隧洞斜井無(wú)軌出渣技術(shù)研究

邵政權(quán)

（遼寧省水利廳 遼寧 沈陽(yáng) 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(zhǎng)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(zhǎng)度為30.48km。

其中8#支洞進(jìn)口位于新賓縣善道村南，東臨旺清河，支洞投影長(zhǎng)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(zhǎng)4284m。

1.2 施工運(yùn)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(wú)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(zhǎng)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(yùn)輸方案。原設(shè)計(jì)施工方案如下。

（1）出渣運(yùn)輸

8#支洞的洞身段1.1km出渣運(yùn)輸采用有軌方式，其控制的主洞段4.3km出渣運(yùn)輸采用無(wú)軌加有軌的運(yùn)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(yùn)輸采用無(wú)軌運(yùn)輸方式，由支洞底轉(zhuǎn)渣槽至支洞口卸渣平臺(tái)運(yùn)輸采用有軌運(yùn)輸方式。無(wú)軌運(yùn)輸采用挖掘機(jī)配裝載機(jī)裝渣，自卸汽車運(yùn)輸；有軌運(yùn)輸采用四軌雙線，提升機(jī)牽引8m3側(cè)卸式礦車運(yùn)輸。

（2）混凝土運(yùn)輸

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

1.3 施工方案變更

施工單位進(jìn)場(chǎng)之后，由于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)容量有限，無(wú)法滿足有軌運(yùn)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(wú)軌運(yùn)輸方案。

2 無(wú)軌運(yùn)輸方案

2.1 無(wú)軌運(yùn)輸方案簡(jiǎn)述

支洞施工采用裝載機(jī)出渣。主洞施工采取裝載機(jī)裝渣，大馬力自卸車運(yùn)輸?shù)某鲈绞健３跗谥ёo(hù)混凝土采用混凝攪拌運(yùn)輸車半載運(yùn)輸，初期支護(hù)錨桿、型鋼等材料采用自卸汽車每次不超過(guò)2t運(yùn)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(yùn)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(guò)與自卸車生產(chǎn)廠家溝通并進(jìn)行調(diào)查了解，棄渣運(yùn)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(dòng)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(dòng)器保持冷卻，從而能迅速提供最大的剎車能力。行車制動(dòng)系統(tǒng)采用前盤后鼓，確保車輛制動(dòng)的可靠性，可以滿足安全生產(chǎn)的要求。

2.2.2 混凝土運(yùn)輸車

混凝土運(yùn)輸采用ZTQ5252G JB2N384C型混凝攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，該車輛采用中國(guó)重汽336馬力EGR發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率240kW，車長(zhǎng)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(dòng)，通風(fēng)排氣制動(dòng)蝶閥來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

3 無(wú)軌運(yùn)輸方案難點(diǎn)分析及解決辦法

3.1 無(wú)軌運(yùn)輸方案難點(diǎn)分析

8#支洞為斜井，采用無(wú)軌運(yùn)輸方式主要存在以下5個(gè)難點(diǎn)：

（1）8#支洞坡度為21.76%，坡度較大，無(wú)軌運(yùn)輸方案是否可行。

（2）自卸汽車在21.76%的坡度運(yùn)輸車輛的安全性能能否滿足要求。

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

（4）上、下班人員如何運(yùn)送。

（5）無(wú)軌運(yùn)輸?shù)陌踩ＷC措施是否可行。

3.2 解決辦法

3.2.1 無(wú)軌運(yùn)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(yùn)輸出渣。通過(guò)一年多的出渣運(yùn)輸來(lái)看，自卸車能夠適用于21.76%的坡度正常運(yùn)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(wú)軌運(yùn)輸車輛性能分析

施工單位選用的國(guó)產(chǎn)名牌自卸汽車的性能參數(shù)如下：

驅(qū)動(dòng)型式：6×4；

軸距：3775mm+1440mm；

汽車最大設(shè)計(jì)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(dòng)距離（空載 V0=30km/n）：≤9；

發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：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(yùn)距離機(jī)械式操縱；

