【摘要】以实际工程为例，基于洞渣运输方案比选原则，在此基础上选择出了合理的运输方案，进行有轨运输方案设计，并作出了经验总结，从而提高了该工程的经济效益。
【关键词】单线小洞径；引水隧道；洞渣运输
1工程概况
某水电站工程设计总库容为46.86×104m3，设计正常蓄水水位为1910.3m，水电站的总容量大小为120MW，主要包括泄洪冲沙消能建筑物、混凝土溢流坝、电站厂房、发电引水系统等。该工程设计引水隧洞洞径为4.8～5.4m，主要包括支护、开挖和运输洞渣等施工内容，本文以此隧道工程（7940m）为例，对单线小洞径引水隧道工程施工中洞渣运输方案进行分析对比。
2洞渣运输方案比选原则
1）在选择洞渣运输方案时，需要根据隧道断面大小、隧道的实际长度、隧道的机具设备、隧道采用的施工方法、隧道的运输需求量等确定运输方案。2）在选择运输方案时，要选择运输效率高、施工干扰小、装渣效率高的运输方案。3）需要选择施工安全系数高、施工文明的施工方案[1]。
3运输方案选择
在进行单线小洞径引水隧道工程施工过程中，洞渣一般采用无轨运输和有轨运输2种方法进行运输。在实际施工时，需要结合实际情况对2种方案进行分析对比后，再选择最佳的运输方案。根据当前国内山岭隧道施工采用的运输方式主要有2种，即有轨运输和无轨运输，该隧道引水的坡度是40.4%，因此，要选择有轨运输方案。通过采用有轨运输方案进行运输，具有运输量大、运输速度快等优势，其主要应用于断面比较小的隧道施工中，施工过程中对路面坡度有一定的要求，通常要求控制在0.3%～1%内，在进行有轨运输作业过程中，对作业人员、车辆以及轨道均有比较高的要求，施工安全系数相对无轨运输更低。采用有轨运输时，掌子面和仰拱工作面之间的距离会比较大，施工后无法立即对结构进行封闭，造成施工进度慢。但有轨运输施工过程对洞内的空气中污染相对来说比较小，可以保证洞内施工人员进行安全作业。
4有轨运输方案设计
采用有轨运输方案则不会对隧洞中的空气造成影响，运输量也比较大，可以满足运输要求，因此，结合该隧道的实际情况使用有轨运输的方法进行洞渣运输，使用风机进行钻眼。在施工过程中，1#支洞运输和进料是非常关键的一个控制工序，施工时需要按照无烟化、高效化、大功率的实际要求进行配置。设计使用ITC312隧道挖装机进行装渣，一共布置2台。安排推力为120kN的电瓶车进行运输，根据设计要求1台电瓶车可以拉动2台SS18Dm3的矿斗车[2]。施工过程中通风方案采用双风机方案，使用1台射流通风机布置在掌子面500m的位置，并利用1台20m3/min的电动空压机进行供风。洞外轨道和支洞的平面线型按照直线进行布置，在施工期间要做好控制工作。为了提升运输的安全性，要保证正洞内道岔河支洞中的道岔保持平顺。在洞口的位置需要布置变坡，为了避免速度过快引发安全事故，变坡的高度要略高出支洞。在布置支洞外轨道线路时，需要结合场地空间大小、洞外场地的实际情况进行布置，通常支洞外轨道线路坡度控制在15%～25%，本工程施工时将坡度确定为15%。通过分析发现，该工程使用有轨运输的方案进行运输时，通过对设备进行选型后发现，采用有轨出渣方案进行施工时，新置设备和既有机械设备一次性投入金额比无轨运输方案的投入金额高出了173.2万元。考虑到该工程围岩主要为II级围岩和III级围岩，施工过程中，使用集中喷射混凝土的方法进行支护，因此，在对比方案经济性时，仅对II、III级围岩洞渣运输的经济效益进行分析，经过分析后发现，该隧道工程使用有轨运输的方式进行洞渣运输可以节省482.2万元的运输成本。在隧道工程施工过程中，采用有轨运输方法进行洞渣的运输，不仅可以出渣，而且有可以用来运输衬砌混凝土。按照施工定额标准以及相关投入分析建立一次函数，如图1所示。在图1中纵轴代表投资金额，横轴代表隧道的长度。如果钢轨、挖装一体机等设备为现有设备时，且隧道施工长度＞3554m时，采用有轨运输经济效益更佳，该隧道工程的长度为7940m，因此，使用有轨运输的方法进行施工经济效益优于无轨运输[3]。
5有轨运输的经验总结
1）在单线小洞径引水隧道工程施工过程中，采用有轨运输方案进行运输可以保证运行过程中进行有序的调车，并且运行过程中不会产生尾气，通风成本非常低，可以保证施工的稳定性，而且施工的信号监测比较方便，有助于提升施工安全。而且，采用有轨运输的方法进行隧道洞渣的运输，可以为工作人员营造一个良好的施工环境，保证了作业人员的生命健康，减轻了企业的负担，在促进企业稳定发展方面具有积极的意义。2）在铁路单线隧道工程施工过程中，利用有轨运输的方法进行运输时，对施工条件要求比较高，设备一次性投入比较大，而且对洞外的施工条件也有比较高的要求，设备调度难度相对来说比较大，施工前期会出现资源浪费的情况，针对这一问题，还需要在施工过程中进一步进行改进[4]。3）在采用有轨运输的方法进行运输时，对于轻型道列车在运行过程中容易出现掉道的情况，结合本工程的实际情况，使用43kg/m的道轨，而且在道轨上进行了垫渣，有效提升了导轨的稳定性，保证了施工效果。有效降低了列车掉道事故的出现概率。为了保证施工安全，设计使用气刹制动的方法进行制动。4）在施工过程中，使用单节容量为18m3的SS18D梭矿，而且对各个SS18D梭矿进行了搭接，双梭使用单车头牵引，显著降低了有轨运输的运输时间，提升了出渣效率以及车辆的使用效率。5）为了提升矿车的使用率，在进行出渣过程中，安排一列空车处于最前方的道岔，并根据掌子面和最前道岔之间的距离确定出渣速度。考虑到布置好道岔后无法随时进行移动，结合工程的实际情况，设计将最前放道岔和掌子面之间的距离保持在250～750m。此外，为了可以满足轨道安装要求，实现快速安装，本工程选用枕木作为轨枕[5]。
6结语
本文以实际工程为例，对隧道工程施工过程中洞渣的运输方案进行了分析，经过分析后，结合工程的实际情况，决定采用有轨运输的方法进行洞渣运输。该方法在单线小洞径隧道施工过程，操作的安全性、便利性和经济性都能够满足要求，经济效益更高，可以实现小洞径隧道的快速开挖，具有较高的推广应用价值。
【参考文献】
【1】周国龙.长大隧道洞内有轨转无轨运输方式浅谈[J].隧道建设，2009（S2）：133-136.
【2】曹国平.北天山隧道施工的有轨运输[J].建筑机械化，2007（2）：69-72.
【3】蔚艳庆.对隧道快速出碴运输机械配套原则及合理方式的探讨[J].隧道建设，2008（5）：561-565.
【4】王祥琴，赵中旺，陈进杰.乌鞘岭特长隧道出碴运输方案探讨[J].铁道建筑，2003（7）：34-36.
【5】杜睿鹏.有轨出渣及接力通风在小断面长隧洞中的应用[J].甘肃农业，2011（7）：64-65.
作者:刘宏宇 单位:中铁十二局集团第二工程有限公司