智能化長距離連續(xù)皮帶輸送機在地鐵施工中的運用

駱澤華

摘 要：近年來，城市規(guī)模與經(jīng)濟得到飛速發(fā)展，其中城市地下交通起到了非常重要的作用。而城市地鐵建設飛速發(fā)展的時代離不開盾構機，因其資源占用少、對地表環(huán)境影響小、施工進度快而得到廣大推廣應用。隨著城市地下隧道的建設發(fā)展，盾構法施工工藝也不斷的得到完善，通過各種施工方式使盾構施工安全、進度、質量均得以保證。今天介紹的是采用長距離連續(xù)皮帶輸送機出渣，它的目的是讓盾構施工進度得以提升，同時其機械穩(wěn)定性、安全性也在實際應用過程中得以驗證。主要以成都軌道交通18號線海昌路站～世紀城站區(qū)間為例，介紹了皮帶機運行過程中的關鍵措施和保障措施，并進行了其效益分析。

關鍵詞：運用;效益

前言

盾構是一種隧道掘進的專用工程機械，現(xiàn)代盾構集機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土體、輸送渣土、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能。盾構已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程。

隨著城市的快速發(fā)展，地鐵時速要求的提高，隧道的直徑越來越大，車站之間的距離也越來越長，大直徑盾構機的使用很快提上日程，大直徑、長距離隧道成為我們必須攻克的項目。連續(xù)皮帶機出渣系統(tǒng)，是一個成熟的，較為廣泛運用的運輸系統(tǒng)，通過18號線工程海昌路站～世紀城站區(qū)間在盾構施工中采用長距離連續(xù)皮帶輸送機的實踐，它不僅切實可行，對比傳統(tǒng)出渣還更經(jīng)濟。

第1章 工程簡介

1.1工程概況

軌道交通18號線工程海昌路站～世紀城站區(qū)間，南起海昌路站，沿天府大道向北掘進至世紀城站，區(qū)間設1#中間風井和2#中間風井，9個聯(lián)絡通道（有3個聯(lián)絡通道設泵房）。隧道中心間距呈“V”形節(jié)能坡設計，隧道頂埋深6.2m～29.2m，最大坡度28‰，最小曲線半徑R=1200m。盾構區(qū)間管片采用C50、P12鋼筋混凝土管片，外徑為8300mm，內徑為7500mm，厚度為400mm，管片環(huán)寬1800mm，海昌路站～1#中間風井隧道單線長4402m。

成都地鐵常用盾構開挖直徑為6.28m，而18號線海昌路站～世紀城站盾構開挖直徑為8.63m，開挖面的增大，致使出渣效率的提高迫在眉睫。

1.2 出土量對比

開挖直徑6.28m：V=π×（D/2）2×L×K=55.8m3

開挖直徑8.63m：V=π×（D/2）2×L×K=171m3

其中：

V---出土量;

D---盾構機開挖直徑;

L---開挖進尺（開挖直徑為6.28m的盾構開挖進尺取1.5m，開挖直徑為8.63m的盾構開挖進尺取1.8m）;

K---松散系數(shù)（砂卵石層取1.2，中風化泥巖（砂巖）層取1.62）。

第2章 傳統(tǒng)出渣方式

2.1傳統(tǒng)地鐵盾構掘進施工中采用電瓶車搭載渣土箱進行出渣原因：

（1）城市地鐵掘進施工場地狹小;

（2）城市地鐵掘進施工站間距較小;

（3）城市地鐵隧道通常采用小洞徑開挖，單環(huán)出渣量小。

2.2傳統(tǒng)電瓶車（內燃機車）出渣

電瓶車經(jīng)過水平運輸，將渣土運至井口龍門吊下方，再經(jīng)過垂直運輸將渣土運至渣池。

成都軌道交通18號線地鐵隧道開挖直徑達到8.63m，單環(huán)理論出渣量達到171m3（中風化泥巖/砂巖），傳統(tǒng)內燃機車渣斗理論存渣量為18m3，單環(huán)掘進完成需10個以上渣斗（至少兩列車）。

由此我們可以看出，采用傳統(tǒng)出渣方式，單位時間內出土量太小，限制了我們的工期進度。

第3章 長距離連續(xù)皮帶輸送機

3.1皮帶機出渣適用條件

連續(xù)皮帶機出渣系統(tǒng)，是一個成熟的，較為廣泛運用的運輸系統(tǒng)，其適用條件如下：

（1）連續(xù)皮帶機體型較長，需較為寬闊的場地;

（2）連續(xù)皮帶機適用于長距離運輸;

