长距离多弯段陡坡斜井支洞有轨运输出渣施工技术研究

No.2Jun.2019GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGY Serial No.130

长距离多弯段陡坡斜井支洞有轨运输出渣

施工技术研究

孙柏坤、张雷雨

中国葛洲坝集团路桥工程有限公司

摘要：肯尼亚供水隧道一期工程项目Kaanja斜井支洞，受地质条件的限制，其设计

断面小、距离长、弯段多、坡度陡，岀渣难度大。本项目采用有轨运输出渣方案，通过

在洞口布置无极绳绞车进行牵引，扒渣机装渣、梭车出渣，解决了现场出渣难题，实现

了斜井支洞有轨运输快速出渣技术。

关键词：斜井支洞；有轨运输出渣；无极绳绞车；施工技术

1引言

隧道工程常因施工工期、地形地质条件、增加工作面、缩短单个作业面的掘进长度等需要而增加斜井或支洞山。斜井支洞的施工是隧道施工的咽喉地段，因其断面小、运输距离长、坡度陡，部分斜井设计有转弯段，大大增加了斜井岀渣难度，对洞内出渣效率的影响较大本文针对肯尼亚供水隧道一期工程项目Kaanja斜井支洞断面小、距离长、坡度陡、弯段多，采用有轨运输出渣方案，通过无极绳绞车提升、扒渣机装渣、梭车出渣，实现了斜井支洞有轨运输快速出渣，为隧道的顺利贯通提供保障。

2工程概况

肯尼亚供水隧道一期工程项目是肯尼亚2030年远景规划项目，本工程位于肯尼亚首都内罗毕北部约70km处，处于东非大裂谷地带。本工程主要是在Maragua河、Gikigie河及Irati河的河道上修建混凝土分流堰和进水口，修建一条长11.7km、开挖直 径4.1m、纵向坡度为0.15%的马蹄形断面引水隧洞，将部分河水引流至Thika水库。此外，还包括Kaanja斜井支洞，支洞长620m；Gikigie引水支洞，支洞长269m：Irati竖井，竖井深50m。其中Kaanja斜井支洞洞口87m为平坡段（其中包括30m直线段、中间为3加长半径为30m的弧线段和25m直线段），中间480m为坡度为9.123%的陡坡段，斜井支洞与主洞交汇处为长53m、转弯半径36.5m的平坡弯段。

斜井支洞的距离长、坡度陡、弯段多，其出渣难度大，严重制约了主洞的出渣施工效率。鉴于肯尼亚政府对环境保护的要求较高，优先选择电力驱动设备进行施工，Kaanja斜井支洞的坡度陡，有轨 出渣设备需在无极绳绞车的牵引下才可在支洞中进行上下运输。通过在洞口布置无极绳绞车配合洞内有轨运输设备进行出渣，以解决大坡度长距离多弯段斜井支洞的出渣施工难题，提高隧道施工效率，

同时洞口轨道可连续铺设至渣场区域，渣土可直接运输至渣场，避免洞口二次转运工作。

3绞车出渣方案选型

因斜井支洞坡度大，有轨电机车无法自行牵引装渣梭车在该坡度上安全行驶，需布置辅助牵引设施。为确保施工成本控制、安全和进度要求，有两种方案，详见如下：

（1）普通绞车牵引方案：在支洞内转弯段附近扩挖一个10.4mX&5mX4.5m（长X宽X高）的洞室，用于安放绞车，保证牵引钢丝绳始终处于直线段，在绞车附近安装游动天轮，调整好钢丝绳位置，便于绞车能够更好的牵引运输车辆。此方案需在洞内扩挖大断面洞室，洞室开挖难度大，需釆用大量的超前支护和加强支护，施工成本较高；且洞室内空间有限，绞车吊装难度大，存在一定风险，

60

2019年6月第2期葛洲坝集团科技总第130期

安全无法得到有效保障，因此该方案无法满足施工成本、安全和进度的要求。

(2)无极绳绞车牵引方案：无极绳绞车可安放在洞外，占地面积小，洞内转弯处能方便过渡，最大适应工作坡度为6°,满足现场使用要求。无极绳绞车安装在洞口位置，托绳轮组、压绳轮组及转弯轮组均采用轨道压板和螺栓固定在轨道上，钢丝绳通过轮组、挂钩与运输车辆连接，无极绳绞车通过钢丝绳将运输车上拉或下放。此方案绞车安置在洞外，施工工期短、难度小，不会对洞内设施造成影响，绞车安装、运行及维护方便，安全风险可控，且成本低。

经过上述两种方案的论证，从施工成本、工程进度和安全等方面综合考虑选定为无极绳绞车牵引方案，解决了斜井支洞装渣出渣难度大的问题，实现了斜井支洞有轨运输的快速施工。

4无极绳绞车结构构造

无极绳绞车设备主要由主机部分和辅助配套电器两部分构成(图1)。主机部分有驱动装置、张紧装置、储绳梭车、尾轮、轮组等组成；辅助配套部分有电气、钢丝绳、通讯等构成。驱动装置是整个系统的动力源，为机械传动外齿式驱动装置；张紧装置主要是为了保证钢丝绳有一定的初张力；储绳梭车用于存储钢丝绳；尾轮装置固定在运距的终端，支承整个系统的反力；轮组主要包括压绳轮组、托绳轮组、转向轮组等，用于运输过程中的钢丝绳变坡、转向和减小摩擦等作用。

图1无极绳绞车结构构造图

1-驱动装置；2-牵引钢丝绳；3-张紧装置；4-托绳轮组；5-压绳轮组；6-储绳梭车;

7-矿车；8-辅助制动尾车，9-托压绳轮，10-尾轮装置，11-电控装置

5无极绳绞车出渣施工技术要点

5.1无极绳绞车基础施工及轨道安装

首先进行无极绳绞车基础施工，通过在洞口区 域对无极绳绞车进行规划和布置，进行基础开挖和浇筑，基础采用C30钢筋混凝土，并搭设绞车房，

防止日晒雨淋而加速设备的老化和失灵。

同时，进行洞内、洞外轨道安装，因隧道断面小，洞内布置为单轨，轨道间距600mm,并确保轨道中心线与隧道轴线重合，支洞与主洞交互处通过道岔进行连接，洞口区域可设置道岔进行轨道分支。

5.2无极绳绞车的安装

驱动装置、电控装置和张紧装置布置在洞口绞车房区域，设置固定基础，通过人工与机械设备的配合进行安装；储绳梭车通过吊车吊装至轨道上，跟随有轨运输梭车运行；尾轮装置固定在斜井支洞陡坡段末端，通过开挖基坑进行锚固，轨道可跨尾轮上部进行通行。轮组的安装方式为直线段每隔15m设置一个托绳轮组，变坡点设置一个压绳轮组，转弯段每隔60cm设置一个转向轮，均采用轨道

61