棋盤石長達隧道有軌運輸設(shè)計及施工維護技術(shù)

1、<p>　　棋盤石長達隧道有軌運輸設(shè)計及施工維護技術(shù)</p><p>　　摘要：棋盤石隧道是向莆鐵路唯一一座長達Ⅰ級風險隧道，獨頭掘進長達5.4km, 運輸距離長，給施工組織帶來很大麻煩，控制好洞內(nèi)運輸，解決好運輸矛盾，提高運輸效率，對促進施工生產(chǎn)至為重要。棋盤石隧道施工過程中有軌運輸?shù)姆桨冈O(shè)計選定、設(shè)備選型及安裝、施工維護、安全操作注意事項等進行了詳細敘述。在施工中設(shè)備運行良好、出渣運輸效率滿足要求，

2、保證施工進度、可為類似長大隧道施工洞內(nèi)出渣運輸借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 長達隧道 有軌運輸 方案設(shè)計 施工維護 </p><p>　　中圖分類號：U45 文獻標識碼：A </p><p><b>　　1.工程概況 </b></p><p>　　向莆鐵路設(shè)計時速200公里，預(yù)留時速250公里，本管段施工的棋盤

3、石隧道起于尤溪縣城關(guān)鎮(zhèn)，止于尤溪縣臺溪鄉(xiāng)清溪村。隧道進出口里程為DK400+988～DK411+796，為雙線隧道，全長10808m（我項目部施工7212米，施工里程為DK400+988～DK408+200），單面上坡，坡度為7.6‰，隧道最大埋深770m，獨頭掘進距離最長為2#橫洞工區(qū)5350m（其中橫洞長度為2150m）。其余輔助孔道基本同樣存在獨頭施工距離長，洞內(nèi)運輸難度大的特點，隧道掘進指標每月最高要到達160m以上滿足工期要求

4、，因此施工運輸出渣制約生產(chǎn)的重要因素，解決好施工運輸將會大大改善施工作業(yè)環(huán)境，加快施工進度。本隧道輔助導坑設(shè)置如下： </p><p>　　棋盤石隧道輔助坑道一覽表 </p><p>　　輔助坑道名稱 與線路左線中線交點里程 與左線前進方向夾角 與正線的相對位置 洞口里程 斜長（m） 綜合坡度 運輸方式 車道形式 </p><p>　　1號斜井 DK401+950

5、90° 線路左側(cè) XDK0+372 375.41 8.92% 無軌 雙車道 </p><p>　　2號橫洞 DK405+000 144° 線路左側(cè) H1DK2+150 2155 6.7‰ 有軌 雙車道 </p><p>　　3號橫洞 DK409+000 30° 線路右側(cè) H2DK2+140 2140 3‰ 無軌 單道＋錯車道 </p><p

6、>　　2號橫洞內(nèi)平導 / / 線路左側(cè) PDK404+916.37 3283.67 7.6‰ 有軌 雙車道 </p><p>　　棋盤石隧道巖性主要為沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖夾砂礫巖，熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，大理巖、滑石化白云質(zhì)大理巖等。隧道可能存在斷層、巖溶、突泥涌水、巖爆等不良地質(zhì)條件。為鐵道部認定的全標段唯一的一座I級風險隧道。其現(xiàn)場立體圖如下： </p><p&

7、gt;<b>　　2.運輸方案確定 </b></p><p>　　棋盤石2#橫洞洞身為2150m，綜合坡度為6.7‰，承擔正洞施工任務(wù)2960m，以及平導施工任務(wù)3283.63米，該工區(qū)的施工為整條隧道的關(guān)鍵線路。橫洞設(shè)計有效斷面為32m3，尺寸為3.82*5.50m，設(shè)計采用無軌運輸車道為單道+錯車道形式。依據(jù)承擔的工區(qū)的施工任務(wù)和通風、排水情況及施工經(jīng)驗等綜合考慮，調(diào)整2#橫洞工區(qū)無軌運

8、輸為有軌運輸方式。 </p><p>　　2.1總體方案布置及施工步驟 </p><p>　　2.1.1施工總體布置 </p><p>　　配備大型機械作業(yè)，重載有軌運輸，設(shè)備按“快速掘進”模式配備，正洞、平導洞內(nèi)軌道布設(shè)為“雙軌單線+錯車道”，按照需要設(shè)置道岔，以滿足運輸調(diào)度的需要；橫洞內(nèi)采取軌道布設(shè)為“四軌雙線”，每隔400米設(shè)一渡線，以滿足運輸調(diào)度的需要。 &

