專利名稱：大坡度平導施工運輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及大坡度平導施工運輸方法。
背景技術：
目前國內(nèi)大坡度平導由于斷面較小，考慮到隧道的空氣條件及錯車條件等因素， 對于單線鐵路隧道，尤其是掘進至1. 5 2. Okm時，傳統(tǒng)的施工思路大多數(shù)是采用單一的有軌運輸方式，存在以下兩個缺點設備的大量投入而設備利用率極低，大坡度的重載上坡導致安全風險陡增，進而對工期的按期履約造成很大壓力。因此在大坡度的平導采取合理的運輸方法是要提高設備利用率、加快循環(huán)時間的關鍵。目前隧道鉆爆法施工工藝已非常成熟，施工運輸方法已成為影響大坡度平導施工進度的關鍵工序，該工序能否與其他工序順利銜接將直接影響到整個隧道的工期和經(jīng)濟效果，是工程施工進度快慢的關鍵。國內(nèi)隧道運輸方式主要分有軌運輸和無軌運輸兩種，如何高效地完成運輸任務一直是大坡度平導施工的技術難點，隨著平導運距增加，對軌道系統(tǒng)、 機車維修保養(yǎng)的費用急劇增長。如何才能提高運輸系統(tǒng)的高效能，是平導施工不斷改進和研究的方向。國內(nèi)長大隧道在平導運輸系統(tǒng)的改進中多采用增加機械數(shù)量或提高機械性能的方法，效果不佳，施工和維修較困難，施工成本較大。

發(fā)明內(nèi)容
在本申請人承建的玉蒙鐵路特長隧道工程秀山隧道平導施工中，有軌運輸運距達 5109m,運距極長，全隧為單面坡，最大坡度為20. 4%。，重車上坡，大坡度平導運輸方法直接影響施工進度。為確保工程進度，申請人進行了科技創(chuàng)新，采用了有軌運輸與無軌運輸相結合的運輸方法，大大改善了平導運輸現(xiàn)況。本發(fā)明提供了一種大坡度平導施工運輸方法，包括以下步驟卸渣棧橋開挖及擋墻施工，從正洞通過橫通道開挖平導內(nèi)的卸渣棧橋，拆除平導本段的軌道，開挖卸渣棧橋完成后，澆筑卸渣棧橋的擋墻；卸渣棧橋鋼結構施工，在所述擋墻的背墻預埋的工字鋼上疊加上層工字鋼，在該上層工字鋼的上層覆蓋鋼板，最后安裝卸渣口 ；恢復平導軌道；運輸銜接運行；以及鋪底施工，卸渣棧橋調(diào)試運行正常后，根據(jù)實際變坡點施作橫通道和卸渣棧橋段的底板。進一步的，卸渣棧橋開挖及擋墻施工步驟包括開挖支護和擋墻施工，擋墻施工包括背墻和左右翼墻的混凝土澆筑，在澆筑時將工字鋼預埋進混凝土內(nèi)。進一步的，在卸渣棧橋鋼結構施工步驟中，渣口采用鋼板和工字鋼焊接而成。進一步的，在恢復平導軌道步驟中，首先對卸渣棧橋進行靜載負荷試驗，確定鋼結構抗壓強度，然后在卸渣棧橋上焊接夾板，安裝平導軌道鋼軌，完成后對梭礦車進行試車。進一步的，在運輸銜接運行步驟中，通過試運行確定所需的梭礦車、自卸車和立爪的數(shù)量，并根據(jù)現(xiàn)場車輛自身的實際性能確定平導進入正洞段的變坡點及坡長。CN
進一步的，卸渣棧橋設置在平導鋼軌下，卸渣棧橋的內(nèi)凈空為寬4. OmX高3. 5mX 長6. Om ；卸渣棧橋的鋪底采用混凝土硬化，硬化厚度20cm ；在平導初支邊墻下部施工混凝土背墻，厚度35cm，寬4. 2m,高3. 70m,與左右翼墻搭接IOcm ；垂直于平導初支邊墻的兩側(cè)施工混凝土左右翼墻，左翼墻頂部寬1. 5m，下部寬4. 5m，右翼墻頂部寬1. 2m，下部寬3. 0m，左右翼墻下部設一定高度的基礎；在左右翼墻上預埋與平導軌道連接的軌枕。進一步的，卸渣棧橋位于平導與橫通道的交叉位置處，卸渣棧橋附近的平導軌道設置為雙排，平導通過梭礦車運至卸渣棧橋位置處，將洞渣通過卸渣棧橋的卸渣口裝入自卸車，自卸車通過橫通道進入正洞，將洞渣運至洞外。本發(fā)明提供的該大坡度平導施工運輸方法利用平導與正洞橫通道較短，無軌運輸效率高的特點，使得平導出渣效率提高。