11-洛湛铁路长大单线铁路隧道独头施工技术

洛湛铁路长大单线铁路隧道独头施工技术中铁局集团洛湛铁路工程指挥部•工程概况洛湛铁路长乐隧道和袍子岭隧道位于湖南省永州市双牌县境内，其中长乐隧道全长6381米，我标段施工进口段D3K77+565～D3K81+600段4035米；袍子岭隧道全长6475米，我标段施工出口D3K73+800～D3K77+565段3515米。两座隧道均为为洛湛线的工期控制性工程。设计均为单线铁路隧道，断面小，工序干扰大；隧道长，工期要求紧，独头掘进更是增加了施工难度。施工关键技术：有轨运输和施工通风排烟。一、长大隧道有轨运输施工技术（一）有轨运输总体施工方案有轨运输轨道线路采用ZDK943/7/40号单开道岔、ZDC900型浮放道岔以及ZDX943/7/4022型渡线道岔配合Ｐ43钢轨铺装；开挖出碴运输采用挖装机装碴（一台LTC312H挖装机用于正洞，一台LDWZ200B挖装机用于平导，一台LDWZ200B挖装机备用）；利用18T电瓶车牵引SS20D梭式矿车进行出碴运输作业，混凝土施工利用12T电瓶车牵引6m3混凝土罐车进行运输作业；洞内一般地段实施两轨单线，特殊地段和会车道利用道岔铺装闭合双线。洞内每350～400ｍ设一避车线，避车线有效长度为50ｍ（二）有轨设备的配备德国进口LTC312H挖掘装载机的生产能力为260m3/h，LDWZ200B挖掘装载机的生产能力为200m3/h。牵引选用18T电瓶车，矿车选用SS20D搭接式梭式矿车V=20m3。有轨运输的最长运输距离：隧道4835米（包括洞外800米）。每循环只需由6台18T电瓶车牵引12台梭矿车即能满足出碴要求。18T电瓶车牵引SS20D梭式矿车进行出碴运输作业LTC312H履带全液压式挖装机作业LDWZ200B国产挖装机作业（三）施工方法和工艺【一】、施工方法线路布置：洞外设置有调车、编组、卸碴、进料、设备充电和维修线路，以及可以同时满足10组电瓶充电的充电房一座。洞外线路包括主线Ⅰ、Ⅱ线2条，弃碴场卸碴线2条，拌和站混凝土运输线1条，碎石场原材运输线1条，电瓶车充电线路1条。洞内设置：洞口双线段设置有停车编组线Ⅰ、Ⅱ线，单线段设置有浮放道岔式停车会让线，掌子面附近设置有调车线和装碴线。1#横通洞2#横通洞3#横通洞4#横通洞D3K78D3K7976543219876543219876长乐进口长乐平导里　　程有轨运输轨道线路平面示意图D3K78+7121147mD3K77+5656号通道5号通道D3K79+0591147m150m300m300m987634229983345419弃碴场支护砼拌合站碎石加工场衬砌砼拌合站电瓶车充电房468698150m100m200m50m15m25m50m25m12.5m70m50m14m浮放道岔渡线道岔渡线道岔35m223980D3K80有轨运输洞外线路平面布置有轨线路进洞1、轨道铺设方法仰拱施工地段：在浇筑仰拱时在钢轨铺设处预埋长为160mm直径20mm的钢筋2根，单侧钢轨两根钢筋的宽度为钢轨底宽＋2mm，每排钢筋的纵向间距为1m，横向间距为90cm（即轨距宽度）。钢轨下垫20mm的木板，安装时首先铺设木板，再铺设钢轨，经检测钢轨的位置无误后，用大锤将20mm钢筋打弯扣压在钢轨上即可。如钢筋与钢轨有缝隙，压紧点焊上。仰拱未施工一般地段：将地面大致垫平，铺上1.5m长的枕木，枕木间距为1m。将一根钢轨放置枕木之上，利用道钉将钢轨固定在枕木上，经检测钢轨的位置无误，确保轨距为90cm后，再将另一根钢轨固定在枕木上。每5m左右在轨道上安装或焊上一根连接杆。轨道安装完成后，轨道工班对轨道进行整道工作，确保轨道平顺。掌子面轨道延伸：掌子面的轨道延伸，应及时满足装碴、运输机械的走行和作业要求，并避免轨道延伸与其他工作的干扰。延伸采用短接轨的方法，待开挖面向前推进后，将连接的几根短轨换成长轨。详见《轨道安装及平面布置图》2、二衬施工段的运输线路布置采用有轨混凝土罐车和改装的14m3梭矿车运送衬砌混凝土和喷射混凝土。