交岔点设计指导书doc讲解.docx

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交岔点设计指导书doc讲解

三、交岔点设计

交岔点设计包括平面尺寸、断面形状和尺寸和工程量、材料消耗量等内容。

㈠平面尺寸的确定

确定交岔点平面尺寸，就是要定出交岔点扩大断面的起点和柱墩的位置，即交岔点斜墙的起点至柱墩的长度，定出交岔点最大断面处的宽度，并计算出交岔点单项工程的长度。

这些尺寸主要取决于通过交岔点的运输设备类型、运输线路布置的型式、道岔型号以及行人和安全间隙的要求，所以在设计前，应首先确定各条巷道的断面及主巷与支巷的关系，并以下述条件作为设计交岔点平面尺寸的已知条件：

所选道岔的a、b、a值，支巷对主巷的转角

；各条巷道的净宽度、B1、B2、B3及其轨道中心线至柱墩一侧边墙的距离b1，b2、b3。

此外，尚需确定往墩的宽度（一般取500mm），轨道的曲率半径R。

交岔点的种类很多，在表8-2中列出了六类交岔点的计算图和计算公式。

其中第一类、第四类和第五类是基本的，其他类型可视为这三类的变换或组合。

因此下面只讨论第一类交岔点的计算。

1．单轨巷道单侧分岔点（图8-58）

图8-58单轨巷道单侧分岔点平面尺寸计算图

a—辙岔中心至道岔起点的距离；b—辙岔中心至道岔终点的距离；L—道岔长度

首先，应根据前述己知条件求曲线半径的曲率中心O的位置，以便以O为圆心、R为半径定出弯道的位置。

O点的位置距离基本轨起点的横轴长度为J，距基本轨中心线的纵轴长度为H，可如下求得：

（8-25）

（8-26）

从曲率中心O到支巷起点T联一直线，此OT线与O到主巷轨道中心线的垂线之夹角为θ，其值为：

（8-27）

注意：

此处之θ角不是原来规定的巷道转角

。

基本轨起点（预定为变断面起点）至变断面（斜墙）终点的水平距离为P：

（8-28）为了计算交岔点最大断面宽度TM，需解直角三角形MTN：

（8-29）

而NM=B3sinθ（8-30）

（8-31）

于是，自基本轨起点至柱墩的距离：

（8-32）

为了计算交岔点的断面变化，需确定斜墙TQ的斜率i，其方法是先按预定的斜墙起点（变断面起点）求算斜率i0，然后选用与它最相近的固定斜率i即：

（8-33）

根据i0值的大小，选取i为0.2或0.25或0.3，个别情形可取0.15。

确定了斜墙的斜率后，便可反算定出确定的斜墙（变断面）的起点Q（Q点可在Q0右边或左边）及交岔点扩大断面部分的长度：

（8-344）

于是，变断面（断面加宽）的起点至基本轨起点的距离Y：

Y=P-L0（8-35）

Q点在Q0点之右，Y值为正，在Q0点之左，Y值为负。

交岔点工程的计算长度L，是从基本轨起点算起，至柱墩M点再延长2000㎜，于是

L=L2+2000（8-36）

在支巷处，交岔点的终点应取为从柱墩面算起，沿轨道中心线2000mm处，也可近似

的按直墙2000mm计算。

㈡交岔点的中间断面

1．交岔点各中间断面的宽度，取决于通过它的运输设备的尺寸、道岔型号、线路联接系统的类型、行人及错车的安全要求。

2．考虑到运输设备通过弯道和道岔时边角会外伸，与直线段巷道相比，文岔点道岔处的中间断面应加宽，加宽要点如下：

1）单轨巷道单侧分岔点：

在弯道内侧加宽100㎜。

其外侧因外伸值不大，可不再加宽，但若安全间隙很小，则应加宽200㎜。

加宽范围为道岔转辙中心（理论中心）左边5m和右边1m。

2）双轨巷道单侧分岔点，在怠岔转辙中心前5m一段，双轨中心线距应加宽200mm或200mm以上，并在其左、右各设置5m过渡线段，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。

3）双轨巷道单侧分岔分支点，在道岔转辙中心前5m一段，双轨中心线距应加宽

300㎜或300㎜以上，并在其左设置5m过渡线，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。

4）单轨巷道对称分岔点，两侧均应加宽。

5）双轨巷道分支点，从弯道曲率中心向右开始加宽200mm或200m以上，并在其左设置5m过渡线，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。

6）双轨巷道对称分支点，从弯道曲率中心向左3m段，两轨中心线均应分别向外移动200mm或更多，即双轨中心线加宽400mm或更多，并在其左也设置5m过渡线段，巷道也就要相应加宽。

