[摘要]：盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸擔(dān)負(fù)著盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時渣出的外運(yùn)，應(yīng)根據(jù)隧道作業(yè)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。水平運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮，運(yùn)輸軌道的布置形式、道岔的選用、電瓶車的選用、運(yùn)輸系統(tǒng)軌枕的設(shè)計(jì)和固定形式等因素，在確保運(yùn)輸系統(tǒng)的可操作性和安全性的同時，提高運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸效率。

[主題詞]：運(yùn)輸系統(tǒng)；軌道布置；道岔；電瓶車；運(yùn)輸效率。

1、引言

現(xiàn)今進(jìn)行如地下軌道交通等大型隧道挖掘時，通常會應(yīng)用盾構(gòu)隧道施工技術(shù)。通過盾構(gòu)機(jī)前端的刀盤不停旋轉(zhuǎn)將隧道前方未開掘的土石切削挖掘成渣土，然后緊接著利用盾構(gòu)機(jī)臺機(jī)的傳輸機(jī)構(gòu)將挖下來的渣土運(yùn)至外設(shè)的電瓶車，電瓶車再連續(xù)不斷地將承載著的渣土運(yùn)至出土井，最后運(yùn)至隧道外。隨著地下軌道交通的發(fā)展，目前應(yīng)用于城際軌道的盾構(gòu)隧道截面面積都較大（直徑達(dá)到8.8m），這樣單位距離上的渣土方量大，需要電瓶車連續(xù)不斷地來回作業(yè)才能完成單位距離上的隧道渣土外運(yùn)，并且隨著隧道挖掘的前進(jìn)，長度不斷延伸，電瓶車的運(yùn)輸距離也就不斷增長，必將要花費(fèi)更多時間在運(yùn)輸過程上，這就耽誤了施工的時間，降低了整體效率。

如果要提高運(yùn)輸效率，則需要增加電瓶車容量或者增加電瓶車的數(shù)量。不過由于隧道空間、改造成本的限制，實(shí)際施工中一般是通過增加電瓶車的數(shù)量來解決渣土外運(yùn)問題。不過電瓶車數(shù)量增加后，就帶來了電瓶車調(diào)度困難的問題，一旦調(diào)度不當(dāng)，延誤施工進(jìn)度，甚至發(fā)生電瓶車碰撞的事故。

2、運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

大直徑土壓盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足以下三點(diǎn)要求：

1）運(yùn)輸效率高：大直盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)必須滿足土壓盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時渣土的外運(yùn)工序，使盾構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)一環(huán)（1.6m以上）的停機(jī)時間為零。

2）安全性高：水平運(yùn)輸系統(tǒng)動作時具有較高的安全系數(shù)，避免發(fā)生車輛碰撞等事故發(fā)生。

3）可實(shí)行性高：水平運(yùn)輸系統(tǒng)必須具有較高的可實(shí)行性，盡量利用現(xiàn)有條件，節(jié)約成本。

3、運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1、運(yùn)輸軌道布置形式和道岔的選用

大直徑土壓盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)軌道形式設(shè)計(jì)為循環(huán)式運(yùn)輸軌道，軌道大體結(jié)構(gòu)為臺車內(nèi)及后面50m為兩列軌道，中間四軌道的形式，隨著隧道的延伸不斷延伸。本隧道軌道間距970mm，采用43Kg軌道鋪設(shè)，軌枕采用200X200H型鋼加支撐鋪設(shè)。

當(dāng)隧道掘進(jìn)200m后，在距離盾構(gòu)井41m處安裝一套渡線道岔，編號為1#渡線道岔，1#渡線道岔往暗挖擴(kuò)大端方向鋪設(shè)長140m的四列軌道。2#道岔安裝于臺車后50m的位置，1#道岔與2#道岔之間鋪設(shè)四列軌道。1#道岔總長28m，分兩部組成，總重量8t，道岔采用43Kg軌道鋼固定于16mm鋼板上，軌道間采用連接板固定連接。2#道岔總長15m，總重量7t，分三部分組成，方便于道岔的安裝和運(yùn)輸。

當(dāng)電瓶車在隧道中損壞且需要較長維修時間，為避免影響隧道中電瓶車循環(huán)運(yùn)作，本隧道軌道特設(shè)置儲車道，需要維修的電瓶車開入儲車道進(jìn)行維修。儲車道總車140m，可滿足2臺電瓶車儲放。

3.2、電瓶車的選用

為滿足土壓盾構(gòu)出渣量要求，電瓶車的選用為運(yùn)輸系統(tǒng)的重要內(nèi)容。以直徑8.8m土壓盾構(gòu)為例，運(yùn)輸系統(tǒng)選用3列電瓶車，每列電瓶車配置5節(jié)土斗、1節(jié)砂漿車、1節(jié)管片小車，電瓶車以循環(huán)的形式進(jìn)行運(yùn)作。

