交岔点设计指导书doc

三、交岔点设计

交岔点设计包括平面尺寸、断面形状和尺寸和工程量、材料消耗量等内容。

㈠平面尺寸的确定

确定交岔点平面尺寸，就是要定出交岔点扩大断面的起点和柱墩的位置，即交岔点斜墙的起点至柱墩的长度，定出交岔点最大断面处的宽度，并计算出交岔点单项工程的长度。这些尺寸主要取决于通过交岔点的运输设备类型、运输线路布置的型式、道岔型号以及行人和安全间隙的要求，所以在设计前，应首先确定各条巷道的断面及主巷与支巷的关系，并以下述条件作为设计交岔点平面尺寸的已知条件：所选道岔的a、b、a值，支巷对主巷的转角 ；各条巷道的净宽度、B1、B2、B3及其轨道中心线至柱墩一侧边墙的距离b1，b2、b3。此外，尚需确定往墩的宽度(一般取500mm)，轨道的曲率半径R。

交岔点的种类很多，在表8-2中列出了六类交岔点的计算图和计算公式。其中第一类、第四类和第五类是基本的，其他类型可视为这三类的变换或组合。因此下面只讨论第一类交岔点的计算。

1．单轨巷道单侧分岔点（图8-58）

图8-58 单轨巷道单侧分岔点平面尺寸计算图

a—辙岔中心至道岔起点的距离；b—辙岔中心至道岔终点的距离；L—道岔长度

首先，应根据前述己知条件求曲线半径的曲率中心O 的位置，以便以O 为圆心、R 为半径定出弯道的位置。O 点的位置距离基本轨起点的横轴长度为J ，距基本轨中心线的纵轴长度为H ，可如下求得：

ααsin cos R b a J += （8-25） ααbsia R H +=cos （8-26） 从曲率中心O 到支巷起点T 联一直线，此OT 线与O 到主巷轨道中心线的垂线之夹角为θ，其值为：

3

2

1

500cos b R b H +--=-θ （8-27）

注意：此处之θ角不是原来规定的巷道转角δ。

基本轨起点(预定为变断面起点)至变断面（斜墙)终点的水平距离为P ： θθsin )(sin )]([3333B b R J b B R J P -++=--+= （8-28）为了计算交岔点最大断面宽度TM ，需解直角三角形MTN ：

22TN NM TM += （8-29） 而 NM =B 3sin θ （8-30） 23500cos B B TN ++=θ （8-31）

于是，自基本轨起点至柱墩的距离：

NM P L +=2 （8-32）

为了计算交岔点的断面变化，需确定斜墙TQ 的斜率i ，其方法是先按预定的斜墙起点(变断面起点)求算斜率i 0，然后选用与它最相近的固定斜率i 即： P

B TN i 1

0-=

（8-33） 根据i 0值的大小，选取i 为0.2或0.25或0.3，个别情形可取0.15。

确定了斜墙的斜率后，便可反算定出确定的斜墙(变断面)的起点Q （Q 点可在Q 0右边或左边)及交岔点扩大断面部分的长度： i

B TN L 1

0-=

（8-344） 于是，变断面(断面加宽)的起点至基本轨起点的距离Y ：

Y =P -L 0 （8-35） Q 点在Q 0点之右，Y 值为正，在Q 0点之左，Y 值为负。

交岔点工程的计算长度L ，是从基本轨起点算起，至柱墩M 点再延长2000㎜，于是

L =L 2+2000 (8-36)

在支巷处，交岔点的终点应取为从柱墩面算起，沿轨道中心线2000mm 处，也可近似 的按直墙2000mm 计算。

㈡交岔点的中间断面

1．交岔点各中间断面的宽度，取决于通过它的运输设备的尺寸、道岔型号、线路联接系统的类型、行人及错车的安全要求。

2．考虑到运输设备通过弯道和道岔时边角会外伸，与直线段巷道相比，文岔点道岔处

的中间断面应加宽，加宽要点如下：

1)单轨巷道单侧分岔点：在弯道内侧加宽100㎜。其外侧因外伸值不大，可不再加宽，但若安全间隙很小，则应加宽200㎜。加宽范围为道岔转辙中心(理论中心)左边5m 和右边1 m 。