3．为了施工方便和减少通风阻力，在井底车场交岔点内，一般应不改变双轨中心线距及巷道断面（指边墙加宽做成台阶状），这样，在设计交岔点时，中间断面应选用标准设计图册中相应的曲线段的断面（即参考运输出备通过弯道或道岔时边角外伸，双轨中心线距及巷道宽度已加宽的断面）。

4．交岔点中间断面斜墙侧，按选用的斜率i每米巷道递加i米。

若交岔点采用砌碹支护，则每米架设一架的碹胎宽度，亦应递加i米。

5．交岔点中间断面（扩大部分）拱高的确定方法与一般巷道相同。

然而，由于各中间断面的拱高将随净宽的递增而升高。

为了提高断面利用率，减少掘、支工程量，在满足安全、生产与技术要求的条件下，可将中间断面的墙高相应递减；也可采用调整拱形改变拱高的办法（锚喷支护交岔点采用此法较为方便），使巷道全高的增加幅度不过大（图8-59）。

降低后的墙高或调整后的拱高，在T、N、M三点处应相同。

这几处的巷道断面仍应保证运输设备、行人及管线装设应有的安全间隙和距离，故必须按第三章中所述方法和公式对墙高进行验算。

设变断面部分起点处墙高为hB1，降低后最低处墙高为hTN，则墙高降低的斜率

为：

（8-37）

有了

值，便可求得每米墙高递减值。

T、N、M三点处墙高均是hTM，hTM与以B2、B3为净宽的巷道的墙高hB1、hB3，的差值宜在200～500mm。

如果

值过大，对碹体施工和安全都不理想；

值过小，则降低墙高的意义不大。

在生产中，为了施工方便，往往采取不降低墙高的做法。

图8-59交岔点墙高、拱高降低示意图

a—降低墙高；b—降低拱高

图8-60交岔点工程量计算示意图

㈢交岔点支护厚度的确定

锚喷支护交岔点属于《煤矿井巷工程锚杆、喷浆、喷射混疑土支护设计试行规范》规定的加强支护工程，因此其锚喷参数口按大断面最大宽度TM选取上限值。

分支巷道加强支护的长度，自柱墩起3～5m（计算交岔点工程长度时，仍取为2m）。

对于砌碹交岔点，巷道净宽度是由小到大渐变的，为便于施工和保证质量，在巷道宽度变化的长度内，按最大宽度选取拱壁厚度。

分支巷道拱壁厚度，按各自的净宽度选取。

柱墩的宽没一般为500mm，长度视岩石条件、支护方式及巷道转角而定，一般为1～3m，通常取2m。

对光面爆破完整地保留了原岩体的柱墩，可按支护厚度考虑，不另加长度。

㈣交岔点工程量及材料消耗量计算

交岔点工程量计算的范围，一般是从基本轨起点至柱墩向支巷各延长2m，若斜墙起点在基本轨起点左侧，则应从斜墙起点开始计算，工程量计算方法有两种，一种是将交岔点按不同断面分为几个计算段，求出每段掘进体积，然后相加（包括柱墩）；另一种是近似计算，其精度能满足工程需要，在施工中广泛应用，具体算法按图8-60进行。

1．体积计算公式如下：

，m3（8-38）

式中S1、S2、S3、STM——分别为Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、T-M断面的净断面积、掘进断面积或基础的掘进断面积，㎡；

