隧道工程中的运输方式及车辆选择

运输是指运出石渣、运进临时支护和衬砌材料等工作。隧道施工的洞内运输（出渣和进料）分为有轨运输和无轨运输两种方式。

有轨运输是铺设轻轨线路，用轨道式运输车出渣和进料。有轨运输多采用电瓶车及小型机车牵引，采用斗车或梭式矿车运渣。它既适应大断面开挖的隧道，也适用于小断面开挖的隧道，尤其适应于较长的隧道运输（2 km以上），是一种适应性较强和较为经济的运输方式。

无轨运输是采用各种无轨运输车出渣和进料。其特点是机动灵活，不需要铺设轨道，能适用于弃渣场离洞口较远和道路坡度较大的场合。其缺点是由于多采用内燃驱动，作业时，在整个洞中排出废气，污染洞内空气，故一般适用于大断面开挖和中等长度的隧道中，并应注意加强通风。

运输方式的选择应充分考虑与装渣机的匹配和运输组织，还应考虑与开挖速度及运量的匹配，以尽量缩短运输和卸渣时间。必要时应作技术经济合理性分析，以求方案最佳。

1．有轨运输

有轨运输的优点是：基本上不排放有害气体（电瓶式机车不排放有害气体，内燃机因行车密度小排放有害气体少），对空气污染较轻；占用空间小而且固定；等。其不足之处在于：轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装渣作业；等。

（1）出渣车辆。

有轨运输较普遍采用的出渣车辆有斗车、梭式矿车和槽式列车等。

① 斗车。斗车是最简单、应用最广泛的出渣工具（图8-4-7），斗车结构简单，使用方便，适应性强。斗车按其断面形状可分为V形、U形、箱形及箕斗形等，按其卸渣方法可分为侧倾、前倾及三方向倾等。目前在隧道施工中，已逐步采用大容量斗车，如4.25 m2、6 m3乃至30 m2的大斗车，并配有大型装渣机械装渣，用压气装置卸渣，减少单个斗车的调车时间。

② 梭式矿车。梭式矿车是放在两个转向架上的大斗车（图8-4-8），车底设有链板式或刮板式输送带，石渣从前端接入，依靠传送机传递到后端，石渣就可布满整个矿车的底部。输送机的动力有气动和电动两种。这种矿车可单个使用，也可以成列使用，即梭车与梭车之间有可以搭接的部分，前车的卸渣端伸入后车的接渣端的车厢内。前车装满石渣后，连续开动运输机，将石渣从前车转送至后车。它可以正向卸渣，也可以侧向卸渣。国内生产的梭式矿车定型产品分小型梭式矿车、大型梭式矿车，容积有4 m3、6 m3、8 m3、10 m3、12 m3、14 m3、16 m3、20 m3、25 m3、30 m3、45 m3等。铁路隧道和公路隧道施工宜采用单个大容积梭式矿车，用牵引电机车牵引在轨道上行驶，一般与凿岩台车、高效率装渣机械等配套组成机械化作业线。

图8-4-7　斗车

图8-4-8　梭式矿车

③ 槽式列车。槽式列车是由一个接渣车、若干个仅有两侧侧板而没有前后挡板的斗车单元和一个卸渣车串联组成的长槽形列车，在其底板处安装有贯通整个列车的风动链板式输送带，如图8-4-9所示。使用时由装渣机向接渣车内装渣，装满接渣车后，开动链板传送带使石渣在列车内移动一个车位，如此反复装移石渣，即可装满整个列车。卸渣时采取类似的操作，由卸渣车将石渣卸去。

图8-4-9　槽式列车

（2）牵引机车。

常用的轨道式牵引机车分电动和内燃两类，在同一洞口应尽可能选配同型号的牵引机车。隧道施工中较为常用的电动牵引车为蓄电池电机车，俗称电瓶车。它具有体积小、占用空间小、不排放有害气体、不需要架设供电线路、使用较安全等特点，但其蓄电池须充电，牵引力有限，必要时可增加电瓶车台数，以保证行车速度和运输能力。内燃机车具有较大的牵引动力，配合大型斗车可以加快出渣速度，但增加洞内噪声污染和废气污染，必要时须配备废气净化装置和加强通风。

（3）运输轨道布置。

隧道内用于机车牵引的道路，宜采用38 kg/m及以上的钢轨，轨距一般为600 mm或750 mm。洞内轨道纵坡应与隧道纵坡相同，洞外可不同，但最大不超过2%。最小曲线半径，在洞内不小于7倍机车车辆轴距，洞外一般不小于10倍轴距。曲线轨道应有适当的加宽和外轨超高值。可利用不易风化的隧道石渣作为道砟，道床厚度不应小于15 cm。双道的线间距应保持两列车间净距大于20 cm，在错车线上应大于40 cm。道岔标准不得小于6号。车辆至坑道壁或支撑边缘的净距应不小于20 cm。单道旁的人行道宽不应小于70 cm。

洞内轨道布置应根据隧道长度、工期要求及地质条件等合理选择单车道或双车道。

① 单车道（单线运输）。单线运输运输能力较低，一般用在地质较差的短隧道或小断面开挖的隧道中。单线运输时，为调车方便和提高运输能力，在整个线路上应合理铺设会车站（错车道），其间距应根据装渣作业时间和行车速度计算确定，一般条件下应每隔300 m设一个会车道，并编制和优化列车运行图，以减少避让等时间。会让站的有效长度应能容纳整个列车，一般为50～60 m，如图8-4-10并保证会车安全。在距离开挖面20～30 m处应铺设5～10 m长的简易道岔岔线或安装平移调车器供出渣调车之用。

