主支洞交叉口安全防護處于薄弱環(huán)節(jié)，為了杜絕安全事故的發(fā)生，采用上坡自重減速原理設(shè)置應(yīng)急避險車道。應(yīng)急避險車道方向與8#支洞同軸線，位于支洞末端的對面。避險車道坡度設(shè)計坡度20%，長度30m。避險車道沙坑填料采用滾動阻力值較大的豆礫石，粒徑12.5cm，沙坑深度0.5m～1.0m，制動坡床起點采用10cm，以30m長度漸變至總厚度（如圖1示）。

圖1 應(yīng)急避險洞縱剖面圖（單位：mm）

7 結(jié)語

8#支洞采用無軌運輸方案后，提高了運輸效率，加快了施工進度，保證合同工期的按時完成。開工至今，工程已完成大半，在確保施工進度的同時，未發(fā)生任何安全事故。通過本工程的實例可以說明斜井的坡度在21%以下時采用無軌出渣方案是可行的。陜西水利

[1]《水工建筑物地下開挖工程施工規(guī)范》（SL378-2007）[S].