隧洞斜井无轨出渣技术研究

邵政权

（辽宁省水利厅 辽宁 沈阳 110003）

1 工程概况

1.1 支洞概况

东湖电站供水工程位于辽宁省境内，横跨桓仁、新宾、清源三县，全长130.88km。引水隧洞采用钻爆法为主、TBM为辅的联合施工方法，共布置20条施工支洞，总长度为30.48km。

其中8#支洞进口位于新宾县善道村南，东临旺清河，支洞投影长度1084.12m，坡度为21.76%，支洞开挖断面为5.5m×5.5m。8#支洞控制范围内主洞施工段长4284m。

1.2 施工运输方案

8# 支洞坡度为 21.76%（12.27°），大于10.5%（6°），属于斜井。根据《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378-2007）第8.3条的规定，无轨出渣道路最大纵坡一般情况下不宜大于9%，最大纵坡限长150m，局部最大纵坡不宜大于14%。根据规范规定8#支洞的施工交通应采用有轨运输方案。原设计施工方案如下。

（1）出渣运输

8#支洞的洞身段1.1km出渣运输采用有轨方式，其控制的主洞段4.3km出渣运输采用无轨加有轨的运输方式，即主洞开挖面至支洞底转渣槽的出渣及其他材料运输采用无轨运输方式，由支洞底转渣槽至支洞口卸渣平台运输采用有轨运输方式。无轨运输采用挖掘机配装载机装渣，自卸汽车运输；有轨运输采用四轨双线，提升机牵引8m3侧卸式矿车运输。

（2）混凝土运输

喷射混凝土、灌注砼在拌和站拌制完成后，通过轨行混凝土灌车运至洞口调车处，再通过提升机牵引下送至井内卸料台，然后转运至初支及衬砌作业面，完成混凝土运输。

1.3 施工方案变更

施工单位进场之后，由于当地电网容量有限，无法满足有轨运输所需的供电容量，为了确保工期，经参建各方共同研究确定采用无轨运输方案。

2 无轨运输方案

2.1 无轨运输方案简述

支洞施工采用装载机出渣。主洞施工采取装载机装渣，大马力自卸车运输的出渣方式。初期支护混凝土采用混凝搅拌运输车半载运输，初期支护锚杆、型钢等材料采用自卸汽车每次不超过2t运输至作业面。二期混凝土待8#洞与7#支洞、9#洞之间主洞开挖贯通后从7#、9#支洞运入，其中7#支洞与9#支洞均为平洞。工人在支洞内走路上下班，在主支洞交叉口换成施工车辆至作业面。

2.2 设备选型

2.2.1 自卸车

通过与自卸车生产厂家沟通并进行调查了解，弃渣运输选择大马力自卸车，最大爬坡度数为30%，并配备“EBV”刹车排气辅助制动装置，即在不使用刹车系统的情况下，可有效控制或降低车速，减少刹车系统的使用次数，使行车制动器保持冷却，从而能迅速提供最大的刹车能力。行车制动系统采用前盘后鼓，确保车辆制动的可靠性，可以满足安全生产的要求。

2.2.2 混凝土运输车

混凝土运输采用ZTQ5252G JB2N384C型混凝搅拌运输车运输，该车辆采用中国重汽336马力EGR发电机，发动机功率240kW，车长9875mm，车宽 2500mm，车高3500mm，最大总质量25000kg，配置6m3混凝土罐。配置排气制动，通风排气制动蝶阀来实现制动。

3 无轨运输方案难点分析及解决办法

3.1 无轨运输方案难点分析

8#支洞为斜井，采用无轨运输方式主要存在以下5个难点：

（1）8#支洞坡度为21.76%，坡度较大，无轨运输方案是否可行。

（2）自卸汽车在21.76%的坡度运输车辆的安全性能能否满足要求。

（3）初期支护混凝土、二衬混凝土、支护材料等如何在21.76%的坡度下下坡运输。

（4）上、下班人员如何运送。

（5）无轨运输的安全保证措施是否可行。

3.2 解决办法

3.2.1 无轨运输方案可行问题

施工单位于2011年10月施工至今，支洞施工1084m，主洞上、下游共施工654m，均采用自卸汽车运输出渣。通过一年多的出渣运输来看，自卸车能够适用于21.76%的坡度正常运输，只要车辆性能及安全措施能够得到保证，该方案可行。

