楊振朝

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 100000）

1 工程概況

ABH輸水隧洞II標(biāo)主洞全長4400m，主洞獨(dú)頭掘進(jìn)長度為3906m。斜井支洞與主洞交點(diǎn)樁號為5+694，斜井支洞坡度38.64%，角度為21.13°，高差為170.5米。斜井變更新增井底車場擴(kuò)大段之后總長度563.5m，井底車場擴(kuò)大段36m，有軌運(yùn)輸長度480m，主洞與斜井均為馬蹄形斷面，斜井?dāng)嗝娴撞績魧?.2m，主洞襯砌為同心平底圓，底部凈寬僅1.75m。

2 運(yùn)輸方案優(yōu)化

根據(jù)原設(shè)計(jì)Z2斜井支洞與主洞斷面及交匯方式，主洞與支洞均只能采用有軌運(yùn)輸。綜合考慮II標(biāo)段施工進(jìn)度、設(shè)備資源的合理利用及降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，從而高效有序的控制施工安全、進(jìn)度、質(zhì)量。因此，對II標(biāo)段施工運(yùn)輸方案進(jìn)行了優(yōu)化。將原設(shè)計(jì)斜井與主洞正交改為55°夾角斜交，調(diào)整斜井平直段轉(zhuǎn)彎半徑為60m以滿足無軌運(yùn)輸安全需求。同時(shí)，將斜井平直段設(shè)置 36.5m擴(kuò)大洞室作為有軌轉(zhuǎn)無軌運(yùn)輸轉(zhuǎn)換車場。從而實(shí)現(xiàn)有軌轉(zhuǎn)無軌運(yùn)輸?shù)母咝в行颉?/p>

3 優(yōu)化方案的實(shí)施

主洞無軌運(yùn)輸擬采用6m長×2m寬×2.4m高小型農(nóng)用自卸車進(jìn)行出碴運(yùn)輸，采用6.5m長×1.5m寬×2.6m高4m3運(yùn)輸罐車進(jìn)行混凝土運(yùn)輸。據(jù)此，對斜井平直段擴(kuò)大洞室進(jìn)行了施工及斷面布置。擴(kuò)大洞室長度為 36.5m，最大開挖跨度為10.6m，開挖高度為10.2m，襯砌后斷面尺寸為8.5m寬×7.264m才能滿足車輛的調(diào)頭、自卸車卸碴、材料倒運(yùn)以及實(shí)現(xiàn)混凝土1倒運(yùn)。

4 井底車場斷面布置

根據(jù)Z2斜井支洞雙軌運(yùn)輸方式，主洞無軌運(yùn)輸方式，需對井底車場進(jìn)行綜合考慮，斜井支洞擴(kuò)大洞段井底車場需進(jìn)行正洞無軌運(yùn)輸出渣倒運(yùn)、施工材料運(yùn)輸、混凝土及噴錨料倒運(yùn)。同時(shí)，還要統(tǒng)籌考慮安全、空間、時(shí)間等因素，以便最大化提高有軌轉(zhuǎn)無軌運(yùn)輸效率及安全，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全、快速施工的目的。

4.1 洞渣倒運(yùn)布置

主洞無軌運(yùn)輸采用 6m長×2m寬×2.4m高 4m3小型農(nóng)用自卸車進(jìn)行出碴運(yùn)輸，運(yùn)輸容量與礦斗車容量匹配，自卸車運(yùn)送至井底車場卸碴平臺后自卸進(jìn)入礦斗車，然后采用絞車系統(tǒng)將礦斗車及洞碴外運(yùn)至洞外卸碴坑。于擴(kuò)大洞室碴坑加寬段布置雙軌碴坑，碴坑頂面采用卸渣搭板進(jìn)行碴土倒運(yùn)進(jìn)運(yùn)輸?shù)V斗車，搭板采用現(xiàn)澆混凝土制作，厚度30cm，搭板與碴倉墻體才有鋼筋連接。

圖1 雙軌碴坑設(shè)置示意圖

4.2 材料倒運(yùn)設(shè)置

主洞施工鋼筋、拱架及其他小型機(jī)具配件需通過Z2斜井支洞有軌運(yùn)輸至井底車場后進(jìn)行二次倒運(yùn)。因此，需在井底車場設(shè)置起重設(shè)備，根據(jù)擴(kuò)大洞段凈空及凈寬尺寸，在頂拱設(shè)置縱向行走式10t電動(dòng)葫蘆，以方便對有軌礦車內(nèi)的物料吊裝至正洞運(yùn)輸車輛?？v向行走長度為13m，起吊高度為3.5m。

擴(kuò)大洞室頂部預(yù)埋鋼筋采用3根φ25鋼筋+1.6cm鋼板牢固焊接在初期支護(hù)鋼拱架上，預(yù)埋鋼筋間距1m，于襯砌混凝土外外露80cm與縱向行走梁進(jìn)行有效焊接。

