科技信息 Ｏ建筑与工程Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１１年第７期 大坡度斜井有轨运输施工技术 李丹 （中铁十二局集团第－－Ｔ程有限公司 山西太原０３００２４） 【摘要】针对长平高速公路虹梯关特长隧道工程特点，重点介绍了该隧道３．４号大坡度通风斜井应用绞车提升有轨运输系统的设备选 型、布置和安装，运输线路、卸碴栈桥的修筑，以及绞车提升出碴作业流程，为以后同类工程提供参考和经验。 【关键词】大坡度斜井；有轨运输；施工技术 １ 工程概况 长平高速公路虹梯关隧道全长１３．１２２ｋｍ，是目前我国所建的第 三长高速公路特长隧道，设计为双向四车道分离式隧道，隧道运营通 风采用斜井分段通风方式。设计在左线左侧设置３、４号通风斜井及２ 基本参数：斜井倾角＝２０．５。．斜井长７０８．５６ｍ；每天出实方量 １５００ ｍ ．实方容重２．５Ｔ／ｍ 工作制：每天三班，每班净提升出碴时间６小时；每班出实方量 提升方式：双钩提升；提升容器：侧翻自卸矿车；提升钢绳：ｄ＝ ４号斜井长６７９．７３ｍ，坡度３８．３８６％，倾角２１。。 ３６ｒａｍ ４．５８Ｋ￣ｍ 斜井井身采用半圆拱直墙断面，３号斜井净宽９．３ｍ，净高６．９５ｍ； 个提升循环用时：Ｔ＝７０８．５６／４．５６＋ｔ１（辅助时间）＝１５５．３８＋ｔｌ； ４号斜井净宽７．３ｍ，净高４．７５ｍ。 ｔｌ＝１３３ｓ；Ｔ＝２８８．４ｓ一５ｍｉｎ／钩。 由于斜井设计坡度较大，其出碴采用绞车提升有轨运输方式进 每小时提升次数：ｎ＝６０／５＝１２次 行，根据总体工期目标要求及施工组织安排，斜井开挖支护完成后，需 每班提升次数：Ｎ＝１２＂６＝７２次 承担隧道主洞左线Ｋ２０＋１９０～Ｋ１８＋３００（１８９０ｍ）、右线ＹＫ２０＋０９０～ 每次提升量：ｑ＝１２５０／７２—１７．３６Ｔ虚方容重按１．５Ｔ／Ｉｌｌ 考虑，则矿 ＹＫ１８＋３１４．７７（１７７５．２３ｍ）段的施工任务。 车容积Ｍ＝１７．３６／１．５—１２ｍ 一号地下风机房。其中３号斜井长７０８．５６ｍ，坡度３７．３８８％，倾角２Ｏ。３０ ； ５００ｍ，，计１２５０Ｔ／班。每班其余２小时为运送物料辅助提升时间。 选择提升速度：ｖ－－－４．５６ｍ／ｓ。 ２施工方法 ２．１开挖与支护 侧翻矿车用１２ｍ ，自重约８Ｔ 最大静张力＝（Ｑ ｑ）（０．Ｏ１５ｃｏｓｃｔ＋ｓｉｎｃｔ）＋Ｌｑ１（０．１５ｃｏｓｅｔ＋ｓｉｎａ）／１０００ （３—１） ｌ《 ． ’１ ｔ 式中：Ｉ一托运斜 长（米）；ｑｌ——钢丝绳 田 … … ｊ』 】……… ……ｚ ～～鬻 … ：：：常：：：：：［［１＝：：：：：：：：：：：：：：：］儿… … ．… …。 。 。 、＜、 每米重量（ＫＧ）；Ｑ—— 托运物料总重（Ｔ）； ｑ——载料容器总 重（Ｔ）；ｄ——斜井倾角 （。） 根据公式（３一）计 ＝ 一葡 ．…一一１葡 ｌ 一 一Ｌ［ｊ……………。