平魯?shù)叵卤谜具\(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

趙國(guó)民　王建慧

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司河南鄭州450000）

平魯?shù)叵卤谜具\(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

趙國(guó)民王建慧

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司河南鄭州450000）

平魯?shù)叵卤谜竟こ痰叵虏糠质┕ぶ挥幸粭l運(yùn)輸通道，該交通洞為大傾角，長(zhǎng)斜井，長(zhǎng)度為547.47m，斜坡段縱坡24.59%，高差為127.42m，不具備車(chē)輛直接通行條件。所有施工交通及開(kāi)挖出渣均通過(guò)大梁交通洞（即主交通洞）進(jìn)行，故此主交通洞的交通及出渣為本工程的施工瓶頸，直接制約工程的進(jìn)展。選擇合適的運(yùn)輸方式是工程能否正常、按時(shí)完工的決定因素。本文就根據(jù)平魯?shù)貐^(qū)的地理環(huán)境的因素影響，對(duì)其地下泵站運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

地下泵站；運(yùn)輸系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1　運(yùn)輸系統(tǒng)概述

平魯?shù)叵卤谜窘ㄔO(shè)工程除了變電站場(chǎng)坪的挖掘、電纜井和出水豎井前期的開(kāi)挖施工外，其余所有施工交通和開(kāi)挖出的渣都需要通過(guò)大梁交通洞。這個(gè)交通洞的進(jìn)口的位置大梁水庫(kù)主壩左岸下游，進(jìn)口地面高程1385.356m，分平坡段和斜坡段，長(zhǎng)度分別為：525.17m和28.3m，總長(zhǎng)548.47m，直徑7.0m×7.5m，斜坡段縱坡25.59%，換算為角度為14.81°，沒(méi)有具備車(chē)輛直接通行的條件，所以主交通洞的交通和出渣是這個(gè)工程的最大阻礙，這個(gè)阻礙直接制約工程的進(jìn)度，所以解決主交通洞的出渣以及交通問(wèn)題是本工程的主要任務(wù)，如果能把這個(gè)問(wèn)題解決，那么整個(gè)工程的的速度就會(huì)大大提高。

2　運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因?yàn)橹鹘煌ǘ吹钠露缺容^陡（25.59%），所以不具備車(chē)輛直接通行的條件，雖然主交通洞的坡度陡不能直接通行，但是可以利用來(lái)提升機(jī)軌道來(lái)提升系統(tǒng)，可以布置雙向兩套系統(tǒng)。一臺(tái)提升機(jī)的提升能力是26t，這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)輸能力的200t/h。根據(jù)主交通洞的洞口直徑（7.0m×7.5m），來(lái)鋪設(shè)雙向雙車(chē)道重軌軌道，重軌一般采用了38kg/m的標(biāo)準(zhǔn)，軌道之間采用了鐵路的標(biāo)準(zhǔn)間距1.435m，軌道運(yùn)輸平臺(tái)寬度2.3m，長(zhǎng)度6m，軌道之間的運(yùn)輸平臺(tái)間距0.15m，平臺(tái)與洞壁之間的距離和與人行走廊之間的距離20cm。操作人員把運(yùn)輸車(chē)輛開(kāi)到運(yùn)輸平臺(tái)上后，利用提升機(jī)來(lái)牽引運(yùn)輸平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)輸?shù)墓ぷ鳎ㄈ鐖D1）。

2.2系統(tǒng)布置

主交通洞洞口采用2臺(tái)JK-2×1.5礦用提升機(jī)，布置兩套運(yùn)輸軌道系統(tǒng)在主交通洞內(nèi)，每臺(tái)負(fù)責(zé)其中一條軌道的運(yùn)輸線路，利用鋼絲繩來(lái)牽引，來(lái)滿(mǎn)足兩條線路能夠保持同時(shí)獨(dú)立的進(jìn)行。把平臺(tái)的位置設(shè)在洞口及洞內(nèi)線路終端，前期施工人員施工時(shí)，洞內(nèi)會(huì)采鋼架結(jié)構(gòu)的上車(chē)平臺(tái)，同時(shí)采用鋼絲繩來(lái)牽引，運(yùn)輸平臺(tái)通常情況下會(huì)采用牽引的方式來(lái)運(yùn)輸石渣等材料（如圖2）。

2.3提升系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)