2)双轨巷道单侧分岔点，在怠岔转辙中心前5m 一段，双轨中心线距应加宽200mm 或200mm 以上，并在其左、右各设置5m 过渡线段，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。 3)双轨巷道单侧分岔分支点，在道岔转辙中心前5m 一段，双轨中心线距应加宽

300㎜或300㎜以上，并在其左设置5m 过渡线，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。 4）单轨巷道对称分岔点，两侧均应加宽。

5)双轨巷道分支点，从弯道曲率中心向右开始加宽200mm 或200m 以上，并在其左设置5m 过渡线，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。 6)双轨巷道对称分支点，从弯道曲率中心向左3m 段，两轨中心线均应分别向外移动200mm 或更多，即双轨中心线加宽400mm 或更多，并在其左也设置5m 过渡线段，巷道也就要相应加宽。

3．为了施工方便和减少通风阻力，在井底车场交岔点内，一般应不改变双轨中心线距及巷道断面(指边墙加宽做成台阶状)，这样，在设计交岔点时，中间断面应选用标准设计图册中相应的曲线段的断面(即参考运输出备通过弯道或道岔时边角外伸，双轨中心线距及巷道宽度已加宽的断面)。

4．交岔点中间断面斜墙侧，按选用的斜率i 每米巷道递加i 米。若交岔点采用砌碹支护，则每米架设一架的碹胎宽度，亦应递加i 米。

5．交岔点中间断面(扩大部分)拱高的确定方法与一般巷道相同。然而，由于各中间断面的拱高将随净宽的递增而升高。为了提高断面利用率，减少掘、支工程量，在满足安全、生产与技术要求的条件下，可将中间断面的墙高相应递减；也可采用调整拱形改变拱高的办法(锚喷支护交岔点采用此法较为方便)，使巷道全高的增加幅度不过大(图8-59)。

降低后的墙高或调整后的拱高，在T 、N 、M 三点处应相同。这几处的巷道断面仍应保证运输设备、行人及管线装设应有的安全间隙和距离，故必须按第三章中所述方法和公式对墙高进行验算。设变断面部分起点处墙高为h B1，降低后最低处墙高为h TN ，则墙高降低的斜率i '为：

1L h h i TN

B -=' （8-37）

有了i '值，便可求得每米墙高递减值。T 、N 、M 三点处墙高均是h TM ，h TM 与以B 2、B 3为净宽的巷道的墙高h B1、 h B3，的差值宜在200～500mm 。如果h ?值过大，对碹体施工和安全都不理想；h ?值过小，则降低墙高的意义不大。在生产中，为了施工方便，往往采取不降低墙高的做法。

㈢交岔点支护厚度的确定

锚喷支护交岔点属于《煤矿井巷工程锚杆、喷浆、喷射混疑土支护设计试行规范》规定的加强支护工程，因此其锚喷参数口按大断面最大宽度TM 选取上限值。分支巷道加强支护的长度，自柱墩起3～5m(计算交岔点工程长度时，仍取为2m)。

对于砌碹交岔点，巷道净宽度是由小到大渐变的，为便于施工和保证质量，在巷道宽度变化的长度内，按最大宽度选取拱壁厚度。分支巷道拱壁厚度，按各自的净宽度选取。 柱墩的宽没一般为500mm ，长度视岩石条件、支护方式及巷道转角而定，一般为1～3m ，通常取2m 。对光面爆破完整地保留了原岩体的柱墩，可按支护厚度考虑，不另加长度。 ㈣交岔点工程量及材料消耗量计算

