水平垂直运输方案.docx
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水平垂直运输方案
长沙市轨道交通3号线一期工程
土建施工项目SG-8标段盾构区间
水平垂直运输方案
编制：
审核：
审批：
中国建筑股份有限公司
长沙市轨道交通3号线一期工程土建施工项目SG-8标项目经理部
二〇一六年八月
第一章工程概况1
1.1工程概况1
1.2工程地质2
1.3区间地质概况5
1.4水文地质12
第二章施工部署14
2.1施工组织机构14
2.2施工工期筹划14
第三章整体施工筹划15
3.1器械介绍15
3.2隧道水平运输16
3.3电瓶车20
3.4隧道垂直运输：
23
第四章运输方案的设计、计算25
4.1渣土运输车容量选择25
4.2渣土的松方系数和容量的确定：
25
4.3运输能力计算和设备配置：
25
4.4每循环渣量估算：
25
4.5每循环渣重估算26
4.6门吊每车次卸渣循环时间估算26
4.7两台门吊每工作日理论、实际极限卸碴车次：
26
4.8按门吊能力计算，渣车每工作日实际垂直运输能力（环数）：
26
4.9钢丝绳计算27
第五章质量保证措施27
5.1质量保证体系框架图27
5.2质量组织机构28
第六章安全保证措施32
6.1安全管理目标32
6.2安全管理方针33
6.3安全保证体系33
6.4安全保证措施37
6.4洞内运输安全防范措施38
6.5门吊操作安全注意事项40
第七章环境保证措施42
第八章应急预案44
第一章工程概况
1.1工程概况
长沙地铁3号线朝阳村站项目，两盾构区间为朝阳村站～长沙火车站站、长沙火车站站～烈士公园东站区间，线路总长为3885.752m，其中长沙火车站站～烈士公园东站区间设2个联络通道，1#联络通道与泵房合建。
图1.1-1工程范围示意图
朝阳村站～长沙火车站站盾构区间，由朝阳村站北端头始发沿车站中路向北延伸进入长沙火车站站，该区间位于长沙市主干道车站中路下方。
区间左线设计起讫里程为ZDK22+879.450~ZDK23+440.920，长度为562.148m，右线设计起讫里程为YDK+22+880.114~YDK23+440.920，长度为560.806m，线间距为10m～17.7m，平面最小曲线半径为800m，最大纵坡为7.387‰，隧道顶埋深16.3m～19.6m，不设人防门。
长沙火车站站～烈士公园东站盾构区间，区间线路出长沙火车站后，以450m曲线半径转向北偏西方向，于湘绣研究所附近又以450m半径曲线转向正北方向，在湖南省档案馆附近又以650m曲线半径转向北偏西方向，于玫瑰苑附近以650m曲线半径转向正北方向，最后行至车站北路和营盘东路交叉处北侧进入烈士公园东站，该区间主要位于长沙市主要干道车站北路下方。
区间左线设计起讫里程为ZDK23+628.520~ZDK24+998.226，长度为1367.092m，右线起讫里程为YDK23+628.520~YDK25+024.226，长度为1395.706m，线间距为13.0m～17.8m，平面最小曲线半径为450m，纵断面设5.361‰～21.0‰的“V”字型纵坡，隧道顶埋深10.5m～18.1m，区间在里程YDK24+211.590（ZDK24+212.516）设置1#防灾疏散联络通道兼废水泵房，在YDK24+618.000（ZDK24+614.801）设置2#防灾疏散联络通道。
1.2工程地质
长沙最古老的地层大约是10亿年以前形成的，6亿年前，长沙尚未海洋，以后逐渐向西南退出，距今约1.4亿年海侵结束，长沙上升为陆地。
受地壳运动和地质构造影响，本区间形成长条形的山间拗陷盆地---长（沙）平（江）盆地。