提升機(jī)的組成部分主要有卷筒、減速器等裝置。技術(shù)人員會(huì)在洞內(nèi)設(shè)置攝像頭，全程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況，并設(shè)置電鈴、通話系統(tǒng)等。主要工程量見(jiàn)表1。

2.4卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引能力驗(yàn)算

圖1　卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝平面布置圖

圖2　平魯?shù)叵卤谜就两üこ誊壍肋\(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

根據(jù)查相關(guān)規(guī)范及《斜井提升設(shè)備》高等教育教材的鋼絲繩作用于卷?yè)P(yáng)機(jī)的最大靜張力公式為：

Fmax=ng（m1+ m2）（sinβ+f1cosβ）+ mpLg（sinβ+f2cosβ）

式中：Fmax——最大靜張力；

ng（m1+ m2）——提升總重；

β——斜井角度，實(shí)際13.81°，按14°計(jì)算；

mpLg——鋼絲繩重量；

f1——運(yùn)輸平臺(tái)摩擦系數(shù)，取0.02；

f2——鋼絲繩摩擦系數(shù)，取0.2。

將自重取值數(shù)據(jù)代入上式，計(jì)算如下：

Fmax=190×（sin14°+0.02×cos14°）+20×（sin14°+0.2×cos14°）=58.386kN<61kN

卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引能力滿(mǎn)足要求。

表1　軌道運(yùn)輸系統(tǒng)主要工程量表

2.5鋼絲繩選擇

根據(jù)以上計(jì)算，鋼絲繩計(jì)算最大靜張力取卷?yè)P(yáng)機(jī)最大提升能力61kN，參考鋼絲繩選型計(jì)算公式：

S拉=Sb/K

式中：S拉——鋼絲繩最大靜張力；

Sb——鋼絲繩的破斷拉力Sb=a×P；

P——鋼絲繩的鋼絲破斷力總和，P=鋼絲繩最小破斷力×1.24，最小破斷力查五金手冊(cè)取得；

a——考慮鋼絲受力不均勻的鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)，查表2取得；

K——鋼絲繩使用時(shí)安全系數(shù)，查表3取得。鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)見(jiàn)表2。

表2　鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)a

鋼絲繩安全系數(shù)見(jiàn)表3。

表3　鋼絲繩安全系數(shù)

鋼絲繩擬選用6×19（a）類(lèi)圓股、纖維芯的鋼絲繩。a取0.82，K取8，計(jì)算如下：

S拉=a×P/K代入已知數(shù)據(jù)：61=0.82×最小破斷拉力×1.24/8

求解最小破斷力=480kN。

查五金手冊(cè)得采用公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度1470MPa，φ32直徑的6× 19（a）類(lèi)圓股、纖維芯的鋼絲繩即可滿(mǎn)足要求。

2.6滾筒繞鋼絲繩能力驗(yàn)算

根據(jù)以上鋼絲繩選擇計(jì)算，選用φ32直徑鋼絲繩，結(jié)合卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒規(guī)格，直徑2.0m，寬度1.5m，滾筒繞鋼絲繩能力計(jì)算如下：滾筒每層可纏繞47圈，第一層繞繩直徑為2.016m，依次類(lèi)推第2～3層繞繩直徑分別為：2.041m、2.066m。計(jì)算第一層繞繩297m，第二層繞繩301m，兩層時(shí)即可達(dá)到繩容要求，同時(shí)滿(mǎn)足卷?yè)P(yáng)機(jī)安全規(guī)程中不大于3層的規(guī)定。

2.7提升機(jī)的選擇

根據(jù)泵站的實(shí)際提升能力和牽引力，我們需要選用相關(guān)的礦用提升機(jī)，它的最大提升力要有26T，提升速度要有3m/s。整個(gè)主機(jī)系統(tǒng)包括提升機(jī)和減速器等。

3　軌道運(yùn)輸系統(tǒng)

整個(gè)系統(tǒng)按照施工性質(zhì)來(lái)劃分，可以分成運(yùn)輸平臺(tái)加工、軌道安裝、卷?yè)P(yáng)機(jī)及鋼纜繩安裝、洞口及洞內(nèi)上下車(chē)平臺(tái)施工四個(gè)方面，具體內(nèi)容在下面會(huì)具體論述：

3.1運(yùn)輸平臺(tái)設(shè)計(jì)

