浅谈大坡度，单一斜井交通支洞小断面引水隧道隧道出碴工效

浅谈大坡度，单一斜井交通支洞小断面引水隧道隧道出碴工效

李瑛

中铁十六局集团第二工程有限公司

摘要：在水利工程建设过程中，施工工效是非常关键的一个环节，是工期及效益的保障。特别是一些拥有斜井有轨运输、单一交通支洞、主洞断面小的隧道，因施工降效造成的工期滞后问题尤为严重，故提高工效尤为重要。但是在先天条件限制及其他众多的影响因素下，往往采取的增效措施收效甚微。

关键词：单一交通支洞;大坡度斜井；无轨运输；出碴工效

引言：新疆伊犁隧洞Ⅱ标标段起讫里程K5+200～K9+600，合同施工长度为4400m。Z2#斜井支洞长558.975m，

纵坡坡比为38.64%，坡度为21.13°，垂直高差为169.52m，施工采用有轨（双轨）转无轨运输。Z2#斜井

支洞为本标段工程唯一的交通支洞，采用双轨运输，为本项目的一大安全风险点。洞碴及施工所需混凝

土、物料仅能通过轨道矿车进行运输，倒运次数多、安全风险高、运输效率低。

1提高出碴工效施工方案

单一的交通斜井支洞，坡度大，采用有轨运输，致使运输受限，不具备施工组织生产增效的条件，无法与主洞无轨运输施工效率相匹配，对施工进度造成极大制约,为影响施工进度的最主要因素；且主洞衬砌断面为平底圆，衬砌净空为5.15*5.3m，不具备大型机械作业条件，机械化施工受限，工期滞后。根据现场施工实际情况来看，平均单循环出碴耗时8.3h，出碴工效低，是制约进度的最大因素。

针对出碴工效低，从斜井无轨运输施工降效的角度出发，对有轨运输的设备进行改造，同时提高主洞内出碴设备的配置，是提高出碴效率的关键所在。

1.1采用此施工方案的原因

由于施工降效较严重，工期严重滞后，同时受隧道作业空间限制，小断面隧道无法采用大型机械化作业。在此背景下，项目前期施工平均单循环出碴耗时8.3h，只能实现每月70米的工程进度。因此对有轨运输的设备进行改造，同时提高主洞内出碴设备的配置方案能充分利用斜井有轨运输的特点，使斜井有轨运输与主洞无轨运输在出碴效率上得到最大程度的匹配，在进度和经济效益上达到最优。

斜井有轨运输示意图

斜井双轨运输现场图片

1.2 施工特点

本工程主洞为独头掘进，斜井为唯一的交通支洞，坡度大，有轨（双轨）转无轨运输。利用工程自身的特点，在有限的经济条件下，采取设备改造、少量的设备投入及优化部分施工措施，使主洞无轨运输与有轨运输的效率最大程度的匹配，提高隧道出碴效率，进度上提速，安全的确保，工期的保障。

2提高出碴工效的施工方法

2.1 对轨道矿斗车进行扩容改造

斜井轨道矿车设计满载容量为4方，但由于斜井坡度大，矿斗车不具备满载条件，实际有效容量仅为3.45方。且根据隧道内无轨与有轨运输的施工特点，出碴车装碴量与斜井矿车容量必须匹配，即斜井矿车实际有效容量为3.45方；受矿车容量限制，无论出碴车自身容量有多大，每车最多只能装3.45方。

洞内运输示意图

受隧道空间所限，扩容改造只能采取加高，即对矿斗车挡板加高20cm来达到扩容的目的。实施后，轨道矿车容量增加至4.17方，出碴提前1.3~1.7个小时，效果明显。在隧道空间受限无法改善作业条件的情况下，对施工设备的改造，投入低，方法简单，但效果超出预期，进度切实得到保障。

