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大直徑土壓盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
大直徑土壓盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【1】
[摘要]：盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸擔(dān)負(fù)著盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時渣出的外運(yùn)，應(yīng)根據(jù)隧道作業(yè)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
水平運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮，運(yùn)輸軌道的布置形式、道岔的選用、電瓶車的選用、運(yùn)輸系統(tǒng)軌枕的設(shè)計(jì)和固定形式等因素，在確保運(yùn)輸系統(tǒng)的可操作性和安全性的同時，提高運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸效率。
[主題詞]：運(yùn)輸系統(tǒng);軌道布置;道岔;電瓶車;運(yùn)輸效率。
1、引言
現(xiàn)今進(jìn)行如地下軌道交通等大型隧道挖掘時，通常會應(yīng)用盾構(gòu)隧道施工技術(shù)。
通過盾構(gòu)機(jī)前端的刀盤不停旋轉(zhuǎn)將隧道前方未開掘的土石切削挖掘成渣土，然后緊接著利用盾構(gòu)機(jī)臺機(jī)的傳輸機(jī)構(gòu)將挖下來的渣土運(yùn)至外設(shè)的電瓶車，電瓶車再連續(xù)不斷地將承載著的渣土運(yùn)至出土井，最后運(yùn)至隧道外。
隨著地下軌道交通的發(fā)展，目前應(yīng)用于城際軌道的盾構(gòu)隧道截面面積都較大(直徑達(dá)到8.8m)，這樣單位距離上的渣土方量大，需要電瓶車連續(xù)不斷地來回作業(yè)才能完成單位距離上的隧道渣土外運(yùn)，并且隨著隧道挖掘的前進(jìn)，長度不斷延伸，電瓶車的運(yùn)輸距離也就不斷增長，必將要花費(fèi)更多時間在運(yùn)輸過程上，這就耽誤了施工的時間，降低了整體效率。
如果要提高運(yùn)輸效率，則需要增加電瓶車容量或者增加電瓶車的數(shù)量。
不過由于隧道空間、改造成本的限制，實(shí)際施工中一般是通過增加電瓶車的數(shù)量來解決渣土外運(yùn)問題。
不過電瓶車數(shù)量增加后，就帶來了電瓶車調(diào)度困難的問題，一旦調(diào)度不當(dāng)，延誤施工進(jìn)度，甚至發(fā)生電瓶車碰撞的事故。
2、運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
大直徑土壓盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足以下三點(diǎn)要求：
1)運(yùn)輸效率高：大直盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)必須滿足土壓盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時渣土的外運(yùn)工序，使盾構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)一環(huán)(1.6m以上)的停機(jī)時間為零。
2)安全性高：水平運(yùn)輸系統(tǒng)動作時具有較高的安全系數(shù)，避免發(fā)生車輛碰撞等事故發(fā)生。
3)可實(shí)行性高：水平運(yùn)輸系統(tǒng)必須具有較高的可實(shí)行性，盡量利用現(xiàn)有條件，節(jié)約成本。
