牛栏江-滇池补水工程输水线路8、9标运输方式的选择(牛栏江滇池补水工程获奖)

牛栏江-滇池补水工程输水线路8、9标运输方式的选择
陈晓洪 李伟泉
（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南昆明 650051）
1 工程概况
牛栏江-滇池补水工程是一项水资源综合利用工程，是滇中调水的近期重点工程。其近、远期工程任务是：2020年重点向滇池补充生态水量，改善滇池水环境，并在昆明发生供水危机时，提供城市生活及工业用水；2030年主要任务为曲靖市生产、生活供水，其次与金沙江调水工程共同向滇池补水，并作为昆明市的后备水源提供供水保障。
牛栏江-滇池补水工程输水线路8、9标位于昆明市嵩明县及官渡区境内，隧洞主要包括普砂隧洞出口段、大团地隧洞及大五山隧洞前段，隧洞总长18695.429m，隧洞最大开挖断面为5.3×5.75m（宽×高），坡度0.05%。普砂隧洞布置一条施工支洞（普砂2#施工支洞）作为施工通道；大团地隧洞以进、出口作为施工通道，不布置施工支洞；大五山隧洞布置4条施工支洞（1#~4#施工支洞）及进口作为施工通道。每条通道承担隧洞长度1600~4000m，施工支洞净空断面均为5.0×6.0m（宽×高），其中普砂2#施工支洞长131.737m，坡度9.143%；大五山1#施工支洞长344.222m，坡度8.573%；大五山2#施工支洞长354.777m，坡度26.93%(15.62°)；大五山3#施工支洞长145.8m，坡度23.23°；大五山4#施工支洞长553m，坡度6.68%。
2 常用的主要运输方式
2.1 平洞运输方式
1、有轨运输：适用于各种断面，废气处理量小，通风散烟费用低，设备灵活性、机动性、通用性差，设备利用率低，爬坡能力小，一般坡度不大于1%，最大不大于2%。主要牵引机械：蓄电池式电机车、架线电机车及内然机车。主要运输机械：出渣用矿车“V”形斗车、侧卸矿车、底卸矿车、梭车、槽式列车；混凝土专用斗车、箱式车、搅拌罐车及梭车。主要装载渣设备：铲斗式装岩机、耙渣机、反铲。
2、无轨运输：无轨运输适用于较大断面，生产效率高，劳力省，道路基建和维护费用工作量少，设备灵活性、机动性、通用性好，设备利用率高，爬坡能力强，一般坡度不大于10%，最大一般不大于14%，矿场专用运输车爬坡能力可达到40%，废气处理量大，通风费用高，装载、会车、回车等附加洞室工程量大。主要运输设备：装运机、轮胎式梭车、自卸车、搅拌运输车。主要装载设备：反铲、装载机、轮胎式耙渣机。
2.2 斜井运输方式
斜井运输方式及机械配套

3 运输方式比选
3.1 运输方式选择的原则
1、综合经济比较。主要设备费用、通风费用、附加工程费用等综合经济费用比较。
2、施工进度要求。采取的运输方式要满足施工进度的需要。
3、设备来源。要考虑施工单位已有装备条件和可能新增设备的来源，尽可能地充分利用现有设备。
4、企业对设备使用技术的掌握程度。要充分考虑企业对设备使用技术的掌握程度，以保证施工安全。
5、开挖断面的尺寸。断面高、宽小于4.5m时不宜选用无轨运输。
6、渣场距离及渣场沿线地形地貌特征。要充分考虑渣场距离及渣场沿线地形地貌特征进行选择，尽量不要形成倒渣现象，增加设备投入。
7、结合后继工作施工的需要。要充分考虑后继混凝土浇筑施工、灌浆施工等运输的需要。
3.2 平洞运输方式选择
根据有轨运输牵引设备的性能和相关安全技术要求，有轨运输的坡度要求一般不大于1%，最大不大于2%。由于普砂隧洞2#施工支洞、大五山隧洞1#施工支洞及4#施工支洞等平洞坡度最小为6.68%，远远大于有轨运输的坡度要求，只能采取无轨运输的方式。大团地隧洞进、出口及大五山隧洞进口洞口高程均位于原始地面以下，需修建坡度较大的施工便道（大于5%）爬升到弃渣场，直接采用有轨方式无法实现运输，如采取有轨和无轨相结合，主洞内采取有轨运输，在洞外倒渣后采取无轨运输方式，则同样要投入相应的无轨运输设备，且洞口无足够的集渣场地可用，因此，虽然无轨运输需增加错车、回车道等辅助工程量及增加通风散烟的费用，但结合普砂渡槽、河墩渠道的开挖运输及后期混凝土浇筑施工的运输需要，选取无轨运输的方式更为合理。