（3）連續(xù)皮帶機適用于海量物料運輸。

3.2 連續(xù)皮帶機介紹

皮帶輸送機又稱帶式輸送機、膠帶輸送機，是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械。主要由機架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動裝置、皮帶硫化裝置、皮帶存儲裝置及皮帶延伸裝置等組成。

3.3工作原理

當驅動裝置通過拉緊裝置帶動皮帶轉動，渣土通過運行的皮帶輸送到出渣口時被卸出。為確保大直徑盾構與連續(xù)皮帶機配套出渣的完美結合，需要根據(jù)主洞斷面及圍巖情況選擇合理的連續(xù)皮帶機的參數(shù)，以保證出渣能力滿足需求。

第4章 效益分析

4.1時效性

工效分析：成都軌道交通18號線工程海昌路站～世海區(qū)間1號風井區(qū)間應用本工法，工法中采用連續(xù)皮帶輸送機出渣，在施工進度上較傳統(tǒng)電瓶車要快。

（1）傳統(tǒng)礦車出渣施工時效性分析

參考其他采用礦車出渣的標段進行工效分析。

單環(huán)工序銜接總耗時：

掘進出渣（45～70min/環(huán)）+管片拼裝（45～70min/環(huán)）+電瓶車等待時間（平均15～30min/環(huán)）=105min/環(huán)～170min/環(huán)。故正常掘進情況下為6環(huán)/日～8環(huán)/日。

根據(jù)實際掘進情況，考慮盾構機設備、正常倒班、出渣等原因，有效掘進天數(shù)取22天。根據(jù)單月掘進完成量計算，正常掘進期間平均每日掘進7～8環(huán)。

（2）連續(xù)皮帶機掘進工效分析

根據(jù)海昌路站～世海1#風井區(qū)間采用皮帶機出渣掘進情況進行工效分析。

單環(huán)工序銜接總耗時：

掘進出渣（30～45min/環(huán)）+管片拼裝（40～60min/環(huán)）=70min/環(huán)～105min/環(huán)。故正常掘進情況下為8環(huán)/日～12環(huán)/日。

根據(jù)實際掘進情況分析，連續(xù)皮帶機運行狀態(tài)良好，盾構掘進效率最高達到16環(huán)/天（采用礦車出渣單日最高進度11環(huán)/天），有效天數(shù)考慮20天，正常掘進進度為9環(huán)～11/天。

連續(xù)皮帶機與電瓶車出渣工效對比：

連續(xù)皮帶輸送機出渣：①日掘進進度：11環(huán)/日;②月掘進進度：242環(huán)（435.6m）/月;③長距離運輸：不受距離影響，掘進連續(xù)。

電瓶車編組： ①日掘進進度：8環(huán)/日;②月掘進進度：176環(huán)（316.8m）/月;③長距離運輸：受距離影響，列車在隧道內時速約為5～10km/h，隨著隧道長度變長，電瓶車運輸距離加長，盾構? ? 掘進效率降低，故需在隧道內距離洞口約3km處設置道岔，以確保盾構機連續(xù)掘進出渣。

連續(xù)皮帶機每月按22天有效掘進;電瓶車按每月22天有效掘進。

4.2人員需求對比

傳統(tǒng)出渣方式需要運輸過程中需要電瓶車司機、信號工、司索工、龍門吊司機;日常軌道維護保養(yǎng)要求高，且人員數(shù)量隨著隧道長度的增加而增加。

皮帶輸送機在運輸過程中，僅需要皮帶機啟動關閉人員、監(jiān)控人員，且可以兼任。皮帶機使用穩(wěn)定，基本不易損壞，日常維護較少。

4.3連續(xù)皮帶機運輸能力高、設備可靠性強、維護性好、安全性高，具有比較明顯的優(yōu)勢，總結為以下幾點：

①使用連續(xù)皮帶機，對外部龍門吊車要求低;

②機車軌道、機車能力等要求低;

③施工管理相對簡單，人工成本降低;

④可靠性高、故障率低、能耗低、自動化程度高，維護成本低;

⑤連續(xù)皮帶機可以使盾構掘進保持連續(xù)，減少停機時間;且可減少等待內燃機車行駛時間。在掘進效率上有提升。

⑥隨著隧道開挖長度加長，皮帶機的優(yōu)勢將越來越明顯。

連續(xù)皮帶輸送機優(yōu)化了資源配置和施工工藝，提高了施工效率，縮短了施工時間，降低了施工成本，經(jīng)濟效益顯著。

4.4社會效益

工法中采用的新工藝，極大的減少了對環(huán)境的污染，產生了很好的環(huán)保效益，節(jié)約了人、機、料的投入，降低了能量的消耗，節(jié)能效益顯著。

本工法關鍵技術成熟，安全可靠，同時該施工技術獲得了成都地鐵公司、監(jiān)理單位、設計單位的高度評價。