9、lt;/p><p>　　隧道出渣、運輸機械配套模式：正洞采?。貉b載機（挖掘機配合）+電瓶機車（CDXT12T）+梭式礦車（S-25型25m3）+雙軌單線（正洞布設(shè)道岔錯車道）+四軌雙線（43kg/m鋼軌，900mm軌矩）+裝載機+斯太爾自卸車；平導采取：扒渣機（ITC312）+電瓶機車（CDXT12T）+梭式礦車（S-25型25m3）+雙軌單線（平導布設(shè)道岔錯車道）+四軌雙線（43kg/m鋼軌，900mm軌矩）+裝載

10、機+斯太爾自卸車。其關(guān)鍵工序施工照片如下： </p><p>　?。ㄒ唬┧蟮V車運輸噴錨料 </p><p>　　（二）梭礦車洞內(nèi)裝渣 </p><p>　?。ㄈ┧蟮V車洞外棧橋卸渣 </p><p>　?。ㄋ模┯熊壒捃嚌仓炷?</p><p>　　2.1.2施工步驟 </p><p>　　出

11、渣運輸過程大致分兩個階段： </p><p>　　第一階段：正洞、橫洞及平導內(nèi)采取有軌運輸方式出渣；附洞內(nèi)有軌運輸平面圖。 </p><p><b>　　洞內(nèi)階段性布置圖 </b></p><p>　　第二階段：洞外棄渣場采用無軌轉(zhuǎn)渣方式，附洞外轉(zhuǎn)渣場平面圖。 </p><p><b>　　洞外布置簡圖 <

12、;/b></p><p><b>　　2.2軌道布置 </b></p><p>　　2.2.1洞內(nèi)軌道布置 </p><p>　　隧道正洞、平導布置單車道，橫洞布置雙車道，正洞、平導、橫洞內(nèi)未澆筑仰拱（底板）段采用15cm×15cm枕木鋪設(shè)軌道，已澆筑仰拱（底板）段采用槽鋼布設(shè)軌道，軌道間距80cm，軌距900mm； 采用6#道

13、岔布設(shè)錯車道。 </p><p><b>　　洞內(nèi)軌道布置圖片 </b></p><p>　　2.2.2洞外軌道布置 </p><p>　　洞外軌道布置包括棄渣線、拌和站及充電房等各種專用線，由于橫洞口施工場地狹窄，一次性完成軌道鋪設(shè)有困難，因此棄渣線軌道利用棄渣逐步擴展場地，沿場地外緣逐漸延伸。出渣線由洞內(nèi)出洞后通過渡線調(diào)車，并向拌和站、充電

14、房（兼修理房）各引一條專用線。 </p><p><b>　　洞外軌道布置圖片 </b></p><p>　　不同曲線下的外軌超高、內(nèi)軌超寬 </p><p>　　S1―兩股鋼軌中心距離（毫米）； </p><p>　　Vc―機車車輛平均速度，2.78米/秒； </p><p>　　Qmax―最大

15、輪對寬度（輪距）（毫米）； </p><p>　　F―矢距，F(xiàn)=L2/2R(L為固定軸距，R為曲線半徑) </p><p><b>　　1）、外軌超高 </b></p><p>　　h=S1?Vc/g?R=970×2.782/9.8×35=22mm </p><p><b>　　2）、內(nèi)軌加

16、寬 </b></p><p>　　S=S曲- S直=L2/2R=10002/2×35000=14mm </p><p>　　軌距及軌縫允許誤差：不論在直線上或曲線上，軌距的偏差，寬不得超過標準寬度6毫米，窄不得超過標準寬度4毫米。鋼軌接頭縫不大于5毫米，相臨軌頭高低差應(yīng)小于2毫米。左右錯開應(yīng)小于2毫米。接頭縫應(yīng)位于兩枕木間。 </p><p>

17、<b>　　2.3設(shè)備配置 </b></p><p>　　2.3.1出渣運輸參數(shù) </p><p>　　坡度：橫洞進口坡度均為6.7‰，正洞及平導為7.6‰； </p><p>　　鋼軌：采用P43鋼軌，軌距900mm； </p><p>　　裝渣：采用ITC312和裝載機進行出渣； </p><p&

