1、某特长隧道有轨运输方案一、工程概况1.1工程概述某隧道里程范围K135+256K152+879，全长17623m，为单线电气化特长铁路隧道，隧道内采用弹性支撑块式无碴轨道。隧道地质复杂，施工组织难度大、工程工期长，是本标段重点控制工程。围岩类别主要为、级，以级围岩居多。围岩类别为级10220m，占全隧的58%；级5300m，占全隧的30%；级2103m，占全隧的12%。在线路左侧30m处预留线位置设计施工中地质探测、通风、排水、增加工作面及运营期间排水、消防、救援和人员疏散等多功能贯通平导。线路为“人”字坡，进口端最大纵坡为13，出口端最大纵坡为7，出口端575.8m（DIK52+300+87
2、5.81）为太平车站的部分。1.2地质情况1.2.1地质情况隧道区属构造剥蚀高中山地貌，高程15402730m，相对高差约1200m；洞身大部分位于“？红层”之软质岩中，隧道通过的地层有第四系残破积土、碎石土，白垩系砂岩夹泥岩，侏罗系上统泥岩夹砂岩，中统花开左组泥岩夹砂岩、石膏，下统漾江组泥岩夹砂岩，三叠系上统砂岩、泥岩夹煤线等。隧道区穿越7条断层（共计1000m，见下表）和16段（共计5852m）物探类异常地段影响，次级断层及褶皱构造较发育，岩体较破碎，对隧道施工影响较大。某隧道断层构造分布表 序号断层名称与线路关系备 注相交位置夹角（）1黎家河断层D1K36+3002草坪断层D1K38+7
3、153杨梅岭断层D1K41+0004太平1#断层D1K42+1105太平2#断层D1K42+5106石羊山断层D1K46+8257山祖左白达断层D1K49+5551.2.2 地震情况根据国某至某线工程场地地震安全性评价报告（2006年），该隧道在度、度地震带内，工程施工期间存在地震危险。1.2.3 地形地貌隧道出口位于半山腰上，出口洞口处轨顶较其某河滩高出32m。坡面呈1:0.75，洞口无场地。 1.3设计弃碴场情况该隧道弃碴场位于D1K51+650D1K52+860线路右侧200m500m范围山谷沟槽中，两侧山谷地表横坡陡峻，山谷纵坡陡，弃碴场范围及上游地表存在大量不良地质灾害（滑坡、泥石流
4、等）在弃碴场上游有容碴量为96万方（设计将某出口、泄水洞和某2进口的弃碴均放置在该碴场）。弃碴场顶层和底层高差达70m，碴场顶面宽在40100m（受地形限制），弃碴场纵向长度约1.0km。详见附图一“某隧道出口平面图”。二 、目前施工情况隧道开工至今，出口端正洞掘进1103m，平导掘进829.5米，预留线375米，二线大跨68m。在出口端处线路右侧设置一个230m横洞，与线交于DK52+245，与正线呈40夹角。三、总体方案3.1有轨运输线路铺设标准3.1.1钢轨： 43kg/m或50kg/m，轨距：900mm。3.1.2道岔：6号渡线道岔，5号单开（左、右）道岔，R=20m/25m，并安设转
5、辙器。3.1.3轨枕：采用钢枕,间距0.7m，轨枕长1.5m，道岔处设长木枕。3.1.4曲线半径： 20m/25m，曲线外轨设超高。 3.1.5设轨距拉杆，将两股轨道连接固定。钢轨：P43-25m/12.5 m； 3.1.6鱼尾板：上6个鱼尾螺栓； 3.1.7行车速度：重车V10km/h，轻车V15km/h。 3.1.8曲线最大超高h=7.6*Vmax2/R=85mm。 3.1.9设计纵坡：洞内靠出洞口375m为平坡，其余为6、7；洞外平坡、30（翻碴线）；洞内变坡点竖曲线随隧道设计半径，洞外翻碴线竖曲线R=30m。3.2上料方案某隧道出口端转入有轨运输施工后，受到场地空间的现在，上料困难，为
6、解决上料的问题，需利用*河渡线大桥，修建临时便桥，以满足运输需要。在某河渡线大桥上架设便桥，将某隧道与某2隧道连通；在某河渡线便桥上铺设有轨运输线路，通过在某2隧道预留二线进口设置一组右开道岔，将线路延伸至新建集中拌和站，通过该线路将隧道所需砼、材料运输至工作面。 详见附图二：“某隧道出口洞口线路布置图”。3.3出碴方案3.3.1装碴方式选择正洞：装碴采用挖机（卡特312B）装碴，直接将碴体转入梭式矿车，通过有轨运输线路运送至翻碴场泄碴。平导：出碴采用扒碴机（W160）装碴，有轨运输方式运送至翻碴场泄碴。3.3.2转碴方式选择由于出口场地狭小，在出口端线路右侧，根据地形修建翻碴场，隧道内弃碴通