2.2 增加洞内运输车辆

引入更多的洞内运输车辆，通过增加运输车辆数量，可以有效缓解有轨运输的瓶颈问题，提高整体工效。

2.2.1实施步骤

车辆配置规划：对洞内运输系统进行评估，合理规划运输车辆的数量和分布，以满足碴料运输的需求。

运输车辆选择：考虑到斜井的坡度和特殊地质条件，选择适应性强、稳定性好的洞内运输车辆，确保其能够在特殊环境下高效运行。

智能调度系统：引入智能调度系统，通过实时监测洞内车辆运行情况，优化运输路径，避免拥堵，提高运输效率。

2.2.1预期效果

缓解有轨运输瓶颈，提高运输容量；优化运输流程，降低拥堵情况；提高洞内碴料出运速度。

2.3 洞内设置临时转存场

在洞内适当位置设置临时转存场，用于存放待运输的碴料。这样可以减少洞内车辆等待时间，优化运输流程，提高碴料的运输效率。

2.3.1实施步骤

场地选址：在洞内合适的位置设置临时转存场，确保其不影响洞内其他施工活动。

装卸设备配置：在临时转存场配置适当的装卸设备，提高碴料的装卸效率。

调度协调：通过智能调度系统协调洞内运输车辆和临时转存场的运作，确保碴料能够及时、有序地进行转存。

2.3.2预期效果

减少洞内车辆等待时间，提高运输效率；优化运输流程，降低洞内拥堵情况；缩短碴料在洞内的停留时间。

2.4建立有效的洞内运输调度机制

通过建立科学合理的洞内运输调度机制，可以有效避免车辆交叉干扰和等待时间过长的问题，提高运输的整体效率。

2.4.1实施步骤

调度规划：制定洞内运输的详细调度计划，包括运输路径、进出时间、装卸时间等。

实时监控：引入实时监控系统，对洞内运输车辆的运行情况进行实时监测，及时发现并解决问题。

数据分析：通过对洞内运输数据的分析，不断优化调度方案，提高运输效率。

2.4.2预期效果

避免车辆交叉干扰，减少等待时间；提高运输路径的优化程度；确保洞内运输的高效有序进行。

2.5 综合效果

通过综合实施以上提出的施工方法，我们预期可以在大坡度、单一斜井交通支洞小断面隧道中显著提高出碴工效。这将有助于缓解工程工期压力，降低施工风险，提高整体工程效益。

3 结论与展望

3.1结论

本论文围绕大坡度、单一斜井交通支洞小断面隧道出碴工效展开研究，通过提出施工方案和方法，致力于解决有轨运输方式导致的工程滞后和安全风险问题。具体而言，通过对轨道矿斗车的扩容改造、增加洞内运输车辆、设置临时转存场和建立有效的洞内运输调度机制等手段，本文提出的施工方案和方法有望显著提高出碴工效。

在对施工方案的实施过程中，需要全面评估洞内的地质条件、空间限制等因素，并制定详细的实施计划。通过试点测试，及时调整方案以确保其可行性。在实施过程中，需充分培训操作人员，确保他们能够熟练掌握新的运输系统和装卸设备。通过这一系列努力，我们期望提高工程的整体工效，确保水利工程建设的成功进行。

3.2展望

未来的工程建设中，我们可以进一步探索新的技术和方法，以进一步提高斜井支洞小断面隧道的施工工效。以下是一些建议：

引入先进技术：考虑引入先进的智能化装备和无人化技术，以提高施工过程的自动化水平，减少人工操作对工效的影响。

多学科协同研究：进一步加强水利工程、地质工程、机械工程等多学科的协同研究，深入挖掘隧道施工中的关键问题，提供更全面、系统的解决方案。

环保可持续发展：在提高工效的同时，注重环保和可持续发展。采用绿色环保的施工材料和技术，减少施工对环境的影响。

实时数据监测：进一步完善实时数据监测系统，通过大数据分析，及时发现施工中的问题，并实施迅速的调整和优化。

国际合作交流：加强国际合作与交流，学习和借鉴其他国家在类似工程中的成功经验，为我国水利工程的发展提供新的思路和方向。

通过不断创新和改进，我们可以更好地应对复杂的工程条件，提高斜井支洞小断面隧道的施工效率，为水利工程建设贡献更多的力量。

4 结束语

施工工效是整个隧洞施工工期提速的重要环节，出碴效率是核心。施工中对设备的改造、人员的调度、洞内辅助条件措施的事实，可有效提高工效，加快施工进度。方法简单，投资少，达到工期与效益的双赢。未来，随着技术的不断创新和实践的积累，我们相信能够在水利工程领域取得更多突破，为工程建设注入新的活力。希望本研究的成果能够为类似工程提供有益的参考，促进行业的可持续发展。

【参考文献】

[1]陈晓东，赵丽娟。(2023).大坡度单一斜井交通支洞小断面引水隧道施工安全与质量控制。中国安全生产科学技术，45(3), 156-160.

[2]王建国，郭建华。(2023).大坡度单一斜井交通支洞小断面引水隧道施工组织与管理。中国水利水电建设，46(2),98-102.

[3]刘洋，张瑞。(2023).大坡度单一斜井交通支洞小断面引水隧道施工机械设备选型与配置。中国工程机械，45(4),187-191.