长大隧道有轨运输施工工法.docx

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长大隧道有轨运输施工工法

长大隧道斜井有轨运输系统施工工法

一、前言

在长大隧道施工中，通常采用斜井以增加工作面，加快施工进度，随着隧道施工技术的发展和对生态环境保护的重视，斜井的数量和长度逐步减少，致使斜井的坡度增大，担负的施工任务增加。

我们在宜万铁路齐岳山隧道施工中，为加快施工进度、确保施工安全，通过技术攻关，提出了一整套先进合理的斜井有轨运输系统方案，解决了正洞和和平导施工出碴、人员进出、材料运输等问题，通过总结形成了此工法，在施工生产中保证了施工安全和工期，并取得了较好的经济效益，受得了铁道部和宜万铁路建设总指的好评。

二、工法特点

1、施工中充分利用斜井空间，多工序平行作业，速度快。

2、机械化程度高，作业方便，技术上先进、合理。

3、采用了矿车不摘挂钢丝绳作业方式，打破了传统的人工摘挂作业，充分利用机械设备，省时、省力、安全。

4、采用美电贝尔摄像监控系统和矿用本质安全漏泄通讯系统对整个运输系统进行监控指挥，提高了作业安全性。

三、适用范围

本工法适用于陡坡较长斜井、采用大容量侧卸式矿车有轨运输的长大隧道施工或其它类似工程。

四、工艺原理

在斜井底部与正洞交汇处设计一翻碴坑，通过简易门吊将正洞运来的碴卸入翻碴坑内的侧卸式矿车内，通过提升机牵引将碴体运出洞外；洞外设计一翻碴台，将碴体卸入翻碴台漏斗，直接装入二次倒运汽车运出；通过安装KQ-STX隧道移动通信保障系统和闭路电视监控系统，对整个轨道运输系统进行全方位的监控和指挥，确保了施工安全。

五、施工工艺

（一）工艺流程（见图1）

图1工艺流程

（二）工艺要点

1、斜井施工至正洞中线位置后，即进行井底车场翻碴坑、地面翻碴台的施工以及轨道铺设、通信、电视监控等工作，完成斜井轨道运输系统的施工。

2、正洞开挖爆破后，立即进行通风排烟，用WL160B型扒渣机装碴，CDXT-12电瓶车牵引KZ-6侧卸式矿车运输，至翻碴坑旁边后通过龙门吊上的5t电动葫芦提升侧卸式矿车，将碴倒入翻碴坑内的外运KZ-8侧卸式矿车。