7、过有轨运输线路运送至翻碴场进行泄碴，再用无轨运输方式，二次转运弃碴至指定弃碴场，完成弃碴。具体布置详见附图三：“某隧道出口翻碴场布置图”。3.4运输组织方案3.4.1洞内有轨运输线路设置轨道采用重轨、重载；正洞和平导按有轨运输单线设计，洞身结合横通道位置设渡线，按设计在平导每600m设置一处会车道，会车道有效长度为35m，结合横通道位置，平均每250m可以会让车辆；正洞和平导的进、出车辆分道行驶（正洞运行重车、平导运行空车和轻车）。正洞仰拱及填充工作面设过轨梁进行施工。具体布置详见附图四：“有轨运输线路布置”。3.4.2运输行车组织方案1）正洞出平导进，正洞出洞按重载运行，平导进洞按轻载和空载
8、运输组织。2）隧道正洞和平行导坑进口、掌子面、每个避让站分别设置有线电话，设专人值守，并负责调车扳道。在区间段根据运输组织需要设置电话或增设通讯联络点，所有电话与项目部主要管理人员和调度室电话相连接，并随时保持畅通。四、具体实施方案4.1 临设修建4.1.1拌和站改建由于前期使用的拌和设备为JS1000强制搅拌机，每小时实际生产能力为15m3/h，无法满足隧道混凝土施工需要，需要重新改建。先对原混凝土拌和站进行维修，用于生产喷射混凝土；靠原拌和站附近另新建一座“HSZ-90”标准站，以提高混凝土的生产能力，混凝土总生产能力提高到60m3/h。同时，拆除原某2隧道进口钢筋加工房，改建为砂仓，将原
9、三个地材仓改为两个，用于存放碎石，使砂石料单仓容量达到850m3，避免雨季缺料影响施工。将既有便道降低，修建挡墙，满足有轨和无轨共同使用。4.1.2便桥修建某隧道出口场地狭窄、坡度大，转入有轨运输后，无合适场地布置上料线、充电线和检修线。为解决以上问题，利用某河渡线大桥墩身，上部施作临时支墩，架设114m（32m2+24m2）长的便桥，桥梁结构采用贝雷梁，将轨道线路从某隧道出口预留二线与某2隧道预留二线联通，过桥后分为三股道，一股为充电线、一股为检修线，一股通向新建拌和站。详见附图二：某隧道出口洞口线路布置图“4.1.3翻碴场修建隧道弃碴从洞内运出后，不能直接进入碴场弃碴，需先在洞口翻碴，后采
10、用无轨运输进行二次转运至弃渣场；翻碴场的修建采用在坡脚修建衡重式混凝土挡墙，弃碴回填拓宽翻碴场地。翻碴线路在末端设置车档，以防溜车。为防止出现意外情况，弃碴回填后，平台的坡顶修建高度为1.5m，厚度为0.7m的C20混凝土防撞挡墙，混凝土中植入P50钢轨，每根钢轨长3m，埋入混凝土1.2m，露出1.5m，间距为75cm，钢轨间用HRB33525mm钢筋连接。坡脚衡重式挡墙长80m，墙高12m，墙身混凝土为C20混凝土，基础下根据地基承载力情况需换填C20砼垫层，垫层最大厚度2.5米。衡重台与墙身用HRB33525mm钢筋进行加强连接。混凝土圬工方为3360m3，钢筋用量为2987.6kg。具体
11、平面位置详见附图三：某隧道出口翻碴场布置图。具体尺寸详见附图五：挡墙断面详图。4.2装碴设计4.2.1装碴方法选择由于采用微台阶法开挖，立爪式装碴机或挖斗式装碴机或正铲挖掘机均无法完成台阶法作业。采用挖掘机装碴，可以适用于各种开挖方法及仰拱作业，因此采用挖掘机单道装碴较为理想。4.2.2单道装碴方法设计1）挖掘机选型根据隧道大小开挖轮廓线以及挖掘机斗杆最小回转半径和尾部回转半径来选定挖掘机型号。本隧道暂定挖机型号为卡特312B型。 卡特312C挖掘机性能及参数表 表-1性能及规格单位参数工作重量kg12920额定功率ps(kw)145(107)标准斗容m0.52（可扩充）性能行走速度km/h3
