楊振朝

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100000）

1 工程概況

ABH輸水隧洞II標主洞全長4400m，主洞獨頭掘進長度為3906m。斜井支洞與主洞交點樁號為5+694，斜井支洞坡度38.64%，角度為21.13°，高差為170.5米。斜井變更新增井底車場擴大段之后總長度563.5m，井底車場擴大段36m，有軌運輸長度480m，主洞與斜井均為馬蹄形斷面，斜井斷面底部凈寬4.2m，主洞襯砌為同心平底圓，底部凈寬僅1.75m。

2 運輸方案優(yōu)化

根據(jù)原設(shè)計Z2斜井支洞與主洞斷面及交匯方式，主洞與支洞均只能采用有軌運輸。綜合考慮II標段施工進度、設(shè)備資源的合理利用及降低施工安全風(fēng)險，從而高效有序的控制施工安全、進度、質(zhì)量。因此，對II標段施工運輸方案進行了優(yōu)化。將原設(shè)計斜井與主洞正交改為55°夾角斜交，調(diào)整斜井平直段轉(zhuǎn)彎半徑為60m以滿足無軌運輸安全需求。同時，將斜井平直段設(shè)置 36.5m擴大洞室作為有軌轉(zhuǎn)無軌運輸轉(zhuǎn)換車場。從而實現(xiàn)有軌轉(zhuǎn)無軌運輸?shù)母咝в行颉?/p>

3 優(yōu)化方案的實施

主洞無軌運輸擬采用6m長×2m寬×2.4m高小型農(nóng)用自卸車進行出碴運輸，采用6.5m長×1.5m寬×2.6m高4m3運輸罐車進行混凝土運輸。據(jù)此，對斜井平直段擴大洞室進行了施工及斷面布置。擴大洞室長度為 36.5m，最大開挖跨度為10.6m，開挖高度為10.2m，襯砌后斷面尺寸為8.5m寬×7.264m才能滿足車輛的調(diào)頭、自卸車卸碴、材料倒運以及實現(xiàn)混凝土1倒運。

4 井底車場斷面布置

根據(jù)Z2斜井支洞雙軌運輸方式，主洞無軌運輸方式，需對井底車場進行綜合考慮，斜井支洞擴大洞段井底車場需進行正洞無軌運輸出渣倒運、施工材料運輸、混凝土及噴錨料倒運。同時，還要統(tǒng)籌考慮安全、空間、時間等因素，以便最大化提高有軌轉(zhuǎn)無軌運輸效率及安全，從而達到經(jīng)濟、安全、快速施工的目的。

4.1 洞渣倒運布置

主洞無軌運輸采用 6m長×2m寬×2.4m高 4m3小型農(nóng)用自卸車進行出碴運輸，運輸容量與礦斗車容量匹配，自卸車運送至井底車場卸碴平臺后自卸進入礦斗車，然后采用絞車系統(tǒng)將礦斗車及洞碴外運至洞外卸碴坑。于擴大洞室碴坑加寬段布置雙軌碴坑，碴坑頂面采用卸渣搭板進行碴土倒運進運輸?shù)V斗車，搭板采用現(xiàn)澆混凝土制作，厚度30cm，搭板與碴倉墻體才有鋼筋連接。

圖1 雙軌碴坑設(shè)置示意圖

4.2 材料倒運設(shè)置

主洞施工鋼筋、拱架及其他小型機具配件需通過Z2斜井支洞有軌運輸至井底車場后進行二次倒運。因此，需在井底車場設(shè)置起重設(shè)備，根據(jù)擴大洞段凈空及凈寬尺寸，在頂拱設(shè)置縱向行走式10t電動葫蘆，以方便對有軌礦車內(nèi)的物料吊裝至正洞運輸車輛?？v向行走長度為13m，起吊高度為3.5m。

擴大洞室頂部預(yù)埋鋼筋采用3根φ25鋼筋+1.6cm鋼板牢固焊接在初期支護鋼拱架上，預(yù)埋鋼筋間距1m，于襯砌混凝土外外露80cm與縱向行走梁進行有效焊接。

