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【摘要】以實際工程為例，基于洞渣運輸方案比選原則，在此基礎上選擇出了合理的運輸方案，進行有軌運輸方案設計，并作出了經驗總結，從而提高了該工程的經濟效益。
1工程概況
某水電站工程設計總庫容為46.86×104m3，設計正常蓄水水位為1910.3m，水電站的總容量大小為120MW，主要包括泄洪沖沙消能建筑物、混凝土溢流壩、電站廠房、發電引水系統等。該工程設計引水隧洞洞徑為4.8～5.4m，主要包括支護、開挖和運輸洞渣等施工內容，本文以此隧道工程（7940m）為例，對單線小洞徑引水隧道工程施工中洞渣運輸方案進行分析對比。
2洞渣運輸方案比選原則
1）在選擇洞渣運輸方案時，需要根據隧道斷面大小、隧道的實際長度、隧道的機具設備、隧道采用的施工方法、隧道的運輸需求量等確定運輸方案。2）在選擇運輸方案時，要選擇運輸效率高、施工干擾小、裝渣效率高的運輸方案。3）需要選擇施工安全系數高、施工文明的施工方案[1]。
3運輸方案選擇
在進行單線小洞徑引水隧道工程施工過程中，洞渣一般采用無軌運輸和有軌運輸2種方法進行運輸。在實際施工時，需要結合實際情況對2種方案進行分析對比后，再選擇最佳的運輸方案。根據當前國內山嶺隧道施工采用的運輸方式主要有2種，即有軌運輸和無軌運輸，該隧道引水的坡度是40.4%，因此，要選擇有軌運輸方案。通過采用有軌運輸方案進行運輸，具有運輸量大、運輸速度快等優勢，其主要應用于斷面比較小的隧道施工中，施工過程中對路面坡度有一定的要求，通常要求控制在0.3%～1%內，在進行有軌運輸作業過程中，對作業人員、車輛以及軌道均有比較高的要求，施工安全系數相對無軌運輸更低。采用有軌運輸時，掌子面和仰拱工作面之間的距離會比較大，施工后無法立即對結構進行封閉，造成施工進度慢。但有軌運輸施工過程對洞內的空氣中污染相對來說比較小，可以保證洞內施工人員進行安全作業。
4有軌運輸方案設計
采用有軌運輸方案則不會對隧洞中的空氣造成影響，運輸量也比較大，可以滿足運輸要求，因此，結合該隧道的實際情況使用有軌運輸的方法進行洞渣運輸，使用風機進行鉆眼。在施工過程中，1#支洞運輸和進料是非常關鍵的一個控制工序，施工時需要按照無煙化、高效化、大功率的實際要求進行配置。設計使用ITC312隧道挖裝機進行裝渣，一共布置2臺。安排推力為120kN的電瓶車進行運輸，根據設計要求1臺電瓶車可以拉動2臺SS18Dm3的礦斗車[2]。施工過程中通風方案采用雙風機方案，使用1臺射流通風機布置在掌子面500m的位置，并利用1臺20m3/min的電動空壓機進行供風。洞外軌道和支洞的平面線型按照直線進行布置，在施工期間要做好控制工作。為了提升運輸的安全性，要保證正洞內道岔河支洞中的道岔保持平順。在洞口的位置需要布置變坡，為了避免速度過快引發安全事故，變坡的高度要略高出支洞。在布置支洞外軌道線路時，需要結合場地空間大小、洞外場地的實際情況進行布置，通常支洞外軌道線路坡度控制在15%～25%，本工程施工時將坡度確定為15%。通過分析發現，該工程使用有軌運輸的方案進行運輸時，通過對設備進行選型后發現，采用有軌出渣方案進行施工時，新置設備和既有機械設備一次性投入金額比無軌運輸方案的投入金額高出了173.2萬元。