斜井有轨运输施工方案研究与应用

 赵福成

 （辽宁省水利厅，辽宁沈阳  1 10003）

【摘要】  本文针对大伙房水库输水工程的大坡度斜井有轨运输施工难点，提出井底交叉口处设置车场与设置渣仓两种方案，进行优缺点分析，为类似工程提供参考经验。

【关键词】  斜井；有轨运输；施工方案；研究

中图分类号：TV554  文章编号：1005-4774( 2016) 04-0018-03

1  工程概况

 大伙房水库输水工程主体建筑物为1条大型、长距离输水隧洞。根据工程施工需要，全线布置多条辅助施工支洞，受地形地貌及工程地质条件限制，其中有1条支洞为大纵坡斜井，斜井断面尺寸为5. 50m×5. 50m（宽×高），坡比为25. 19%，长度为1160. 56m，承担着主洞3259m开挖及洞身衬砌施工任务。坡度大的特点决定其必须采用矿井提升机和矿车进行出渣及混凝土运输作业。

 根据施工现场情况及工期要求，制定出两套有轨运输方案：④在支洞底设置渣仓；⑥在支洞底设置车场。两套方案主洞均采用无轨运输，两台矿井提升机和8 m3矿车进行出渣，同时，根据工程所在地的气象条件和技术要求，采用湿喷支护措施，因此，在设备布置上要求考虑保温及湿喷混凝土运输的需求。

2原主支洞交叉段设计方案

 主支洞交叉段总长23. 43m，斜井与主洞交角56. 11。，桩号为1+137. 43~1+160. 86。其中过渡段长9. 31m，桩号为1+137. 43~1+146. 74；喇叭口段长14. 12m，桩号为1+146. 74~1+160. 86，断面型式为圆拱直墙（见下页图1）；主洞施工加强段长为20m，桩号为67 +786. 68~ 68+ 806. 68，断面为马蹄形。

3  设置井底渣仓方案

 井底渣仓方案，在主洞两个掌子面各施工100m后，施做井底渣仓。主洞采用无轨运输，侧卸式装载机进行装渣，挖掘机进行辅助装渣、排险、扒渣底，自卸汽车运输石渣至主支洞交叉口处，在轨道桥上将石渣卸到井底渣仓中，然后通过钢板传送带将渣仓中的石渣输送到8 m3矿车中，利用矿井提升机进行提渣。

3.1  井底渣仓工程施工

3.1.1  平坡段结构型式

 当斜坡段开挖至桩号1+125时开始扩挖，至1+137时由原5. 50m渐变到7.50m宽（成洞后尺寸）。扩挖后原设计水平段底部标高保持不变，拱部仍为圆弧，整体形状为城门洞形，此后保持7. 50m宽度直到与主洞相交。洞中线向支洞左侧平移1m。其中斜坡段与平坡段相交处采用竖曲线连接，出渣线轨道铺至斜坡段末端，进料线延伸至平坡段后采用无轨运输。

3.1.2平坡段出渣通道结构型式

 从桩号1 +137～1 +146直接开挖成明沟，中间与进料线相接处采用厚50cm的钢筋混凝土挡墙，保证进料线进大型设备时结构的安全性。桩号1+146主洞内侧5m采用暗沟形式，按照V类围岩衬砌。在井底渣仓相应位置留设信号间、配电室，用于出渣施工时井底电视监控。出渣线底部修建积水坑，以方便施工排水（见图1、图2）。

 渣仓仓体部分结构设计。井底渣仓设在主洞与斜井交叉点正下方。渣仓具有储存功能，顶口为7m×7m，底口为1.20m×1.70m，净高约为4.50m，存渣量约为100m3（见图3）。

3.2渣仓施工流程

 平坡段出渣通道开挖、支护→井底渣仓→积水井开挖、支护→出渣通道、渣仓底板钢筋绑扎、浇筑混凝土→出渣通道立模、绑钢筋→浇筑通道边墙、盖板混凝土→井底渣仓钢筋绑扎、安装预埋件→井底渣仓立模、浇筑混凝土→出渣通道盖板涵顶部回填→井底渣仓轨道桥安装→井底渣仓漏洞安装→井底渣仓钢板传送带安装调试→安装信号控制系统、监控系统→投入正式运营。

