孫柏坤 于起洋 王秋松 張雷雨

【摘 要】開(kāi)挖出渣作業(yè)是隧道開(kāi)挖支護(hù)施工的重要工序，而隧道施工中經(jīng)常會(huì)遇到豎井，豎井的出渣難度大，其施工效率的高低將直接影響隧道的施工進(jìn)度，因此采用合理高效的施工方法將對(duì)隧道的施工帶來(lái)有利影響。本文即是通過(guò)設(shè)備的選型、開(kāi)挖出渣配套組合技術(shù)的研究，在小斷面隧道及其附屬大直徑深豎井中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了小斷面隧道的快速施工技術(shù)，加快了工程進(jìn)度，提高施工效率。

【關(guān)鍵詞】小斷面隧道；大直徑深豎井；開(kāi)挖；出渣

1、引言

隧道工程是埋置于地下用于某種特定功能的建筑物。隨著國(guó)內(nèi)交通設(shè)施建設(shè)的范圍不斷擴(kuò)大，在鐵路、公路、航運(yùn)、水工、市政及采礦等工程建設(shè)領(lǐng)域，均涉及到了大量的隧道工程[1-2]。隧道施工常因某些設(shè)計(jì)功能、改善通風(fēng)和加快施工進(jìn)度等方面的需要，而增加垂直豎井。豎井的出渣難度大、效率低，經(jīng)常是影響隧道施工效率的關(guān)鍵因素。

本文結(jié)合肯尼亞供水隧道1期工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了小斷面隧道銑挖式扒渣機(jī)開(kāi)挖、洞內(nèi)有軌運(yùn)輸裝渣和運(yùn)輸、豎井雙梁門(mén)式起重機(jī)出渣等配套組合施工技術(shù)，通過(guò)上述技術(shù)的組合，有效提高了隧道的開(kāi)挖出渣施工效率，為縮短隧道施工工期提供保障。

2、工程概況

肯尼亞供水隧道總長(zhǎng)11.712km，縱向坡度0.15%，隧道開(kāi)挖斷面為馬蹄型，襯砌后直徑為3m，圍巖以堅(jiān)硬的火山碎屑巖為主，在樁號(hào)5+503處設(shè)計(jì)有一座Irati豎井，豎井的直徑12m，深49.697m，井底處分上下游兩個(gè)工作面，上游工作面控制進(jìn)尺為853m、下游工作面控制進(jìn)尺為1134m。

3、施工設(shè)備選型

隧道開(kāi)挖出渣設(shè)備的選型與設(shè)備自身的外形尺寸、工作效率、地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)等有直接的關(guān)系[3-5]。

3.1開(kāi)挖設(shè)備選型

開(kāi)挖設(shè)備的選型與地質(zhì)圍巖條件息息相關(guān)，本隧道圍巖條件為堅(jiān)硬的火山碎屑巖，巖石強(qiáng)度相對(duì)較低，因洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境要求較高，優(yōu)先考慮電動(dòng)機(jī)械設(shè)備。經(jīng)研究決定，本隧道開(kāi)挖設(shè)備采用ZWY-150/160L型銑挖式扒渣機(jī)，扒渣機(jī)尾部可配套二運(yùn)皮帶進(jìn)行渣土運(yùn)輸。

3.2出渣設(shè)備選型

洞內(nèi)運(yùn)輸方式一般可分為有軌式和無(wú)軌式，出渣方式的選擇與斷面尺寸、工作面進(jìn)尺和施工進(jìn)度要求等有關(guān)?？紤]到本項(xiàng)目隧道斷面小、洞內(nèi)作業(yè)空間狹窄，錯(cuò)車(chē)難度大，決定采用有軌運(yùn)輸方式進(jìn)行出渣，除特殊路段外，所有的軌道按中心線(xiàn)布置為單線(xiàn)軌道，為保證洞內(nèi)交通順暢，提高出渣效率，每隔700m設(shè)置一個(gè)錯(cuò)車(chē)道，以滿(mǎn)足出渣作業(yè)需要。裝渣設(shè)備采用5m3渣土運(yùn)輸車(chē)，牽引動(dòng)力設(shè)備采用CTY12/6GB型蓄電池式電機(jī)車(chē)。

豎井的出渣設(shè)備選型與場(chǎng)地布置、豎井尺寸、豎井深度等有關(guān)，設(shè)備的選型難度大。Irati豎井直徑較大，深度達(dá)50m，選用的出渣設(shè)備為25T雙梁門(mén)式起重機(jī)，該類(lèi)起重機(jī)為雙梁門(mén)式結(jié)構(gòu)，通過(guò)軌道運(yùn)行，軌道端頭安裝有限位器，通過(guò)傳感器自動(dòng)進(jìn)行限位。

3.3配套施工設(shè)備組合形式

經(jīng)過(guò)上述設(shè)備選型，最終選定本項(xiàng)目隧道開(kāi)挖出渣配套設(shè)備組合形式為ZWY-150/160L型銑挖式扒渣機(jī)+二運(yùn)皮帶+CTY12/6GB型蓄電池式電機(jī)車(chē)+5m3渣土運(yùn)輸車(chē)+25T雙梁門(mén)式起重機(jī)。

