洞内运输系统布局设计

洞内运输系统布局设计

1、运输概况

本标段工程采用TBM施工，掘进长度16.2km，洞内运输总长18.2km，运输采用有轨运输方式。运输主要包括材料运输和人员运输，出渣采用皮带机运输。运输的主要材料为钢筋网、锚杆、钢拱架、喷射混凝土、速凝剂、钢枕、钢轨、衬砌混凝土等，人员运输主要是接送工作人员上下班。 2 、TBM施工运输总体布置 2.1 运输总体方案

TBM运输采用有轨运输方式，洞内运输总长18.2km，列车在洞外组装场地编组，利用门吊装卸施工材料，罐车直接到拌合楼接料。

2.1.1 线路布置 （1）洞内线路布置

主洞掘进段轨道设置单线，局部设置会车平台。隧洞底部铺设钢枕，钢枕枕采用20a热轧普通工字钢，轨枕间距0.9m。工字钢上安装四根钢轨，中间为机车行走轨道，轨距900mm，两侧为后配套台车轨道，间距2800mm。洞内轨线布置见图2-1。

图2-1 洞内轨线布置示意图 （2）会车平台

由于运输线路过长，且只能采用单线运输形式，为保障供料连续、不影响TBM掘进施工、方便调车、避免施工干扰，在距TBM尾部1km处跟随1部“Y-Y”会车平台。随着掘进距离延长，为便于会车，每隔4km设置一部会车平台，全线共设置4个会车平台。会车平台如图2-2、2-3所示。

（3）洞外编组场

洞外组装平台为材料存放区，连接路和洞内钻爆法段作为列车编组区，轨线布置见附图“施工总平面布置图”。

图2-2 会车平台示意图

图2-3 会车平台断面图

2.1.2 列车编组 （1）运输物料

TBM掘进运输材料主要是混凝土、钢轨、轨线材料及其它辅助材料。 （2）编组形式

常用列车编组满足2个掘进循环施工用料需求（根据需要加挂人车），牵引车+罐车（2节）+材料车（2节），其中牵引车为25t内燃机车，罐车容积为6m³，材料车载重5t,人车20座。机车编组如图2-4所示。

混凝土罐车2台平板车2台机车1台人员车1台人车2台 图2-4 机车编组示意图

（3）编组计算

TBM在III类围岩掘进时速度最快，按满足III类围岩掘进施工所需物料进行编组计算。

1）砼需用量

依据设计图纸，Ⅲ类围岩混凝土每延米用量约为1.05m3，回弹料考虑20%，实际需用量为1.26m³。掘进速度按3.6m/h，需用混凝土量为4.536m3/h。

2）运力

每列编组2台罐车，每罐实际装载混凝土量为4m³，总计运量为8m³。 按最远运距18km计算，重载行驶速度12km/h，空载行驶速度15km/h，往返时间为2.7h，则每列编组混凝土运力为8m3÷2.7h=2.96m3/h。

满足掘进需求的编组数量为4.536m3/h÷2.96m3/h≈2列，考虑到单线运输、会车及实际情况，配置3列编组。另外，洞外编组区配备1列编组作为备用和调车使用。

2.1.3机车选型

洞内机车牵引的混凝土罐车、平板车、人车车厢的总重决定机车牵引能力，牵引车辆总重计算如下：

有轨运输机车的牵引能力按最大编组计算，2台混凝土罐车+2台平板车+2台人车。

运输物料：混凝土2罐共8m³，重量为20t；钢枕24榀，重量为3.36t、钢轨4根，重量为2.15t。

每台罐车自重10t，共20t；每台平板车自重5t，共10t。 每台人车按5t计，共10t。

则最大运输重量：

W=20+3.36+2.15+20+10+10=65.51t

列车在隧洞内重载上坡最大坡度取3.5%（会车平台上坡段坡度） 列车总阻力：F1=W（μ1+μ2+a/g）=65.51×（0.035+0.01+0.094/9.8）=3.57t

考虑机车运行安全，安全系数取K=1.4 则 机车应提供的牵引力为：F=KF1=1.4×3.57=5t μ1-坡道阻力系数3.5%=0.035； μ2-列车运行阻力综合系数，取0.01；

a-列车平均加速度，机车从0-15km的加速度取45s，a为0.094m/s2 g-重力加速度,取9.8 m/s2 W-列车总重量。

机车粘重应满足：G>F/μ=5/0.24=20.8t 式中：μ-许用粘着系数，取0.24

机车实际重量应大于粘着重量，选用25t内燃机车。 2.2 掘进施工有轨运输设备配置

根据2.1.2编组计算，TBM掘进施工需配置3列编组，1列备用，运输设备配置见表2-1。

表2-1 运输设备配备表

序号 1 2 3 设备名称 内燃机车 轨行式混凝土罐车 轨行式平板车 规格型号 25t 6m³ 5t 单位 台 台 台 数量 4 8 8 备注 牵引有轨车辆 喷射混凝土运输 掘进材料运输