１１ 山ｌ Ｅ 算得出： 最大静张力Ｑｊ ： ． 最大静张力差： △Ｑｊ＝９． 根据计算所得最大 静张力及最大静张力差 值，参照产品技术参数３号斜井提升机选型为：２ＪＫ一３．天轮采用固定 天轮。 图１ 有轨运输系统平面布置图 由于号斜井作为运送材料的通道只承担自身井身施工，选型时 阶法施工，采用爆破开挖，局部采用人工修凿，开挖后及时架立型钢拱 仅考虑自身出碴，根据产品技术参数４号斜井提升机选型为：ＪＫ一２．天 架、打设锚杆、挂钢筋网并采用喷射混凝土支护；Ⅲ级围岩地段采用全 轮采用游动天轮。 断面光面爆破开挖。 绞车布置及安装 ． 斜井按照新奥法原理采用钻爆法组织施工，Ⅳ级围岩地段采用台 绞车卷筒两控绳板至天轮之间钢丝绳的内外偏角应小于１。３Ｏ ． 施工设计在３号斜井中布设２条运输线，洞外安装２ＪＫ一３双筒绞 这样才能满足钢丝绳在缠绕过程中能自然排绳，不产生背绳和咬绳． 车１部，功率 ，侧卸式曲轨矿车 一）台，容量 ；在４ 摘、挂钩方便。能防止矿车在井口出轨掉道。钢丝绳与地面夹角不小于 号斜井中布设条运输线，安装ＪＫ一２单筒绞车部，功率 ，液 ｌ５。，以保证绞车运行时提升力达到最佳效果。 压自动曲轨矿车 一）台，容量 。斜井出碴采用挖掘机扒碴， 根据上述原则，确定绞车卷筒、天轮、洞口相对位置图。 矿车装碴，经绞车提升至洞外卸碴点后，采用装载机配合自卸车将碴 ２．２出碴运输 运至指定的弃碴场。喷锚料、钢构件等材料采用料车经绞车牵引运输 至井下，并在洞外布置运料线１条。绞车采用电控自动化控制系统．上 下行驶采用信号及视频监控系统进行协调指挥。有轨运输系统平面布 置图见图所示。 ／／ ， ．３绞车系统及配套设备安装 ．』 』 ＝二 １绞车选型 图２卷筒、天轮、洞口相对位置图 ３号斜井长 天出实方量 ． 米，倾角２０．５。。按施工高峰期满负荷考虑，每 来选择提升机规格型号： 洞内外运输线及卸碴栈桥布置 ２０１１年第７期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏ建筑与工程Ｏ 科技信息 根据矿车规格、选型，轨道轨距为９０ｅｍ，采用４３．５ｒ，ｇｍ钢轨，每 间距为１５－２０ｍ，洞口变坡曲线段采用直径为３２０ｍｍ地滚，洞内采用 根长度１２．５ｍ，钢筋混凝土轨枕，每根长度１．４８ｍ，轨枕间距为８０ｅｒａ， 直径为２００ｒａｍ她滚。 钢轨与轨枕间采用扣件连接固定，钢轨间采用鱼尾板连接。同时在钢 ３．５洞外材料运输线、存车线 轨间设置轨距杆、防爬器、挡车器等安全装置。 洞内喷锚料、钢构件采用料车、绞车提升运送，计划在两洞间洞口 外铺设Ｉ临时渡线，分别与斜井轨道连接，同 时铺设一条渡线至搅拌站，再铺设一条临时 存车线，用于存放料车及人车。在两洞口处 分别安装１台１１．５ｋＷ小型绞车，料车及人 车通过导向轮、小型绞车牵引至洞内及搅拌 （ 站，洞内下料时将料车牵引至斜井轨道上． 并与矿车挂接，绞车牵引至洞内，洞外临时 渡线、存车线、洞内运输线问通过道岔连接。 