3、2JK-2.5提升机提升一台KZ-8侧卸式矿车至洞外翻碴台，通过翻碴台上的翻碴轨道使矿车侧倾将碴倒入台下运输汽车，二次倒运至弃碴场。

4、采用隧道漏泄通信系统和电视监控系统对整个运输过程实现指挥和调度。

（三）关键技术

1、翻碴坑

开挖翻碴坑前，井底车场的井身要按设计及围岩情况，做好井身的支护及衬砌施工,在确保安全的情况下,开始施工翻碴坑。

翻碴坑的最大深度一般在5M，开挖宽度4.5M（铺2股道），开挖视岩石情况及时支护和衬砌，进入翻碴坑内的矿车股道要与斜井线路的坡度基本一致。

翻碴坑和斜井之间留6m左右长的平坡缓冲段，以保证矿车能准确到翻碴坑位置，另外对提升机出坑后的提速明显有利，可直接提速加档。

加工制作龙门吊时，既要考虑材料运输、各种机械作业所需净空界限的要求，顶部还要考虑通风管的空间。

为了保证轨道的稳定，坑内的轨道道床要进行硬化，

翻碴坑具体布置如图2所示。

图2翻碴坑布置图

2、提升设备

根据平均提升速度和每天出碴量550m3计算，考虑其它因素洞内运输选用6m3侧卸式矿车（KZ-6）5台，斜井运输采用8m3侧卸式矿车（KZ-8）3台。

提升钢丝绳选用φ31mm，绳6×19（GB1102—74），经校核满足安全需要。

提升机选用2JK—2.5×1.2/20。

为使提升机运转平稳、刹车及时有效，除厂家带有的手刹和电控外，我们要求厂家附加了动力制动装置，较好的满足了施工需要，确保了施工运输安全。

提升机选出后按钢丝绳的最大静张力90KN和最大静张力差65KN验算均满足要求。

电机选用JR139—8，功率为320KW。

通过计算证明选型满足要求，但为保证设备的安全，要求矿车的装载量控制在5m3以内。

3、线路铺设

钢轨类型：

根据q=10+2.5P估算，其中q为轨型（kg/m），P为轴重（t）。

运输采用（6～8）m3的KZ-6矿车，并考虑材料来源，最后确定采用43kg/m钢轨。

道岔型号：

为满足矿车最小转弯半径15m要求，选用5号90型单开道岔（ZDK9435/20）。

轨距：

900mm。

道床：

隧道围岩强度较好时，可直接以洞碴作为道碴，人工以钢钎捣固，道床厚度不应小于15cm。

轨枕：

采用15cm×15cm×120cm木枕，按1440根/km布设。

有轨运输线路纵面布置如图3所示，有轨运输线路平面布置如图4所示

图3有轨运输线路纵面布置图

图4有轨运输线路平面布置图

（1）洞内线路铺设

平导断面较小（一般为4m×4.5m），宜只设一股道；正洞断面较大，可设两股道，轨间距80～200cm，正洞与平导间横通道采用工地自制的小曲线半径钢轨与短轨连接，正洞轨道线路延伸至斜井底车场翻碴坑侧边适当位置，以便在翻碴坑处进行洞碴的倒换。

井底车场铺设单开道岔2组,对称单开道岔1组。

每组道岔安装手动扳道器一个。

每组道岔安装5根轨距杆。

平导内距开挖工作面约100m范围设置错车用的第二股道，与第一股道轨间距20cm，错车道前端和尾端设置车辆拦阻器，防车辆溜滑掉道；为方便错车宜在错车道中部和尾端各设一单开道岔，两组道岔间距离应不少于两台电瓶车加上两节矿车的长度，一般需40m距离。

错车用轨道的前端距掌子面保持约10m距离，以保证电动扒碴机有足够作业空间，并随工作面的延伸及时铺设钢轨跟进。

掌子面处的渡线道岔铺设完毕后，错车道后面的道岔若无其它用途即可拆除。

（2）斜井线路铺设

考虑到斜井运输能力将严重制约着正洞与平导的施工进度，故斜井内宜设置两股道，采用双筒提升机牵引，以减少两条线路间的运输干扰。

两股轨道中心间距为1.7m,轨距900mm。

（3）、地面线路铺设

斜井井口铺设3股轨道，其中两股出碴轨道，一股充电房及施工材料运输轨道。

（4）、轨道维修、养护

斜井轨道要成立养道工班进行检查、维修,使运行线路处于良好状态。

线路两侧掉碴应及时清除。

养道工班要求检查内容:

轨道平顺、直；轨面、轨距、轨缝、三角坑、轨道中线、错牙偏差以及联结配件等。

4、翻碴台

翻碴台距离井口40m，坡度28%，翻碴台两侧用M7.5浆砌片石砌筑，中间回填土石混合料，翻碴轨道用I16工字钢加工，碎石道床，漏斗采用I16工字钢和钢板焊接加工。