18、gt;　　牽引：XDXT12型電機車，自重12T，行速10～25km/h； </p><p>　　運輸：S-25型梭式礦車，自重20T，卸載時間3min，外型尺寸12910×1800×2630 mm，最大行車速度20 km/h。 </p><p>　　2.3.2設(shè)備數(shù)量計算 </p><p>　　設(shè)備數(shù)量計算按掘進5.4km，一次出渣時間不超過3

19、.5小時為原則，施工中應(yīng)加強調(diào)度，共配備12臺電瓶車，9臺梭式礦車。計算如下： </p><p><b>　　主要運輸設(shè)備 </b></p><p>　　序號 機械名稱 單位 數(shù)量 型號 備注 </p><p>　　1 扒渣機 臺 1 ITC312 </p><p>　　2 挖掘機 臺 1 小松 </p>

20、<p>　　3 裝載機 臺 2 小松 </p><p>　　4 電瓶車 輛 12 CDXT-12 </p><p>　　5 梭式礦車 輛 9 S－25 </p><p>　　6 自卸車 輛 5 斯太爾 </p><p>　　7 混凝土罐車 輛 5 6m3 </p><p>　　8 鋼軌 米 16660 43k

21、g/m </p><p>　　9 道岔 副 15 </p><p>　　10 專用載人車 輛 1 人員進出 </p><p><b>　　計算參數(shù)： </b></p><p>　　出渣量計算：每循環(huán)進尺2.25m；（炮眼深2.5m，利用率90%）則循環(huán)渣量為：2.25×120×1.4=378m3； &

22、lt;/p><p>　　運距計算：以平導掘進至3283.63米為計算依據(jù)，則最大運距為3283.63+2150=5433.63m； </p><p>　　機車輪軌粘著系數(shù)取ψ=0.2； </p><p>　　列車單位阻力取ω=8kg/t； </p><p>　　坡度單位阻力取ιP出洞=6、7‰ ιP入洞=6、7‰ </p><

23、p><b>　　機車最大牽引力 </b></p><p>　　Fmax=PC?ψ?1000=12×0.2×1000=2400kg（PC――機車粘重） </p><p><b>　　機車牽引能力 </b></p><p>　　出洞QC= Fmax/（ω+ιP出）－PC=2400/（8+6）－12=1

24、60T </p><p>　　QC――機車牽引能力T； </p><p>　　每輛機車牽引礦車數(shù)量n </p><p>　　n=Qc/(Q+q) </p><p>　　Q――礦車載重量,每列礦車為Q=45×1.5=67.5T </p><p>　　q――礦車自重,S-25型梭礦車為20T </p>

25、<p>　　n出=QC出/(Q+q)=160/(67.5+20)=1.8(輛) </p><p>　　考慮到工程施工中存在的諸多不確定的因素，而且計算中采用了大量經(jīng)驗數(shù)據(jù)，為確保牽引能力，本工程中取 n=1(輛)。 </p><p>　　根據(jù)出渣運距、出渣量、運行速度計算礦車數(shù)量 </p><p>　　正洞單洞雙線（洞內(nèi)掘進至2km，洞外150m計），

26、平均車速8km/h， </p><p>　　按照3.5h出渣完成需9臺S-25型梭礦車； </p><p>　　平導需要3臺S-25型梭礦車； </p><p>　　同時施工（一個平導+一個正洞）：作業(yè)系數(shù)按照0.6計算： </p><p>　　（9+3）×0.6=7.2輛，則需8臺S-25型梭礦車； </p><

27、;p>　　根據(jù)以上計算表明，取最大值2#橫洞內(nèi)有軌運輸需要9臺S-25型梭礦車。 </p><p><b>　　3.有軌運輸管理 </b></p><p>　　3.1加強管理 健全組織 </p><p>　　制定嚴格的安全措施，成立以項目部主管領(lǐng)導的安全管理小組，定期分析安全生產(chǎn)形勢，研究解決施工中存在的問題。組織實施對項目的安全管理，保

28、證施工生產(chǎn)安全貫穿于施工全過程。充分發(fā)揮各專兼職安檢人員的監(jiān)督作用，及時發(fā)現(xiàn)和排除安全隱患。 </p><p>　　3.2有軌運輸管理及維護 </p><p>　　洞口值班調(diào)度應(yīng)由熟悉隧道施工作業(yè)程序的人員擔任，值班調(diào)度應(yīng)隨時掌握洞內(nèi)各施工工作面施工進展和礦車運行情況，及時調(diào)度、調(diào)整進出洞礦車數(shù)量以保證施工工作順利開展、軌道運輸協(xié)調(diào)有序；避免調(diào)度失靈引起的窩工等待及軌道運輸堵塞現(xiàn)象發(fā)生。