運(yùn)輸平臺(tái)整體采用桁架的形式，采用20a鋼焊接而成，運(yùn)輸平臺(tái)兩側(cè)會(huì)留有設(shè)置欄桿的位置，施工人員在施工前要確定好欄桿放置的合理位置，同時(shí)施工人員需要選擇材質(zhì)是20a工字鋼，高度1.5m的欄桿進(jìn)行安裝，在平臺(tái)一側(cè)設(shè)置車(chē)輛限位擋板，這樣就可以有效的避免在平臺(tái)運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)位移的情況。擋板為活動(dòng)型擋板，也采用20a工字鋼，同時(shí)在車(chē)輛車(chē)輪下部設(shè)置擋車(chē)板，采用鋼板加工，可以起到避免車(chē)輛下滑的情況出現(xiàn)。

圖3　軌道運(yùn)輸平臺(tái)加工示意圖

3.2運(yùn)輸平臺(tái)加工

運(yùn)輸平臺(tái)結(jié)構(gòu)部分也采用20a工字鋼焊接而成。

加工工序?yàn)椋合铝稀附印鷻z查→平臺(tái)頂部鋼板和車(chē)輪底部焊接→檢查→焊接→驗(yàn)收。

結(jié)構(gòu)部分焊接為第一焊接，需要由專(zhuān)業(yè)焊工進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的焊接，焊條必須采用506結(jié)構(gòu)鋼焊條。焊接時(shí)要保證焊滿(mǎn)所有連接點(diǎn)，不能出現(xiàn)焊縫空缺的情況，同時(shí)焊縫的寬度和焊縫的厚度都必須滿(mǎn)足規(guī)范要求，焊接完成后經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)行其他工序。

在檢驗(yàn)合格后進(jìn)行頂面鋼板和車(chē)輪底部的焊接時(shí)，焊條同樣選用上述結(jié)構(gòu)鋼焊條，所有的接點(diǎn)要滿(mǎn)焊，焊縫寬度及厚度必須要滿(mǎn)足相關(guān)的規(guī)范要求。

3.3軌道安裝

安裝是的正確施工工藝順序?yàn)椋簻y(cè)量放樣→基礎(chǔ)處理→精確放樣→軌道就位→軌道連接→卡軸和導(dǎo)向滑輪的安裝→軌道驗(yàn)收。

在安裝軌道前，首先由測(cè)量隊(duì)需要根據(jù)圖紙的位置來(lái)確定軌道的安放位置，結(jié)束后需要基礎(chǔ)處理，這項(xiàng)可以分為兩種：①已襯的砌混凝土段，底板混凝土上直接安裝上軌道，同時(shí)拆除底板混凝土面的雜物和其他承包商遺留設(shè)施，如：原有軌道拆除后遺留的固定螺栓、位于底板的測(cè)量標(biāo)墩等，清理完成后就可以安裝軌道；②未進(jìn)行襯砌段，人工清理表面墊渣至完整的基巖面，然后用水沖洗干凈，澆筑20cm厚C20混凝土基礎(chǔ)，寬度根據(jù)設(shè)計(jì)圖為4.75m，澆筑時(shí)按照設(shè)計(jì)圖紙固定間距預(yù)埋軌道固定螺栓，基礎(chǔ)澆筑完成，終凝后即可進(jìn)行軌道安裝。對(duì)下平段部分底板采用鋪設(shè)枕木，鋼軌布置在枕木上。

4　結(jié)語(yǔ)

綜合各種運(yùn)行系統(tǒng)，采用了有軌運(yùn)輸，布置了2套JK-2×1.5礦用提升機(jī)，最大提升能力為25t，運(yùn)輸速度為3.2m/s，每小時(shí)運(yùn)輸能力為200t/h。在斜井內(nèi)布置軌道系統(tǒng)，運(yùn)輸車(chē)輛?？吭谶\(yùn)輸平臺(tái)上，提升機(jī)通過(guò)鋼絲繩牽引運(yùn)輸平臺(tái)進(jìn)行上下運(yùn)輸。此種運(yùn)行系統(tǒng)解決了大坡度，長(zhǎng)斜井條件下的運(yùn)輸問(wèn)題，且系統(tǒng)運(yùn)行安全系數(shù)高，易于維護(hù)，對(duì)以后類(lèi)似的隧洞施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，值得很好的總結(jié)。

S277.1

A

1673-0038（2015）16-0231-03

2015-3-25