4.3 混凝土倒運(yùn)設(shè)置

主洞施工混凝土及噴錨料需采用4m3軌道運(yùn)輸罐車通過Z2斜井支洞有軌運(yùn)輸至井底車場后進(jìn)行二次倒運(yùn)。利用斜井與井底車場高差設(shè)置溜槽將軌道罐車內(nèi)混凝土轉(zhuǎn)運(yùn)至主洞無軌運(yùn)輸 4m3膠輪罐車中，混凝土倒運(yùn)需進(jìn)過多次現(xiàn)場試驗(yàn)確定軌道運(yùn)輸、二次倒運(yùn)及主洞運(yùn)輸混凝土塌落度、和易性的損失率。然后調(diào)整混凝土出機(jī)塌落度。從而確保主洞混凝土施工質(zhì)量。

圖2 擴(kuò)大洞室斷面布置示意圖

5 方案比選

5.1 安全風(fēng)險(xiǎn)比較

1）有軌運(yùn)輸方案

主洞有軌運(yùn)輸向下游為下坡運(yùn)行，運(yùn)輸長度達(dá)到3906m，出碴、混凝土運(yùn)輸、材料運(yùn)輸任務(wù)繁重，軌道電車牽引礦斗車頻繁，軌道電車的保養(yǎng)和充電時(shí)間無法保證，存在極大的安全隱患。

2）有軌+無軌運(yùn)輸方案

斜井支洞采用有軌運(yùn)輸，運(yùn)行長度僅500m左右，重載上下的運(yùn)行距離較短。之后經(jīng)井底車場轉(zhuǎn)無軌運(yùn)輸，安全風(fēng)險(xiǎn)將得到有效降低。

5.2 施工速度比較

1）有軌運(yùn)輸方案

主洞平導(dǎo)洞運(yùn)輸距離達(dá)到 3984m，考慮采用雙軌道運(yùn)輸，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》長度超過1.5km平巷列車行駛速度不能超過4m/s，斜井絞車提升設(shè)備運(yùn)行速度不能超過2m/s[2]，據(jù)此計(jì)算1輛出碴車進(jìn)出需要的時(shí)間為：

（3984÷4+480÷2）÷60+10min（裝碴時(shí)間）+10min（2次摘、掛勾時(shí)間）≈40分鐘

每輛礦車容量為4m3，每循環(huán)施工1m土石方開挖量約為36m3，考慮1.3虛方系數(shù)，即出碴量約為 47m3，考慮道岔布置，現(xiàn)場布設(shè) 4輛礦斗車，需要約 12趟才能完成出碴。因此，每循環(huán)實(shí)際出碴時(shí)間約為4小時(shí)。

2）有軌+無軌運(yùn)輸方案

主洞采用無軌運(yùn)輸+斜井采用雙軌運(yùn)輸方案，考慮主洞采用小型農(nóng)用自卸車進(jìn)行出碴，容量為 4m3，并每兩百米布設(shè)一處會(huì)車道，實(shí)現(xiàn)車輛會(huì)車。據(jù)此，僅考慮斜井軌道運(yùn)輸時(shí)間，根據(jù)斜井絞車提升設(shè)備運(yùn)行速度不能超過2m/s的相關(guān)規(guī)定。據(jù)此，計(jì)算1輛礦斗車出碴需要的時(shí)間為：

480÷2÷60+2min（卸碴時(shí)間）=6分鐘

每輛礦車容量為4m3，每循環(huán)施工1m土石方開挖量約為36m3，考慮1.3虛方系數(shù)，即出碴量約為47m3，需要約12趟才能完成出碴。因此，每循環(huán)實(shí)際出碴時(shí)間為1.2小時(shí)。

由此可見，有軌+無軌運(yùn)輸方案比有軌運(yùn)輸方案每循環(huán)出碴時(shí)間能節(jié)約2.8小時(shí)。

6 結(jié)束語

運(yùn)輸方式是主洞施工的關(guān)鍵，在小斷面、大坡度斜井與小斷面主洞施工中，往往因?yàn)檫\(yùn)輸條件的限制給施工帶來諸多影響從而造成進(jìn)度緩慢、成本增加。因此，只有將合理的施工工藝和有效的運(yùn)輸方式高效結(jié)合才能克服諸多不利影響。通過優(yōu)化斜井井底車場及主洞運(yùn)輸方式，采用主洞無軌轉(zhuǎn)斜井有軌運(yùn)輸?shù)氖┕し桨缚刹僮餍詮?qiáng)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，將小斷面大坡度斜井與小斷面主洞施工的桎梏有效突破，實(shí)現(xiàn)了主洞快速施工，進(jìn)而降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。