小斷面大坡度斜井有軌運輸系統優化選型計算探討

摘要：甘肅省引洮供水二期工程是解決城鎮生活和工業用水、農村人畜飲水、農業灌溉和生態用水的大型調水工程。文章通過工程實例，對小斷面、大坡度斜井的有軌運輸設備進行合理選型計算，可有效降低安全風險及施工成本，提高工效，對同類工程施工具有一定的參考意義。

關鍵詞：小斷面；大坡度；斜井；有軌運輸系統；選型計算 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV513 文章編號：1009-2374（2017）06-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.015

1 工程概況

甘肅省引洮供水二期工程是以已建成的九甸峽水利樞紐為水源，從洮河流域調水到甘肅省中部嚴重干旱缺水的11個國家重點扶貧縣，解決該地區極其困難的城鎮生活和工業用水、農村人畜飲水、農業灌溉和生態用水的大型調水工程，工程分兩期進行，其中一期工程已建成投入運營。

引洮供水二期主體12標段位于甘肅省定西市通渭縣及白銀市會寧縣境內，總干渠位于水頭梁22#隧洞1#平洞（汪家曲斜井）控制段末～23#隧洞進口（油房溝）控制段末之間，渠系樁號為總干渠42+362.67～50+134.96，標段渠線長7772.29m，工程規模為大（2）型，斷面形式為城門洞型，凈斷面尺寸3×3.4m（B×H），設計縱坡1/1250，設計流量13.6m?/s。

其中，22#隧洞2#斜井原設計長410m（斜距），坡度50.9%（26.9°），經現場調整后，斜井長442m（斜距），坡度39.7%（傾角21.66°），垂直高度163m，與主洞交角為左下角29.328°，斷面形式為城門洞型，凈斷面尺寸4.26×3.75m（B×H），承擔主洞單向掘進2667m的施工任務。

2 方案對比及確定

因2#斜井屬小斷面大坡度斜井，洞內運輸難度大、安全風險高且承擔主洞大量的施工任務，因此安全高效的斜井出渣運輸系統是解決進度、安全問題的關鍵。

目前國內水工隧洞斜井出渣運輸方式主要有無軌出渣運輸、有軌出渣運輸和無軌裝渣有軌運輸等幾種，其中小斷面（特指開挖面積為10～30m2或跨度為3～5.5m）洞室出渣宜采用有軌運輸方式。

采用有軌運輸一般分為機車牽引和絞車牽引兩種方式，裝渣設備又分為礦斗裝渣和行駛托板托運出渣車等方式，根據2#斜井工期要求并結合現場安全情況，斜井段出渣采用絞車牽引礦斗有軌運輸方式；進入主洞后，采用絞車牽引托板托運出渣車方式，這樣避免主洞段棄渣多次倒運，其中斜井段出渣系統示意圖見圖1出渣系統示意圖：

3 機械設備選型及計算

根據設計文件描述，2#斜井段地質情況為γ4花崗巖，圍巖類別為Ⅱ、Ⅲ類居多，局部地段為Ⅳ類。根據總工期要求，斜井段需保證每天2個循環，其中每循環進尺2m左右考慮，斜井段運輸系統包括軌道擬采用43kg/m型鋼軌，下鋪寬220mm厚160mm枕木，軌距90cm；絞車牽引礦斗出渣運輸，礦斗選用3m3專用礦斗，大坡度履帶刮板扒渣機裝渣，運輸系統設備能力選型計算如下：

3.1 鋼絲繩選型計算

3.1.1 繩端受力分析計算：

根據計算可知，選定絞車功率為132kW>126.7kW，滿足要求。

綜上所述，需配備功率為132kW絞車牽引3m3專用礦斗，鋼絲繩為6×7+FC合成纖維芯鋼絲繩，其公稱直徑為26mm才能滿足現場施工需求。

4 結語

飲水隧洞普遍具有斷面小、不利于大型機械施工等特點，而坡度大、斷面小的斜井更是增加了施工難度和安全風險，因此對現場機械配置進行合理選型是提高工效，降低安全風險及施工成本的最佳途徑，通過對現場機械配置詳細計算后投入使用，經現場驗證效果良好，安全、進度滿足施工要求，達到了預期效果。

參考文獻

[1] 煤礦安全規程[S].北京：煤炭工業出版社，2001.

[2] 一般用途鋼絲繩（GB/T 20118-2006）[S].北京：中國標準出版社，2006.

[3] 水工建筑物地下開挖工程施工規范（SL378-2007）[S].北京：中國水利水電出版社，2009.

作者簡介：鄧浩（1981-），男，湖南澧縣人，中鐵二十局集團第三工程有限公司工程師，研究方向：公路、水利施工。

（責任編輯：黃銀芳）