一种隧道锚多功能出渣方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁锚碇施工技术，特别是一种隧道锚多功能出渣方法。

背景技术

在桥梁建设迅速发展的今天，悬索桥由于其卓越的跨越能力而成为超大跨径桥梁的首选桥型。悬索桥在充分发挥材料性能和加劲梁的高跨比两方面具有显著的优势，因而具有旺盛的生命力，是跨越峡谷、江河甚至海峡的理想选择，尤其是在我国多山的西部地区，悬索桥的设计和施工技术具有十分广阔的应用前景。悬索桥是一种柔性结构，跨越能力大，主要包含主梁、塔墩、缆索和锚碇四大部分。其中，锚碇是悬索桥主要的承力结构、是悬索桥锚固主缆的关键部分，它的主要功能是将主缆张力传递给地基。悬索桥的锚碇分为自锚式和地锚式两种，地锚式又有重力式和隧道式之分。隧道式锚碇（以下简称“隧道锚”）能较好地结合锚址区的工程地质条件，利用锚塞体与其周边岩体的共同作用，其工程规模一般远小于相同承载力的重力式锚（体量仅为重力锚的20%～25%），是一种性价比高、对周边环境扰动小的锚碇结构形式。但隧道锚结构型式独特，其轴线与水平面夹角较大，坡度较陡，爆破后出渣及工程机械进出极为困难，施工效率较低，安全风险较大，因此有必要针对隧道锚研发新型的多功能出渣系统。六安七标项目在花江峡谷大桥六枝岸隧道锚施工实践中，结合现场实际需求，探索研究了隧道锚多功能出渣方法，在保证隧道锚高效出渣的同时，也能满足挖机、潜孔钻、湿喷车等工程机械进出，实现了效率、成本及安全的兼顾。

大型悬索桥隧道锚施工过程中，隧道锚开挖出渣是影响整体工期的一个重要制约因素，目前国内隧道锚一般采用以下两种方式进行出渣。

（1）采用传送带的方式进行锚洞内出渣

采用传送带的方式进行隧道锚洞内出渣虽然快速，但是只适用于长度较短、倾斜角度较小的锚洞，出渣方量小的隧道锚施工，针对超长倾角大、洞口断面小的锚洞，常规传送带施工方式施工周期长，无法满足工期要求，当隧道锚倾斜角度达到51°时，传送带无法有效将洞内渣料传送至洞口，且渣料向上传送过程中存在回落风险，对洞内施工人员设备构成极大危险。另外隧道锚内爆破不可避免会有较大尺寸的岩块，这些岩块如果通过传送带进行运输，时间久了可能会造成传送装置受损，降低传送装置的使用寿命。

（2）采用双轨道式出渣，虽然适用于超长倾角大的隧道锚施工，但由于该轨道无法供挖机等工程机械进出，因此通常在双轨道出渣系统另一侧单独设置一个通道，通过卷扬机牵引将挖机放入洞内，因此该出渣系统只适用于锚洞开挖洞口断面大的隧道式锚碇施工，无法应用于断面较小的隧道式锚碇施工。同时挖机等工程机械通过卷扬机在另一个通道上下，存在较大的安全隐患，且因为工程机械通道的存在，导致双轨道式出渣系统轨距较小，影响渣斗的容量，直接导致单次出渣方量小，出渣效率低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种隧道锚多功能出渣方法。提高隧道锚出渣效率，节约施工成本。

本发明的技术方案：一种隧道锚多功能出渣方法，在隧道内修建一条隧道桁架，隧道桁架上安装隧道轨道，在隧道洞外安装洞外桁架，在洞外桁架上安装洞外轨道和绞车，将洞外轨道与隧道轨道连接，在洞外轨道与隧道轨道连接处通过岔轨调整轨道的连接走向，在一条轨道上输送挖机运输平台和出渣车。

上述的隧道锚多功能出渣方法，所述洞外桁架分为出渣桁架和斜坡桁架,在出渣桁架和斜坡桁架上均安装洞外轨道，斜坡桁架与隧道轨道的倾斜角度相同，在斜坡桁架下方的放置平台用于停放挖机运输平台，放置平台上设有平台轨道，平台轨道和洞外轨道通过岔轨调整轨道的连接走向。

