一種礦山軌道車系統在抗滑樁施工中的應用

王 強， 莊 海 龍

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

一種礦山軌道車系統在抗滑樁施工中的應用

王 強， 莊 海 龍

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

依據現場實際條件，在施工程序發生改變的情況下，以對周圍施工工作面影響最小為前提選取最優施工方案。介紹了采用一種礦山較常用的軌道車有效解決水電工程高邊坡頂部抗滑樁存在的施工問題，可為類似工程借鑒。

調壓井；抗滑樁；礦山軌道車；施工；應用

1 概 述

某電站布置有大斷面圓形調壓井，根據調壓井邊坡現場開挖揭露的地質條件，為了保證邊坡的永久安全，設計單位在調壓井邊坡頂部增設了一排抗滑樁。9根抗滑樁斷面尺寸為4.1 m×3.1 m，距調壓井邊坡開口線7～8 m，呈“一”字型布置。由于調壓井邊坡已經開挖施工近50 m且為土質邊坡，若在成型的邊坡上重新開挖道路，勢必會造成邊坡的嚴重破壞，且施工道路在征地紅線范圍內已不具備布置條件。開挖前，考慮到抗滑樁開挖的渣體可以采用在邊坡安置鋼制溜槽予以解決，但支護及混凝土澆筑期間的施工所用材料較多，采用溜槽自下而上不方便運輸，所有材料僅靠人工運輸，不但費工、費時、費力，同時還會影響周圍的支護施工，存在較大的安全隱患，亦無法滿足施工總進度要求。為了解決以上問題，我們根據調壓井抗滑樁現場布置條件并經綜合考慮，在現場布置了礦山軌道系統，解決了抗滑樁出渣及各種施工材料運輸問題。該軌道系統總長72.5 m，坡比為1∶0.75。

為了不影響已經開挖的邊坡進行下一步的施工，將軌道系統布置在調壓井邊坡下游，起點平臺高程為2 167.3 m，終點平臺高程為2 225.55 m，系統由軌道系統、提升系統及安全系統等組成。

2 纜機的設計

礦山軌道系統運輸小車自重0.6 t，設計載重型號為1.5 t，牽引系統采用5 t卷揚機，牽引鋼絲繩采用6股、每股19絲、直徑為15.5 mm的鋼絲繩，鋼絲繩強度極限為1 400 N/mm2，鋼絲繩破斷拉力Fg=125 kN。筆者介紹了牽引鋼絲繩容許拉應力計算、設計荷載工況下的鋼絲繩最大拉力和鋼絲繩安全校核情況(圖1)。

(1)牽引鋼絲繩容許拉應力計算。

依據參考文獻《建筑施工計算手冊》(第二版 汪正榮編著 中國建筑工業出版社)進行計算。Vφ15.5牽引鋼絲繩容許拉應力計算公式：

式中 [Fg]為鋼絲繩容許拉應力(kN)，取125 kN；Fg為鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和(kN)；α為考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數，取α=0.85(kN)；K為鋼絲繩使用安全系數，取K=4.5。

(2)設計荷載牽引繩受力計算。

軌道車設計自重為6 kN，設計渣體載重15 kN，牽引繩最大使用長度為72.5 m，最大牽引繩長度自重61.31 kg，牽引繩受力牽引時與地面角度為53°。牽引繩牽引時要克服的力為：設計渣體荷載(G1)、小車自重(G2)、牽引鋼繩自重(G3)之和沿牽引繩方向的分力和小車內裝滿渣體滾動與軌道摩擦產生的滾動摩擦力之和Fmax，滾動摩擦系數f為0.1。

Fmax=(G1+G2+G3)×sin53°+(G1+G2)×cos53°×f

=(15+6+0.61)sin53°+(15+6)cos53°×0.1

=18.52(kN)

鋼絲繩安全校核：Fmax<[Fg]=18.52 kN<23.6 kN，牽引繩設計滿足安全要求。

(3)卷揚機安全校核。

圖1 軌道式纜機示意圖

系統配置的卷揚機為5 t卷揚機，通過計算得知：牽引繩受力時的Fmax為18.65 kN，即1.865 t，卷揚機配置滿足設計要求。卷揚機固定在采用C20混凝土澆筑的基礎上，基礎體積為1.5 m×1.2 m×0.3 m(長×寬×厚)。在澆筑基礎混凝土時，提前施工φ25，L=4.5 m錨桿，在混凝土中預埋地錨，卷揚機與其焊接連接牢固。

