东山供水工程支洞有轨运输施工技术
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摘要：结合公司承担的山西省晋中东山供水工程三标的任务，详细介绍了有轨运输施工技术，从方案选择入手，装碴矿车的计算选型，提升绞车的计算确定，出碴轨道的选择及布置方法，出碴方式的确定及相关的安全措施。
关键词：支洞 有轨运输 出碴
0、工程概况
山西省晋中东山供水工程是一项跨流域引调水工程，实现山西省内汾河流域中游与漳河流域上游连通，全长254.64公里。东山供水工程输水线路三标段，主要担负支洞1-4#、1-5#、1-6#共计1644.6m及1#主隧洞SBE15+455-SBE25+162共计9.707Km施工任务。
其中，1-4#连庄支洞与与1#隧洞交于桩号17+448.36m处，支洞斜长578.3米，坡度38.5%，倾角21.04°；1-5#后建华支洞与1#隧洞交于桩号20+678.88m处，支洞斜长641.8米，坡度32.66%，倾角18.09°；1-6#寺沟支洞与1#隧洞交于桩号23+163.76m处，支洞斜长424.5米，坡度44.71%，倾角24.09°。支洞与主洞隧道断面均为城门洞型，主洞净宽2.5m，净高2.96m，支洞净宽3.65m，净高3.0m，Ⅵ、Ⅴ级围岩采用全断面钢筋混凝土衬砌，Ⅲ级围岩采用C20级喷射混凝土支护。
施工顺序为先进行支洞施工，成洞后进行主动施工，支洞进主洞后，分上下流两个作业面进行掘进。
1、洞碴运输方案选择
支洞断面城门型断面，净宽为3.65m，净高3.0m，支洞坡度大，三个支洞最小坡度大于18°，最大坡度达到24.09°，洞碴无法通过无轨运输方案实现；同时介于本隧道为富水隧道，采用自卸车配提升绞车牵引出碴也难于实现。针对本工程实际情况，为了快速施工，支洞洞碴运输采取有轨运输方案。主洞断面为2.5x2.96m且支洞与主洞正交，主洞坡度为3‰，坡度小，主洞洞碴采用无轨运输至支洞井底，采用提升绞车通过支洞有轨运出洞外。
2、装碴矿车
2.1 矿车容积选择
2.2 矿车检修
为避免影响出碴，矿车检修需横移出出碴作业线。待检修的矿产通过矿车整体横移机构移出。横移机构为可调高带轮的机构，调高通过螺栓实现，走形轮为钢管加工。走形轨垂直出碴线，采用P24钢轨，其标高比出碴线高出30mm，横移走形轨道轨距为6.7m。
矿车整体横移机构采用可调托座KTTZ600上配焊采用Ф89x6加工的走形轮，然后在可调托座丝杠上套Ф60x5钢管，在上端配置M30螺帽而成。横移机构套管与矿铲通过钢板焊接而成。
矿产需进入检修线检修时，调整横移机构可调螺杆高度，并对正横移轨道，使整个矿产支撑在横移走形机构上，这时整个矿产脱离了出碴线，安装好过出碴线475mm过桥轨道（采用20mm后钢板加工），人工横推整个矿产横移出出碴线。
3、有轨出碴
支洞采取有轨出碴方案。支洞与主洞正交，正洞内洞碴需用四轮车从章子面将碴转运至支洞底，然后改用矿车有轨运输二次倒运至洞外。
3.1 支洞出碴断面布局
采用城南机械有限公司生产的WZL-100P履带式挖掘装载机，该设备适应的爬坡能力为30°，工作状态时的外形尺寸为7950x1700x2200mm，满足支洞和正洞结构尺寸对转碴要求，其最大生产能力为100m3/h。YCC3曲轨式侧翻矿产配合提升绞车有轨运输出碴。