第四级以来，主要表现为风化作用、河流和湖泊堆积，地壳运动主要是缓慢的间歇性上升。
湘江河河谷发育区形成了宽泛的堆积阶地，由河流相二元结构组成。
本工程段为典型的河流冲蚀、堆积地貌，地形较平缓，位于城市主干道，地面呈北低南高之势分布。
区间为湘江三级阶地、湘江河流二级堆积阶地及浏阳河河漫滩及二级阶地。
1）各岩土层描述
（1）朝阳村站~长沙火车站站区间
朝阳村站～长沙火车站站区间隧道洞身范围内主要地层为中风化泥质粉砂岩（7-2-3），局部为强风化泥质粉砂岩（7-2-2）。
中风化泥质粉砂岩（7-2-3）：
褐红色，粉砂质结构，厚层状构造，岩芯较完整，极软岩~软岩。
岩石质量指标较好，为软化岩石，岩体较完整。
强风化泥质粉砂岩（7-2-2）：
褐红色，粉砂质结构，厚层状构造，岩芯呈碎块状，短柱状。
用手可折断，节理裂隙发育，偶见溶蚀小孔，浸水易软化，失水易崩解。
（2）长沙火车站～烈士公园东站区间
长沙火车站站～烈士公园东站区间左线隧道洞身范围内地层为：
中风化泥质粉砂岩（7-2-3）、中风化砾岩（7-3-3）、强风化砾岩（7-3-2）、强风化泥灰岩（11-3-2）、强风化泥质粉砂岩（7-2-2）。
长沙火车站站～烈士公园东站区间右线隧道洞身范围内地层为：
中风化泥质粉砂岩（7-2-3）、中风化砾岩（7-3-3）、强风化砾岩（7-3-2）、强风化泥灰岩（11-3-2）、局部强风化泥质粉砂岩（7-2-2）
强风化泥质粉砂岩（7-2-2）：
褐红色，粉砂质结构，厚层状构造，岩芯呈碎块状，短柱状。
用手可折断，节理裂隙发育，偶见溶蚀小孔，浸水易软化，失水易崩解。
中等风化泥质粉砂岩（7-2-3）：
褐红色，粉砂质结构，厚层状构造，岩芯较完整，极软岩~软岩。
强风化砾岩（7-3-2）：
褐红色，碎屑结构，厚层状构造，泥质胶结，胶结较差，局部胶结较好，岩芯破碎，岩石质量指标较差，岩芯呈短柱状、块状，易断、易分散，含砾石，成分为砂岩、板岩等，砾石成棱角状，一般粒径为0.2~3cm，大的为4~20cm。
中等风化砾岩（7-3-3）：
褐红色，碎屑结构，厚层状构造，泥质胶结、局部钙质胶结，胶结较好，局部夹强风化岩，岩芯较完整，软质岩，含砾石，一般粒径为0.3~3cm，大的为5~18cm，成分为砂岩、板岩等，岩芯呈长、短柱状，岩石质量指标RQD为较差~较好。
强风化泥灰岩（11-3-2）：
灰褐色，泥质结构，厚层状构造，岩芯呈碎块状，短柱状，片状。
节理裂隙发育，浸水易软化，失水易崩解，局部夹中风化岩块。
1.3区间地质概况
1）朝~长区间左线
表1.3-1朝阳村站~长沙火车站站区间左线地层统计表
7-2-3（中风化泥质粉砂岩）
100%
图1.3-1朝阳村站~长沙火车站站区间左线地质断面图
图1.3-2朝阳村站~长沙火车站站区间左线地质饼图
2）朝~长区间右线
表1.3-2朝阳村站~长沙火车站站区间右线地层统计表
7-2-3（中风化泥质粉砂岩）
7-2-2强风化泥质粉砂岩
97.87%
2.15%
图1.3-3朝阳村站~长沙火车站站区间右线地质断面图
图1.3-4朝阳村站~长沙火车站站区间右线地质饼图
表1.3-3朝阳村站～长沙火车站站区间左线隧道围岩统计表
里程
长度（m）
围岩类别
围岩级别
ZDK22+879.450~ZDK23+440.920
562.148
拱顶
（7-2-3）
Ⅳ
Ⅳ
边墙
（7-2-3）
Ⅳ
隧底
（7-2-3）
Ⅳ
表1.3-4朝阳村站～长沙火车站站区间右线隧道围岩统计表
里程
长度（m）
围岩类别
围岩级别
YDK+22+880.114~YDK23+440.920
560.806
拱顶
（7-2-3）局部（7-2-2）
Ⅳ
Ⅳ
边墙
