摘要：本文根据特长隧洞掘进等特点，阐述了机械配置、运输方式的选择、钻爆作业、运输装碴作业、机械车辆调配及深斜井地下水抽排等方案，对类似工程有参考价值。
关键词：开挖特点，斜井，机械选择配套
1、工程概况
牛栏江—滇池补水工程属于一项综合性水利工程，这项工程也是近期调水中的一项重点内容，由于调水工程为2020年的重点生态补水项目，为了能够有效改善滇池补水工程中的水环境，以此来解决昆明地区所发生的补水危机，为昆明群众日常生活用水以及昆明市的城市工业用水提供有效的解决途径。2030年的主要任务是为了能够有效解决曲靖市人民群众的日常生活和生产用水，其次是为了实现与金沙江旧水工程共同向滇池补水工程进行补水作业，同时也为了能够实现昆明市充足的用水保障。此工程设计的年进水量总共为6.25亿立方米，在枯水季节其供水量也应达到2.68亿立方米，在汛期此工程的供水量为3.57亿立方米，因此此工程的供水率能达到65.5%，此工程的水量汛枯比为57：43，我们是扣除在输水过程中3%的输水损失，那么进入坚持输水工程的供水量总共能达到6.06亿立方米，因此基本上能够满足2020年坚持补水工程总引水量，同时也能满足滇池引水工程的引水过程要求。此线路的输水设计总流量达到了23m3/s，枯水期此线路输水设计总流203m3/s。因此这是德德泽水库的供供水量量在够满足曲坝地区的供水要求，并以此为基础为曲坝地区提供3.1立方米的供水量，为滇池补水工程启动1.5亿立方米的补水量，再加之金沙江调水工程为滇池补水工程所提供的补水量，能够完全满足滇池补水工程的2030年的补水需求。
控制性实验场地的输水线10标工程的具体位置处于昆明市盘龙区境内，同时此工程也处于昆明与曲靖高速公路的右侧方向，此工程的起点处于盘龙区中对龙村附近，此工程的终点位于天生坝水库周边，和工程的具体数据线路分为五大部分，其中主要包括：大五山隧洞14＋770～26＋134段洞身及大五山隧洞5＃支洞、6＃支洞、7＃支洞、8＃支洞四条施工支洞。其中本段输水隧洞长11364m，起点高程1922.684m，止点高程1917.005m，隧道内的断面面积采用的是标准的马蹄形断面，底部半径的长度达到了四米，开挖断面的面积大约为4.8m×5.4m，即长和高的尺寸。
本标施工支洞断面均为城门洞形，断面尺寸 5.0m×5.0m（宽×高），其中6#支洞后期需改建为永久检修洞。支洞主要技术参数见表1。
表1 大五山隧洞施工支洞特性表
2、机械选型、配套的特点
2.1、特点
控制性实验场地输水线10标输水隧洞长11364m，起点高程1922.684m，止点高程1917.005m。在运输、通风、排水、通讯、电力、高压风水管路及施工管理等方面难度很大。
2.2、工期紧
本标段工程建设总工期为43个月，平均月进尺要求高于720m。
2.3、斜井开挖深度大
隧洞埋深较深，施工支洞为斜井，斜井起始最大高差201.23m。斜井与主洞交点均在地下水位以下，其中7#施工支洞与主洞交点处地下水位约187m，因此，在施工过程中，施工排水是重中之重。
2.4、地质结构复杂
本工程地质结构复杂，且地下水发育，配置的机械设备应有较大的适应能力。
3、运输方式的选择
考虑本工程工期紧，且施工支洞为斜井，确定隧洞开挖出渣采用有轨运输方式。平洞采用蓄电池电机车拖侧卸式矿车运输，斜井采用矿井提升机拖侧卸式矿车运输。
4、机械选型与配套
4.1钻爆作业
本工程确定每个工作面选用1台自制简易平台架配7台YT-28风钻，自制简易平台架与三臂液压凿岩台车相比具有以下特点：
本工程在施工的过程中，请每个工作面都会选用一台自制简易的平台架配，其中包含七台YT-28风钻，自制的简易平台构架与三臂液压凿岩台车相比，具有以下几项特点：
（1）钻孔时间与液压台车并不存在显著的差异；
（2）掌子面铺轨与钻孔能够实现同步的运行，这对于缩减每排炮的循环时间有利；
（3）尺寸小和实际占用的场地空间较小；
（4）自重轻并且在进行拆卸和移动的时候更加方便；
（5）手持风枪钻孔在控制超欠挖方面比钻孔液压台车优越，降低了混凝土回填量；