L1、g、Y——分别为各计算段长度（m）。

其中L1为断面变化段长度；g为支巷延伸长度，一般为2m；Y为基本轨起点至变断面起点的长度。

2．各种材料的消耗量的计算方法与体积计算方法相同，只是将各断面面积S换为相应的该断面每米拱、壁、基础，充填材料消耗量Vl，V2、V3、VTM。

3．柱墩端壁材料消耗量计算公式如下；

，m3（8-39）

式中

、

、

——分别为该断面的拱部掘进断面积，㎡；

T——柱墩端壁厚度，m。

4．粉刷面积计算公式如下：

，㎡（8-40）

式中Sn1、Sn2、Sn3、SnTM——分别为该断面处每米巷道的粉刷面积，㎡；

——柱墩端壁的粉刷面积，㎡，

。

5．锚杆数量，金属网面积的计算方法与粉刷面积计算相同，只是将各断面和端壁的粉刷面积Sn，换为该断面和端壁的锚杆数量N1、N1、N2、N3、NTM和

和金属网面积Sm1、Sm2、Sm3、SmTM、

。

按上述近似计算，柱墩可不再另计算掘进工程量，材料消耗量加3m3即可，也有定为4m8的。

㈤交岔点的作用及作用

1．按1：

1000的比例绘出交岔点平面图。

2．按1：

50的比例绘出主巷、支巷及最大宽度TM处的断面图。

在TM断面图上，大断面是实际尺寸。

两个小断面和柱墩的宽度则是投影尺寸。

作图时所需尺寸可以直接在平面图上量取，无需计算。

3．作出交岔点断面变化特征表，工程量及主要材料消耗量表。

有些设计单位采用固定斜率法定斜墙位置，因而不再列出交岔点断面变化特征表。

四、交岔点设计示例

某矿井底车场一交岔点，主巷是单轨双人行道净宽2700mm的巷道，支巷是单轨净宽2400mm的巷道，采用ZK7-6/250架线式电机车运输，道岔为DK618-4-12单开道岔；设汁要求巷道转角为δ=45°、弯道半径R=15000mm；交岔点穿过f=3的岩石，选用料石砌碹，半圆拱形断面。

根据上述条件，考虑主巷已是双人行道．因而交岔点内不再加宽；交岔点内支巷选用标准设计中的曲线段断面。

参考标准断面图册，决定取B1=B2=2700㎜，b1=b2=1330㎜；B3=2700㎜、b3=1570㎜。

根据交岔点穿过f=3的岩层和交智点各断面净宽度，决定各断面拱壁厚度：

d1=T1=300mm、d2=T2=300mm、d3=T3=300mm。

扩大断面处均为dTM=TTM=465mm。

查表8-1，知DK618-4-12单开道岔的参数α=14º15′、a=3472㎜、b=3328mm，考虑到交岔点可能采用15kg/m钢轨道岔，那就得用DK615-4—12单开道岔，其参数α=14°15′、a=3340㎜、b=3500mm。

为了使所设计的交岔点既能适用18kg/m钢轨的道岔，又能适用15kg/m钢轨的道岔，因此选取组合尺寸，即：

α=14º15′、a=3472㎜、b=3500mm。

㈠设计交岔点平面尺寸

按表8-2中的单轨巷道单侧分岔点公式计算：

=3472+3500cos14º15′-15000sin14º15′=3172㎜

=15000cos14º15′+3500sin14º15′=15400㎜

=

=35º02′

=3172+（15000+1570-2700）sin35º02′=11134㎜

NM=B3sinθ=2700sin35º02′=1550㎜

=2700cos35º02′+500+2700=5412㎜

=

=5630㎜

=

=0.2435

=

=10848㎜

Y=P-L0=11134-10848=286㎜

L1=L0+NM=10848+1550=12398㎜

=11134+1550=12684㎜

设计要求支巷对主巷的转角为45º，故从道岔起的弯道转角为：

α1=δ-α=45º-14º15′=30º45′

弯道长度，

=

=8085㎜

㈡设计交岔点墙高

Ⅰ-Ⅰ断面自底板起的墙高为1900㎜；在TN断面处的墙高定为1400mm，故墙降低斜率为：

即每米墙的降低值为46mm。

TN、TM断面处的堵高定1400mm，是否合理，尚需按第三章中表3-9中方法验算：

1．按架线更求确定墙高h3

=

=1056㎜

式中h4——自轨面起至电机车架线高度，取2200mm，

Hc——底板至轨面高度，取320㎜；

R——半圆拱半径，R=TM/2=5630/2=2815㎜；'

K——电机车导电弓子宽度之半，一般取360㎜；

n——电弓子边缘至拱壁安全间隙，不小于200㎜，取300㎜；

——轨道中线至巷道中线的距离，支巷Ⅲ-Ⅲ断面处轨道中线距拱壁距离小，且其值与TM断面之

相近，故用该值进行验算。

㎜

2．按管道要求确定墙高h3

=

=1130㎜

式中h5——渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800㎜；

h7——为管子悬吊件总高度，取h7=900㎜；

m——为导电弓子距管子的安全间距，取m=300㎜；

D——管子直径，D=200㎜；

hb——底板至渣面高度，180㎜；

——TM断面人行道一侧轨道中心线与巷道中线距离。

㎜

3．按行人要求确定墙高h3

架线电机车运输巷，此项不需验算。

由以上验算可知，原定TM、TN处墙高1400mm能满足安全要求。

交岔点墙的基础深度：

水沟一侧为500mm；另一一侧为250㎜；e值为零。

㈢计算工程量、材料消耗量及绘制交岔点施工图

本交岔点可分为四段，按本节所讲方法进行工程量及材料消耗量的计算，所得数值列于表9-3中。

交岔点的设计图如图8-61所示。

表9-3主要工程量及材料消耗量表

表8-2常用交岔点类型及计算公式