共需铺设４付道岔。 ３．６信号、视频监控系统 在斜井洞口及井内配备信号及视频监 控系统：在井口、地面卸碴台等部分。安装一 体化带夜摄功能的圆球式摄像机；在井底与 ＩＩＬｎ — ｌ ｊ ｌ —ｒ］—Ｐ 【井口之间、井口与提升机房司机操作台之 间，装设信号箱和直通电话。 。 ３ ，Ｂ ５］ ３，８５ ３．７扒碴设备选型 根据３、４号斜井断面大小，考虑挖掘机 装碴时旋转需要，兼顾挖掘机功率，３号斜井 图３洞内外运输线路立面图 选择ＣＡＴ３２０挖掘机．４号斜井选择ＣＡＴ２０ｏ 挖掘机。 洞外采用架设栈桥的方式设置卸碴点，栈桥以上线路钢轨同样采 ４绞车提升出碴流程 用４３．５Ｋｇ，ｍ钢轨，［２Ｏ槽钢作为轨枕，间距为３０ｃｍ，在槽钢上打孔并 采用扣件与钢轨连接固定，同时在卸碴栈桥上安装护轨和曲轨 在斜井完成开挖支护５０ｍ后，采用无轨运输已较为困难。需采用 有轨运输方式进行，洞口外线路铺设及栈桥修筑需在此之前完成．洞 内线路铺设要随着掌子面的向前掘进跟进铺设。 轨道铺设均采用人工并辅以机械配合完成，洞内钢轨、轨枕及相 应配件采用运料车、绞车提升运至洞内。 根据绞车及矿车规格选型及相关技术参数要求，在洞口段需进行 线路坡度转换，３号斜井在洞口段由洞内２Ｏ。３０ 过渡为７。．４号斜井在 洞口段由２１。过渡为９。，线路过渡转换段近似于竖曲线，并与两侧线 路平顺连接，曲线段采用异形曲轨，由厂家加工制作成型。 栈桥采用钢筋混凝土墩支撑，净跨距为１０ｍ，桥墩基础为钢筋混 凝土结构，基础宽２．８ｍ，长度分别为７．３ｍ、４．６５ｍ，埋深２．０ｍ，基础内配 置‘Ｐ２２钢筋，纵横布设，间距为３０ｅｍ，上下双排，两排主筋间设‘ｐ８箍 图４ 绞车提升出碴流程图 筋，栈桥高度根据绞车钢丝绳与天轮角度确定。 栈桥上架设１３２型钢纵梁，在每道钢轨和曲轨下各布设一道．纵 ５施工要点 梁两端支座处与墩顶预埋钢板焊接固定，为保证纵梁安全稳定．在每 道纵梁下两侧桥墩处设置Ｉ２０型钢斜撑进行支承加固，斜撑与纵梁间 ５．１碴时采用挖掘机扒碴，并装运至侧翻式矿车，井底信号工在检查 及墩侧壁预埋钢板间均采用焊接固定 线路无安全隐患后给井口信号工发开车信号，井口信号工检查线路无 为防止矿车提升时制动失控掉道，需在卸碴栈桥靠近天轮一端设 安全隐患后给绞车司机发开车信号，绞车司机根据所发信号选择对应 置防撞挡墙，挡墙采用钢筋混凝土结构，高度至提升中线以下２０ｃｎｌ， 的档位进行开车，停车时同样根据信号工信号进行停车。 挡墙内配置ｑｏ２２主筋，间距３０ｃｍ，主筋间 表１ 虹梯关隧道斜井出碴时间统计表 设‘ｐ８箍筋。 洞内外运输线路立面图见图３所示。 ３号斜井 ４号斜井 ３．４道床修筑 日期 循环进尺 开挖方量 折合虚方 出碴时间 循环进尺 开挖方量 折合虚方 出碴时间 根据工程特点及技术经济比较，同时 （ｍ） （ｍ ） 量（ｍ ） （ｈ） （ｍ） （ｍ ） 量ｆｍ ） ｆｈ） 考虑施工安全．