（7-2-3）
Ⅳ
隧底
（7-2-3）
Ⅳ
3）长~烈区间左线
表1.3-5长沙火车站站~烈士公园东站区间左线地质统计
7-2-3（中风化泥质粉砂岩）
7-3-3（中风化砾岩）
7-3-2（强风化砾岩）
7-2-2强风化泥质粉砂岩
11-3-2（强风化泥灰岩）
82.91%
33.79%
6.98%
2.15%
3.37%
图1.3-5长沙火车站站~烈士公园东站区间左线地质断面图
图1.3-6长沙火车站站~烈士公园东站区间左线地质饼图
4）长~烈区间右线
表1.3-6长沙火车站站~烈士公园东站区间右线地质统计
7-2-3（中风化泥质粉砂岩）
7-3-3（中风化砾岩）
7-3-2（强风化砾岩）
7-2-2强风化泥质粉砂岩
11-3-2（强风化泥灰岩）
55.49%
36.18%
4.61%
3.14%
0.58%
图1.3-7长沙火车站站~烈士公园东站区间右线地质断面图
图1.3-8长沙火车站站~烈士公园东站区间右线地质饼图
表1.3-7长沙火车站站～烈士公园东站区间左线隧道围岩统计表
里程
长度（m）
围岩类别
围岩级别
ZDK23+628.520~ZDK24+190.000
564.48
拱顶
（7-2-3）局部（7-2-2）
Ⅳ
Ⅳ
边墙
（7-2-3）
Ⅳ
隧底
（7-2-3）局部（7-2-2）
Ⅳ
ZDK24+190.000~ZDK24+515.000
325.00
拱顶
（7-3-3）
Ⅳ
Ⅳ
边墙
（7-3-3）
Ⅳ
隧底
（7-3-3）局部（7-3-2）
Ⅳ
ZDK24+515.000~ZDK24+998.226
483.226
拱顶
（7-3-3）（7-3-2）（11-3-2）（7-2-3）局部（7-2-2）
Ⅳ
Ⅳ
边墙
（7-3-3）（7-3-2）（11-3-2）（7-2-3）局部（7-2-2）
Ⅳ
隧底
（7-3-3）（7-3-2）（11-3-2）（7-2-3）局部（7-2-2）
Ⅳ
表1.3-8长沙火车站站～烈士公园东站区间右线隧道围岩统计表
里程
长度（m）
围岩类别
围岩级别
YDK23+628.520~YDK24+189.630
561.11
拱顶
（7-2-3）局部（7-2-2）
Ⅳ
Ⅳ
边墙
（7-2-3）局部（7-2-2）
Ⅳ
隧底
（7-2-3）
Ⅳ
YDK24+189.630~YDK25+024.226
834.596
拱顶
（7-2-3）（7-3-3）（7-3-2）局部（7-2-2）
Ⅳ
Ⅳ
边墙
（7-2-3）（7-3-3）（7-3-2）
Ⅳ
隧底
（7-2-3）（7-3-3）（7-3-2）
Ⅳ
1.4水文地质
根据区域水文地质资料、现场调查及引用资料分析，场地水文地质条件一般。
地下水类型分为填土中的上层滞水、第四系砂卵石层中的孔隙水及基岩裂隙水。
填土层富水性整体较差；孔隙水主要分布在第四系细砂、圆砾、卵石等含水层中，孔隙水富水性中等，属弱承压水；基岩裂隙水赋存量小，迳流条件差。
上层滞水赋存于填土中，主要受大气降水、沟管渗水、人工排水补给，以蒸发形式或向隔水底板边缘流渗排泄，水量动态变化大，分布不连续。
孔隙水赋存于砂、卵石层中，受大气降水和地表水补给，其具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，具承压性，枯水期水位下降，为弱承压水。
基岩裂隙水赋存于白垩系泥质粉砂岩、砾岩及泥盆系泥灰岩裂隙中。
本场地中含水层主要为填土层中的上层滞水及砂卵石层中的孔隙承压水，上层滞水与孔隙承压水之间在场地北部无良好的隔水层，具连通性；场地中砂卵石层与下伏的基岩大部分缺失隔水层或隔水层较薄，故上层滞水和孔隙水通过越流可渗透到岩层中，形成水压力。
（2）各地层渗透系数