12、.4/5.5旋转速度rpm12.4铲斗挖掘力（最大）kg9600斗杆挖掘力（最大）kg6200尺寸a.全长（运输状态）mm7570b.全宽mm2490c.全高（运输状态）mm2760d.最小离地间隙mm440e.尾部旋转半径mm2130工作 范围A.最大挖掘高度mm8580B.最大卸载高度mm6210C.最大挖掘深度mm5840D.最大垂直壁 挖掘深度mm5160H.回转半径mm5890I.最小回转半径时的最大高度mm60952）矿车选型矿车采用15t电瓶车牵引20m梭矿，最小转弯半径20m。4.2.3装碴设计某隧道出口采用微台阶施工，台阶长度为45米m，因此采用反铲挖掘机正面装碴，所以对于挖
13、掘机机身下的碴的解决是挖掘机为有轨运输装碴必须解决的问题。装碴作业顺序：爆破挖掘机开赴上台阶，将上台阶石碴扒至下台阶（约3060min）掉头开始装碴收身下余碴清理下部工作面，少量石碴扒至后边结束装碴运输。4.2.4仰拱、铺底开挖设计由于有轨运输轨道的存在，造成有轨运输仰拱、铺底的施工难以向无轨运输那样。开挖时轨道得拆除，这样影响车辆通行；正洞通过仰拱栈桥一次性施作仰拱及二次填充，二次填充上采用槽钢轨枕，仰拱至掌子面段采用钢枕，这样轨排拆装比较容易。采用轨枕梁架空轨排，既可保证轨道稳定，又可保证轨道前后平顺。平导采用140a槽钢作为钢枕，施作地板砼时，轨道下每1米设一I14槽钢钢枕，在钢枕下对应
14、钢轨位置分别设置C25混凝土垫块，垫块尺寸为20cm X 20cm X 20cm，铺底混凝土顶面标高应与钢轨底面标高（或下垫槽钢顶面）相持平。正洞、平导仰拱、铺底施工见下示意图2、3。图2正洞仰拱、铺底施工示意图（单位：m）图3 平导仰拱、铺地施工示意图4.3.卸碴设计4.3.1卸碴设计选择洞外通过隧道出口新建挡墙，增大洞口空间，满足有轨运输转弯半径需求；洞口下方河滩修建衡重式挡碴墙，回填后形成平台，布置翻碴场地。4.3.2桥式卸碴码头设计4.3.2.1卸碴码头承载力计算1）荷载最大荷载为两辆电瓶车的两个轮同时压在同一道栈桥上，单个电瓶车按17t计，单轨单轮集中荷载为42.5KN，则4个单轮同
15、时压时荷载最大为170KN，采用集中荷载。2）梁的结构采用I32工字钢，跨度按6m设计，高度8米。3）单轨计算最不利荷载位置为4个单轮组成的最大荷载P=170KN，同时压到栈桥的跨中即3m位置。单轨简图单轨计算（1）轨道下工字钢横梁数量计算：最不利荷载Fmax=42.54=170KN，最不利位置在跨中L=3m处，则最大弯矩Mmax=1/41703=127.5KNm,拟选用I32a工字钢做横梁；单片I32a工字钢的W=692.5cm3,允许弯曲应力=145Mpa;则：所需根数n=（Mmax/）/W=1.2，取2根；单榀最大允许弯矩：所需工字钢横梁截面W=Mmax/需要的工字钢根数N=Mmax/M
16、=4.97取整值为N=5根，即每组栈桥由5根I32工字钢组成。（2）抗剪验算：单根工字钢受力Fmax=170/6=28.3KNmax=Fmax/A=28.3/27.55=1.03=125Mpa故满足要求栈桥纵向间距的确定（1）设栈桥边到边空挡间距为X，轨道下，纵向按每根钢轨下设置2根I32工字钢计算，最大允许荷载弯矩：M=2108.7=217.4KNm=PX 得出：X=1.27m，取1.2m4.3.3碴码头位置选定卸碴码头桥下净空要满足装载机作业需求，所选地形要注意要有4m以上的高差,由于隧道进口地形特点，正洞、平导均采用桥式卸碴码头，具体位置在某隧道正线出口右侧约16米处，详见后附图三所示。
17、桥式卸碴的优点有：直接卸碴，卸碴时间短；无溜车的安全隐患；无相关辅助程序，场地面积相对较小。4.4轨道设计4.4.1 轨道及道岔轨道采用P43/P50重轨，道岔种类主要为5#左（右）单开道岔。4.4.2 线路立面设计线间距确定：B（车辆限宽）+W+20(车辆安全间距)，再结合所选道岔规定的线间距，即为线路设计线间距。本隧道基本为直线隧道，经计算线间距为1.95米，净距为1.05米，取1.4米。4.4.3线路平导及渡线以左线为正线，右线为岔线；正洞以右线为正，左线为岔线；线路布置中考虑人行道、车辆间距、车辆与建筑限界间距，综合洞内管线布置而设计。4.4.4线路平面设计4.4.4.1 洞外线路1）