3、運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1、運(yùn)輸軌道布置形式和道岔的選用
大直徑土壓盾構(gòu)水平運(yùn)輸系統(tǒng)軌道形式設(shè)計(jì)為循環(huán)式運(yùn)輸軌道，軌道大體結(jié)構(gòu)為臺車內(nèi)及后面50m為兩列軌道，中間四軌道的形式，隨著隧道的延伸不斷延伸。
本隧道軌道間距970mm，采用43Kg軌道鋪設(shè)，軌枕采用200X200H型鋼加支撐鋪設(shè)。
當(dāng)隧道掘進(jìn)200m后，在距離盾構(gòu)井41m處安裝一套渡線道岔，編號為1#渡線道岔，1#渡線道岔往暗挖擴(kuò)大端方向鋪設(shè)長140m的四列軌道。
2#道岔安裝于臺車后50m的位置，1#道岔與2#道岔之間鋪設(shè)四列軌道。
1#道岔總長28m，分兩部組成，總重量8t，道岔采用43Kg軌道鋼固定于16mm鋼板上，軌道間采用連接板固定連接。
2#道岔總長15m，總重量7t，分三部分組成，方便于道岔的安裝和運(yùn)輸。
當(dāng)電瓶車在隧道中損壞且需要較長維修時間，為避免影響隧道中電瓶車循環(huán)運(yùn)作，本隧道軌道特設(shè)置儲車道，需要維修的電瓶車開入儲車道進(jìn)行維修。
儲車道總車140m，可滿足2臺電瓶車儲放。
3.2、電瓶車的選用
為滿足土壓盾構(gòu)出渣量要求，電瓶車的選用為運(yùn)輸系統(tǒng)的重要內(nèi)容。
以直徑8.8m土壓盾構(gòu)為例，運(yùn)輸系統(tǒng)選用3列電瓶車，每列電瓶車配置5節(jié)土斗、1節(jié)砂漿車、1節(jié)管片小車，電瓶車以循環(huán)的形式進(jìn)行運(yùn)作。
設(shè)定進(jìn)入隧道方向定為上行，出隧道方向定為下行，上行通道為A道，下行通道為B道。
軌道運(yùn)作過程為，電瓶從始發(fā)井口上行進(jìn)入隧道，經(jīng)過2#雙開道岔后，進(jìn)入臺車內(nèi)部執(zhí)行裝載渣土、吊管片、送漿等任務(wù)，完成任務(wù)后電瓶車下行，經(jīng)過雙開2#道岔時，搬動改道板，電瓶車下行到B道至到達(dá)1、2#出土井，在1、2#出土井執(zhí)行卸渣土、裝管片、裝漿任務(wù)，完成任務(wù)后上行到1#渡線道岔，經(jīng)過1#渡線道岔后，搬動改道板，電瓶車上行到A通道進(jìn)入隧道，完成第一次循環(huán)，另外兩臺電瓶車以同樣的方法循環(huán)執(zhí)行任務(wù)。
如遇到需要兩臺電瓶車同時出土?xí)r，先下行的電瓶車可前行到3、4#出口處進(jìn)行吊土，后下行的電瓶車在1、2#出土口吊土。
運(yùn)作過程中1、2#道岔安排專人負(fù)責(zé)電瓶車上下行的指揮，1#安排2名專職指揮工，2#道安排1名專職指揮工，負(fù)責(zé)電瓶的調(diào)配。
道岔進(jìn)出方向安裝紅綠警示燈，道岔指揮人員及時操作改道板，確保電瓶車順利通過道岔處。
電瓶車接近道岔時司機(jī)減速鳴笛，確認(rèn)道岔正確后，方能勻速通過道岔。
道岔首次安裝為盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)200m后，以后將每延伸200m2#道岔向前移動一次。
道岔移動時利用電瓶車拖動拆除道岔。
由于臺車軌道剛好為電瓶車軌道的的3倍距離，因此，拆除道岔后，只須將軌道連接即可完成四列軌道的延伸。
3.3、運(yùn)輸系統(tǒng)軌枕的設(shè)計(jì)
1)軌枕結(jié)構(gòu) 軌道采用43#軌道鋼，軌枕采用200*200H鋼，每隔800～1000mm橫向安放于隧道，軌枕上方按970mm距離鋪設(shè)4條軌道，電瓶車按需要，可在左、中、右位置行走，盾構(gòu)機(jī)臺車輪子(間距2910mm)在外側(cè)軌道行走。
為保證軌枕強(qiáng)度，在中間部位加撐200*200H鋼，為防止軌枕因受力移動，在軌枕兩端和中部分別有4顆φ18mm膨脹螺栓固定于管片上，同時，能用管片螺栓連接的盡量利用管片螺栓。
見圖4.