按這種運輸方法，隨著隧道掘進長度的延伸，運輸壓力受運距影響將得到相應降低，且能耗低、機械維修保養(yǎng)難度小、施工成本低，減少了機械更新?lián)Q代，可操作性強。具體到申請人所承建的玉蒙鐵路特長隧道工程秀山隧道平導施工，隧道設計范圍內(nèi)共有25個橫通道，為了緩解平導運輸壓力，在7號橫通道設置卸渣碼頭。平導采用有軌運輸施工至2. 5km時，由于長距離的重載上坡，電瓶損耗嚴重，平均5 6個月需要更換一組電瓶，且每循環(huán)出碴時間達到6 7小時(60m3)?？紤]到設備利用率極低，長距離重載上坡溜車的安全風險極高，同時為加快施工進度，運輸方法突破傳統(tǒng)進行了改變利用七號橫通道對應平導的位置設置洞內(nèi)卸渣棧橋，平導的洞渣通過有軌運輸至七號橫通道處的卸渣棧橋卸渣至自卸汽車，通過正洞無軌運輸至洞外棄渣場或者路基，實現(xiàn)了有軌和無軌運輸方法的洞內(nèi)結合。按照此種運輸方法所收到的技術效果分別從施工速度及經(jīng)濟效益兩方面描述。施工速度對比表見表1，經(jīng)濟效益對比表見表2。表1施工速度對比表
序號運輸方式總出渣量運距車輛數(shù)行車運輸速度運渣時間理論出渣時間實際出渣時間折算進度指標1有軌運輸67. 9m33km45km/h0.6148分鐘4h35m/月2有軌+無軌運輸67. 9m30. 5km45km/h0. 176分鐘1. 5h表2經(jīng)濟效益對比表
序號運輸方式機械投入(萬元)卸渣碼頭工程費(萬元)節(jié)約成本(萬元)1有軌運輸1572 萬無7752有軌+無軌運輸無759萬


圖1為卸渣通道施工工藝流程圖2為卸渣棧橋施工圖；圖3為卸渣棧橋立面圖；圖4為卸渣棧橋橫剖面及七號橫通道縱斷面圖；圖5為卸渣棧橋平面布置及運輸組織示意圖；圖6為卸渣棧橋卸碴口加工圖。圖中1-平導初支邊墻；2-背墻；3-左翼墻；4-右翼墻；5-鋪底；6_軌枕；7_平導軌道①；8-平導軌道②；9-梭礦車；10-自卸車；11-棧橋；12-卸渣口 ； 13-平導中心線； 14-第一變坡點；15-第二變坡點；16-正洞中心線；17-內(nèi)軌頂面；18-七號橫通道；19-正洞；20-平導；21-鋼軌；22-上層工字鋼；23-lcm鋼板；24-120工鋼。
具體實施例方式下面，以申請人承建的玉蒙鐵路特長隧道工程秀山隧道施工工程為例，介紹本申請的大坡度平導施工運輸方法。其中涉及的距離、坡度、坡長、長度、寬度、高度、橫通道數(shù)量等數(shù)值均是根據(jù)該具體工程的實際情況，結合本領域的常識確定的。本領域技術人員應該知道，這些數(shù)值不局限于這里描述的情況，可以根據(jù)工程實際需要作出適當?shù)倪x擇，以達到良好的施工效果。圖2為卸渣棧橋施工圖。卸渣棧橋的具體尺寸參照圖2和圖3。棧橋11設置在平導PDD9+672處鋼軌下，棧橋11的內(nèi)凈空為4. Om(寬)X3. 5m(高)X6. Om(長)。棧橋鋪底5采用C20混凝土硬化，硬化厚度20cm。在平導初支邊墻1下部施工C20混凝土背墻2， 厚度為35cm，寬4. 2m,高3. 70m,與左、右翼墻3、4搭接10cm。垂直于平導初支邊墻的兩側(cè)施工C20混凝土左、右翼墻3、4，左翼墻3頂部寬1. 5m，下部寬4. 5m，右翼墻4頂部寬1. 2m， 下部寬3. Om,左右翼墻下部設Im高的基礎。在左右翼墻上預埋軌枕6與平導軌道7和8連接。圖3為卸渣棧橋立面圖。卸渣棧橋左右翼墻施工完成后安裝棧橋11，并在棧橋11 上安裝卸渣口 12，鋪設平導軌道7、8，梭礦車9通過卸渣口 12裝入自卸車10。圖4為卸渣棧橋及運渣通道縱斷面尺寸圖。自卸車通過七號橫通道18進入正洞。 平導中心線13與正洞中心線16垂直距離為30m。七號橫通道分為三部分，第一部分為平導中心線13至第一變坡點14，坡度2%，坡長6. 52m;第二部分為第一變坡點14至第二變坡點15，坡度11. 8%，坡長17. 07m ；第三部分為第二變坡點15至正洞中心線16，坡度2%，坡長 642cm。