3.2.2 无轨运输车辆性能分析

施工单位选用的国产名牌自卸汽车的性能参数如下：

驱动型式：6×4；

轴距：3775mm+1440mm；

汽车最大设计质量：25000kg；

货 箱 尺 寸 ：5600mm×2300mm×1130mm；

额定载重质量（kg）：12670；

最高车速(km/n)：77；

最大爬坡度(%):≥30%；

制动距离（空载 V0=30km/n）：≤9；

发动机型号：WP12.336-WP12.460；

离合器：采用GF430型单片干式离合器，液压操纵；

变速器：采用富勒RT11509C型变速器，运距离机械式操纵；

制动系统：

行车制动：双回路压缩空气制动；

弹簧储能断气制动；

辅助制动：发动机排气制动；

挂车制动：双管路挂车制动。

3.2.3 车辆性能分析计算

根据所购的自卸车，其主要性能为最大爬坡能力30%坡度，并配备“EVB”刹车排气辅助制动装置，即在不使用刹车系统的情况下，可有效控制或降低车速，减少刹车系统的使用次数，使行车保持制动器冷却，从而能迅速提供最大的刹车能力。行车制动系统采用前盘后鼓，确保车辆制动的可靠性，可以满足安全生产的要求。

3.3 混凝土及材料运输车辆性能分析

初期支护锚杆、型钢等材料采用载重为10t的自卸汽车，每次不超过2t，运输至作业面。由于喷射混凝土方量较小，采用混凝土运输车半载运输至作业面。考虑重车下坡的安全，二期混凝土待8#支洞与7#支洞、9#支洞间主洞贯通时从 7#、9#支洞运入。混凝土运输车采用中国重汽336马力EGR发电机，发动机功率240kW，车长9875mm，车宽 2500mm，车高4000 mm，最大总质量 25000kg，配置 6m3混凝土罐。配置排气制动，通风排气制动蝶阀来实现制动。在下大坡路时利用排气制动，提高制动的可靠性。

车辆性能参数如下：

轴数：3；

轮胎数：10；

发动机功率：240；

轴距（mm）：4025+1350；

前悬 /后悬（mm）:1500/3000；

接近角 /离去角（°）：16/31；

额定载质量（kg）：10670；

最大总质量（kg）：25000。

4 人员运输

主洞洞内每天作业上、下游基本为2天5个循环开挖、支护作业。由于工种交换频率不高，考虑运输的安全性，工人在支洞内步行上下班，在主支洞交叉口换成施工车辆至作业面。

5 车辆安全管理

（1）出渣车辆为设备厂家特制车辆，能适应大坡度运输，配置有专门刹车系统，失灵后能自动断气抱刹装置，确保坡道运输安全。

（2）各种车辆及运输均应实际“三定”（定车、定人、定任务）、“三包”(包修、包用、包管)管理制度，并执行“三不超”（不超速、不超载、不超劳）的规定。

（3）为加强行车安全管理，对运输车辆的行驶速度进行明确要求，上坡不超过5km/h；下坡轻车不超过5km/h；下坡重车不超过3km/h。

（4）在洞口及主支洞交叉口处设置车辆调度室，所有车辆必须服从调度室管理。在出渣期间，通过洞口与主支洞交叉口调度人员的联动调度确保支洞范围内不进行会车，从根本上避免支洞范围内自卸车会车困难问题。

（5）所有车辆每天都必须接受专业维修人员的检修，并做好记录，主管负责人签字确认。易损部件定期进行强制性更换。

（6）在洞口处设置简易维修站，所有进洞车辆，在进洞前都必须接受维修站的维修人员对刹车系统及相关部件的检查，未经检查的车辆严禁进洞。

（7）自卸车、装载机、罐车等经常出入洞的车辆，每次进洞前都必须接受专业维修人员检修。维修人员必须做好检修记录并签字，项目部将不定期对其进行检查，未按规定填写检修记录的，将对维修人员及车辆进行重罚。

（8）所有进洞车辆司机配备对讲机，随时了解洞内行车及道路状况。

（9）所有运载车辆均不准超载、超宽、超高运输。运装大体积或超长料具时，应有专人指挥，专车运输，并设置显示界限的红灯。

6 增设应急避险洞

主支洞交叉口安全防护处于薄弱环节，为了杜绝安全事故的发生，采用上坡自重减速原理设置应急避险车道。应急避险车道方向与8#支洞同轴线，位于支洞末端的对面。避险车道坡度设计坡度20%，长度30m。避险车道沙坑填料采用滚动阻力值较大的豆砾石，粒径12.5cm，沙坑深度0.5m～1.0m，制动坡床起点采用10cm，以30m长度渐变至总厚度（如图1示）。

图1 应急避险洞纵剖面图（单位：mm）

7 结语

8#支洞采用无轨运输方案后，提高了运输效率，加快了施工进度，保证合同工期的按时完成。开工至今，工程已完成大半，在确保施工进度的同时，未发生任何安全事故。通过本工程的实例可以说明斜井的坡度在21%以下时采用无轨出渣方案是可行的。陕西水利

[1]《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378-2007）[S].