4.3 混凝土倒運設(shè)置

主洞施工混凝土及噴錨料需采用4m3軌道運輸罐車通過Z2斜井支洞有軌運輸至井底車場后進行二次倒運。利用斜井與井底車場高差設(shè)置溜槽將軌道罐車內(nèi)混凝土轉(zhuǎn)運至主洞無軌運輸 4m3膠輪罐車中，混凝土倒運需進過多次現(xiàn)場試驗確定軌道運輸、二次倒運及主洞運輸混凝土塌落度、和易性的損失率。然后調(diào)整混凝土出機塌落度。從而確保主洞混凝土施工質(zhì)量。

圖2 擴大洞室斷面布置示意圖

5 方案比選

5.1 安全風(fēng)險比較

1）有軌運輸方案

主洞有軌運輸向下游為下坡運行，運輸長度達到3906m，出碴、混凝土運輸、材料運輸任務(wù)繁重，軌道電車牽引礦斗車頻繁，軌道電車的保養(yǎng)和充電時間無法保證，存在極大的安全隱患。

2）有軌+無軌運輸方案

斜井支洞采用有軌運輸，運行長度僅500m左右，重載上下的運行距離較短。之后經(jīng)井底車場轉(zhuǎn)無軌運輸，安全風(fēng)險將得到有效降低。

5.2 施工速度比較

1）有軌運輸方案

主洞平導(dǎo)洞運輸距離達到 3984m，考慮采用雙軌道運輸，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》長度超過1.5km平巷列車行駛速度不能超過4m/s，斜井絞車提升設(shè)備運行速度不能超過2m/s[2]，據(jù)此計算1輛出碴車進出需要的時間為：

（3984÷4+480÷2）÷60+10min（裝碴時間）+10min（2次摘、掛勾時間）≈40分鐘

每輛礦車容量為4m3，每循環(huán)施工1m土石方開挖量約為36m3，考慮1.3虛方系數(shù)，即出碴量約為 47m3，考慮道岔布置，現(xiàn)場布設(shè) 4輛礦斗車，需要約 12趟才能完成出碴。因此，每循環(huán)實際出碴時間約為4小時。

2）有軌+無軌運輸方案

主洞采用無軌運輸+斜井采用雙軌運輸方案，考慮主洞采用小型農(nóng)用自卸車進行出碴，容量為 4m3，并每兩百米布設(shè)一處會車道，實現(xiàn)車輛會車。據(jù)此，僅考慮斜井軌道運輸時間，根據(jù)斜井絞車提升設(shè)備運行速度不能超過2m/s的相關(guān)規(guī)定。據(jù)此，計算1輛礦斗車出碴需要的時間為：

480÷2÷60+2min（卸碴時間）=6分鐘

每輛礦車容量為4m3，每循環(huán)施工1m土石方開挖量約為36m3，考慮1.3虛方系數(shù)，即出碴量約為47m3，需要約12趟才能完成出碴。因此，每循環(huán)實際出碴時間為1.2小時。

由此可見，有軌+無軌運輸方案比有軌運輸方案每循環(huán)出碴時間能節(jié)約2.8小時。

6 結(jié)束語

運輸方式是主洞施工的關(guān)鍵，在小斷面、大坡度斜井與小斷面主洞施工中，往往因為運輸條件的限制給施工帶來諸多影響從而造成進度緩慢、成本增加。因此，只有將合理的施工工藝和有效的運輸方式高效結(jié)合才能克服諸多不利影響。通過優(yōu)化斜井井底車場及主洞運輸方式，采用主洞無軌轉(zhuǎn)斜井有軌運輸?shù)氖┕し桨缚刹僮餍詮?、安全可靠、?jīng)濟合理，將小斷面大坡度斜井與小斷面主洞施工的桎梏有效突破，實現(xiàn)了主洞快速施工，進而降低了安全風(fēng)險，提高了經(jīng)濟效益。