2)受力分析
在兩臺電瓶車同時壓在同一根軌枕時受力最大，求出此時的最大彎矩。
200*200H鋼的截面系數(shù)W=10.52*105mm3=1.052*10-3m3
Mmax=250000*485*970/1455=80.8*106Nmm=80.8*103Nm
σ=M/W=80.8*103/1.052*10-3=76.8*106Pa
H鋼(σ)=325MPa，考慮到安全系數(shù)，上述應(yīng)力是在安全的范圍。
2.2膨脹螺栓受力分析：
軌枕單邊受力時分析圖如圖6：
在最極端的情況下，單邊軌枕受到電瓶車一半的力，即
P3=P4=12.5t
由圖1可知
P1=480*P3+(9480+980)0*P4/480+980=14.948t=14.948*104N
根據(jù)圖中幾何關(guān)系，可知：
P1x=56789N,
整個軌枕分布12顆φ18mm螺栓，按有效受剪螺栓8顆計(jì)算，每顆螺栓受剪力
F=56789/8=7098.7N，
φ18mm螺栓截面積A=254mm2=254*10-6m2
剪切應(yīng)力τ=F/A=7098/254*10-6=27.95MPa，
可知，螺栓受此剪力，考慮上安全系數(shù)，強(qiáng)度沒問題，足夠安全。
參考文獻(xiàn)：
[1]周文波.盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及應(yīng)有[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007：148-151.
[2]孫中央.列車牽引計(jì)算實(shí)用教程(第二版)[M].北京：中國鐵道出版社，2005：131-132.
大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工物料運(yùn)輸技術(shù)【2】
【摘 要】在大直徑或超大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工中，外運(yùn)渣土數(shù)量將隨盾構(gòu)機(jī)開挖直徑的增大成倍增加，若同時遇到運(yùn)輸距離長、渣土外運(yùn)重載上坡坡度大等不利工況時，采取常規(guī)的物料運(yùn)輸方案，會出現(xiàn)物料運(yùn)輸效率低，導(dǎo)致盾構(gòu)施工速度下降。
針對大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工在長距離物料運(yùn)輸、重載大坡度上坡等不利工況，結(jié)合長株潭城際鐵路盾構(gòu)施工的實(shí)際，綜合采取了雙電機(jī)車重聯(lián)牽引、隧道內(nèi)鋪設(shè)四軌三線運(yùn)輸軌道和盾構(gòu)機(jī)尾部安裝隨盾構(gòu)機(jī)移動的雙開道岔浮放軌等三項(xiàng)措施，與常規(guī)的隧道內(nèi)鋪設(shè)單線軌道的方案相比，物料運(yùn)輸效率提高近一倍，解決了大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工物料運(yùn)輸效率低下、盾構(gòu)施工速度慢的難題，該方案有較高的技術(shù)水平，在大直徑和超大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工中具有廣泛的推廣和參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】大直徑 土壓盾構(gòu)機(jī) 物料運(yùn)輸 牽引 重量
1 引言
目前，國內(nèi)盾構(gòu)隧道施工所使用的盾構(gòu)機(jī)基本分為土壓平衡和泥水平衡兩大類，一般情況下，泥水平衡盾構(gòu)機(jī)用于直徑10-15m的大直徑盾構(gòu)隧道，而土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的開挖直徑相對較小，一般用于直徑4-9m的盾構(gòu)隧道，例如，地鐵盾構(gòu)隧道盾構(gòu)機(jī)的開挖直徑一般為6.2-6.3m[1]。