翻碴台布置及作用原理如图5所示

a翻碴台布置图

b翻碴台矿车倒碴图

图5翻碴台设计图

5、通信系统

本系统采用KQ-STX隧道移动通信保障系统实现信息的综合化传输，这是目前对信息综合传输使用较好的井下传输系统，

根据齐岳山隧道荆竹园斜井工地的实际情况，结合漏泄通信系统的特点，本系统在建成后将完成以下主要功能：

（1）、地面操作控制人员和井下现场施工人员能直接进行双向的语音交流，及时迅速地通报情况，避免紧急情况下的事故发生。

（2）、施工人员出入斜井过程中，跟车员能随时随地用手机和地面人员保持话音联络，从而保证了行车的安全。

（3）、可在井下通过对讲机直接指挥地面人员操作提升机的上行、下行或停车，使用方便、直观。

基台具有声光信号，并具有回铃功能。

各种信号相互闭锁，信号具有数码显示记忆功能。

系统与提升机电控系统设有联锁，基台提供的紧急停车联锁触点接口，能将受本机联锁的提升机立即停车，且手动无法启动。

在井底与井口之间、井口与提升机房司机操作台之间，装设直通电话。

6、电视监控系统

根据现场实际情况，采用数字闭路电视录像监控系统，监控中心设在提升机房，本系统的使用能满足如下要求：

（1）、井底矿碴装载起运过程监视。

（2）、矿碴运输出井过程全程监视。

（3）、地面卸碴场全方位监视。

（4）、现场图像记录保存、事后查询要求。

数字录像监控系统分为三个重要的组成部分----前端摄像部分（产生图像的摄像机部分）、中间传输部分、后端显示控制部分。

摄像机应安装在监视目标附近不易受外界损坏的地方，安装位置不应影响现场设备运行和人员正常活动，且其镜头视场内不得有遮挡监视目标的物体。

安装方式为吊顶安装。

在井口、地面卸碴台等部分，采用一体化带夜摄功能的摄像机。

7、管理措施

（1）、组建精干、高效的项目管理机构，全面实施标准化管理，文明施工。

（2）、加强协调、做好各工序间的衔接，保证整个系统的有效运行。

（3）、加强设备的维修、保养工作，提高设备效率。

（4）、建立奖惩制度，提高工作效率。

六、劳动组织

以宜万铁路齐岳山隧道（全长10.8km）、荆竹园斜井（长752m,坡度43%）有轨运输为例，其劳动组织见表1。

表1劳动组织

工序工种人数工作内容备注

1测量5运输系统施工测量持证上岗

2安全员2安全检查持证上岗

3调度员5负责矿车调度

4装碴机司机2装碴及日常保养持证上岗

5电瓶车司机8电瓶车驾驶及日常保养持证上岗

6充电工2电瓶充电及更换

7修理工6各种机械设备的维修保养

8轨道工10铺轨、整道、养护

9电焊工4焊接构件持证上岗

10通风机司机2通风机的操作保养

11抽水工1抽水及日常保养

12提升机司机3提升机操作及日常保养持证上岗

13电视监控1监控整个运输系统

14电子工程师1通信、电视系统维护

15自卸车司机6驾驶自卸车及日常维修保养持证上岗

16电工4各种施工用电持证上岗

17总调度1各工序间协调

七、机具设备（见表2）

表2主要机具设备

序号名称规格型号数量生产厂家备注

1挖掘机PC60-71日本小松

2装载机ZL50C1柳工

3砼输送泵HBT60C1安庆恒特

4提升机2JKZ.5-1.2/201重庆泰丰

5电动葫芦M-52浙江苹阳

6水泵80-50-3152自贡水泵厂

7侧卸式矿车KZ-65江西萍乡

8侧卸式矿车KZ-83江西萍乡

9控制屏800KVA3望江

10控制屏400KVA1望江

11补偿屏800KVA2望江

12补偿屏400KVA1望江

13扒碴机WL160B2三环

14电瓶车CDXT-127六盘水煤机厂

15电瓶5603六盘水煤机厂

16充电机KCA-1001六盘水

17充电机KCA-100/3001西安

18通风机W012.51山西侯马

19内燃发电机组M-D5002韩国

20变压器S9-800/352望江

21变压器S9-400/351望江

22变压器S9-315/351望江

23变压器250KVA2望江

24配电柜250KVA2望江

25电动空压机4L-20/876414工厂

26内燃空压机20m31徐州

27喷锚机HPS-63温州

28自卸车XC32525重庆铁马

29搅拌机JS500×21河南荥阳

30滚简搅拌机JS3501河南荥阳

31斜井人车XRC10S-9/61焦作重工

八、质量控制

1、参照《铁路轨道施工及验收规范》的规定,铺设轨道轨距允许偏差为＋6㎜,-2㎜,相邻轨道中心间距的允许偏差为±20㎜，轨道方向为直线,用10m弦量的最大矢度不得大于5㎜；轨面高程允许偏差:

＋50㎜,-30㎜；三角坑允许偏差不得大于5㎜；钢轨接缝处错牙不得大于2㎜。

2、轨枕:

轨枕布置间距不得大于0.6m,铺设枕木一端应取齐。

3、连接零件:

钉道钉时铁垫板与轨底密贴,道钉浮离2㎜以上纽歪仰俯不得大于12%。

4、混凝土底板道床:

强度等级采用C25,厚度为20㎝,宽度不得小于设计。

5、道岔:

岔心位置按设计要求铺设。

轨距允许偏差:

尖轨尖端处为±1㎜，其余各部分为＋3㎜,-2㎜。

道岔导曲线根据需要超高设置不大于6㎜的超高,在曲线内按不大于2%坡递减顺接。

导曲线支距允许偏差为±3㎜。

钢轨接缝处错牙不得大于2㎜。

6、翻碴坑处龙门吊的焊接要达到焊接标准，做到焊缝饱满。

电动葫芦安装的走行机构按要求安装，严格检查螺丝的松紧程度，以及要求的活动间隙。

7、对参加施工的全体人员进行质量教育，经培训合格才准许上岗，特种作业岗位持证上岗。

九、安全措施

建立健全安全管理各项规章制度，项目部设专职安全负责人，监督检查各种安全制度的实施。

进行全员安全教育，提高安全意识；制定重大安全事故应急预案，针对长大隧道斜井有轨运输的特点，制定有轨运输规则。

（一）、提升机司机岗位职责：

1、提升机司机操作要集中思想，谨慎操作，做到启动稳，停车准，在操作中严格执行“二不开”（即信号不明确不开；启动状态不正常不开），“五注意”（即注意电压、电流是否正常；注意制动闸是否可靠；注意深度指示器批示是否正确；注意钢丝绳排列是否整齐；注意润滑系统是否正常），如遇有异常，立即停车汇报检查处理。