3.3 斜井运输方式选择
大五山隧洞2#、3#施工支洞均为斜井，其承担的主洞开挖及混凝土大约均为4000m，独头工作面长约2000m。根据常规的运输方式一般均采取有轨运输的方式，主洞平洞开挖采用蓄电池式电机车、架线电机车及内然机车牵引运渣斗车或专用混凝土斗车、搅拌车等运输，施工支洞内斜井段改用卷扬机牵引，在洞外铺设轨道到渣场、混凝土拌和站及加工场等地又改用蓄电池式电机车、架线电机车及内然机车牵引或采用无轨运输方式进行转运。此种运输方式需配备两套有轨牵引设备或有轨、无轨设备各一套，中转点多，运输系统复杂。
大五山2#施工支洞坡比为26.93%（15.62°），长354.777m。原设计方案采用有轨斜井绞车整体式升系统，平洞5T自卸车无轨运输相结合的运输方式。根据规范要求，有轨运输的速度不大于2m/s，2#施工支洞内运输来回一趟需10~15分钟，由于隧洞断面小不能满足双轨运输要求，运输能力不能满足施工进度的需要。后经市场调查，矿用斯太尔自卸车爬坡能力最大达44.7°，远远大于本工程设计坡度。根据《中华人民共和国汽车行业标准：矿用自卸汽车试验方法：爬坡能力试验》（QC/T 76.3-93）进行现场爬坡能力试验，经试验项目部现有的矿用斯太尔自卸车能满足本工程的要求。由于坡度长，在支洞中间增设两个坡度为0%，长15m的平台（兼作错车道）将陡坡段分为长约100m的三段，缩短一次爬坡的距离，提高安全保障。
大五山3#施工支洞长145.8m，坡度23.23°，已由其他承包商开挖支护结束。平洞采用有轨运输方式对后期混凝土施工时钢筋、模板等材料运输不便，且由于我公司主要承建的地下工程均为大型工程，常规的运输方式均为无轨运输，没有平洞有轨运输的装运设备，均需要新采购。根据我公司的市场开发规划，在今后的施工中没有类工程的施工，有轨运输设备在此工程施工结束后将没有用处形成资源的浪费。3#施工支洞的坡度也在矿用斯太尔的爬坡能力范围之内，但坡度还是比较大，安全隐患比较大，防护措施难以实施。因此，结合后期混凝土施工通道的便利，充分利用企业现有设备资源减少浪费，3#施工支洞工作面采取有轨和无轨相结合的运输方式。主洞平洞采用装载机装渣，自卸车水平运输的方式，斜井采用卷扬机牵自行研制的绞车提升系统平台将装载机、自卸车、反铲等施工设备整体提升自洞口（或从洞口送至主洞内），设备下平台后直接开往目的地。
4 结束语
目前，隧洞开挖完成约一半，混凝土施工还未启动。从一年半的实施成果分析，无轨运输方式的取得了良好的成果，同时也存在一些问题。
1、3#施工支洞工作面采取无轨和整体式有轨结合的运输方式，充分利用了企业原有设备资源，减少了设备的投入，减少了渣料、材料的倒运，缩短了运输时间。
2、文明施工整治难度较大。由于本工程隧洞长、断面小、埋深小、地质条件差（多为Ⅳ、Ⅴ类围岩，渗水量大，泥化严重，软基多，溶洞多），采用无轨运输方式为保证路面宽度排水沟不易设置，排水较难，受载重汽车的碾压，路面易损坏。
3、2#施工支洞坡度较大（26.93%），采用专用自卸车无轨运输方式，对开挖支护施工进度起到了重要作用，但于由后期混凝土施工时为重车下坡，安全隐患较大，需采取专项安全技术措施。
作者简介：陈浇洪（1964-），男，云南陆良人，高级工程师，从事水利水电工程施工及技术管理；
李伟泉（1973-），男，云南红河人，高级工程师，从事水利水电工程施工及技术管理；
地址：云南省嵩明县邮政支局转水电十四局大五山项目部  
邮编：651700     电话：13608806677