根据勘查资料，各地层渗透系数如下表所示：
表1.4-1各地层渗透系数
岩土分层
岩土名称
朝长区间（m/d）
长烈区间（m/d）
渗透类型
1-2-1
杂填土
3
3
中等透水
1-2-2
素填土
2
2
中等透水
1-4-2
淤泥质粉质黏土
0.1
0.1
弱透水
1-6
粉质
黏土
0.010
0.008
微透水
1-7
粉土
0.05
0.05
弱透水
1-9
细砂
15
16
强透水
1-11
粗砂
20
20
强透水
1-13
圆砾
25
35
强透水
1-14
卵石
35
40
强透水
2-1
粉质黏土
0.010
0.008
微透水
2-2
粉土
0.05
0.05
弱透水
2-4
细砂
15
18
强透水
2-8
圆砾
25
30
强透水
2-9
卵石
35
40
强透水
3-1
粉质
黏土
0.010
0.006
微透水
3-2
粉土
0.05
0.04
弱透水
3-4
细砂
15
16
强透水
3-7
砾砂
20
20
强透水
3-8
圆砾
25
25
强透水
3-9
卵石
35
35
强透水
5-1
残积粉质黏土
0.007
0.008
微透水
7-2-2
强风化泥质粉砂岩
0.08
0.05
弱透水
7-2-3
中风化泥质粉砂岩
0.07
0.03
弱透水
7-3-2
强风化砾岩
0.05
0.05
弱透水
7-3-3
中风化砾岩
0.03
0.03
弱透水
11-3-2
强风化泥灰岩
0.05
0.05
弱透水
11-3-3
中风化泥灰岩
0.02
0.02
弱透水
13-1-2-1
断层角砾岩
0.05
0.05
弱透水
第二章施工部署
2.1施工组织机构
由项目经理部统一指挥、调度，专业作业队根据施工任务精心安排、合理组织，实行机械化、专业化、标准化施工。
根据施工实际情况，项目经理部设项目经理1名，执行经理1名，总工程师1名，安全总监1名，专职安全员3名。
下设工程技术部、安全监督部、机电物资部、合约法务部、综合办公室、财务资金部；设施工负责人2人、技术负责人2人、安全负责人1人。
施工组织机构详见下图3.1。
图3.1-1施工组织机构图
2.2施工工期筹划
根据施工总体筹划，我部计划投入4个电瓶车编组，2台龙门吊，队伍一于2016年11月20日进场进行水平垂直施工作业，作业时间贯穿盾构施工全过程。
施工时间可根据实际车站提供场地时间灵活调整。
第三章整体施工筹划
3.1器械介绍
1）水平运输器械介绍
（1）洞内采用的45t蓄电池电机车，最大牵引力为：
117kN；
（2）钢轨采用43kg钢轨，每根长6m，钢轨连接采用压板；
（3）砂浆运输车额定运输量为10m3；
（4）砂浆存储罐额定运输量10m3；
（5）管片运输车额定载重量为30t。
2）垂直运输器械介绍
为满足运输要求，本工程采用1台45t龙门吊，具体参数如下
（1）起重量：
45/16t。
（2）跨度：
45t龙门吊跨度分别为26m。
轨道型号43kg/m。
（3）起升高度：
轨面以上9m，轨面以下30m。
（4）有效悬臂为4m，最大起重荷载为45t。
（5）龙门吊总重127.265t。
为满足运输要求，本工程采用1台16t龙门吊，具体参数如下
（1）起重量：
16t。
（2）跨度：
16t龙门吊跨度分别为26m。
轨道型号43kg/m。
（3）起升高度：
轨面以上9m，轨面以下30m。
（4）有效悬臂为4m，最大起重荷载为16t。
（5）龙门吊总重62.894t。
3.2隧道水平运输
1）道编组方式
（1）始发负环段编组
列车编组为：
牵引车+1节渣土车+1节砂浆车+1节管片车。
如下图。
图3.2-1始发段列车编组
（2）正常掘进段编组
正常掘进后均采用整体始发。