2、加强责任心，做到“五严”（即严格执行交接班制；严格执行操作规程；严格执行要害场所管理制度；严格执行巡回检查；严格执行岗位练兵），“三好”（即设备运转好；整洁卫生好；工具管理好），“三勤”（即勤问；勤看；勤检查），“三懂、四会”（即懂设备结构、性能、安全设施的作用原理；会操作、会维修、会保养、会排除故障）。

3、认真填写“四记录”（即交接班记录；巡回检查记录；人员进出记录；运转日志记录）。

（二）、提升机司机安全操作规程

1、提升机司机必须经过教育与培训，经考核合格后，持有地方安全部门颁发的特种作业操作证，方可上岗作业。

2、提升机司机进入提升机房作业前，应检查提升机各部位的安全状态，特别是检查关键部位的制动器（刹车）、各种电器按钮开关、电器线路、油路、设备防护、钢丝绳、卡子等是否处于良好状态，确定安全良好后方可启动。

3、提升机司机操作前，首先应与洞外信号员、洞内信号员进行互通话。

4、提升机司机必须做到信息不明确时，严禁启动提升机运行操作。

5、提升机司机上班时必须严格遵守斜井运行的安全管理规章制度；服从信号员的信号指挥。

矿车在斜井拉运第一车时，车速应适当缓慢，随后应根据情况加快运行速度。

（三）、轨道、机械设备安全防范措施

1、斜井井身每隔10m,安设直径200㎜地滚,井口变坡点设直径320㎜大地滚。

2、井口处设2个挡车器,挡车器必须经常处于正位关闭状态,放车时方可打开,同时设专职人员加强井口、井底联系。

3、井身设置组车器4个。

4、侧卸式轨行矿车设断绳保险器，即在钢轨轨腰钻孔穿φ24钢丝绳,以备发生断绳脱钩时,抓钩自动落下,钩住钢丝绳,不使车辆下滑。

5、井身每隔10m,在轨枕下部两端各打眼，插入φ22钢钎，长度50㎝，轨枕之间用撑木撑好，以防止轨枕下滑。

对所有机械设备、机具、钢丝绳等定期检查、维修。

一十、环境保护措施

1、采取湿式钻眼、松动水压爆破和洒水等措施，来降低粉尘，洞内作业人员配发防尘面具和防粉尘刺激皮肤的手套。

2、污水处理应本着因地制宜,工艺简单,易于操作,有利于施工等选择措施。

在井口外建六座6m3、一座20m3污水池待污水沉淀达到排放标准后排出。

3、设备应优先采用低噪声设备型号。

对于固定安装设备基础宜埋入半地下,并铺设砂石垫层以减轻震动影响。

十一、效益分析

1、传统摘挂作业的出碴方法，每班作业人员需用5名（1名调度，两侧各2名摘挂人员），改成不摘挂作业后，每班仅需2人，一日三班，按平均月工资1000元/人计，每月节约工费0.9万元左右，每年节约工费10.8万元。

2、井底车场翻碴坑的设计，保障了出碴安全，提高了出碴效率,缩短了循环时间，加快了施工进度，取得了良好的经济效益和社会效益。

十二、工程实例

宜万铁路齐岳山隧道全长10528m，为开辟施工工作面，加快施工进度，在隧道线路右侧设置一座斜井，斜井与线路相交于DK367+521里程处,与隧道中线平面交角28°、斜井坡度43%，斜井全长752.2m，其中井身长692.2m，井底车场长60m，车场断面宽9.5M，高5.3M。

斜井担负正洞和平导3365m的施工任务，在没有任何干扰的正常出碴的情况下，曾创出了15车/小时的出碴纪录。

在施工生产中获到了较好的效果，取得良好的经济效益。

铁道部部领导、铁道部宜万总指领导视查工地后，都认为该运输系统的设计有新意，同时解决了安全、工期、劳动强度、作业方便、经济效益等主要问题。