設(shè)定進(jìn)入隧道方向定為上行，出隧道方向定為下行，上行通道為A道，下行通道為B道。軌道運(yùn)作過程為，電瓶從始發(fā)井口上行進(jìn)入隧道，經(jīng)過2#雙開道岔后，進(jìn)入臺車內(nèi)部執(zhí)行裝載渣土、吊管片、送漿等任務(wù)，完成任務(wù)后電瓶車下行，經(jīng)過雙開2#道岔時，搬動改道板，電瓶車下行到B道至到達(dá)1、2#出土井，在1、2#出土井執(zhí)行卸渣土、裝管片、裝漿任務(wù)，完成任務(wù)后上行到1#渡線道岔，經(jīng)過1#渡線道岔后，搬動改道板，電瓶車上行到A通道進(jìn)入隧道，完成第一次循環(huán)，另外兩臺電瓶車以同樣的方法循環(huán)執(zhí)行任務(wù)。如遇到需要兩臺電瓶車同時出土?xí)r，先下行的電瓶車可前行到3、4#出口處進(jìn)行吊土，后下行的電瓶車在1、2#出土口吊土。

運(yùn)作過程中1、2#道岔安排專人負(fù)責(zé)電瓶車上下行的指揮，1#安排2名專職指揮工，2#道安排1名專職指揮工，負(fù)責(zé)電瓶的調(diào)配。道岔進(jìn)出方向安裝紅綠警示燈，道岔指揮人員及時操作改道板，確保電瓶車順利通過道岔處。電瓶車接近道岔時司機(jī)減速鳴笛，確認(rèn)道岔正確后，方能勻速通過道岔。道岔首次安裝為盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)200m后，以后將每延伸200m2#道岔向前移動一次。道岔移動時利用電瓶車拖動拆除道岔。由于臺車軌道剛好為電瓶車軌道的的3倍距離，因此，拆除道岔后，只須將軌道連接即可完成四列軌道的延伸。

3.3、運(yùn)輸系統(tǒng)軌枕的設(shè)計(jì)

1）軌枕結(jié)構(gòu) 軌道采用43#軌道鋼，軌枕采用200*200H鋼，每隔800～1000mm橫向安放于隧道，軌枕上方按970mm距離鋪設(shè)4條軌道，電瓶車按需要，可在左、中、右位置行走，盾構(gòu)機(jī)臺車輪子（間距2910mm）在外側(cè)軌道行走。為保證軌枕強(qiáng)度，在中間部位加撐200*200H鋼，為防止軌枕因受力移動，在軌枕兩端和中部分別有4顆φ18mm膨脹螺栓固定于管片上，同時，能用管片螺栓連接的盡量利用管片螺栓。見圖4.

2）受力分析

在兩臺電瓶車同時壓在同一根軌枕時受力最大，求出此時的最大彎矩。

200*200H鋼的截面系數(shù)W＝10.52*105mm3=1.052*10-3m3

Mmax=250000*485*970/1455=80.8*106Nmm=80.8*103Nm

σ=M/W=80.8*103/1.052*10-3=76.8*106Pa

H鋼（σ）＝325MPa，考慮到安全系數(shù)，上述應(yīng)力是在安全的范圍。

2.2膨脹螺栓受力分析：

軌枕單邊受力時分析圖如圖6：

在最極端的情況下，單邊軌枕受到電瓶車一半的力，即

P3=P4=12.5t

由圖1可知

P1＝480*P3+(9480+980)0*P4/480+980=14.948t=14.948*104N

根據(jù)圖中幾何關(guān)系，可知：

P1x=56789N，

整個軌枕分布12顆φ18mm螺栓，按有效受剪螺栓8顆計(jì)算，每顆螺栓受剪力

F＝56789/8＝7098.7N，

φ18mm螺栓截面積A＝254mm2=254*10-6m2

剪切應(yīng)力τ=F/A=7098/254*10-6=27.95MPa，

可知，螺栓受此剪力，考慮上安全系數(shù)，強(qiáng)度沒問題，足夠安全。

4、結(jié)束語

隧道水平運(yùn)輸為盾構(gòu)施工中風(fēng)險控制點(diǎn)，為此，加強(qiáng)運(yùn)輸系統(tǒng)的管理為隧道工作的重點(diǎn)。應(yīng)安排專職軌道調(diào)度人員，統(tǒng)一安排管理道岔和電瓶車的運(yùn)行調(diào)度，從而提高運(yùn)作效率。同時必須做好軌道日常檢查工作，機(jī)修人員負(fù)責(zé)每天對軌道及道岔進(jìn)行巡查，日常檢查內(nèi)容包括扳道器完好性、道岔軌道壓板安裝是否緊固等，對出現(xiàn)的問題及時處理，確保系統(tǒng)的完好性，從而達(dá)到提高水平運(yùn)輸系統(tǒng)安全系數(shù)的目的。