泥水平衡盾構(gòu)機(jī)使用泥漿做為載體、利用泥漿泵輸送盾構(gòu)機(jī)開挖下來的渣土，施工期間只需為盾構(gòu)機(jī)運(yùn)輸管片、砂漿等材料，其物料運(yùn)輸工作比較簡單;而土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在施工時除了運(yùn)輸管片和砂漿等材料外，還需將盾構(gòu)機(jī)開挖下來的渣土運(yùn)輸?shù)焦ぷ骶冢湮锪线\(yùn)輸工作的組織比較復(fù)雜，任務(wù)較為繁重。
一般情況下，對于直徑6m左右的盾構(gòu)隧道，管片的環(huán)寬較窄(一般為1.2-1.5m)，一個編組列車可完成管片、砂漿和每環(huán)開挖下來的渣土的運(yùn)輸任務(wù);對于直徑9m左右的盾構(gòu)隧道，其管片的環(huán)寬也較寬(一般為1.8m)，每環(huán)開挖下來的渣土較多，在運(yùn)距較近、重載坡度較小的情況下，一般采用兩個編組完成每環(huán)盾構(gòu)施工的物料運(yùn)輸任務(wù)。
在上述兩種情況下，每條隧道配兩個編組列車，每個編組采用單機(jī)牽引，隧道內(nèi)鋪設(shè)單線軌道，物料運(yùn)輸相對簡單。
對于直徑9m左右的土壓盾構(gòu)隧道，在運(yùn)距較遠(yuǎn)和重載上坡坡度較大的情況下，物料運(yùn)輸組織工作難度較大，需針對相關(guān)因素認(rèn)真研究分析，制定科學(xué)合理的物料運(yùn)輸方案。
2 工程概況
由我單位施工的長株潭城際鐵路綜合Ⅱ標(biāo)位于湖南省長沙市境內(nèi)，其中樹木嶺隧道為雙洞單線隧道，在長沙火車站附近入洞，在長沙南繞城高速公路附近出洞，全長12.86km，區(qū)間分別采用盾構(gòu)法、明挖暗埋法和礦山法施工。
由第一、二臺盾構(gòu)機(jī)施工的盾構(gòu)隧道全長4782m，包括2個區(qū)間和1個車站，第1個區(qū)間位于隧道進(jìn)口工作井～樹木嶺站(DK1+800～4+360)，全長2560m;第2個區(qū)間位于樹木嶺站～香樟路站(DK4+636～6+582)，全長1946m，中間在樹木嶺車站過站，車站全長276m。
采用2臺直徑9.30m的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)從隧道進(jìn)口工作井向大里程方向同向掘進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)的開挖直徑為9.33m，管片外徑9m，內(nèi)徑8.1m，環(huán)寬1.8m，每環(huán)管片的形式為5+2+1，管片最大重量8t，線路最大坡度為25‰，位于隧道的進(jìn)口。
隧道的盾構(gòu)段由第四系人工填土、白堊系(K)及下第三系(E)泥質(zhì)砂巖、礫巖等組成，主要為弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖天然密度為2.16-2.38t/m3，飽和抗壓強(qiáng)度為1.57-4.97MPa，干燥抗壓強(qiáng)度為4.99-23.5 MPa，據(jù)水文地質(zhì)試驗(yàn)，滲透系數(shù)平均值為0.406m/d，滲透性等級為弱透水，泥質(zhì)粉砂巖自身穩(wěn)固性較差，長時間暴露遇水后將軟化崩解。
3 物料運(yùn)輸方案
3.1需運(yùn)輸?shù)牟牧?/p>
3.1.1 渣土量
盾構(gòu)機(jī)刀盤開挖直徑為9.33m，每環(huán)管片的寬度1.8m，則每環(huán)渣土實(shí)方體積為：=m3
式中，D為刀盤開挖直徑(單位m)，H為管片的寬度(單位m)。
由于泥質(zhì)粉砂巖遇水極易軟化崩解，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)渣土的松散系數(shù)取1.6，則每環(huán)開挖下來渣土的體積約為：123×1.6≈197m3。
3.1.2同步注漿量
每環(huán)壁后同步注漿的凈注漿量為：=m3
式中，D為刀盤開挖直徑(單位m); D1為管片外徑(單位m);H為管片的寬度(單位m)。
3.1.3每環(huán)管片
每環(huán)管片由8塊管片組成，包括5塊標(biāo)準(zhǔn)塊、2塊鄰接塊和1塊楔形塊，每塊標(biāo)準(zhǔn)塊或鄰接塊的重量約8t，標(biāo)準(zhǔn)塊的重量約4t，一環(huán)管片總重量約60t。