4 轨行式人车 20座 台 4 掘进人员运送 2.3 衬砌施工运输方案

本标段衬砌施工运输采用有轨运输方式，施工材料和人员在组装平台转运，混凝土拌合楼接料直接有轨运输进洞。为便于调车和会车，边顶拱、底拱台车后部跟随1部会车平台。

（1）施工参数

衬砌施工中，最远运距为18km。机车牵引两个8m3混凝土罐作为一个编组。

根据招标文件所给图纸，计算衬砌台车浇筑时需要混凝土总量为：边顶拱一模长10m，每次浇筑2模，需混凝土130 m3，预估其浇筑时间时间为10小时，每小时需要混凝土量为130 m3÷10h=13m3/h；

根据招标文件，底拱台车一模长10m，每次浇筑2模，需混凝土33.5m3；预计其浇筑时间为6小时，则每小时需要的方量为33.5 m3÷6h=5.58 m3/h

机车的运行速度平均为12km/h，砼罐车容量为8m3，实际容量为7 m3，每组配两个罐，每编组列车运输砼方量为14m3。

（2）机车编组计算： 机车路上运输时间：

重载运行速度12km/h,空载运行速度15km/h,T路=18÷12+18÷15=2.7h 卸料时间计45min；

得出机车运行一个循环总时间： T=T路+T浇筑=2.7+0.75=3.45h 每组机车每小时运输能力：

14m3÷3.45h=3.74m3/h 边顶拱需要机车编组数量： N边顶拱=13÷3.74=3.5组≈4组 底顶拱需要机车编组数量： N底拱=5.58÷3.74=1.5组≈2组

边顶拱衬砌与底拱衬砌错开浇筑施工，则机车编组4组可满足施工要求。 （3）衬砌运输编组配备

本标段施工组织安排，掘进完成后开始二次衬砌，根据编组计算，掘进施工配备车辆满足衬砌施工要求，考虑实际施工，衬砌施工时配备4列编组，另备用1台机车，1个8m³混凝土罐车。衬砌施工运输车辆配备见表2-2。

表2-2 运输车辆配备表

运输方式 使用项目 设备类型 8m³混凝土罐车 衬砌施工 有轨运输 人员运输 机车 人车车厢 5 2 台 台 与掘进共用，备用1台 与掘进共用 数量 9 单位 台 备注 2.4 运输组织与调度 TBM段掘进所用车辆众多，各工序之间关系非常紧密，对有轨运输要求很高，必须加强列车运行组织与调度。如果有轨运输组织不力，就会造成混乱，阻塞运输线路，车辆排队，空车出不来，TBM掘进用料、衬砌混凝土等无法运输到位，甚至造成混凝土的凝固进而导致罐车受损，严重影响施工生产的正常运转。运输组织与调度工作有三个重要环节：一是搞好车辆调度工作，以加强有轨运输工作的计划性；二是建立健全运输调度规章制度，加强日常运输管理；三是加强运输车辆的保养维修。

（1）运输组织 运输车辆

1）混凝土罐车（有轨）

混凝土输送罐车有自己的动力系统，可以实现运输途中混凝土的搅拌，以防止混凝土在长距离运输时发生离析。在出料时利用该动力系统可以将混凝土输出到喷锚系统中输送泵的搅拌料斗里。

2）材料车（有轨）

材料车周边设活动式栏杆，可以防止材料在运输过程中侵限和掉落。 3）人员乘坐车（有轨）设20座，门口有活动式拦挡，确保安全。 4）机车（柴油内燃）

机车的动力装置采用的是低污染、环保型隧洞专用的动力装置，控制系统集中在控制室内便于操作，有安全装置防止出现溜车、火灾等危险情况，安装醒目的信号灯，便于远距离辨认，同时每辆机车需配备无线通话系统，确保通信畅通。配备掩轨器，在车辆停车时将车轮掩住，防止溜车。