交岔点工程量计算的范围，一般是从基本轨起点至柱墩向支巷各延长2m ，若斜墙起点在基本轨起点左侧，则应从斜墙起点开始计算，工程量计算方法有两种，一种是将交岔点按不同断面分为几个计算段，求出每段掘进体积，然后相加(包括柱墩)；另一种是近似计算，其精度能满足工程需要，在施工中广泛应用，具体算法按图8-60进行。

1．体积计算公式如下：

)()(2

1

32111S S g S S L YS V TM ++++=，m 3 （8-38）

式中 S 1、S 2、S 3、S TM ——分别为Ⅰ-Ⅰ、 Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、T-M 断面的净断面积、掘进

断面积或基础的掘进断面积，㎡；

L 1、g 、Y ——分别为各计算段长度(m)。其中L 1为断面变化段长度；g 为支巷

延伸长度，一般为2m ；Y 为基本轨起点至变断面起点的长度。

2．各种材料的消耗量的计算方法与体积计算方法相同，只是将各断面面积S 换为相应的该断面每米拱、壁、基础，充填材料消耗量V l ，V 2、V 3、V TM 。

3．柱墩端壁材料消耗量计算公式如下； T S S S V TM

)]([32'+'-'=''，m 3 （8-39） 式中 TM

S '、2S '、3S '——分别为该断面的拱部掘进断面积，㎡； T ——柱墩端壁厚度，m 。

4．粉刷面积计算公式如下：

n n n nTM n n n S S S g S S L YS V '+++++=)()(2

1

3211，㎡ （8-40）

图8-59 交岔点墙高、拱高降低示意图

a —降低墙高；

b —降低拱高

图8-60 交岔点工程量计算示意图

式中 S n1、S n2、S n3、Sn TM ——分别为该断面处每米巷道的粉刷面积，㎡；

n

S '——柱墩端壁的粉刷面积，㎡，)(32S S S S TN n +-='。 5．锚杆数量，金属网面积的计算方法与粉刷面积计算相同，只是将各断面和端壁的粉

刷面积S n ，换为该断面和端壁的锚杆数量N 1、N 1、N 2、N 3、N TM 和N '和金属网面积S m1、S m2、S m3、

S mTM 、m

S ''。 按上述近似计算，柱墩可不再另计算掘进工程量，材料消耗量加3m 3即可，也有定为4m 8

的。

㈤交岔点的作用及作用

1．按1：1000的比例绘出交岔点平面图。

2．按1：50的比例绘出主巷、支巷及最大宽度TM 处的断面图。在TM 断面图上，大断面是实际尺寸。两个小断面和柱墩的宽度则是投影尺寸。作图时所需尺寸可以直接在平面图上量取，无需计算。

3．作出交岔点断面变化特征表，工程量及主要材料消耗量表。有些设计单位采用固定斜率法定斜墙位置，因而不再列出交岔点断面变化特征表。 四、交岔点设计示例

某矿井底车场一交岔点，主巷是单轨双人行道净宽2700mm 的巷道，支巷是单轨净宽2400mm 的巷道，采用ZK7-6/250架线式电机车运输，道岔为DK618-4-12单开道岔；设汁要求巷道转角为δ=45°、弯道半径R=15000mm ；交岔点穿过f =3的岩石，选用料石砌碹，半圆拱形断面。

根据上述条件，考虑主巷已是双人行道．因而交岔点内不再加宽；交岔点内支巷选用标准设计中的曲线段断面。参考标准断面图册，决定取B 1=B 2=2700㎜，b 1=b 2=1330㎜；B 3=2700㎜、b 3=1570㎜。根据交岔点穿过f =3的岩层和交智点各断面净宽度，决定各断面拱壁厚度： d 1=T 1=300mm 、d 2=T 2=300mm 、d 3=T 3=300mm 。扩大断面处均为d TM =T TM =465mm 。查表8-1，知DK618-4-12单开道岔的参数α=14o15′、a =3472㎜、b =3328mm ，考虑到交岔点可能采用15kg/m 钢轨道岔，那就得用DK615-4—12单开道岔，其参数α=14°15′、a =3340㎜、b =3500mm 。为了使所设计的交岔点既能适用18kg/m 钢轨的道岔，又能适用15kg/m 钢轨的道岔，因此选取组合尺寸，即：α=14o15′、a =3472㎜、b =3500mm 。 ㈠设计交岔点平面尺寸