上述的隧道锚多功能出渣方法，所述岔轨一端通过销轴与隧道桁架活动连接，调节岔轨另一端的高度，岔轨向上时连接洞外轨道，岔轨向下时连接平台轨道。

上述的隧道锚多功能出渣方法， 在洞外桁架上的绞车分为主绞车和副绞车，主绞车牵引洞外轨道到隧道轨道的设备，副绞车牵引平台轨道到隧道轨道的设备。

上述的隧道锚多功能出渣方法，所述挖机运输平台通过挖机运输支架固定挖机，在挖机运输支架前端设置前搭板，前搭板通过第一油缸调节角度，在挖机运输支架后端设置后搭板，后搭板通过第二油缸调节角度，方便挖机在挖机运输支架的上下。

本发明的有益效果：本发明的洞内一条轨道可同时满足出渣运输和挖机、潜孔钻、湿喷车等工程机械进出，通过设置在洞口平台上的岔轨进行转换，岔轨向上可保证出渣车通过，岔轨向下可让挖机、潜孔钻、湿喷车通过。工程机械进出通过相应的挖机运输平台，采用油缸控制运输平台前后搭板角度，方便挖机的上下，降低了挖机下放安全风险及施工成本。洞外钢桁架结构件采用装配的方式全部通过螺栓连接安装，该拼装方式钢桁架结构件可以重复利用，避免了以前洞外结构件一次性使用的情况，减少了后期使用成本。洞内运输轨道长度为3m一节，轨道选用30kg轻轨，轨道放在300×300H型钢上形成组合体，可便于在大倾角地面进行安装。洞内一条轨道可同时满足出渣运输和挖机、潜孔钻、湿喷车等工程机械进出，通过设置在洞口平台上的岔轨进行转换，岔轨向上可保证出渣车通过，岔轨向下可让、潜孔钻、湿喷车等工程机械通过，并采用油缸控制工程机械平台前后搭板角度，在保证高效率出渣的同时，降低了施工安全风险及成本。出渣时可将工程机械运输平台放置在洞外桁架三角处，在洞口狭窄平台上具有非常好的适用性。出渣车容量10m

本发明的技术已在隧道锚施工过程中进行了实际应用，施工安全可靠，极大的提高了工效，加快了施工速度，降低了企业生产成本。花江峡谷大桥横跨北盘江花江大峡谷，距水面625m，建成后将成为新的世界第一高桥。桥跨布置为5×40m先简支后结构连续T梁+1×1420m单跨简支钢桁梁悬索桥+8×40m先简支后结构连续T梁+(86+160+86)预应力混凝土连续刚构+15×40m先简支后结构连续T梁。主塔塔高分别为262m、204m，六枝岸采用隧道式锚碇、安龙岸采用重力式锚碇。六枝岸隧道锚中心长度91.439m，其中前锚室轴线长度52.439m，锚塞体轴线长度36.0m，后锚室轴线长度3.0m，底部倾角约47°。

以花江峡谷大桥六枝岸隧道锚为例，前锚室段土石方量为8305m

表1 隧道锚多功能出渣方法经济效益分析表

由上表可知，采用本隧道锚多功能出渣方法，可节约隧道锚施工工期105d，共可节约施工成本658.57万元，若将该出渣系统推广到更多超长倾角大隧道锚施工中，其产生的经济效益将是十分可观的。

应用前景：本出渣系统有效的解决了超长倾角大隧道锚施工中，出渣效率低、挖机等工程机械进出困难、安全风险高等难题，仅用一条轨道同时满足出渣运输和挖机、潜孔钻、湿喷车等工程机械进出，可适用于大、小断面隧道锚施工，为隧道锚施工提供了全新的思路，经济社会效益显著，推广应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中A处岔轨结构放大图；