斜井单筒提升系统采用两轨单道布置。单筒提升任务主要是弃渣、钢材成品材料等，存在转运与装卸等问题。三支洞采用拱形直墙断面，斜井内走行线均采用900mm轨距、24kg/m钢轨，上下端分别与洞外卸碴栈桥相连。
钢轨在隧洞中心线一侧铺设。铺设钢轨前，先清理隧洞底板弃渣淤泥，安装底面工字钢横梁，并做好锁脚，锁脚间距110cm，锁脚要高出底面混凝土10cm，用来焊接钢轨，防止矿斗运输时跑轨。
底面混凝浇筑30cm厚C25混凝土。在浇筑混凝土同事在隧洞中心线另一侧做好人行踏步。踏步与钢轨之间做好防护栏。
1.提升机选型
（1）最大静张力Fmax计算
4、洞外卸碴
4.1 卸碴
选用的矿产为曲轨侧翻矿产，矿产迁移至卸碴台上曲轨后，矿产斗倾斜卸料，卸料角度为40°，井口地面采用曲轨自动卸碴，出碴口墩高5.1～7.2m，地面出碴采用重载自卸运输车辆，地面碴仓可存碴120m3 ，完全能满足要求。正洞内石碴采用斗容量为3m3的自卸汽车（基本与矿车相匹配）直接通过立体转载系统倒入矿斗车后拉至洞口地面碴仓。
5、安全技术措施
5.1 提升
斜井有轨运输安全工作的重点是预防溜车。在施工过程中要定期检查钢丝绳与矿车插销连接，确保不脱销、不溜车。
5.2 钢丝绳预防断裂
钢丝绳是有轨运输系统防溜车的核心环节。钢丝绳作为重载矿车的牵引工具，在长时间连续工作过程中，不断在地滚轮上摩擦，其直径从微观上不断减小、甚至断丝，在超负荷的张拉力作用下就会发生断裂导致的溜车事故。预防措施主要是：在斜井轨道每间隔15m设120mm地滚一道，井口变坡点设直径320mm大地滚，对钢丝绳、地滚定期抹油减小两者的运行阻力，并防止钢丝绳拖床、跳颤等现象。同时，在矿斗车车架上设断绳脱钩保险器，以便意外断绳时，抓钩能自动落下钩住轨枕而阻滞车辆下滑。
5.3全过程摄像监控
在斜井的井口碴仓、井身及井底碴仓安设监控摄像头，并装有直通专线电话、电铃和照明线路，提升司机可以通过闭路电视清晰地监控提升全过程，及时发现问题和及时处理。
5.4 防溜车、防过卷综合措施
在井口安设防溜阻车器，并设专人管理，阻车器必须经常处于正位关闭状态，放车时方可打开。在曲轨上设限位自动断电装置，当提升容器超过正常终端位
置（或出车平台）时，控制芯片能自动断电且保险闸发生制动作用，刹住滚筒。洞底碴仓设加厚钢筋混凝土防撞墙和缓冲装置。走行线上设阻车器，矿车断绳、掉道或溜车，均能有效防止事故的发生。在井口、卸渣栈桥端部、井底端部的轨道上安装阻车门或阻车器。综合安全需要，系统安装的其它保险装置还有防止过速、深度指示器失效保护装置、过负荷和欠电压保护、闸间隙保护、减速功能保护装置等。
6、结语
支洞有轨运输系统配套设计，关键是要考虑正洞的产碴量并着重做好井口碴场、井内轨道优化布置、井底立体转载场（或井底车场）布置。支洞的有轨出碴、进料（含上下人员）分别采用专线走行方式，有效地减少了相互干扰，充分地提高了运输效率。当然，在长大斜井有轨运输施工中，关于混凝土运送方式（目前一般采用金刚车、投料孔等方式） 、建井期间装碴设备配套优化、反坡巷道钻爆快速开挖等课题依然值得深入研究。
参考文献：
[1]崔元龙. 简明建井工程手册[M ]. 北京：煤炭工业出版社， 2003.
[2]铁道部第二工程局. 铁路工程施工技术手册- 隧道[M ].北京：中国铁道出版社， 2004.