从拌合站到作业面之间的有轨运输线路全程贯通。为了避免出碴和浇筑混凝土的干扰，在衬砌台车附近安装浮放道岔或者岔线。浮放道岔的特点是整个闭合道岔浮放于既有运输线路轨道之上，移动时只需要松开限位螺丝，采用电瓶车牵引便能实现道岔整体移动。浮放道岔铺设的目的是为二衬施工提供最佳的泵送距离和足够作业空间，以及不影响正常出碴运输作业。《浮放道岔布置图》中开式浮放道岔7#左开式道岔7#右开式道岔镶入木块镶入木块水沟轨道中心线隧道、仰拱中心线仰拱施工段枕木仰拱未施工段钢轨钢轨夹紧筋2cm厚木板道钉枕木连接杆非仰拱段轨道的安装仰拱段轨道的安装2cm木板直径16mm钢筋仰拱填充混凝土钢轨钢轨安装平面示意图说明：1、本图仅为示意图。2、掘进地段利用左、右单开道岔组成调车会让线用于出碴会车之用。详见见装载工艺流程。3、浮放道岔用于二衬时混凝土罐车与出碴车过往会车，详见二衬段运输线路布置图。4、平导和正洞线路利用左、右单开道岔连接，现场利用弯轨器制作曲线钢轨。根据7#单开道岔技术数据，正洞和横通道的角度不宜大于35°。电瓶车梭矿车电瓶车输送泵罐车衬砌台车浮放道岔布置图3、仰拱施工段的运输线路布置仰拱施工包括开挖和混凝土浇筑两项内容，在解决仰拱施工段有轨运输线路的跨越问题时，我们采用了“便桥跨越、半幅开挖、全副浇筑”的施工方法对隧道单线段的仰拱进行施工。便桥跨越是指在仰拱施工段通过混凝土支墩架设工字钢便桥，有轨运输线路钢轨直接铺设于钢便桥之上，实现有轨运输线路跨越。仰拱便桥详见《仰拱施工流程及便桥平面布置示意图》40450450钢轨便桥钢梁便桥混凝土支墩仰拱的单次施工长度根据施工方案确定钢轨974060251450仰拱便桥图已施工段未施工段【二】、工艺流程图及工艺要点装碴工艺流程1、工艺流程装碴调度工艺流程图第一步第二步第三步电瓶车电瓶车2号梭矿车Ⅱ线Ⅰ线1号梭矿车电瓶车电瓶车电瓶车电瓶车3号梭矿车Ⅱ线Ⅰ线Ⅱ线Ⅰ线1号道岔1号道岔1号道岔1号梭矿车2号梭矿车2号梭矿车1号2号2号3号2号1号调车步骤说明：Ⅰ线为主要装碴线，Ⅱ线为辅助装碴线，装碴通过Ⅰ、Ⅱ线和1号道岔完成装碴和会车；具体装碴调车步骤如下：第一步：待挖装机就位后，电瓶车推1号梭矿车到挖装机装碴位，同时电瓶车推2号梭矿车过1号道岔在Ⅱ线上等候；第二步：待1号梭矿车装满碴后，电瓶车牵引经Ⅰ线到洞外卸碴，同时电瓶车推2号梭矿车到挖装机装碴位装碴；第三步：在2号梭矿车装碴期间，3号梭矿车和1号梭矿车通过浮放道岔调换车头方向后，由电瓶车推3号梭矿车通过1号道岔到Ⅱ上等候；此时一个装碴调车循环结束。一个循环调车和装碴共计用时24分钟，按照3.5km计算，一辆出碴车一个出碴循环共计用时40分钟。装碴调车线1号道岔距离挖装机80～100m，如果超过100m时，装碴调车线前移。掌子面装碴示意图挖装机梭矿车电瓶车炮碴卸碴工艺流程1、工艺流程1.1洞外调车洞外调车工艺流程图电瓶车1号梭矿车第一步Ⅰ线Ⅱ线电瓶车4号梭矿车4号1号渡线道岔1号梭矿车Ⅰ线Ⅱ线电瓶车4号梭矿车1号渡线道岔4号电瓶车Ⅰ线Ⅱ线渡线道岔1号梭矿车4号电瓶车弃碴场弃碴场弃碴场第二步第三步单开道岔单开道岔单开道岔调车步骤说明：Ⅰ线为主要卸碴线，Ⅱ线为辅助卸碴线，卸碴通过Ⅰ、Ⅱ卸碴线和单开道岔和渡线道岔调换车头后完成卸碴。具体卸碴调车步骤如下：第一步：将满载碴的1号梭矿车停在单开道岔之前的Ⅰ线上并脱钩，空载的4号梭矿车停在渡线道岔之后的Ⅱ线上，4号电瓶车脱钩通过渡线与1号梭矿车的尾部连接。第二步：4号电瓶车牵引1号梭矿车至渡线道岔的尾部Ⅰ线上，1号电瓶车通过道岔进入Ⅱ线与4号梭矿车连接。第三部：4号电瓶车推动满载的1号梭矿车通过单开道岔进入弃碴场进行卸碴，1号电瓶车推动4号梭矿车进洞装碴。第四步：卸完碴后，电瓶车牵引梭矿车进入Ⅰ线，停放在单开道岔之前，并脱钩将电瓶车头停放于渡线道岔之后的Ⅱ线。等待下一列梭矿车到达，调换车头，进入下一循环。一个循环调车和卸碴共计用时12分钟。