唐俊松

(中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司 天津 300450)

1 工程概況

長(zhǎng)贛高鐵連接湖南東部和江西西南部，是是高速鐵路網(wǎng)"八縱八橫"之一廈渝通道的重要組成部分。其中，上栗隧道采用暗線長(zhǎng)隧道方案。上栗隧道位于長(zhǎng)沙市東部，工程范圍為DIK1660+786～DIK1670+902里程段，隧道總長(zhǎng)10116 m，其中暗線長(zhǎng)9940 m，全隧道共設(shè)置兩座豎井和二座斜井，兩座豎井深度都超過60 m。

2#豎井中心里程為DIK1664+830，豎井直接坐落在線路正上方。豎井凈空尺寸為16.8×8 m，開挖面積達(dá)200 m2，豎井深度53.85 m。豎井主要施工方法采用明挖逆作法施工，從上往下開挖初支一環(huán)，襯砌一環(huán)（每循環(huán)長(zhǎng)度4.5 m），土石方開挖量為1.1萬m3。

2 提升設(shè)備選型

深大豎井作為一種輔助坑道，碴土快速運(yùn)出至關(guān)重要，提升設(shè)備選擇的是否恰當(dāng)會(huì)很大程度制約正洞的開挖進(jìn)程。并且提升設(shè)備選擇要多方位周密部署，包括碴土上提速率、大型機(jī)器設(shè)備下入井中和施工材料下入井中。

上栗隧道2#豎井在提升設(shè)備的部署中，根據(jù)實(shí)際情況考察，配套四臺(tái)帶大型吊鉤的天車，其中兩臺(tái)主要用于提吊施工材料、器具下入井中。另外兩臺(tái)主要用于把開挖的碴土運(yùn)到地表。這種配置同時(shí)可以完成出碴及運(yùn)送材料所需，而且規(guī)避了出碴與提吊施工材料交叉使用出碴斗的轉(zhuǎn)化，大大省去了不必要的時(shí)間。如果重型設(shè)備下沉豎井時(shí)，可能一臺(tái)天車輸送能力達(dá)不到，則使用四臺(tái)天車一起參與工作，體現(xiàn)四點(diǎn)協(xié)同聯(lián)動(dòng)的高效率。

向地表以外運(yùn)送碴土?xí)r，可以按照工期指定的進(jìn)程提前待定了豎井提升機(jī)具的提升速率和提升功率，同時(shí)恰當(dāng)配套碴斗。

依據(jù)碴土外運(yùn)、重型機(jī)械及施工材料下入豎井的需要，上栗隧道2#豎井提升機(jī)具匹配參數(shù)包括：

門吊種類，雙梁門吊式提升機(jī)械；天車，4臺(tái)套，每臺(tái)天車向上輸送能力30 t；提升速率，30 m/min；碴土吊斗容積6 m3。提升機(jī)械如圖1～2所示。

圖1 豎井附近提升機(jī)械配置

圖2 碴土吊斗自動(dòng)卸碴裝置

3 自動(dòng)卸碴系統(tǒng)設(shè)置

上栗隧道2#豎井工區(qū)暗挖隧道全長(zhǎng)1511 m，土石方總量達(dá)26萬m3，開挖土方全部采用安裝在豎井口的提升設(shè)備進(jìn)行吊裝出井。提升設(shè)備配置4臺(tái)起重天車，依據(jù)天車的起重能力，每臺(tái)各配置一個(gè)6 m3的吊桶進(jìn)行出碴。根據(jù)工期要求，提升設(shè)備需滿足日出碴量不小于1300 m3，每臺(tái)天車循環(huán)出碴時(shí)間不超過10分鐘一次。

2#豎井深度為53.85 m，起重天車的運(yùn)行額定速度為25 m/s，吊斗從下往上、從上往下及平移至卸土區(qū)卸碴總運(yùn)行時(shí)間為6分鐘，井底裝碴時(shí)間為每斗3分鐘，因此要求吊斗卸碴時(shí)間不得大于1分鐘。6 m3吊斗空斗重3.5 t，裝碴后重量12.5 t，吊斗卸碴時(shí)如采用人工卸碴，無法在1分鐘內(nèi)完成，于是我方采用了安裝在豎井口的自動(dòng)卸碴裝置，使吊斗提升出豎井后能順利通過該裝置進(jìn)行自動(dòng)卸碴，卸碴時(shí)間僅需10 s左右時(shí)間。豎井自動(dòng)卸碴如圖3所示。