29、</p><p>　　洞內(nèi)司岔、值班人員應(yīng)隨時掌握洞內(nèi)礦車運行情況，嚴格管理紅綠燈，及時扳岔或指揮礦車等候會讓，嚴禁出現(xiàn)紅綠燈值班調(diào)度脫崗現(xiàn)象發(fā)生；司機應(yīng)服從司岔值班人員指揮及紅綠信號燈信號指示，進行通過或等候會讓作業(yè)，嚴禁司機沖岔、闖紅燈信號或搶道行車。 </p><p>　　道岔管理：設(shè)紅綠燈、道岔標識燈箱、有線電話；派專人負責管理；以保證礦車正常通行。 </p><

30、;p>　　軌道管養(yǎng)：雙車道軌道管養(yǎng)，派專人負責管理，以保證軌道滿足運輸順暢通行條件。 </p><p>　　洞內(nèi)出現(xiàn)緊急情況需啟用渡線道岔改單線軌道運輸時，派專人負責管理，同時將道岔情況報洞口值班調(diào)度；嚴禁其他人員未經(jīng)允許私自扳渡岔作業(yè)。 </p><p>　　3.3有軌運輸監(jiān)控 </p><p>　　做出詳細的有軌運輸安全運營技術(shù)措施，做好有軌運輸安全技術(shù)操

31、作規(guī)程交底，做好安全技術(shù)作業(yè)指導書以及有軌運輸調(diào)度規(guī)則，充分發(fā)揮有軌運輸?shù)恼w功能效應(yīng)。 </p><p><b>　　3.4安全措施 </b></p><p>　　保持現(xiàn)場管線整齊，燈明、路平、無積水。施工中加強對機具、電器設(shè)備的檢查和維修，各種施工機械和電器設(shè)備均設(shè)置漏電保護，確保用電安全。 </p><p>　　電瓶車司機、礦車（含梭礦、

32、砼罐車下同）操作工必須通過培訓，持證上崗；嚴禁非司機人員操作礦車或?qū)⒌V車借給他人操作；電瓶車按要求安裝照明及警示燈并確保正常使用。礦車摘掛后調(diào)車、編組、停留時，應(yīng)備有剎車裝置；司機在開車前，必須檢查車況是否良好、牽引桿及連接銷是否牢固可靠、剎車裝置是否靈活可靠、梭礦兩車廂搭接處擋渣門是否關(guān)閉，如有問題及時排除；嚴禁車輛帶病作業(yè)； </p><p>　　司機開車前必須鳴笛并注意?望、觀察礦車前后是否有人、車或其他障

33、礙物，隨時做好剎車準備；礦車非牽引側(cè)牽引桿必須吊空；利用電瓶車牽引其他機具、車輛時，要確認連接牢固后，鳴笛、慢行，嚴禁急剎車。 </p><p>　　梭礦操作工作業(yè)時必須戴絕緣手套，電纜、插頭、插座禁止放置水中和易濺水的地方；作業(yè)時應(yīng)注意礦車頂部石渣情況，防止落石傷人。 </p><p>　　礦車在洞內(nèi)行車時速不大于20km/h；共用雙線地段左線上行、右線下行；直行優(yōu)先，并線、拐彎車輛避讓

34、直行車輛；礦車同向行駛過程中兩車保持不小于100m車距；在進出洞口、平導道口、道岔、施工作業(yè)區(qū)、公路平交道口時應(yīng)減速鳴笛緩慢以時速不大于6km/h通過。 </p><p><b>　　4.結(jié)束語 </b></p><p>　　有軌運輸從根本上解決了長大隧道輔助坑道斷面小，汽車出渣困難的問題，采用有軌運輸，有效的解決了運輸矛盾，加快了運輸效率，提高了出渣效率，同時確保了

35、洞內(nèi)空氣質(zhì)量清新，滿足了標準化作業(yè)環(huán)境要求，確保工人正常施工，保證了工程進度。 </p><p>　　4.1加強安全管理、控制好現(xiàn)場調(diào)度是實現(xiàn)有軌運輸效果的關(guān)鍵。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　1、 TB10003-2005鐵路隧道設(shè)計規(guī)范 </p><p>　　2、TB10204