即牵引车+3节渣土车+1节砂浆车+2节管片车。
如下图。
图3.2-2正常掘进段列车编组
2）轨道及道岔布设
1、始发轨道及道岔布设
在盾构台车内部铺轨采用四轨二线供电瓶车和盾构台车行驶，在本工程区间内设道岔铺轨采用四轨二线供两列电瓶车行驶。
2、正常掘进段轨线布设
在隧道内采用两轨单线。
正常掘进段轨道铺设如下图所示。
图3.2-3正常掘进段轨道铺设
3、正常掘进段道岔轨道布设
本区间隧道为长区间盾构隧道，为了保证材料运输的连续性，在盾构正常掘进后将于盾构始发车站铺设道岔实行单洞双列电瓶车运输。
如下图所示。
道岔施工运输组织如表所示。
表3.2-1正常掘进阶段运输组织表
序号
图例
说明
1
1.列车一进入盾构机，卸料；
2.列车二在双开道岔一侧等待。
2
1.盾构机停止掘进，列车一卸料完毕，扳动简易转辙器，列车一退回始发井装料；
2.列车二在双开道岔一侧等待进入盾构机。
3
1.扳动简易转辙器，列车二通过道岔进入盾构机卸料；
2.列车一在井口装料完毕，回到道岔等待；
3.盾构机完成掘进一个循环，列车二退回始发井，列车一等待进入盾构机；
4.重复序号1步骤，进入下一掘进循环。
图3.2-4对称道岔示意图
图3.2-5对称道岔车站安装位置示意图
3）轨道安装检查
（1）轨道扣件必须齐全、密贴、牢固并与轨型相符，轨道接头必须使用合格的道夹板，并用螺栓固定，井下铺设轨道如需改变轨道型号，不同型号轨道接头必须使用合适的异形道夹板。
道夹板不得有断裂或少眼等现象；?
（2）轨道接头间距不得大于5mm，高低和左右错差不得大于2mm，一般运输线路轨道接头间距不得大于5mm，高低和左右错差不得大于2mm；?
（3）轨道方向应符合标准，目视直顺，不得有硬弯。
主要运输线路轨道直线段应目视直顺，用10m弦量不超过10mm；曲线段，目视圆顺，用2m弦量相邻正矢差：
半径50m以上不超过2mm，半径50m以下不超过3mm；?
（4）主要运输线路轨道单轨中心线符合设计要求，偏差不大于设计值的±50mm；双轨中心线的间距不小于设计值且不得大于设计值的20?
mm，双轨的中心位置与设计位置的偏移不大于50mm；?
（5）主要运输线路轨道轨面的实际标高与设计标高偏差为±50mm；坡度50m内误差不超过1/1000，高差不超过50mm；?
（6）井下轨道轨距为600mm，主要运输线路轨道直线段允许偏差+5mm、-2mm；曲线段加宽后允许偏差+5mm、-2mm，在曲线段内应设置轨距拉杆。
一般运输线路轨道直线段允许偏差+5mm、-2mm；曲线段加
宽后允许偏差+5mm、-2mm；?
（7）轨道轨枕质量合格，轨枕与轨道垂直。
主要运输线路轨道轨枕间距为700mm，偏差不超过50mm；一般运输线路轨道轨枕间距为800mm，偏差不超过50mm；?
（8）轨道道钉规格应与轨型配套，数量齐全，浮离不大于2mm，混凝土轨枕螺栓、压板紧固齐全、浮离不大于2mm。
每月应对轨道及轨枕各部螺栓滴油一次；?
（9）轨道路基必须无严重塌坡、地鼓、沉降现象。
主要运输线路轨道道碴厚度不小于100mm（个别底板突出处不小于50mm），地面不小于150mm，道碴应埋没轨枕2/3，轨枕必须露出1/3，对道床应经常清理，应无杂物、无浮煤、无积水；一般运输线路轨道道碴不超过枕面，不低于枕面1/3。
轨道道碴材质和粒度应符合标准要求，必须捣固坚实，无空板、吊板现象；?
（10）轨道严禁用气割进行切割，如需切割的必须使用切轨机，运输大巷轨道不允许进行切割分段（较短距离修整除外）。
轨道切割头平面应与轨面垂直，锯切面不得歪斜。
轨道切割头进行重新加工道夹板螺栓孔时，必须用钻床进行加工，严禁使用气割割眼。
（11）轨道使用期间必须有专人维护，定期检修。
?