3 軌道的固定

保證軌道的穩固安全是整個系統的重中之重。軌道采用枕木基礎，枕木長1.5 m，枕木間距為30 cm，為了保證軌道枕木安全平穩，將鋪放枕木的坡面開挖成臺階狀，枕木安裝后采用土方回填密實。軌道與枕木的固定采用軌道道釘，每根枕木上設置8個軌道道釘，以確保軌道與枕木的固定。軌道之間的連接采用鋼板及螺絲，螺絲帽安裝在軌道外側，鋼板與鋼軌盡量密貼，在不妨礙鋼軌伸縮的條件下擰緊螺栓。

4 安全防護設施

(1)防沖坑的設置。

為防止鋼絲繩在運行過程中突然中斷，導致小車沿軌道下滑傷人，在纜機軌道末端開挖防沖坑。防沖坑尺寸為2 m(長)×1.2 m(寬)×1.3 m(深)。

(2)安全防護墻。

為了防止纜機失事時小車沖過防沖坑而危及其下部公路上的施工機械及施工人員安全，在纜機平臺外側修筑了一道防護墻，防護墻采用鋼筋石籠堆筑，防護墻高3 m，底寬2.5 m，頂寬1 m，防護墻長10 m左右。

(3)電器設備的防護。

為了保證卷揚機及配電系統不被雨淋，對卷揚機平臺采用鋼結構搭設避雨棚，雨棚主架采用φ25鋼筋搭設，彩鋼瓦遮蓋。

5 軌道系統操作安全規定

(1)制定專項操作規程,將操作規程張貼在卷揚機操作棚內，操作人員嚴格按照規程執行。

(2)卷揚機操作人員應培訓持證上崗。在軌道式纜機上工作的人員必須經過專項安全教育后方能上崗，嚴禁未經安全教育的人員到纜機工作面工作。嚴禁無證人員操作卷揚機。

(3)上下平臺采用對講機作為通訊工具，并設置專門的固定頻道，嚴禁任何單位及個人占用專用頻道。司機必須與指揮人員精密配合,步調一致，移動和起升重物時只能聽從指揮人員發出的信號，但“停車”信號不論誰發出，均應立即停車。

(4)每天進行操作前，對卷揚機、鋼絲繩、地錨進行檢查；每周對軌道系統檢查一次，如檢查出問題時應及時處理。

(5)卷揚機鋼絲繩的強度必須滿足載重要求，卷揚機要求運轉良好，緊急情況下抱閘制動可靠。卷揚機在投入使用前，必須認真檢查各部件和螺栓緊固與否，鋼絲繩的連接及各部位的潤滑情況，然后進行空載和全載運轉；空運載，正反方向運轉試驗各不得少于15 min，注意檢查各傳動部位有無沖擊、振動現象；制動器是否靈敏可靠。只有經確定機器狀況正常時，才能進行正式的運轉使用。

(6)鋼絲繩在卷筒上必須排列整齊，作業時最少需保留三圈，鋼絲繩繩頭在卷筒上應固定可靠。鋼絲繩應防止損傷、腐蝕或其他物理條件、化學條件造成的性能降低。為避免工作索迅速磨損，工作索應保持良好的潤滑狀態，所用潤滑劑應符合要求且不影響外觀檢查。

(7)若系統運行作業時突然停電，應立即拉電閘、切斷電源并將運行小車采用鋼繩鎖定在軌道上。

(8)軸承發熱溫度不得超過65℃。檢查軸承時，應清除封圈中的污垢，并將軸承在煤油(或柴油)中清洗干凈并重新在融化的潤滑脂中浸泡，向軸承中注入的潤滑脂不要過多，注潤滑脂量應占軸承空間的2/3。

(9)機器在運轉時不能進行清理和加油，嚴禁超額定荷載運轉；當發現機器失常、特別是制動不靈時，應立即停機檢修或進行調整，排除隱患和故障，確保安全。

(10)作業結束后，應將總電源開關切斷，鎖好電閘箱并根據要求清理現場，保養卷揚機及各部件，并由專業人員定期進行電氣維護工作。

(11)檢查各聯接螺栓。螺母有松動時，應按規定擰緊，螺母有損壞時應及時更換。

(12)結構的主要受力部位焊接或板材發生裂紋時，索道應立即停止使用。根據檢查結果，確定產生裂紋的原因，制定修理辦法，只有待結構經修理并經過荷載試驗且合格后方可使用。

6 結 語

礦山軌道車系統作為一種礦山施工中有效的運輸方式，其施工簡單、工期短、造價不高而得到了推廣。而依據現場實際情況，合理地運用礦山軌道車系統解決水電工程施工中遇到的問題，具有一定的借鑒作用。

(責任編輯：李燕輝)

2017-02-06

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1001-2184(2017)02-0065-03

王 強(1981-)，男，山西古縣人，項目總工程師，工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

莊海龍(1974-)，男，吉林敦化人，項目經理，工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作.