孫鵬飛

（遼寧潤中供水有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110166）

大坡度無軌運(yùn)輸斜井交叉口反坡緩沖洞設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

孫鵬飛

（遼寧潤中供水有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110166）

結(jié)合大伙房水庫輸水工程11號(hào)支洞斜井控制段引水隧洞開挖施工，簡要介紹大坡度無軌運(yùn)輸斜井交叉口反坡緩沖洞設(shè)計(jì)，為斜井運(yùn)輸提供良好的安全保障措施，為類似大坡度斜井施工提供較好的借鑒參考。

斜井；無軌運(yùn)輸；交叉口；緩沖洞；大坡度

1 工程概況

大伙房輸水工程11號(hào)支洞投影長度1 576.68 m，坡度為18.4%，其主支洞交叉段總長29.858m，11號(hào)支洞與主洞交角44.606°，里程為1 km+546.78 m～1 km+576.64 m。其中過渡段長13.14 m，里程為1 km+546.78 m～1 km+559.92 m；喇叭口段長16.72 m，里程為1 km+559.92 m～1 km+576.64 m，斷面形式為圓拱直墻形；主洞施工加強(qiáng)段長為30 m，里程為71 km+160.28 m～71 km+190.28 m，斷面形式為馬蹄形。11號(hào)支洞主支洞交叉處平面布置見圖1，支洞過渡段斷面圖見圖2。

圖1 11號(hào)支洞主支洞交叉處平面布置

2 大坡度斜井安全隱患分析

1）行車道路路況差。

2）斜井洞內(nèi)道路坡度大。

3）違章駕駛。

4）車輛超載、超高、超寬運(yùn)輸。

圖2 支洞過渡段斷面圖

5）車輛頻繁制動(dòng)、剎車失靈，對(duì)剎車系統(tǒng)缺乏必要的保養(yǎng)，導(dǎo)制剎車失靈。由于嚴(yán)重超載，在重力加速度的作用下，加大了車輛運(yùn)動(dòng)慣性，直接導(dǎo)致剎車失靈。

6）車輛行駛過程中爆胎、方向失控、側(cè)滑。

在上述情況發(fā)生后，主支洞交叉口安全防護(hù)處于薄弱環(huán)節(jié)，因此需充分利用環(huán)境因素，采用上坡自重減速原理設(shè)置交叉口反坡緩沖洞，以減小或控制此類安全隱患。

3 交叉口反坡緩沖洞設(shè)計(jì)

3.1 緩沖洞車道設(shè)計(jì)參數(shù)

緊急避險(xiǎn)車道長度的確定是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)的太長會(huì)增加成本，設(shè)計(jì)的太短則無法使失控的車輛以適合的減速率完全停下來，達(dá)到避險(xiǎn)效果。其長度需根據(jù)車輛下坡運(yùn)行速度及緊急避險(xiǎn)車道縱坡來確定，不同材料的滾動(dòng)阻力值R：水泥混凝土0.010，瀝青混凝土0.012，松質(zhì)砂土0.037，密實(shí)砂礫層0.015，松質(zhì)砂礫0.100，松質(zhì)碎集料0.050，砂0.150，豆礫石0.250。

緊急避險(xiǎn)車道長度計(jì)算主要是利用力學(xué)推導(dǎo)，推導(dǎo)模式見圖3。

圖3 緊急避險(xiǎn)車道長度推導(dǎo)簡圖

1）利用力學(xué)公式推導(dǎo)：

式中：a——車輛加速度，m/s2；t——?jiǎng)x車時(shí)間，s；g——重力加速度，取值9.8 m/s2；L——停車距離，m；v——駛出車速，km/h；G——避險(xiǎn)車道縱坡；R——滾動(dòng)阻力系數(shù)。聯(lián)合上述公式，根據(jù)縱坡角度較小的特點(diǎn)，取sinA=G，cosA=1，代入g=9.8，求得應(yīng)急避險(xiǎn)車道長度計(jì)算公式為：

2）計(jì)算溜車速度（駛出速度）：

如果出渣車在距坡底300 m處開始溜車，滾動(dòng)阻力值R按水泥混凝土路面取值，R=0.01。

根據(jù)力學(xué)公式：

式中：m——重量，kg；h——坡道距離，m；v0——車輛初速度，km/h。

車輛初始速度取值5 km/h，18.4%轉(zhuǎn)化成角度值為10.4°。根據(jù)式（2）計(jì)算得 a=1.67 m/s2，故計(jì)算溜車最大時(shí)速v=32.1 km/h，反坡道按20%坡度考慮。

綜上，停車距離L=8.98 m。同理，如果出渣車在距坡底600 m處開始溜車，則停車距離L=17.75 m；如果出渣車在距坡底800 m處開始溜車，則停車距離L=23.6 m。

故此方案設(shè)計(jì)反坡道長度足以滿足800 m開始溜車緊急避險(xiǎn)要求。

3.2 增設(shè)方案

1）11號(hào)斜井主支洞交叉里程71 km+168.34 m,增設(shè)應(yīng)急避險(xiǎn)車道方向與11號(hào)斜井同軸線,避險(xiǎn)車道坡度設(shè)計(jì)坡度20%，長30 m。

2）避險(xiǎn)車道開挖斷面采用11號(hào)支洞主支洞交叉部位布置圖C-C斷面，凈寬6.0 m。

3）初始開挖交叉部位設(shè)兩榀并列的HW150型鋼支撐，同時(shí)設(shè)HW150型鋼橫向托梁與左右側(cè)既有鋼支撐焊接，豎向支撐采用HW150型鋼，間距100 cm，前5 m段設(shè)系統(tǒng)錨桿，間距1.2 m，單根長3.0 m。

4）應(yīng)急避險(xiǎn)車道前5 m設(shè)置HW150型鋼支撐，間距100 cm，噴射混凝土厚150 cm，后25 m噴射10 cm厚C30混凝土，拱部設(shè)系統(tǒng)錨桿+網(wǎng)片。開挖后支護(hù)形式不能滿足要求時(shí)，則根據(jù)圍巖類別采取相應(yīng)支護(hù)形式。

5）緊急避險(xiǎn)車道沙坑填料采用滾動(dòng)阻力值較大的豆礫石，粒徑1.0～2.5 cm，沙坑深0.5～1.0 m，制動(dòng)坡床起點(diǎn)采用10 cm，以30 m長度漸變至總

厚度。端部堆積1.5 m×1.5 m沙袋。

6）緊急避險(xiǎn)車道設(shè)置完善的交通標(biāo)識(shí),如預(yù)告標(biāo)識(shí)，反光標(biāo)識(shí)，加強(qiáng)照明等。

圖4 增設(shè)反坡緩沖洞布置圖

增設(shè)反坡緩沖洞布置圖見圖4。

4 總結(jié)

通過設(shè)計(jì)該交叉口反坡緩沖洞，有效地控制了溜車等引起的交通事故，保證了大坡度斜井無軌運(yùn)輸?shù)男熊嚢踩?。針?duì)類似采取汽車出渣的大坡度斜井，可以參考該設(shè)計(jì)方案在交叉口處設(shè)計(jì)緩沖洞，具體的支護(hù)、底板墊層等設(shè)計(jì)參數(shù)可以根據(jù)開挖圍巖情況等進(jìn)行確定。

［1］肖志軍.避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究［D］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008.

［2］李華超，李忠海.公路失控車輛緩沖車道設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法［J］.山西建筑，2012（16）.

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