（12）每半月对轨道及轨枕各部螺栓滴油一次。
道床、道岔应经常清理，确保无杂物、无浮煤、无积水。
3.3电瓶车
3.3.1电瓶车的牵引力计算
轮周上的切线力大于轮轨间的粘着力时动轮就要发生空转。
在不发生空转的前提条件下，所能实现的最大轮周牵引力称为粘着牵引力。
其值按下式计算：
?
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?
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式中：
?
——计算粘着牵引力，kN?
；?
?
?
——机车计算粘着质量，t；?
?
?
——计算粘着系数；取钢对铸铁（干摩擦系数）0.2
g——重力加速度。
3.3.2电瓶车的制动系统及防溜车措施
1、电机车制动系统分为电制动、空气制动和机械弹簧制动。
1）电制动为常用制动，机车下坡道或减速运行，交流异步牵引电动机处于发电状态，将机车动能转化为电能通过变流器向蓄电池充电，当蓄电池充满电的情况下可自动转换成电阻制动将能量消耗掉。
2）压缩空气作为动力的闸瓦制动仅作为紧急制动使用。
因此机车在运用过程中闸瓦消耗极少。
3）机械弹簧制动为驻车时防止溜车使用。
4）置辅助制动装置；电机车上安装沙箱，设置撒沙装置，行驶中在轨面进行撒沙，以增加车轮与轨道间摩擦力，增强制动能力。
在轨道上设置轨挡器（轨挡器随车携带），当列车向前溜动时用以卡住车轮，阻止其溜车。
因此，在机车运行时，必须充分发挥机车本身制动性能，为预防溜车起到最基本的保障作用。
要求在平时的运行过程中加强机车的日常维护保养，保障各项制动性能的完好性。
2、防溜车措施
1）自身制动系统
电瓶车自身配备了气刹车系统和手动刹车系统。
正常情况下，电瓶车启动气刹系统进行制动；当电瓶车出现故障，自身就会启动断气刹车系统来制动，防止事故发生；当电瓶车停靠时，除了其自身的气刹车外，我们立即采取手动进行刹车，以确保其不发生由于制动不够而发生的溜车现象。
2）设置限位器
当电瓶车停靠时，在电瓶车的前后部位设置限位器，以防止电瓶车由于负荷的变化而发生溜车事故。
在盾构机后配套台车部分的轨道上设置三道以上的限位器，万一出现溜车，可以避免车辆冲入盾构机头伤人、损坏设备等事故的发生。
3）对轨道进行处理
为了保证电瓶车有良好的制动，电瓶车轨道上要做到没有油和泥，对于轨道上的油和泥要及时用水进行清洗，并且在大坡度路段还要撒沙，以增大摩擦力，达到良好的制动效果。
4）拦截装置
为了防止电瓶车制动失效，而冲入后配套台车，撞伤工人，我们在第四节台车上安装了一个拦截装置，当电瓶车冲过来的时候，此装置将阻止或减弱电瓶车的冲击，从而达到拦截的目的，保证人员和盾构机的安全。
示意图如下：
图3.3-1拦截装置示意图
3.3.3电瓶车行车速度控制
电机车为轻车时，速度控制在6km/h以内，电机车为重车时,速度控制为4km/h以内，过弯道时速度控制在3km/m以内。
2.3.4电瓶车蓄电池防虚电措施
1、对蓄电池进行深放电，新运过来的电池，应在完全放完电后，再进行安全冲电。
2、注意充电器保护，充电时保持充电器通风，避免发生热漂移而影响充电状态。
3、每天都要充电，使电池处于浅循环状态，充电器指示灯显示充满后，再多充一段时间，防止欠充电积累，同时，也有助于抑制电池硫化。
4、及时充电，防止硫化结晶聚集形成粗大结晶，尽可能使电池电量处于饱满状态。
3.4隧道垂直运输：
3.4.1本项目的门吊布置：
本项目的门吊布置采用1台45/16t龙门吊，碴土、管片等多种材料的下井吊运工作,1台16t龙门吊主要负责现场的管片下井工作。
龙门吊的布置如下图所示：
图3.4-1龙门吊示意图
3.4.2垂直运输系统组成：
由提升门吊、固定在行车的翻转倒碴装置、门吊轨线、地面渣坑等组成垂直运输系统。
包括渣土的垂直运输及管片、材料垂直下输。
3.4.3轨道运输系统循环过程：
渣土吊装
编组列车进入隧道时，管片运输车、砂浆运
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