圖5為卸渣棧橋平面布置及運輸組織示意圖。棧橋11位于平導20與七號橫通道 18交叉位置處。棧橋11附近平導運輸軌道設置為雙排，分別為平導軌道7和平導軌道8， 平導通過梭礦車9運至棧橋11位置處，將洞渣通過棧橋預留的卸渣口 12(見圖4)裝入自卸車10 (見圖4)，自卸車10 (見圖4)通過七號橫通道18進入正洞19，運至洞外。下面，以申請人承建的玉蒙鐵路特長隧道工程秀山隧道平導施工為例，介紹本申請的大坡度平導施工運輸方法的具體步驟。一、施工準備1、將有軌運輸、有軌+無軌運輸施工方案進行比較，研究設計實施性方案。2、根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定有軌運輸與無軌運輸轉(zhuǎn)換節(jié)點、車輛數(shù)量、軌道鋪設設CN 102383856 A
說明書
4/5頁
計，確保運輸方式科學合理。3、在轉(zhuǎn)換節(jié)點位置合理規(guī)劃棧橋尺寸及凈空、橫通道縱坡施作。4、組織人力對方案實施效果進行統(tǒng)計分析，確定設計參數(shù)、經(jīng)濟效益等。設置專門的維修班組，對軌道、路面進行維修保養(yǎng)。二、卸渣棧橋開挖及擋墻施工1、開挖支護從正洞通過橫通道開挖平導內(nèi)的卸渣棧橋，拆除平導本段的軌道。在正式開挖之前，對卸渣棧橋范圍內(nèi)的平導拱架增加鎖腳錨桿，每榀2根，長度4米。開挖時注意采取弱爆破或松動爆破，盡量減少對上部平導初支結構的影響，并注意每循環(huán)開挖后對棧橋兩側(cè)的圍巖素噴5cm。2、擋墻施工開挖完成后，立即立模澆筑棧橋的縱向(平導線路方向)C20混凝土背墻2，混凝土厚度35cm(具體位置及尺寸見圖)。然后關模澆筑左右翼墻基礎，采用C20素混凝土，基礎寬度分別為3. 5m和5. 0m，高度為lm，長度為6m。左右翼墻基礎達到強度后，立模澆筑左右翼墻墻身，采用C20混凝土，左翼墻墻身頂部厚度1. 5m，底部4. 5m，右翼墻墻身頂部厚度 1.2m，底部3m。值得注意的是，在澆筑時注意將120工字鋼預埋進混凝土內(nèi)。擋墻的具體尺寸參照圖2和圖3。三、卸渣棧橋鋼結構施工擋墻完成后，在背墻2預埋的120工字鋼M上疊加上層工字鋼22，其間用Φ 22鋼筋焊接牢固，在上層工字鋼22上層覆蓋Icm厚的鋼板23，最后安裝卸渣口 12。卸渣口 12 采用Icm鋼板和120工字鋼焊接而成，注意接頭的焊接質(zhì)量。具體施作參照圖6。四、恢復平導軌道卸渣棧橋鋼結構施工完畢后進行平導軌道恢復。首先對棧橋進行靜載負荷試驗， 確定鋼結構抗壓強度，然后在棧橋上焊接夾板，安裝軌道鋼軌。完成后對梭礦車進行試車， 試車順序由輕到重。五、運輸銜接運行通過三個循環(huán)的試運行確定整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)是否能有效銜接，流水作業(yè)。在此過程中，確定體系運行的幾大要素1、車輛數(shù)量現(xiàn)場需要梭礦車4臺、自卸車3輛、立爪1臺。2、橫通道變坡點根據(jù)現(xiàn)場車輛自身的實際性能確定平導進入正洞段的變坡點及坡長，保證車輛能行駛順暢。3、抽水系統(tǒng)及清渣因隧道地下水豐富，棧橋下易積水，必須安排專人進行抽排水。設置專人進行散落的洞渣清理。六、鋪底施工棧橋調(diào)試運行正常后，根據(jù)實際變坡點施作橫通道和棧橋段的底板。一次施作長度不得大于10m。挖機出渣，自卸車運輸，人工清渣后，澆筑C20混凝土，混凝土強度達到5MP后才允許棧橋正式投入使用。七、運輸效率檢查原設計采用單一有軌運輸起點為掌子面，終點為洞外棧橋，有軌運輸單循環(huán)平均時間4h。有軌+無軌運輸方法中無軌運輸方式對平導出渣平均時間無影響，僅統(tǒng)計掌子面至洞內(nèi)七號橫通道棧橋有軌運輸時間。根據(jù)現(xiàn)場運輸各環(huán)節(jié)安排值班人員對運輸各因素進行統(tǒng)計分析，包括現(xiàn)場實際扒渣時間、有軌運輸時間，具體見表3。表3運輸循環(huán)時間統(tǒng)計表