1.2洞内调车洞内调车工艺流程图满载梭矿车空载梭矿车电瓶车满载梭矿车满载车电瓶车头空载梭矿车满载车电瓶车头空载车电瓶车头空载车电瓶车头第一步第二步满载梭矿车满载车电瓶车头空载梭矿车空载车电瓶车头第三步掌子面方向掌子面方向掌子面方向洞口方向洞口方向洞口方向有轨出碴工艺要点工艺要点如下：⑴、电瓶车牵引不得超载，满载高度不得大于斗车顶面50cm，宽度不得大于车宽。⑵、列车连接必须良好，机车摘挂后调车、编组和停留，应备有刹车装置。⑶、车辆在同方向行驶时，两组列车的间距不得小于100m，轨道旁临时堆放的材料，距离钢轨的外边缘不得小于80cm，高度不得大于100cm。⑷、卸碴线路应设安全线并设置1％－3％的上坡道，卸碴码头应搭设牢固，并设有铁靴车挡装置，放置溜车。⑸、车辆运行时，必须鸣笛和按喇叭，注意瞭望，严禁非专职人员开车、调车和搭车，以及在运行中进行摘挂作业。⑹、长大隧道施工上下班的载人列车，制定了相应的安全保证安全措施。仰拱施工段运输线路布置工艺流程及工艺要点1、工艺流程仰拱段线路施工工艺流程图仰拱已浇筑段仰拱待浇筑段仰拱未开挖段仰拱已浇筑段仰拱施工浇筑段仰拱未开挖段仰拱已浇筑段仰拱施工浇筑完成段仰拱未开挖段仰拱已浇筑段仰拱待浇筑段仰拱未开挖段第一步：将轨道拨到仰拱施工段左半幅，开挖右半幅仰拱。第二步：浇筑右半幅的仰拱便桥混凝土支墩。开挖浇筑混凝土支墩第三步：在仰拱右半幅混凝土支墩上架设钢便桥并拨轨，开挖左幅仰拱。第四步：浇筑全幅的仰拱混凝土。第五步：将轨道拨到原线路中线方向，进入下一个循环。开挖浇筑混凝土仰拱已浇筑段仰拱待浇筑段仰拱未开挖段2、工艺要点⑴、仰拱的施工首先要保证不能影响正常出碴作业。⑵、有轨运输线路的左右平移应尽量穿插于掌子面钻眼的时间段，此时施工条件最好。⑶、仰拱便桥的混凝土支墩，其顶面标高必须根据梁的高度和仰拱顶面设计标高进行计算准确定位，确保线路行车顺畅。⑷、仰拱便桥的连接、钢梁和轨道之间的连接必须按照设计的连接点数量进行连接，确保轨道的稳固和规距的标准。（五）劳力组织、设备及材料有轨运输作业人员配置情况；有轨运输队按照正式建制队进行人员配置，队级管理人员7人，每台挖装机配司机2名，每台电瓶车配司机2名，随车指挥员1名，值班调度3班倒，充电工、电工、电焊工、修理工、铺轨人员按照两班倒配置。主要负责长乐隧道出碴和混凝土运输任务。有轨运输具体的劳动力配置如下表。运输形式岗位名称数量合计说明有轨运输队长11041.人员按照标准建制队进行配置。1.队级管理人员、调度、挖装机和电瓶车司机、充电工班长均为单位内部正式职工。副队长2其他管理人员4调度3挖装机司机6辅助挖装机人员8电瓶车司机及指挥员24充电工4道岔工4修理工4电工16电焊工2轨道铺设24有轨运输劳动力配置表•长大隧道有轨运输设备包括防爆电瓶车、梭式矿车、挖装机、有轨平板车、有轨罐车、自动充电设备、简易龙门吊等，材料包括钢轨（43kg/m次重轨）、枕木（15cm×15cm×150cm）、道岔（单开道岔、浮放道岔、渡线道岔）、道钉、夹板等。配套设备包括高压电缆、变压器等。有轨运输设备、材料详见下表有轨运输设备、材料表序号设备名称规格单位数量备注1电瓶车CTL-18/9G台10高压电缆铺设，是为挖装机、梭矿车、输送泵等设备正常启动提供足够的电压。2梭式矿车SDB-20m3台1214m3台53挖装机LTC312H台1LDWZ200B24充电机台85变压器800KVA台2500KVA台1315KVA台26钢轨块25847枕木渡线付48连接板7#单开179道岔浮放mm2YGLV22-10Kv-3×501700YGLV22-10Kv-3×35290010高压电缆11高压电缆（六）有轨运输辅助设施1、高压进洞随着施工机械化程度的提高，有轨运输装碴、运碴设备，混凝土运输设备都是采用电动装置进行工作，隧道洞内的耗电量也随之变大。为了保证设备的正常运转和充分发挥其机械性能，长乐隧道采取了高压进洞方案：平导洞口设置一台800KVA变压器，高压电缆由平导洞