（6）人工费机械台班费低，能适当的降低作业成本。
4.2 装运碴作业
4.2.1装碴设备
装碴运输设备配备是不是符合相应的标准，能否在整体设备中发挥出作用属于重中之重，装碴机械选择的是否合理会直接的影响到项目的质量，对其施工进度产生影响，需从多个方面加以分析：①装碴效率高，性能稳定，坚实耐用；②施工支洞为坡度为22°的斜井，隧洞装碴机械必须具有在22°斜坡上安全操作的能力。出碴、运输配备机械作业，有轨运输，设备按“快速掘进”模式配备。经过综合考虑，每个施工支洞配置1台XWDZL180型履带式挖掘装载机（爬坡能力32°），进入主洞开挖后，每个施工支洞再增配1台DWZL180型履带式挖掘装载机（无爬坡能力），及每个工作面1台180型履带式挖掘装载机。
4.2.2运输设备
4.2.2.1 斜井运输设备
斜井采用矿用提升机拖侧卸式矿车出渣。
（1）矿用提升机选型
①被牵引物最大重量：11000Kg，
其中：侧卸式矿车重：3500Kg；料重1800Kg（最小物料容重）×3.5m3=7200Kg
②斜井坡度：22° sin22°=0.3746 cos22°=0.9272
③钢丝绳最大斜长：780m
④试选用24.5mm钢丝绳，每米重量2.16Kg，利用公式计算，需牵引力：
F=11000（0.3746+0.015×0.9272）+2.16×780（0.3746+0.2×0.9272）=5200kg
考虑初次设备投资费用，荐用我公司JK-2/20A型矿井提升机，钢绳最大静张力60kN。
（2）侧卸式矿车选型
根据（1）计算结果，选用KZ4-900型侧卸式矿车，矿车斗容4m³。
有轨运输出碴需二次倒运，在洞外临时碴场设置卸碴栈桥1座。
4.2.2.2、主洞内水平运输设备
考虑主洞与斜井运输设备的匹配，主洞选用CTY8／9G型蓄电池电机车拖KZ4-900型侧卸式矿车进行渣料运输。
4.2.2.3、线路铺设
线路铺设质量的高低将直接影响出碴的快慢。
钢轨采用18kg/m轨，轨距：轨距采用900mm。
道床：洞内无水地段，洞内石碴可以直接视为道碴，洞内有水石质松软地段，可适当的采用坚硬石碴换填，同时落实合理的排水环节，为保持线路稳定，道床厚度应大于40cm。
枕木：考虑到施工时间较长，且洞内长期有水，本工程选用钢枕，平均1440根/km。
主洞内轨道布设为“两轨单线”，间隔400米左右设错车道；支洞和错车道位置运用“单洞双线上下行运输法”，同时积极依照实际的需要合理设置道岔，以满足运输调度的需要。
4.2.2.4、装运碴设备数量的确定
侧卸式矿车需用量计算：若是一般隧洞单口掘进1到2千米，则需要合理的配置4～6台、若是需要掘进2到3千米，则应该是适当的配置6～8台梭矿出碴，以后每增1千米，需要合理的增加2台侧卸式矿车出碴。
有轨运输施工依照支洞上、下游2个不同的工作面，结合着工作系数为0.6计算的方式，能计算出实际需要配置的侧卸式矿车数量：6×2×0.6=7.2（辆），取8辆。
4.3 施工排水设备
根据工程水文及地质资料分析，各支洞处平均渗水量约为250m3/h。采用D85-45×3 型潜水泵（功率：55KW，扬程：135m，流量：85m3/h）分两级将施工废水及洞内渗水从各施工支洞排出。每两台水泵串联为1组，每个施工支洞配置4组（其中1组为备用）。在各施工支洞中部挖1个50m3中转水池，分两级将施工废水及洞内渗水从各施工支洞排出。
4.4 喷锚支护作业线机械化配套
5、机械化配套效果
因为重点运用了机械化配套方案，由于采取了以上机械化配套方案，在具体落实相关工程项目建设时获得了多方认可和一致的好评。本工程采用的主要机具设备配备表如表2所示。
表2 隧洞开挖主要机具设备配备表
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论文作者:赵昆宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
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