3. 3  出渣及运输

 出渣作业时，先由挖掘机将掌子面石渣倒运入自卸车内，然后由自卸车将渣运至渣仓上方轨道桥梁上，将石渣倾倒入渣仓漏斗内，渣仓底部操作台上的操作员控制钢板传送刮渣设备，将渣输送至矿车中，后由矿井提升机将渣提至洞外，通过曲轨、漏斗将渣卸入自卸车内，后由自卸车运至渣场。在施工过程需严格控制倒入渣仓内的石渣块径，以避免石渣堵塞漏斗口。

4  设置井底车场方案

该方案主洞段同样采用无轨运输，运用装载机、挖掘机配合装渣，自卸车将渣运至存渣区，后由支洞有轨运输方式运送出洞。斜井段采用两台矿井提升机和两台矿车配合出渣。在主支洞交叉口设置四轨道，两条主线用于矿车提升，两条副线用于存放材料运输设备。距主支洞交叉口处两侧分别设30m（长）×8m（深）×5m（高）存渣区，采用两台装载机配合铲渣。

4.1  洞内车场施工

 当斜井开挖至桩号1+137时开始扩挖，至1+150时由原5. 50m渐变到9m宽（成洞后尺寸）。扩挖后原设计水平段底部标高保持不变，拱部仍为圆弧，整体形状为城门洞形，此后保持9m宽度直到与主洞相交。原支洞两条轨道自桩号1+137变为四轨道，直至主洞中心线（见图4、图5）四轨道分为两条主线，两条副线，主线用于两台矿车出渣，副线主要用于存放混凝土和人员运输设备。

 洞内存渣设计：在距主支洞交叉口两侧10m处设置两处临时存渣区，存渣区大小为30m（宽）×5m（高）×8m（深），用于主洞施工过程中临时存渣，保证施工过程中，掌子面能尽快腾出作业空间。

4.2出渣、运输

 出渣作业时，先由装载机将掌子面石渣倒运入自卸车内，然后由自卸车将渣运至主支洞交叉口处卸入临时存渣区内，再由装载机配合进行装渣，后由矿井提升机将渣提出洞外，通过曲轨、漏斗将渣卸入自卸车内，后由自卸车运至渣场。

5  方案对比分析

5.1施工方面

 方案一：在施工过程中难度较大，不仅需要进行挡墙施工，而且需要进行暗沟施工。由于支洞断面狭小，施工起来难度比较大。

 方案二：仅需在支洞施工过程中进行断面扩大以及对主支洞交口处进行存渣区施工，难度较小。

5.2安全方面

 方案一：在施工过程中基本实现了自动化，矿车在施工中发生脱钩也可直接溜至存渣仓，安全性较高。但由于在施工过程中，暗沟上回填厚度较薄，存在暗沟或明沟处挡墙倒塌的危险。

 方案二：在施工过程中需要主支洞口处对矿车进行摘钩、挂钩操作，存在一定安全隐患。

5.3进度方面

 方案一：能够避免二次倒运问题，但在出渣作业时仅有一台矿车用于出渣，进度较慢，若在施工过程中出现故障，将导致整个施工无法开展，影响施工进度。同时，渣仓存渣量较小，无法尽快腾出掌子面。

 方案二：存在二次倒运，但在出渣作业过程中可以保证两台矿车同时作业，出现故障时，仍然可以保证正常施工作业，同时，在主支洞处设置临时存渣区，可以保证尽快腾出掌子面，为下一循环争取时间。

5.4经济性方面

 方案一：施工过程中难度较大，用时较长，投入人员及机械费用比较高。

 方案二：施工过程中除需投入两台装载机、1台电瓶车外，其他施工可伴随正常施工完成。

6小结

 通过两种方案的对比分析，设置井底车场方案施工难度较小，可以同时利用斜井开挖设备，投入设备较少，较为经济，不影响施工进度，工期能够保障。因此，井底车场方案更适合该斜井控制段的主洞施工。