图8-4-10　单线运输轨道布置

1—装渣机；2—斗车或梭式矿车；3—牵引电瓶车。

② 双线运输（双线运输）。双线运输进出隧道的列车分道行驶，无须避让，互不影响，通过能力较单线运输显著提高。为满足调车需要，应在两线间合理布设渡线。渡线间距应根据工序安排及运输调车需要来确定，一般间距为100～200 m或更长，并每隔2～3组渡线设置一组反向渡线，如图8-4-11。在距导坑开挖面15～20 m处设置菱形浮放道岔，空斗车和装满石渣的斗车分别停在两股道上，用单机车或双机车进行调车作业。

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图8-4-11　双线运输轨道布置

1—翻斗装渣机；2—斗车；3—牵引电瓶车；4—立爪装渣机；5—梭式矿车。

当隧道施工采用平行导坑方案时，通常采取在平行导坑中设单车道加错车道的方式，正洞为单车道加局部双车道，两者共同构成了一个完整的双股道运输体系，如图8-4-12。每隔2～3个横通道设一会让车及列车编组所用的车站，站线有效长度一般为50～60 m。利用平行导坑组成的运输系统具有运输能力大、相互干扰少等特点，适用于施工速度要求快的隧道。

图8-4-12　有平行导坑的轨道布置

随着每个掘进循环不断向前延伸，轨道也需不断延长。当增加的长度不足一个正式轨节时，为了使装岩机靠近工作面齐头进行装渣作业，需采用临时延伸轨道的措施。常用的方法有设置短轨、爬道及卧轨、扣轨等。

（4）运输组织。

运输组织工作有两个重要环节：一个是编好列车运行图，以加强运输工作的组织计划性；另一个是要建立健全调度制度，以加强日常的运输管理。

① 列车运行图。

列车运行图是根据隧道的施工方法、各工序的进度、轨道布置、机车车辆配备及运距等情况，来确定列车数量、列车在工作面装车和调车、编组、运行、错车、卸车、列车解体编组等所需时间的图表。图8-4-13表示一座隧道的出渣列车运行图。图中共有三组出渣列车，洞外设有会让站一个，洞内设有编组站一个，每列车编组重车10 min，重车在区间运行20 min，卸渣10 min，空车返回会让站5 min，在会让站停留5 min，运行10 min，错车5 min，再运行5 min，空车解体5 min，每列车往返一次需75 min。

在实际的隧道施工中，运行图中所需要的时间应实测确定，随着隧道施工的不断向前推进和卸渣线的不断向前延伸，运输距离愈来愈长，因此运行图也要定期修正。

② 运输调度制度。

建立健全运输调度制度，就是要建立健全调度指挥系统，以进行运输工作中的日常指挥和解决出现的问题，如及时调配车辆，及时消除运输障碍，以及运行图被打乱时统一指挥列车运行，等。

图8-4-13　列车运行图

注：横坐标表示时间，纵坐标表示距离。斜线表示列车运行，水平线表示停车、装渣、卸渣。

2．无轨运输

无轨运输主要是指汽车运输。随着大型装载机械及重载自卸汽车的研制和生产，近年来无轨运输在隧道掘进中得到了愈来愈广泛的应用。

（1）无轨运输车辆。

可供隧道施工用的无轨运输车品种很多，隧道工程出渣运输要求选用车身较短、自重轻、车斗容量大、转弯半径小、车体坚固、轮胎耐磨、配有废气净化装置并能双向驾驶的自卸汽车（翻斗车）（图8-4-14），以增加运行中的灵活性，避免洞内回车和减轻对洞内空气的污染。无轨运输车的选择应注意与装渣机的匹配，尤其是能力配套。自卸汽车容量一般按装载机斗容量的3倍考虑，以提高整体工作效率。目前隧道施工方法已逐步由分部开挖向大断面开挖发展，给使用大型轮胎式装运机械提供了条件。值得注意的是，在长大隧道工程中，当洞内、洞外运输距离较长时，应配备足够的运输车辆，以便能够在同一个时段内将一个掘进循环爆破出的石渣全部运完。

（2）无轨运输道路和组织。

无轨运输采用的装渣、运渣设备都是自配动力，属自行式，其调车作业主要是解决回车、错车和装渣场地问题。

根据不同的隧道开挖断面和洞内运输距离，常用的调车方式有：① 有条件构成循环通路时，最好制订单向行驶的循环方案，以减少回车、错车需用场地及待避时间。② 当开挖断面较小，只能设置单车通道而装渣点距洞口又较近时，可考虑汽车倒行进洞至装渣点装渣，正向开行出洞，不设置错车、回车场地。如果洞内运行距离较长时，可在洞内适当位置将导洞向侧壁加宽构成错车、会车场地，以加快调车作业。③ 当隧道开挖断面较大，足够并行两辆汽车时，应布置成双车通道，在装渣点附近回车，空车、重车各行其道，可以提高出渣速度。④ 在采用装渣机装渣、汽车运输的情况下，要充分利用双方都有机动能力的特点，可以采取双方同时机动或一方机动、另一方固定的方式进行装渣。

另外，无轨运输要特别注意洞内排水，须设专人养护道路，以免破坏隧道底面，并影响运输效率。为不使隧道基底受损，需留30 cm厚不挖，待整个隧道断面施工完后，再行开挖铺底。装载机和自卸汽车多采用轮胎式，要注意正确选择轮胎，要使装渣运输和轮胎的使用磨损能力相适应。无轨运输有其经济距离，一般认为不超过1 km。若运距较长，可采用无轨装渣与有轨运输相配合。

图8-4-14　自卸汽车