5）货车担负施工材料的运输工作。 （2）运输车辆调度和编组顺序

材料车的编组必须由车辆调度直接和洞内施工人员联系，根据施工的需要安排车辆。正常情况下，料车包括混凝土罐车、运送钢枕、锚杆、钢筋网片等的材料车。根据施工需要和顺序，安排车辆前后顺序依次为钢枕、锚杆、钢筋网片等材料车、混凝土罐车、机车，需要运送施工人员时在机车的尾部挂人车。在铺设钢轨的时候，运送钢轨的车辆安排在编组的最前部。储风筒属于超宽件，运输时侵限，运输储风筒时严禁会车平台停放或运行车辆。

道岔部位设置红绿信号灯，提醒驾驶员注意前方变更车道和及时联系对向行驶车辆是否需要停在会车平台进行错车，原则是轻车避让重车。 2.5 运输规章制度

TBM施工段施工期间，TBM掘进和衬砌作业所配置的运输设备数量多，行驶路线长。为保障洞内运输系统安全快速运行，必须采取合理有效的管理措施。具体措施如下：

（1）运输统一由调度室和施工部位调度员管理。

（2）车辆严格按规定行车线路行驶，设专人对运输系统轨道和道路进行养护。在运输线路进行轨道养护和路面养护或其它作业时，设专职防护人员和作业标志，封闭线路要限时作业。

（3）加强线路信号管理，确保信号准确无误。安装双色通行指示灯。灯光信号分为红、绿两种，当灯光显示为绿色时，表示该处可以通行，慢速通过；当灯光显示为红色时，表示该处禁止通行，停车待命。

（4）提高所有运输参与人员的素质和责任心，尤其是扳道员和机车司机的素质和责任心，确保不出差错。

（5）提高轨道铺设质量、保持轨道状态持续良好。TBM铺设轨道需经测量人员放样，保证铺设的轨道顺直；提高洞内路面养护质量，每天安排专人进行轨道和洞内路面巡查，进行日常维护。

（6）严格行车速度，洞内成洞地段、视线良好准行15km/h；通过道岔或中途施工区域必须鸣笛减速，时速不得高于5km/h。

（7）确保通讯，洞口调度室、工作面和其它必要部位安装有线电话进行通讯，用无线对讲机辅助通讯。调度通过电话和无线对讲机随时了解各工作面的运

输需要以及车辆运行状况。

（8）信号员、机车司机、调度员、扳道员和车辆司机配备无线对讲机，可以随时保持联络相互之间。

（9）机车和车辆的保养至关重要，根据厂家维护保养手册制定切实可行的保养计划。牵引机车必须保持灯光、制动装置、喇叭等安全设备状态良好，车辆必须保持灯光、刹车、转向和喇叭等设备状态良好，否则不得使用。

（10）严禁酒后驾驶和疲劳驾驶。

（11）对所有参与洞内运输人员进行系统培训，经考核合格者方能上岗。 2.6 TBM施工运输难点和应对措施

（1）根据本工程TBM施工的主要特点，运输难点归纳如下：

1）TBM施工运输工作面临运距长、运输车辆种类多、运输工序衔接紧密、完成一项运输工作中间环节多，调度工作难度大；

2）运输设备众多，需要保证设备的可靠性，维修保养工作难度大； 3）运输工作参与人员多，保证人员素质和责任心难度大； 4）洞内光线不足，行车视线差；

5）运输区域管线众多，干涉的可能性大。 （2）针对以上运输工作的难点，对应措施如下：

1）调度员选择经验丰富、熟悉本段TBM施工运输特点、思路清晰、工作责任心强、组织能力强的人员担任。所有运输参与人员必须听从调度员指挥，调度员要听取相关人员正确的建议。

2）加强设备维修人员的工作责任心，选取经验丰富、技术水平高、组织能力强的人员担任维修主管，配备充足的合格维修人员。

3）经常对运输人员进行技术培训和安全教育，责任落实到人，增强人员的责任心，对于不合格人员需停工培训，坚持不培训合格不上岗。

4）加强运输司机的安全行车教育，经常检修、维护保养车辆。

5）保证洞内光线满足行车条件，安排专人检查照明灯具，损坏时予以更换。 6）车辆上配置灭火器，重点防火区域，配备足够的灭火器材，防止发生火灾事故。

7）运输区域的管线布置尽量布置在运输车辆的行驶区域之外，无法避免的应设立醒目的标示牌。

8）配备经验丰富、责任心强的吊车司机和起重人员，经常对龙门吊进行检查，严格按照起吊规程操作，非起重人员严禁指挥和操作桥吊。