4、施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1施工工藝

銑挖式扒渣機(jī)開(kāi)挖雙梁門(mén)式起重機(jī)出渣施工工藝流程為：設(shè)備就位→銑挖式扒渣機(jī)開(kāi)挖→渣土經(jīng)二運(yùn)皮帶傳輸→渣土運(yùn)輸車(chē)裝渣→電機(jī)車(chē)牽引運(yùn)輸→雙梁門(mén)式起重機(jī)提升→井口卸渣。

4.2主要施工方法

（1）設(shè)備就位：扒渣機(jī)與二運(yùn)皮帶就位，并確保二運(yùn)皮帶緊隨扒渣機(jī)前移，多臺(tái)渣土運(yùn)輸車(chē)串聯(lián)后經(jīng)電機(jī)車(chē)牽引至皮帶機(jī)下方準(zhǔn)備裝渣。

（2）銑挖式扒渣機(jī)開(kāi)挖：將扒渣機(jī)頭更換成銑挖頭對(duì)洞內(nèi)掌子面巖石進(jìn)行銑挖和切削，根據(jù)測(cè)量放樣的開(kāi)挖輪廓線(xiàn)，操作扒渣機(jī)銑挖頭上下左右移動(dòng)進(jìn)行銑挖，將巖石破碎成粉末碎屑狀。

（3）出渣及二運(yùn)皮帶傳輸：銑挖過(guò)程中可通過(guò)扒渣機(jī)履帶推進(jìn)鏟取巖石送入自身的刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)從尾部將渣土卸入二運(yùn)皮帶上，通過(guò)二運(yùn)皮帶傳輸至渣土運(yùn)輸車(chē)內(nèi)，同時(shí)可利用反鏟挖掘臂扒取遠(yuǎn)處的巖石，也可以用鏟斗來(lái)清理工作面。

（4）有軌運(yùn)輸出渣：渣土運(yùn)輸車(chē)二運(yùn)皮帶下方等候裝渣，當(dāng)渣土裝滿(mǎn)后由電機(jī)車(chē)牽引至豎井井底位置，機(jī)車(chē)與渣土運(yùn)輸車(chē)分離，下放起重機(jī)鋼絲繩進(jìn)行渣土車(chē)吊裝。

（5）雙梁門(mén)式起重機(jī)提升和卸渣：通過(guò)回收起重機(jī)鋼絲繩將渣土車(chē)廂吊起，提升至井口卸料平臺(tái)處，利用起吊軸將渣土車(chē)底部勾住，下放起吊裝置，使車(chē)廂翻轉(zhuǎn)棄渣，棄渣完畢后提升起吊裝置至平穩(wěn)后放入底盤(pán)內(nèi)，如此循環(huán)直至完成該循環(huán)的開(kāi)挖出渣作業(yè)。

4.3主要技術(shù)特點(diǎn)

通過(guò)采用上述成套開(kāi)挖出渣施工技術(shù)，具有開(kāi)挖出渣效率高、安全性能強(qiáng)、洞內(nèi)無(wú)需二次轉(zhuǎn)運(yùn)等優(yōu)點(diǎn)。

（1）開(kāi)挖出渣效率高：銑挖機(jī)開(kāi)挖破巖能力強(qiáng)，可有效縮短洞內(nèi)開(kāi)挖時(shí)間；起重機(jī)安裝技術(shù)成熟，渣土車(chē)及其他設(shè)備均可通過(guò)龍門(mén)吊吊裝至井底，且起重機(jī)與渣土運(yùn)輸車(chē)聯(lián)合出渣，渣土車(chē)單次運(yùn)輸量大、起重機(jī)提升能力強(qiáng)、提升速度快，出渣效率明顯提高。

（2）安全性能強(qiáng)：起重機(jī)自身具有防止失效的安全制動(dòng)裝置（抱閘系統(tǒng)），當(dāng)出現(xiàn)故障或者起吊過(guò)程中出現(xiàn)故障，起重機(jī)自身將停止運(yùn)作，安全方面明顯得到保證；起重機(jī)為雙梁門(mén)式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，對(duì)惡劣氣候條件的抵抗能力強(qiáng)；起重機(jī)軌道端頭安裝位限位器，當(dāng)軌道運(yùn)行至端頭處，傳感器將自動(dòng)進(jìn)行限位，安全保障。

（3）洞內(nèi)無(wú)需二次轉(zhuǎn)運(yùn)：采用雙梁門(mén)式起重機(jī)與渣土運(yùn)輸車(chē)聯(lián)合出渣，洞內(nèi)由銑挖式扒渣機(jī)裝渣，將渣土裝運(yùn)至渣土車(chē)內(nèi)，有軌運(yùn)輸機(jī)車(chē)牽引渣土運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，起重機(jī)起吊并卸渣至洞口臨時(shí)堆渣區(qū)或自卸車(chē)內(nèi)，洞內(nèi)無(wú)需進(jìn)行二次轉(zhuǎn)運(yùn)，提高出渣效率。

5.結(jié)論

通過(guò)對(duì)小斷面隧道及其附屬大直徑深豎井開(kāi)挖出渣設(shè)備進(jìn)行選型，隧道內(nèi)采用銑挖式扒渣機(jī)開(kāi)挖有軌運(yùn)輸出渣，豎井采用雙梁門(mén)式起重機(jī)提升的組合形式進(jìn)行施工，在設(shè)備的組合形式和開(kāi)挖出渣配套技術(shù)等方面都進(jìn)行了創(chuàng)新，提高了施工效率，確保工程施工進(jìn)度。上述施工技術(shù)的成功應(yīng)用，可為類(lèi)似工程施工提供借鑒和參考，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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