權利要求
1.一種大坡度平導施工運輸方法，包括以下步驟卸渣棧橋開挖及擋墻施工，從正洞通過橫通道開挖平導內(nèi)的卸渣棧橋，拆除平導本段的軌道，開挖卸渣棧橋完成后，澆筑卸渣棧橋的擋墻；卸渣棧橋鋼結構施工，在所述擋墻的背墻預埋的工字鋼上疊加上層工字鋼，在該上層工字鋼的上層覆蓋鋼板，最后安裝卸渣口 ；恢復平導軌道；運輸銜接運行；以及鋪底施工，卸渣棧橋調(diào)試運行正常后，根據(jù)實際變坡點施作橫通道和卸渣棧橋段的底板。
2.根據(jù)權利要求1所述的大坡度平導施工運輸方法，其中所述卸渣棧橋開挖及擋墻施工步驟包括開挖支護和擋墻施工，擋墻施工包括背墻和左右翼墻的混凝土澆筑，在澆筑時將工字鋼預埋進混凝土內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1所述的大坡度平導施工運輸方法，其中在所述卸渣棧橋鋼結構施工步驟中，所述卸渣口采用鋼板和工字鋼焊接而成。
4.根據(jù)權利要求1所述的大坡度平導施工運輸方法，其中在所述恢復平導軌道步驟中，首先對卸渣棧橋進行靜載負荷試驗，確定鋼結構抗壓強度，然后在卸渣棧橋上焊接夾板，安裝平導軌道鋼軌，完成后對梭礦車進行試車。
5.根據(jù)權利要求1所述的大坡度平導施工運輸方法，其中在所述運輸銜接運行步驟中，通過試運行確定所需的梭礦車、自卸車和立爪的數(shù)量，并根據(jù)現(xiàn)場車輛自身的實際性能確定平導進入正洞段的變坡點及坡長。
6.根據(jù)權利要求1所述的大坡度平導施工運輸方法，其中卸渣棧橋設置在平導鋼軌下，卸渣棧橋的內(nèi)凈空為寬4. OmX高3. 5mX長6. Om ；卸渣棧橋的鋪底采用混凝土硬化，硬化厚度20cm ；在平導初支邊墻下部施工混凝土背墻，厚度35cm，寬4. 2m，高3. 70m,與左右翼墻搭接IOcm ；垂直于平導初支邊墻的兩側(cè)施工混凝土左右翼墻，左翼墻頂部寬1. 5m，下部寬4. 5m，右翼墻頂部寬1. 2m，下部寬3. 0m，左右翼墻下部設一定高度的基礎；在左右翼墻上預埋與平導軌道連接的軌枕。
7.根據(jù)權利要求1所述的大坡度平導施工運輸方法，其中卸渣棧橋位于平導與橫通道的交叉位置處，卸渣棧橋附近的平導軌道設置為雙排，平導通過梭礦車運至卸渣棧橋位置處，將洞渣通過卸渣棧橋的卸渣口裝入自卸車，自卸車通過橫通道進入正洞，將洞渣運至洞外。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大坡度平導施工運輸方法，包括以下步驟卸渣棧橋開挖及擋墻施工，從正洞通過橫通道開挖平導內(nèi)的卸渣棧橋，拆除平導本段的軌道，開挖卸渣棧橋完成后，澆筑卸渣棧橋的擋墻；卸渣棧橋鋼結構施工，在所述擋墻的背墻預埋的工字鋼上疊加上層工字鋼，在該上層工字鋼的上層覆蓋鋼板，最后安裝卸渣口；恢復平導軌道；運輸銜接運行；以及鋪底施工，卸渣棧橋調(diào)試運行正常后，根據(jù)實際變坡點施作橫通道和卸渣棧橋段的底板。該大坡度平導施工運輸方法，利用平導與正洞橫通道較短和無軌運輸效率高的特點，采用了有軌運輸與無軌運輸相結合的運輸方法，大大提高了平導出渣效率并改善了平導運輸現(xiàn)況。
文檔編號E21D11/14GK102383856SQ201110193229
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權日2011年7月12日
發(fā)明者劉向陽, 葉樵, 呂亮, 孫大勇, 寧三子, 崔玉國, 李書靜, 李國江, 李志軍, 汪現(xiàn)偉, 王能學, 田麗君, 陳慶懷 申請人:中國中鐵股份有限公司工程建設分公司, 中鐵隧道集團二處有限公司