18、卸碴线路正洞、平导采用分开卸碴，混凝土运输与石碴运输可能同时作业，正线与岔线应设置单开渡线道岔或交叉渡线道岔以实现列车渡线。2）混凝土运输线路某河渡线大桥上架设贝雷梁，将某隧道与某2隧道连通，从某隧道出来过桥后，设置一组右开道岔，直接到拌和站下方接混凝土；喷射混凝土因拌和站位置太高，不能直接将线路铺设到搅拌机下方，只能通过修建上料平台，用农用车从拌和站转运到梭式矿车中，再通过轨道线路运输到某隧道的作业面。3）材料运输线路同混凝土运输线路，注意设置防止溜车的车挡。4）充电线路考虑到隧道内和洞口场地狭小，充电房设置在某2隧道进口预留二线已完二衬段落，电瓶纵向摆放，留出充电人员进出通道。电瓶车从某隧
19、道出口预留二线出来过桥后，直接进某2隧道进口预留二线到充电房充电。5）检修线路要考虑到故障车辆不影响作业车辆，检修线从某隧道出来，过便桥后在4#桥台线路上设置一组5#右开道岔，利用某2隧道进口弃碴已回填出的平台铺设线路，便于车辆的检修，也不影响其他作业，停车线路纵坡为平坡，轨道末端设置车档。洞外轨道布置见附图二：某隧道出口洞口线路布置图。4.4.4.2洞内线路1）正洞洞内轨道布置分为两部分:第一部分是从D1K52+300+879段，正洞内铺设单股道； D1K52+300+445段，利用大跨和预留二线大跨、渡线轨道，构成双股道，并与预留二线联通。第二部分是从D1K52+300向进口端，为独头单线
20、掘进，每隔300米左右设一会车道，利用横通道与平行导坑进行连接。正洞施作二衬处应设一组浮放临时道岔，便于二衬砼施工，道岔及时移动，一般不超过150m或12个月移动一次。线路左线为岔线，右线为正线，机械通过衬砌台车时要将正线靠中线拨，以便于通过衬砌台车。2）平导洞内轨道布置平导分两部分组成:第一部分是ZDK52+405+875.81段,单线段内铺设单股道,ZDK52+405+600段大跨为双股道,并通过渡线与正线大跨连通。 第二部分是从ZDK52+405开始向小里程,进入独头单线掘进，按设计每隔420m布置一处会车线，会车线路设置于主线右边，正洞、平导线通过各横通道连通。详见附图四：洞内有轨运输
21、线路布置4.5 线路纵断面设计洞内线路纵坡为隧道设计纵坡，因洞口端设计图中有379m的平坡，因此洞口端不单独设置反坡，洞外线路纵坡也设计为平坡。4.6道床设计某平导、正洞均为砼底板。正洞、平导均采用140a槽钢作为钢枕；线路上每根钢枕长1.5m，道岔上根据需要调整，间距为0.7m，钢枕两端用22mm钢筋铆钉在填充面上。4.7列车运行设计按级围岩单一个工作面循环3.2m进尺出碴240m3配备出碴计划配出碴设备。正洞每循环出碴量约240m3，平导120m3，梭矿按20m3计，正洞需装12车，重车从掌子面出到下辆到掌子面时间平均计为10min，平均装碴时间为10min，重车行车速度为10km/h，空
22、车行车速度为15km/h，以最大距离9km计算，运输过程中，会车、翻碴时间计为15min，每列车各运行一个往返需最大时间为1小时55分钟，要确保正洞连续不间断出碴，每1公里需加设一台出碴车。因此正洞一个全断面开挖出碴至少需,8列，平导至少需7列，轨行式混凝土罐车预计6列；其余转运材料、混凝土等列车车头以出碴余车相补，固定运输上下班人员客车1列。共计电瓶车22台，梭矿16列，喷浆料梭矿3台，轨行式混凝土罐车6台，平板车2台。4.7.1正洞空车运行时分9km15km/h=36分钟站行5分钟41分钟。4.7.2正洞重车运行时分9km0km/h=54分钟站行5分钟59分钟。4.7.3卸车5分钟，装车0