图3为洞外桁架结构示意图；

图4为挖机运输平台输送挖机的示意图；

图5为出渣车输送渣土的示意图。

1、洞外桁架，2、隧道桁架，3、洞外轨道，4、主绞车，5、副绞车，6、隧道轨道，7、岔轨，8、挖机运输平台，9、出渣车，101、出渣桁架，102、斜坡桁架，103、放置平台，104、平台轨道，701、销轴，801、挖机运输支架，802、前搭板，803、后搭板，805、第一油缸，806、第二油缸，901、装渣斗。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例1：一种隧道锚多功能出渣方法，在隧道内修建一条隧道桁架2，隧道桁架2上安装隧道轨道6，在隧道洞外安装洞外桁架1，在洞外桁架1上安装洞外轨道3和绞车，将洞外轨道3与隧道轨道6连接，在洞外轨道3与隧道轨道6连接处通过岔轨7调整轨道的连接走向，在一条轨道上输送挖机运输平台8和出渣车9。洞外桁架1结构件采用装配的方式全部通过螺栓连接安装，该拼装方式钢桁架结构件可以重复利用，避免了以前洞外结构件一次性使用的情况，减少了后期使用成本。隧道轨道6长度为3m一节，轨道选用30kg轻轨，轨道放在300×300H型钢上形成组合体，可便于在大倾角地面进行安装。

所述洞外桁架1分为出渣桁架101和斜坡桁架102,在出渣桁架101和斜坡桁架102上均安装洞外轨道3，斜坡桁架102与隧道轨道6的倾斜角度相同，在斜坡桁架102下方的放置平台103用于停放挖机运输平台8，放置平台103上设有平台轨道104，平台轨道104和洞外轨道3通过岔轨7调整轨道的连接走向。出渣桁架101平行地面设置，出渣车9在出渣桁架101上能够将渣土倒入出渣桁架101下方的车辆中，斜坡桁架102用于和隧道桁架2连接，放置平台103在出渣时可将挖机运输平台8放置在洞外桁架三角处，在洞口狭窄平台上具有非常好的适用性。

所述岔轨7一端通过销轴701与隧道桁架2活动连接，调节岔轨7另一端的高度，岔轨7向上时连接洞外轨道3，岔轨7向下时连接平台轨道104。岔轨7可以采用油缸或手动升降，以及现有的升降机构实现。

在洞外桁架1上的绞车分为主绞车4和副绞车5，主绞车4牵引洞外轨道3到隧道轨道6的设备，副绞车5牵引平台轨道104到隧道轨道6的设备。主绞车4和副绞车5采用JSDB-30AY双速多用绞车，该绞车为防爆绞车，适用于隧道及隧道锚等恶劣施工环境，避免瓦斯等易燃易爆气体及粉尘进入电器内造成绞车损坏，提高施工安全性。

所述挖机运输平台8通过挖机运输支架801固定挖机，在挖机运输支架801前端设置前搭板802，前搭板802通过第一油缸804调节角度，在挖机运输支架801后端设置后搭板803，后搭板803通过第二油缸805调节角度，方便挖机在挖机运输支架801的上下，降低挖机10的下放安全风险。

所述出渣车9上设有装渣斗901，装渣斗901底部设有出渣口。出渣车9容量为10m

工作过程：如图1-5所示，在隧道洞口拼装洞外桁架1，在隧道内拼装隧道桁架2，在洞外桁架1上安装洞外轨道3、主绞车4和副绞车5，隧道桁架2上设有隧道轨道6，洞外轨道3与隧道轨道6连接，在洞外轨道3与隧道轨道6连接处设有岔轨7，还包括挖机运输平台8和出渣车9。主绞车4用于将出渣车9从洞外桁架1移动到隧道轨道6底部。副绞车5用于将挖机运输平台8从放置平台103移动到隧道轨道6底部。通过岔轨7对洞外轨道3与隧道轨道6进行转换，岔轨7向上可保证出渣车9通过，岔轨7向下可让挖机运输平台8通过。使得挖机10和出渣车9可以共用一条轨道。出渣时，先将挖机运输平台8的前搭板802和后搭板803调整好，把挖机10行驶到挖机运输支架801上，然后将挖机10固定好，调整岔轨7使平台轨道104与隧道轨道6连接，通过副绞车5牵引，把挖机10放置到隧道底部，然后再次调整挖机运输平台8的前搭板802角度，将挖机行驶到隧道底部，再将挖机运输平台8拉回放置平台103上的平台轨道104上。调整岔轨7使洞外轨道3与隧道轨道6连接，通过主绞车4将出渣车9牵引到隧道轨道6底部，挖机10工作，将渣土挖到出渣车9的装渣斗901中，装满后通过主绞车4将出渣车9牵引到洞外桁架1的出渣桁架101上方，出渣桁架101下方通过车辆将装渣斗901中的渣土拖走。