线路采用无碴轨道，道床 ２０１Ｏ年４月１３日 ３ ２０７ ３１ｌ ６．１ ２ ８０ ｌ２０ ６ 全部采用混凝土浇筑．洞内道床标高为设 ２０１０年４月１４日 ２．５ １７３ ２６０ ５．３ ２ ８０ ｌ２Ｏ ５．５ 计仰拱回填面以下１６ｃｍ，开挖抄平后，将 混凝土轨枕按设计要求间距摆放好．为防 ２Ｏ１０年４月１５日 ２．５ １７３ ２６０ ５ ２ ８０ ｌ２０ ６ ， 止轨枕溜滑，在轨枕两侧各打设２根‘ｐ２Ｏ ２０１０年４月ｌ６目 ２．５ ｌ７３ ２６ｏ ５．１ ２ ８０ １２０ ６．１ 锚固筋固定，轨枕间采用混凝土浇筑至轨 ２０１０年４月１７日 ３ ２Ｏ７ ３ｌ１ ６ ２ ８０ １２０ ５ 底面。 洞外道床两侧采用砌筑片石挡墙．挡 ２０ｌＯ年４月１８日 ３ ２０７ ２Ｏ７ ６ ２ ２．５ １００ ｌ５Ｏ ７．５ 墙内回填浇筑片石混凝土，至混凝土轨枕 ２０１０年４月１９日 ３ ２０７ ３ｌ１ ６．２ ２．５ １０ｏ １５０ ７ 底面，混凝土终凝后，再铺设轨枕，打设锚 ２０１０年４月２０目 ２ ｌ３８ ２０７ ４．５ ２ ８０ １２０ ６ 固筋，轨枕间二次浇筑混凝土至轨底面， 为防止绞车牵引钢丝绳拖地磨损。在混凝 ２０１Ｏ年４月２１日 ２ ｌ３８ ２ｏ７ ４ ２ ８０ １２０ ６．２ ｛ 土道床内需设置钢制地滚加以防护，地滚 ２０１０年４月２２日 ２．５ １７３ ２６０ ５ ２ ８０ ｌ２０ ６ 科技信息 。建筑与工程Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１１年第７期 ５．２绞车出碴时，在井Ｉ：１设阻车器，专人管理，阻车器经常处于正位 ７结语和体会 关闭状态，放车时方可打开；设专职信号员加强井口、井底与绞车房的 在虹梯关隧道３、４号斜井施工过程中，运用有轨运输方案快速的 联系：车身设断绳脱钩保险器，以备发生断绳脱钩时，抓钩自动落下， 形成了生产能力，保证了施工的顺利进行。 钩住轨枕，不使车辆下滑：采用不摘钩方式，将钢丝绳与斗车固定连 ７．１根据施工需要及周边场地，合理布置洞内外运输线路，从而确保 接。避免脱钩的可能。 施工方便、快捷。 ５－３合理选择停车最佳减速距离：根据停车减速距离的选择原则，选 ７．２采用绞车提升系统提升出碴，安全是整个施工过程中控制的重 用运行速度为４．８ｒｒｄｓ绞车，结合司机快速反映最短时间和速度减速为 点．施工前要建立健全绞车系统管理制度，施工中始终保持井底与井 Ｏ时间（根据以往类似斜井测定时间确定为１５ｓ），在１５ｓ时间内若绞车 口之间、井口与提升机房司机操作台之间的联系，保障作业安全。 正常运行距离为：１５ｓｘ４．８ｍ／ｓ＝７２ｍ，停车减速至翻渣台距离的最佳为 ７．３定期对设备进行检修保养，特别要加强对钢丝绳及轨道部分的 ７２ｍ。 ６施工效果 虹梯关隧道３、４号斜井采用有轨运输施工过程中，重点统计分析 了２０１０年７月１３日～２０１０年７月２２日，提升长度４８０ｍ的出碴时 检查，发现隐患及时整改和消除，严禁带病作业。 ７．４加强对绞车司机和信号工的安全教育和技术培训，使其熟练掌 握绞车系统的安全操作要求和相关规程，在施工中有效做好安全监 控。 间．见下表１所示。 综合分析：３号斜井出碴提升，绞车采用中档位速度，平均５车，ｈ。 【参考文献】 ［１］ＧＢ／Ｔ２０９６１—２００７单绳缠绕式矿井提升机． 每车／１２ｒａｉｎ，其中装碴平均每车／８ｍｉｎ，轨道上运行需３．４ｍｉｎ，其它时间 ［２］毛君．煤矿固定机械及运输设备．北京：煤炭工业出版社，２００６． ０．６ｒａｉｎ，平均速度３．５ｍ／ｓ；４号斜井出碴平均４车，｝ｌ，每车／１５ｒａｉｎ，其中 装碴平均每车／７ｒａｉｎ，轨道上运行需７．５ｍｉｎ（往返），其它时间０．５ｍｉｎ，平 作者简介：李丹（１９８４一），男，２００６年毕业于河南理工大学土木Ｉ程专业。 均速度３ｒｎ／ｓ。 【责任编辑：常鹏飞】 （上接第２４４页） ７）玻璃安装完成 ６１玻璃上口找平 ［责任编辑：常鹏飞】 （上接第２８５页）度。 品种和水泥标号，选用级配良好的石子，减小孔隙率，选用合适的中 ２）麻面的处理：表面作粉刷的，可不处理；表面无粉刷的，应在麻面 粗砂和合格的外加剂；认真优选配合比．在确保规定强度等级外，要满 部位浇水充分湿润后，将麻面抹平压光。 ‘ 足施工要求的稠度，按配合比规定认真计量，控制用水量，搅拌均匀； ６混凝土收缩裂缝 ６．１现象 正确掌握混凝土振捣技艺；不宜多振、不要少振和漏振。在混凝土初凝 前应进行二次振捣。提高混凝土的抗裂强度：在夏季高温、湿度低或风 速大的环境中施工．混凝土浇筑后的裸露表面．应及时用潮湿材料覆 盖，使其保持湿润不少于７天。一般可采用喷洒养护液、塑料薄膜覆 盖、蓄水养护等方法。 从混凝土表面延伸至混凝土内部呈龟裂状裂缝。 ６．２原因分析 １）水泥安全性不合格或骨料含泥量过大。 ２）当裂缝较小时，可将裂缝用水冲洗后，再用水泥浆抹补。当裂缝 ２）混凝土浇筑时，平仓、滚压及收浆工作操作马虎．没有压实，混 宽度在０．１ｍｍ以上时，可用环氧树脂压浆修补。修补时，应先用丙酮 洗刷裂缝处，然后在裂缝中打小眼，用专门压浆工具压人环氧树脂。使 凝土收缩，产生裂缝。 ３）大体积混凝土浇筑完毕，保温覆盖少，养护时间短，混凝土内外 裂缝饱满，最后用环氧树脂掺入少量水泥制成腻子抹在裂缝表面。ｌ 温差大，产生龟裂。 ４）混凝土养护湿度不够，早起失水过多，混凝土产生收缩裂缝。 【参考文献】 ５）已浇筑完毕的混凝土施工缝没有清理干净，新浇筑的混凝土没 ［１］建筑工程项目施工六大员使用手册．建筑与结构工程施工质量控制与验收．山西科学技术出版社，２００４ 加接浆或没按技术方案施工，新浇筑的混凝土收缩后与已浇筑的混凝 ［２］土没有结合牢固。 ６．３防治措施 ．１）配置混凝土时，要严格控制组成材料的质量，选用合格的水泥 ［３］建筑工程技术与计量．中国计划出版社，２００６． 【责任编辑：张慧】