考慮到該工程圍巖主要為II級圍巖和III級圍巖，施工過程中，使用集中噴射混凝土的方法進行支護，因此，在對比方案經濟性時，僅對II、III級圍巖洞渣運輸的經濟效益進行分析，經過分析后發現，該隧道工程使用有軌運輸的方式進行洞渣運輸可以節省482.2萬元的運輸成本。在隧道工程施工過程中，采用有軌運輸方法進行洞渣的運輸，不僅可以出渣，而且有可以用來運輸襯砌混凝土。按照施工定額標準以及相關投入分析建立一次函數，如圖1所示。在圖1中縱軸代表投資金額，橫軸代表隧道的長度。如果鋼軌、挖裝一體機等設備為現有設備時，且隧道施工長度＞3554m時，采用有軌運輸經濟效益更佳，該隧道工程的長度為7940m，因此，使用有軌運輸的方法進行施工經濟效益優于無軌運輸[3]。
5有軌運輸的經驗總結
1）在單線小洞徑引水隧道工程施工過程中，采用有軌運輸方案進行運輸可以保證運行過程中進行有序的調車，并且運行過程中不會產生尾氣，通風成本非常低，可以保證施工的穩定性，而且施工的信號監測比較方便，有助于提升施工安全。而且，采用有軌運輸的方法進行隧道洞渣的運輸，可以為工作人員營造一個良好的施工環境，保證了作業人員的生命健康，減輕了企業的負擔，在促進企業穩定發展方面具有積極的意義。2）在鐵路單線隧道工程施工過程中，利用有軌運輸的方法進行運輸時，對施工條件要求比較高，設備一次性投入比較大，而且對洞外的施工條件也有比較高的要求，設備調度難度相對來說比較大，施工前期會出現資源浪費的情況，針對這一問題，還需要在施工過程中進一步進行改進[4]。3）在采用有軌運輸的方法進行運輸時，對于輕型道列車在運行過程中容易出現掉道的情況，結合本工程的實際情況，使用43kg/m的道軌，而且在道軌上進行了墊渣，有效提升了導軌的穩定性，保證了施工效果。有效降低了列車掉道事故的出現概率。為了保證施工安全，設計使用氣剎制動的方法進行制動。4）在施工過程中，使用單節容量為18m3的SS18D梭礦，而且對各個SS18D梭礦進行了搭接，雙梭使用單車頭牽引，顯著降低了有軌運輸的運輸時間，提升了出渣效率以及車輛的使用效率。5）為了提升礦車的使用率，在進行出渣過程中，安排一列空車處于最前方的道岔，并根據掌子面和最前道岔之間的距離確定出渣速度。考慮到布置好道岔后無法隨時進行移動，結合工程的實際情況，設計將最前放道岔和掌子面之間的距離保持在250～750m。此外，為了可以滿足軌道安裝要求，實現快速安裝，本工程選用枕木作為軌枕[5]。
6結語
本文以實際工程為例，對隧道工程施工過程中洞渣的運輸方案進行了分析，經過分析后，結合工程的實際情況，決定采用有軌運輸的方法進行洞渣運輸。該方法在單線小洞徑隧道施工過程，操作的安全性、便利性和經濟性都能夠滿足要求，經濟效益更高，可以實現小洞徑隧道的快速開挖，具有較高的推廣應用價值。
【參考文獻】
【1】周國龍.長大隧道洞內有軌轉無軌運輸方式淺談[J].隧道建設，2009（S2）：133-136.
【2】曹國平.北天山隧道施工的有軌運輸[J].建筑機械化，2007（2）：69-72.
【3】蔚艷慶.對隧道快速出碴運輸機械配套原則及合理方式的探討[J].隧道建設，2008（5）：561-565.
【4】王祥琴，趙中旺，陳進杰.烏鞘嶺特長隧道出碴運輸方案探討[J].鐵道建筑，2003（7）：34-36.
【5】杜睿鵬.有軌出渣及接力通風在小斷面長隧洞中的應用[J].甘肅農業，2011（7）：64-65.
作者:劉宏宇 單位:中鐵十二局集團第二工程有限公司