圖3 碴土自動(dòng)卸碴示意圖

3.1 起重天車起吊系統(tǒng)的配置

為克服起重鋼絲長(zhǎng)度大易纏繞、吊重物時(shí)起重掛鉤易扭動(dòng)的缺點(diǎn)，天車起吊系統(tǒng)采用了扁擔(dān)梁三點(diǎn)起吊的方式進(jìn)行設(shè)置。天車起重鋼絲繩設(shè)置6根直徑18.5 mm的光面雙向防纏繞鋼絲繩，扁擔(dān)梁兩端、中間分別裝設(shè)三個(gè)定滑輪，鋼絲繩通過天車滾筒與扁擔(dān)梁定滑輪相連，扁擔(dān)梁兩端為4根起重鋼絲，中間定滑輪為2根平衡鋼絲繩，以自動(dòng)調(diào)節(jié)橫梁兩端的起升高度，保證鋼絲繩受力均勻。天車起吊系統(tǒng)配置如圖所示。

3.2 吊斗及吊具設(shè)置

根據(jù)天車的起重能力及天車3-2起吊系統(tǒng)的配置方法，吊斗制作成方形，長(zhǎng)、寬、高尺寸為2×2×1.8 m，容量為6m3。為保證吊斗在提升過程中受力均勻，防止吊斗旋轉(zhuǎn)，在吊斗上口兩邊正中位置各設(shè)置1個(gè)直徑φ10cm吊耳，采用兩點(diǎn)起吊方式進(jìn)行起吊，并吊斗底部?jī)啥烁髟O(shè)置1個(gè)直徑φ10 cm偏心軸。

吊具的設(shè)置方法，采用柔用結(jié)構(gòu)，用直徑φ32 mm的鋼絲繩通過吊柄與起升橫梁和吊斗吊耳進(jìn)行連接。使吊具能與天車起吊系統(tǒng)一起靈活擺動(dòng)，有效避開吊斗在井下裝碴時(shí)對(duì)裝碴車的干擾。

吊斗及吊具配置如圖5所示。

圖4 天車起吊系統(tǒng)配置圖

圖5 吊斗及吊具配置示意圖

3.3 卸碴墻及卸碴槽的設(shè)置

根據(jù)吊斗滿荷載卸碴重量及天車的平移速度，在提升設(shè)備卸碴區(qū)域設(shè)置自動(dòng)卸碴墻和卸碴槽。設(shè)置方法：卸碴墻采用預(yù)埋型鋼構(gòu)柱混凝土墻，混凝土墻厚1.35 m，墻高2 m，預(yù)埋型鋼構(gòu)柱伸入基底1 m。埋型鋼構(gòu)柱采用雙拼［20槽鋼進(jìn)行焊接。卸碴槽采用2 cm厚鋼板加工成槽形，并通過雙拼［20槽鋼與卸碴墻鋼構(gòu)柱焊連。

卸碴墻及卸碴槽設(shè)置方法如圖6所示。

圖6 卸碴墻及卸碴槽設(shè)置示意圖

3.4 自動(dòng)卸碴與傳統(tǒng)卸碴優(yōu)越性比較

在一般城市地鐵豎井、地下基坑、碴土提升或重物吊裝時(shí)，多采用固定式龍門架配備10 t電動(dòng)葫蘆和2 m3吊斗的方式進(jìn)行人工底卸出碴。這種方法較為傳統(tǒng)，一是人工卸碴速度非常慢，卸碴時(shí)間長(zhǎng)；二是荷載重，打開吊斗底板難于操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，需消耗大量勞動(dòng)力資源；三是通過人工卸碴，操作人員直接暴露在高空作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，安全風(fēng)險(xiǎn)高；四是無法完成大型設(shè)備下井，如挖掘機(jī)、自卸汽車、砼罐車等。

而2#豎井通過對(duì)提升設(shè)備起吊系統(tǒng)、吊斗、吊具的設(shè)計(jì)優(yōu)化及設(shè)置自動(dòng)卸碴墻，較好的解決了深大豎井出碴速度慢、大型設(shè)備下井困難等技術(shù)難題。使碴土的提升、卸碴過程全部實(shí)現(xiàn)了在控制室內(nèi)自動(dòng)化操作，整個(gè)卸碴過程不到10 s之內(nèi)完成，且大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過在長(zhǎng)贛高鐵山嶺隧道中深大豎井快速出碴技術(shù)的試驗(yàn)，獲得了很高的出渣效率，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）依據(jù)隧道長(zhǎng)度和坡度以及施工進(jìn)度，確定豎井提升設(shè)備的選型及出碴能力，并宜早安裝投入使用。

（2）自動(dòng)卸碴裝置目前在同類工程中尚屬首次運(yùn)用，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，安全風(fēng)險(xiǎn)小，值得推廣。