按表8-2中的单轨巷道单侧分岔点公式计算：

ααsin cos R b a J +=

=3472+3500cos14o15′-15000sin 14o15′=3172㎜ ααbsia R H +=cos

=15000cos14o15′+3500sin14o15′=15400㎜ 3

2

1500cos b R b H +--=-θ

=1570

150001330

50015400cos 1

+---=35o02′

θsin )]([33b B R J P --+=

=3172+(15000+1570-2700)sin35o02′=11134㎜

NM =B 3sin θ =2700sin35o02′=1550㎜

23500cos B B TN ++=θ

=2700cos35o02′+500+2700=5412㎜

22TN NM TM += =2254121550+=5630㎜ P B TN i 10-=

=111342700

5412-=0.2435 i B TN L 10-=

=25

.02700

5412-=10848㎜ Y =P -L 0=11134-10848=286㎜

L 1=L 0 + NM =10848+1550=12398㎜ NM P L +=2=11134+1550=12684㎜

设计要求支巷对主巷的转角为45o，故从道岔起的弯道转角为： α1= δ-α=45o-14o15′=30o45′

弯道长度，?='1801παR L =?

"

???180********.315000=8085㎜

㈡设计交岔点墙高

Ⅰ-Ⅰ断面自底板起的墙高为1900㎜；在TN 断面处的墙高定为1400mm ，故墙降低斜率为：

046.010844

1400

190001=-=-=

'L h h i TN B 即每米墙的降低值为46mm 。

TN 、TM 断面处的堵高定1400mm ，是否合理，尚需按第三章中表3-9中方法验算：

1．按架线更求确定墙高h 3

21

243)()(b K n R h h h c '+---+= =212)1685360()3002815(3202200+---+ =1056㎜

式中 h 4——自轨面起至电机车架线高度，取2200mm ，

H c ——底板至轨面高度，取320㎜；

R ——半圆拱半径，R =TM /2=5630/2=2815㎜；' K ——电机车导电弓子宽度之半，一般取360㎜；

n ——电弓子边缘至拱壁安全间隙，不小于200㎜，取300㎜；

1b '——轨道中线至巷道中线的距离，支巷Ⅲ-Ⅲ断面处轨道中线距拱壁距离小，且其

值与TM 断面之1b '相近，故用该值进行验算。

1685)15702700(2

5630

)(2331

=--=--≈'b B TM b ㎜ 2．按管道要求确定墙高h 3

222753)2/(b D m K R h h h h b +++--++=

=22)

14452/200300360(21851809001800+++--++=1130㎜ 式中 h 5——渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h 5=1800㎜；

h 7——为管子悬吊件总高度，取h 7=900㎜；

m ——为导电弓子距管子的安全间距，取m=300㎜； D ——管子直径，D =200㎜；

h b ——底板至渣面高度，180㎜；

2

b '——TM 断面人行道一侧轨道中心线与巷道中线距离。 1445)13302700(2

5630

)(2222

=--=--='b B TM b ㎜ 3．按行人要求确定墙高h 3

架线电机车运输巷，此项不需验算。

由以上验算可知，原定TM 、TN 处墙高1400mm 能满足安全要求。

交岔点墙的基础深度：水沟一侧为500mm ；另一一侧为250㎜；e 值为零。 ㈢计算工程量、材料消耗量及绘制交岔点施工图

本交岔点可分为四段，按本节所讲方法进行工程量及材料消耗量的计算，所得数值列于表9-3中。交岔点的设计图如图8-61所示。

表9-3 主要工程量及材料消耗量表

表8-2常用交岔点类型及计算公式