制動(dòng)系統(tǒng)：

行車制動(dòng)：雙回路壓縮空氣制動(dòng)；

彈簧儲(chǔ)能斷氣制動(dòng)；

輔助制動(dòng)：發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)；

掛車制動(dòng)：雙管路掛車制動(dòng)。

3.2.3 車輛性能分析計(jì)算

根據(jù)所購(gòu)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(dòng)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(dòng)器冷卻，從而能迅速提供最大的剎車能力。行車制動(dòng)系統(tǒng)采用前盤后鼓，確保車輛制動(dòng)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(yùn)輸車輛性能分析

初期支護(hù)錨桿、型鋼等材料采用載重為10t的自卸汽車，每次不超過(guò)2t，運(yùn)輸至作業(yè)面。由于噴射混凝土方量較小，采用混凝土運(yùn)輸車半載運(yùn)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(shí)從 7#、9#支洞運(yùn)入。混凝土運(yùn)輸車采用中國(guó)重汽336馬力EGR發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率240kW，車長(zhǎng)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(dòng)，通風(fēng)排氣制動(dòng)蝶閥來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。在下大坡路時(shí)利用排氣制動(dòng)，提高制動(dòng)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(dòng)機(jī)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(yùn)輸

主洞洞內(nèi)每天作業(yè)上、下游基本為2天5個(gè)循環(huán)開挖、支護(hù)作業(yè)。由于工種交換頻率不高，考慮運(yùn)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(yùn)輸，配置有專門剎車系統(tǒng)，失靈后能自動(dòng)斷氣抱剎裝置，確保坡道運(yùn)輸安全。

（2）各種車輛及運(yùn)輸均應(yīng)實(shí)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(qiáng)行車安全管理，對(duì)運(yùn)輸車輛的行駛速度進(jìn)行明確要求，上坡不超過(guò)5km/h；下坡輕車不超過(guò)5km/h；下坡重車不超過(guò)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(guò)洞口與主支洞交叉口調(diào)度人員的聯(lián)動(dòng)調(diào)度確保支洞范圍內(nèi)不進(jìn)行會(huì)車，從根本上避免支洞范圍內(nèi)自卸車會(huì)車?yán)щy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(fù)責(zé)人簽字確認(rèn)。易損部件定期進(jìn)行強(qiáng)制性更換。

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

（7）自卸車、裝載機(jī)、罐車等經(jīng)常出入洞的車輛，每次進(jìn)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(xiàng)目部將不定期對(duì)其進(jìn)行檢查，未按規(guī)定填寫檢修記錄的，將對(duì)維修人員及車輛進(jìn)行重罰。

（8）所有進(jìn)洞車輛司機(jī)配備對(duì)講機(jī)，隨時(shí)了解洞內(nèi)行車及道路狀況。

（9）所有運(yùn)載車輛均不準(zhǔn)超載、超寬、超高運(yùn)輸。運(yùn)裝大體積或超長(zhǎng)料具時(shí)，應(yīng)有專人指揮，專車運(yùn)輸，并設(shè)置顯示界限的紅燈。

6 增設(shè)應(yīng)急避險(xiǎn)洞

主支洞交叉口安全防護(hù)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(xiǎn)車道。應(yīng)急避險(xiǎn)車道方向與8#支洞同軸線，位于支洞末端的對(duì)面。避險(xiǎn)車道坡度設(shè)計(jì)坡度20%，長(zhǎng)度30m。避險(xiǎn)車道沙坑填料采用滾動(dòng)阻力值較大的豆礫石，粒徑12.5cm，沙坑深度0.5m～1.0m，制動(dòng)坡床起點(diǎn)采用10cm，以30m長(zhǎng)度漸變至總厚度（如圖1示）。

圖1 應(yīng)急避險(xiǎn)洞縱剖面圖（單位：mm）

7 結(jié)語(yǔ)

8#支洞采用無(wú)軌運(yùn)輸方案后，提高了運(yùn)輸效率，加快了施工進(jìn)度，保證合同工期的按時(shí)完成。開工至今，工程已完成大半，在確保施工進(jìn)度的同時(shí)，未發(fā)生任何安全事故。通過(guò)本工程的實(shí)例可以說(shuō)明斜井的坡度在21%以下時(shí)采用無(wú)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].