3.1.4其他材料
其他材料包括泡沫、油脂、軌枕、鋼軌、冷卻水管、高壓電纜和通風(fēng)管等材料，一般掘進(jìn)一環(huán)或數(shù)環(huán)運(yùn)輸1次。
3.2車輛配置
3.2.1渣土車配置
根據(jù)3.1.1項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果，每環(huán)開挖的渣土體積約為197m3，由于在卸倒渣土?xí)r，渣土斗內(nèi)往往會殘留一部份渣土;同時，盾構(gòu)掘進(jìn)期間為防止刀盤和土艙內(nèi)結(jié)泥餅，需向土艙內(nèi)加注大量自來水和泡沫，故每環(huán)實(shí)際出渣體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過197 m3，我們按250m3/環(huán)考慮，渣土比重取2t/m3，則渣土的重量約為500t/環(huán)，故選擇10個25m3的渣土斗運(yùn)輸單環(huán)渣土，每個渣土車運(yùn)輸渣土的重量約為50t，即渣土車的額定載重量應(yīng)為50t(不含渣土車自重)。
3.2.2管片運(yùn)輸車的配置
每環(huán)管片共8塊、單塊管片重約8t，每輛管片車最多運(yùn)輸3塊管片，3塊管片總重約24t，故選擇3輛載重量為25t的管片車運(yùn)輸管片;同時，管片車也用來運(yùn)輸其他材料。
3.2.3砂漿運(yùn)輸車的配置
根據(jù)3.1.2項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果，每環(huán)壁后注漿的凈注漿量為8.53m3，由于到本項(xiàng)目盾構(gòu)隧道地面的建、構(gòu)筑物數(shù)量眾多且分布密集，部分區(qū)域的壁后注漿量將會較大，壁后注漿的充填系數(shù)可達(dá)150%，即12.8m3/環(huán)，故選擇2個容量為10m3的砂漿運(yùn)輸車運(yùn)輸砂漿。
3.3列車編組和電機(jī)車的配置
3.3.1列車編組
由于自盾構(gòu)機(jī)向隧道口外運(yùn)渣土的體積大、重量重，同時，盾構(gòu)隧道進(jìn)口段的坡度較大，達(dá)到25‰，物料運(yùn)輸車外運(yùn)渣土為重載上坡，綜合考慮上述因素，本項(xiàng)目盾構(gòu)施工每環(huán)掘進(jìn)分2次出渣，配備2個編組列車外運(yùn)渣土和內(nèi)運(yùn)管片、砂漿等材料，2個編組列車的編組如下：
編組1：包括5輛渣土車、1輛砂漿車和3輛管片車(管片車運(yùn)輸管片);
編組2：包括5輛渣土車、1輛砂漿車和2輛管片車(管片車運(yùn)輸軌枕、軌道、泡沫和油脂等材料)。
3.3.2 編組列車重量計(jì)算
每輛25m3渣土車自重14.4t，根據(jù)3.2.1項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果，每環(huán)運(yùn)輸渣土總重約500t;每輛10m3砂漿車自重9.5t，運(yùn)輸10m3砂漿，砂漿比重為1.8t/m3;每輛管片車自重4t，單環(huán)管片重量60t。
按3.3.1編組，列車編組1和編組2在進(jìn)、出洞時需分別牽引物料的重量見表1(含運(yùn)輸車輛自重，不含電機(jī)車自重)。
注：由于其他材料重量較輕，表1未考慮其重量
從表1可以看出，電機(jī)車所牽引的最大重量出現(xiàn)在編組1出洞時，最大重量為343.5t;同時，盾構(gòu)隧道進(jìn)口縱向坡度最大(達(dá)到25‰)，上述2個最不利因素相疊加，故編組1出洞運(yùn)輸渣土所需電機(jī)車的牽引力最大，為最不利工況，下面計(jì)算電機(jī)車在此工況下的牽引力。
3.3.3電機(jī)車的配置
25噸電機(jī)車在25‰坡道重載上坡最大牽引噸位計(jì)算
Gq=[Fg - P(Wq′+ ig)]/(Wq″+ ig)[2]
式中：Fg ：粘著牽引力(單位kN)， Fg=μ×P=0.26×250=65KN
μ ：機(jī)車粘著系數(shù)取0.26，μ=0.02+24/(100+4.1V)
P ：機(jī)車粘重(單位kN)，25×10=250KN