23、分钟。4.7.4列车运行往返一趟（运距9km）合计需115分钟。4.7.5出碴时，9个碴车同时投入一个掘进面出碴，争取最大出碴时间缩小到3.5个小时出完，剩余机车承担另一个掘进面出碴或牵引罐车或承担其它客货运。4.7.6此计算未考虑从平导进入正洞施工出碴，在施工中一定要注意工序的衔接和工序的合理安排，错开出碴时间，尽量防止出现同时三个作业面出碴，以节约有限的设备。总的主要材料、机械设备配备表序号设备名称规格型号单位数量备注1挖机I卡特312台1正洞2扒碴机W160台2平导3电瓶车15T台22正洞、平导4梭矿车S20台16正洞、平导5喷浆料梭矿14m3台3正洞、平导6轨行式砼罐车8m3台6正洞、
24、平导7平板车1.8m6m台2正洞、平导8装载机小松380台19装载机柳工40台110农用车南骏台111变压器800kvA台312自卸弃碴金刚辆313钢轨P43t1807.5/2102正洞、平导14道岔5#组70正洞、平导15岔辙器手扳组70正洞、平导16鱼尾板六颗螺栓连接副3400正洞、平导17道钉螺栓d=20mm颗5700018钢枕140mm槽钢t30519锚定钢筋d=20mmt50.24.7.7不同阶段机械设备配置表（1）、恢复施工后2000m内的运输设备配置表序号工程项目挖掘机装载机或（扒碴机）梭式矿车电瓶车混凝土罐车喷浆料运输车规格型号数量（台）规格型号数量（台）规格型号数量（台）规格
25、型号数量（台）规格型号数量（台）数量 （台）1正洞装碴运输CAT3121ITC3121SSB20A20m34Xk12-720T412平行导坑装碴运输W1601SSB20A20m33Xk12-720T314正洞衬砌Xk12-715T3QT6A3合计1271032（2）正洞掘进4000米运输设备配置表序号工程项目挖掘机装载机或（扒碴机）梭式矿车电瓶车混凝土罐车喷浆料运输车规格型号数量（台）规格型号数量（台）规格型号数量 （台）规格型号数量（台）规格型号数量（台）数量（台）1正洞装碴运输CAT3121ITC3121SSB20A20m37Xk12-720T722平行导坑装碴运输W1602SSB20A2
26、0m34Xk12-720T423正洞衬砌Xk12-715T4QT6A4合计13111544（3）正洞掘进6000米运输设备配置表序号工程项目挖掘机装载机或（扒碴机）梭式矿车电瓶车混凝土罐车喷浆料运输车规格型号数量（台）规格型号数量（台）规格型号数量 （台）规格型号数量（台）规格型号数量（台）数量（台）1正洞装碴运输CAT3121ITC3121SSB20m38Xk12-720T832平行导坑装碴运输W1602SSB20A20m35Xk12-720T523正洞衬砌Xk12-715T5QT6A5合计13131855（4）正洞掘进8800米运输设备配置表序号工程项目挖掘机装载机或（扒碴机）梭式矿车电瓶
27、车混凝土罐车喷浆料运输车规格型号数量（台）规格型号数量（台）规格型号数量 （台）规格型号数量（台）规格型号数量（台）数量（台）1正洞装碴运输CAT3121ITC3121SSB20m311Xk12-715T1132平行导坑装碴运输W1602SSB20A20m35Xk12-715T523正洞衬砌Xk12-715T5QT6A6合计131622654.8充电设计4.8.1充电房设计4.8.1.1龙门吊的选择充电房的主要功能是为电瓶车蓄电池充电，只需要考虑电瓶组的起吊重量5t，加安全系数采用8t的龙门吊即可。4.8.1.2充电台座数量按照所有电瓶箱数量综合考虑设计，可先设置10个台座，施工过程中根据实际使用数量增设台座。4.8.1.3充电房轨道布置电瓶车连续工作6h后就要充电,调换电瓶,此时又不能同出碴运输发生冲突,因而充电房轨道不能同弃碴线共用同一轨道；考虑到某隧道出口场地和空间受到限制，充电轨道设置在某2隧道预留二线进口已完成二衬的段落，并尽量靠近洞口，车辆从某隧道出后，过便桥直接进入。充电房具体尺寸布置见附图六：充电房布置详图4.8.2充电机设计充电机是给15t电瓶组充电的专用设备,额定直流电流80A,电压调压范围0290V。实际使用充电电流调在60A左右,每组
