大坡度斜井有轨运输施工工法.doc

大坡度斜井有轨运输施工工法 中铁十二局集团第二工程有限公司 李有兵 白国峰 1．前言 随着我国长大隧道建设的不断增多，为了解决隧道通风一般都通过设置竖井或斜井来解决对应的问题。国内土建行业对有轨运输斜井辅助正洞施工经验较少，相关技术、规范尚不完善，传统施工方法、机械配置无法满足日趋紧迫的施工工期要求。我公司通过综合技术攻关，对大坡度斜井有轨运输施工技术进行技术创新，达到安全、高效、快速运输正洞石碴的目的，突显有轨运输在安全、技术、经济、环保等方面的优越性，取得了良好的经济效益和社会效益。其关键技术通过了山西省科学技术厅组织的专家评审，达到国际领先水平。 2. 工法特点 2.1有轨运输系统采用矿用提升机牵引侧翻式矿车运输，使用安全，卸料速度快。 2.2矿用提升机有轨运输出碴作业流程安排经济合理。 2.3有轨运输系统的设备选型、布置和安装，运输轨道、卸碴栈桥的修筑等经济、科学、合理。 2.4应用了安全、高效的可编程逻辑控制器PLC技术，保证了提升安全、提高了运输效率。 3. 适用范围 本工法适用于引水、铁路和公路隧道的大坡度斜井有轨运输施工，也适合于煤矿和铁矿等矿山的大坡度斜井有轨运输施工。 4. 工艺原理 大坡度斜井有轨运输施工技术工艺，通过矿用提升机的选型技术、布置和安装技术，有轨运输卸碴栈桥的布置和修筑技术，轨道布置技术，道床的修筑技术，信号和视频的安全监控技术等一系列的技术创新，实现出碴程序的流程化管理，采用挖掘机掌子面扒碴，给侧翻式矿车装碴，矿用提升机采用PLC电控自动化控制系统，上下行采用信号及视频监控系统进行协调指挥，经矿用提升机牵引至洞外卸碴场卸碴。 5.工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程 大坡度斜井有轨运输工艺流程见图5.1。 图5.1 大坡度斜井有轨运输工艺流程图 5.2操作要点 在斜井完成开挖支护50m后，采用无轨运输已较为困难，由于坡度太陡，只能采用有轨运输。在此之前，首先要完成洞口外轨道铺设及栈桥修筑，洞内轨道要随着掌子面的向前掘进，及时跟进铺设。轨道铺设均采用人工并辅以机械配合完成。 根据矿用提升机及矿车规格选型及相关技术参数要求，在洞口段需进行轨道坡度转换，轨道过渡转换段近似于双曲线，并与两侧轨道平顺连接，曲线段采用异形曲轨，由厂家加工制作成型。 5.2.1 矿用提升机及配套设施安装 5.2.1.1 矿用提升机选型 按施工高峰期满负荷考虑，每天出实方量Q1m3来计算，实方容重2.5T/ m3。 基本参数：斜井倾角α,斜井长L m，每天出实方量Q1 m3 。 工作制按每天三班，每班净提升出碴时间6小时；每班出实方量Q1/3 m3。每班其余2小时为运送物料辅助提升时间。 选择提升速度：V m/s。 提升方式：双钩提升；提升容器：侧翻自卸矿车； 提升钢绳： d=36mm, q1 =4.58kg/m 一个提升循环用时：T=L/ V +t1(辅助时间),一般取t1=133s； 每小时提升次数：n=60/T次 每班提升次数：N=6n次 每次提升量Q（T） 最大静张力F=(Q+q)(0.015cosα+sinα)+Lq1(0.15cosα+sinα)/1000 式中：L---斜井长（m）；q1---钢丝绳每米重量（kg）；Q---运送物料总重（T）； q---矿车容器总重（T）；α---斜井倾角（°） 根据以上公式计算得出： 最大静张力：Fjmax(KN) 最大静张力差：△Fj(KN) 根据计算所得最大静张力及最大静张力差值，参照产品技术参数确定斜井矿用提升机的型号。 5.2.1.2 矿用提升机布置及安装 矿用提升机卷筒两控绳板至天轮之间钢丝绳的内外偏角应小于1°30′，这样才能满足钢丝绳在缠绕过程中能自然排绳，不产生背绳和咬绳，摘钩和挂钩方便。能防止矿车在斜井口出轨掉道。天轮采用固定天轮，钢丝绳与地面夹角不小于15°，以保证矿用提升机运行时提升力达到最佳效果。 根据上述原则，确定矿用提升机卷筒、天轮、洞口相对位置图5.2-1。 图5.2-1 卷筒、天轮、洞口相对位置图 5.2.2洞外卸碴栈桥修筑 洞外采用架设栈桥的方式设置卸碴点见图5.2-2，栈桥以上轨道钢轨同样采用43.5Kg/m钢轨，[20槽钢作为轨枕，间距为30cm，在槽钢上打孔并采用扣件与钢轨连接固定，同时在卸碴栈桥上安装护轨和曲轨。 栈桥采用钢筋混凝土墩支撑，净跨距为10m，桥墩基础为钢筋混凝土结构，基础宽2.8m，长度分别为7.3m、4.65m，埋深2.0m，基础内配置φ22钢筋，纵横布设，间距为30cm，上下双排，两排主筋间设φ8箍筋，栈桥高度根据矿用提升机钢丝绳与天轮角度确定。 图5.2-2 栈桥卸碴断面图 栈桥上架设I32型钢纵梁，在每道钢轨和曲轨下各布设一道，纵梁两端支座处与墩顶预埋钢板焊接固定，为保证纵梁安全稳定，在每