Wq′：機(jī)車單位起動阻力(單位N/kN)，取5N/kN;
iq ：坡道阻力系數(shù)取25，(由于最大坡度為25‰，取25;)
Wq″：機(jī)車運(yùn)行單位阻力(單位N/kN)， Wg″=3+0.4ig=13N/KN
牽引噸位：Gq=[65000 - 250×(5+25)]/(13+25)≈ 151.3(t)
同樣，一臺45t電機(jī)車在25‰坡度上坡時的牽引力為272.3t，根據(jù)表1，編組列車最大重量為343.5t，所以單臺25t或45t電機(jī)車在25‰上坡時的牽引力不能滿足要求，為此，需采取雙機(jī)重聯(lián)牽引。
一般情況下，2臺同型號電機(jī)車重聯(lián)的牽引重量為2臺電機(jī)車單臺牽引噸位之和的80%，所以2臺25t和2臺45t電機(jī)車重聯(lián)的牽引重量為分別為242.1t和435.7t，故采用2臺25t電機(jī)車重聯(lián)牽引不能滿足物料運(yùn)輸需要，需2臺45t電機(jī)車重聯(lián)牽引。
由于本項(xiàng)目盾構(gòu)隧道物料運(yùn)輸?shù)臓恳龂嵨患捌碌蓝急容^大，為了保證電機(jī)車的運(yùn)行安全，即制動可靠，需將兩臺電機(jī)車的壓縮空氣儲風(fēng)罐進(jìn)行串接，以增加空氣制動時的儲風(fēng)量。
當(dāng)兩臺電機(jī)車需要重聯(lián)時，需要解決的是兩臺機(jī)車的力矩均衡。
對異步電機(jī)而言，采用從機(jī)跟隨主機(jī)頻率并根據(jù)主、從機(jī)的有功電流差值進(jìn)行轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。
主機(jī)與從機(jī)之間采用500Kbps的高速CAN總線進(jìn)行串行通訊，主、從之間僅需要兩根通訊電纜即可實(shí)現(xiàn)交互通訊。
在毫秒級時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)握手，實(shí)現(xiàn)了主、從機(jī)之間的快速響應(yīng)。
考慮現(xiàn)場編組方便及操控靈活，采用了命令優(yōu)先的自由主從裁決模式，即首先操作的臺機(jī)率先競爭為主機(jī)，而其它機(jī)車充當(dāng)從機(jī)。
3.4軌道的布置
在盾構(gòu)機(jī)范圍內(nèi)和隧道內(nèi)均鋪設(shè)4軌3線，相鄰2條軌道的軌距均為970mm。
在盾構(gòu)機(jī)范圍內(nèi)，盾構(gòu)機(jī)的后配套臺車行走在最外側(cè)2根軌道上，軌距為2910mm，電機(jī)車行走在內(nèi)側(cè)的2根軌道上，即對于物料運(yùn)輸車，盾構(gòu)機(jī)內(nèi)側(cè)為單線軌道;隧道內(nèi)物料運(yùn)輸車行走在外側(cè)的2兩根軌道上，即隧道內(nèi)為雙線軌道。
在盾構(gòu)機(jī)的尾部安裝一套雙開道岔浮放軌，將盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部物料運(yùn)輸車的單線軌道與隧道內(nèi)的雙線軌道連接起來，在隧道內(nèi)運(yùn)行的物料運(yùn)輸車可通過雙開道岔浮放軌進(jìn)入到盾構(gòu)機(jī)后配套臺車內(nèi)的中部(即中間2根軌道);通過人工操作雙開道岔浮放軌的道岔機(jī)，在盾構(gòu)機(jī)后配套臺車內(nèi)的物料運(yùn)輸車可通過雙開道岔浮放軌進(jìn)入到隧道兩條線中的任意一條線上。
雙開道岔浮放軌為可移動式，由盾構(gòu)機(jī)牽引，隨盾構(gòu)機(jī)同步向前移動，操作方便。
雙開道岔浮放軌見圖1所示。
由于盾構(gòu)隧道內(nèi)鋪設(shè)雙線軌道，隧道內(nèi)可獨(dú)立同時運(yùn)行2個列車編組，針對長距離物料運(yùn)輸而言，與隧道內(nèi)鋪設(shè)單線軌道的方案相比，該方案物料運(yùn)輸?shù)男侍岣呓槐�，極大地提高了盾構(gòu)施工的速度。
3.5物料運(yùn)輸?shù)慕M織
盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)前，編組1運(yùn)輸1環(huán)管片和1車砂漿到盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部，將砂漿注入到盾構(gòu)機(jī)上的固定砂漿罐后，盾構(gòu)機(jī)開始掘進(jìn)，編組1盛裝盾構(gòu)機(jī)開挖下來的渣土，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)期間，盾構(gòu)機(jī)上的起重機(jī)將編組列車運(yùn)輸?shù)墓芷兜蕉軜?gòu)機(jī)的喂片機(jī)上;編組2在裝了1車砂漿和軌枕、軌道等材料后進(jìn)隧道，停在盾構(gòu)機(jī)的尾部。
在編組1裝滿渣土后，盾構(gòu)機(jī)暫停掘進(jìn)，編組1駛出盾構(gòu)機(jī)，待編組1通過雙開道岔浮放軌駛離盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入隧道內(nèi)的軌道后(未被編組2占用的軌道)，通過操作雙開道岔浮放軌，編組2駛?cè)攵軜?gòu)機(jī)內(nèi)部，盾構(gòu)機(jī)恢復(fù)掘進(jìn)，編組2盛裝渣土，同時，將編組2運(yùn)輸?shù)纳皾{注入到盾構(gòu)機(jī)上的固定砂漿罐內(nèi)，并將其他材料卸到相關(guān)部位。
待編組1行駛到始發(fā)井井口后卸渣土，同時，在井口裝下1環(huán)掘進(jìn)所需的管片和砂漿。
當(dāng)盾構(gòu)機(jī)完成1環(huán)的掘進(jìn)后，編組2運(yùn)輸渣土出隧道卸渣土，并在井口裝砂漿、泡沫、軌枕和鋼軌等材料，編組1卸完渣土、裝完管片和砂漿后進(jìn)隧道，盾構(gòu)機(jī)開始下一個循環(huán)。
盾構(gòu)掘進(jìn)物料運(yùn)輸時序表見表2所示。
說明：盾構(gòu)機(jī)平均掘進(jìn)速度按40mm/min，每環(huán)掘進(jìn)時間為45min，半環(huán)22.5min;拼裝管片時間按45min，每個編組出渣、裝砂漿和下管片時間按50min，隧道長度取4km，列車進(jìn)洞(空載)速度按8km/h，所需時間為30min，列車出洞(重載)速度按5km/h，所需時間為48min，兩個編組在盾構(gòu)機(jī)尾部錯車時間取10min。
通過《盾構(gòu)掘進(jìn)物料運(yùn)輸時序表》可以看出，按我們制訂的物料運(yùn)輸方案，理論上，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到距離井口4km位置附近時，每個循環(huán)的周期約為150min，其中相鄰兩環(huán)之間盾構(gòu)機(jī)停機(jī)等待時間約為50min，理論上，若24h不間斷作業(yè)，每臺盾構(gòu)機(jī)每天可掘進(jìn)9.6環(huán)。
在實(shí)際的盾構(gòu)掘進(jìn)施工中，受各種因素影響(例如設(shè)備故障、各工序配合銜接和地面外運(yùn)渣土不及時等)，實(shí)際的掘進(jìn)指標(biāo)平均為5-7環(huán)/d。
4 結(jié)語
在大直徑和超大直徑土壓平衡盾構(gòu)的施工中，物料運(yùn)輸方案的選擇非常重要，將直接影響盾構(gòu)施工的進(jìn)度和施工效率。
在制定大直徑土壓平衡盾構(gòu)的物料運(yùn)輸方案時，應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)機(jī)開挖直徑、隧道的地質(zhì)情況、渣土的特性、隧道長度、隧道的縱坡和電機(jī)車的最大牽引力等因素綜合考慮，制定可行的運(yùn)輸方案。
在長株潭城際鐵路盾構(gòu)隧道施工過程中，我們結(jié)合相關(guān)因素，經(jīng)多次研究、討論，制定了物料運(yùn)輸方案，在本項(xiàng)目盾構(gòu)施工過程中，平均日掘進(jìn)6環(huán)(10.8m)，平均月掘進(jìn)175環(huán)(315m)，最快日掘進(jìn)14環(huán)(25.2m)，經(jīng)實(shí)踐證明，物料運(yùn)輸方案科學(xué)、合理，完全能夠滿足盾構(gòu)施工需要。
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