智能化長距離連續(xù)皮帶輸送機(jī)在地鐵施工中的運(yùn)用

駱澤華

摘 要：近年來，城市規(guī)模與經(jīng)濟(jì)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(shè)飛速發(fā)展的時(shí)代離不開盾構(gòu)機(jī)，因其資源占用少、對(duì)地表環(huán)境影響小、施工進(jìn)度快而得到廣大推廣應(yīng)用。隨著城市地下隧道的建設(shè)發(fā)展，盾構(gòu)法施工工藝也不斷的得到完善，通過各種施工方式使盾構(gòu)施工安全、進(jìn)度、質(zhì)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(jī)出渣，它的目的是讓盾構(gòu)施工進(jìn)度得以提升，同時(shí)其機(jī)械穩(wěn)定性、安全性也在實(shí)際應(yīng)用過程中得以驗(yàn)證。主要以成都軌道交通18號(hào)線海昌路站～世紀(jì)城站區(qū)間為例，介紹了皮帶機(jī)運(yùn)行過程中的關(guān)鍵措施和保障措施，并進(jìn)行了其效益分析。

關(guān)鍵詞：運(yùn)用;效益

前言

盾構(gòu)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，現(xiàn)代盾構(gòu)集機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送渣土、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能。盾構(gòu)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(shí)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(gòu)機(jī)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(xiàng)目。連續(xù)皮帶機(jī)出渣系統(tǒng)，是一個(gè)成熟的，較為廣泛運(yùn)用的運(yùn)輸系統(tǒng)，通過18號(hào)線工程海昌路站～世紀(jì)城站區(qū)間在盾構(gòu)施工中采用長距離連續(xù)皮帶輸送機(jī)的實(shí)踐，它不僅切實(shí)可行，對(duì)比傳統(tǒng)出渣還更經(jīng)濟(jì)。

第1章 工程簡介

1.1工程概況

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

成都地鐵常用盾構(gòu)開挖直徑為6.28m，而18號(hào)線海昌路站～世紀(jì)城站盾構(gòu)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(duì)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(gòu)機(jī)開挖直徑;

L---開挖進(jìn)尺（開挖直徑為6.28m的盾構(gòu)開挖進(jìn)尺取1.5m，開挖直徑為8.63m的盾構(gòu)開挖進(jìn)尺取1.8m）;

K---松散系數(shù)（砂卵石層取1.2，中風(fēng)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(gòu)掘進(jìn)施工中采用電瓶車搭載渣土箱進(jìn)行出渣原因：

（1）城市地鐵掘進(jìn)施工場地狹小;

（2）城市地鐵掘進(jìn)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(nèi)燃機(jī)車）出渣

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

成都軌道交通18號(hào)線地鐵隧道開挖直徑達(dá)到8.63m，單環(huán)理論出渣量達(dá)到171m3（中風(fēng)化泥巖/砂巖），傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車渣斗理論存渣量為18m3，單環(huán)掘進(jìn)完成需10個(gè)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(shí)間內(nèi)出土量太小，限制了我們的工期進(jìn)度。

第3章 長距離連續(xù)皮帶輸送機(jī)

3.1皮帶機(jī)出渣適用條件

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

（1）連續(xù)皮帶機(jī)體型較長，需較為寬闊的場地;

（2）連續(xù)皮帶機(jī)適用于長距離運(yùn)輸;

（3）連續(xù)皮帶機(jī)適用于海量物料運(yùn)輸。

3.2 連續(xù)皮帶機(jī)介紹

皮帶輸送機(jī)又稱帶式輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)，是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。主要由機(jī)架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動(dòng)裝置、皮帶硫化裝置、皮帶存儲(chǔ)裝置及皮帶延伸裝置等組成。

3.3工作原理

當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置通過拉緊裝置帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，渣土通過運(yùn)行的皮帶輸送到出渣口時(shí)被卸出。為確保大直徑盾構(gòu)與連續(xù)皮帶機(jī)配套出渣的完美結(jié)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(jī)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(shí)效性

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

（1）傳統(tǒng)礦車出渣施工時(shí)效性分析

參考其他采用礦車出渣的標(biāo)段進(jìn)行工效分析。

單環(huán)工序銜接總耗時(shí)：

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

根據(jù)實(shí)際掘進(jìn)情況，考慮盾構(gòu)機(jī)設(shè)備、正常倒班、出渣等原因，有效掘進(jìn)天數(shù)取22天。根據(jù)單月掘進(jìn)完成量計(jì)算，正常掘進(jìn)期間平均每日掘進(jìn)7～8環(huán)。

（2）連續(xù)皮帶機(jī)掘進(jìn)工效分析

根據(jù)海昌路站～世海1#風(fēng)井區(qū)間采用皮帶機(jī)出渣掘進(jìn)情況進(jìn)行工效分析。

單環(huán)工序銜接總耗時(shí)：

掘進(jìn)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(jìn)情況下為8環(huán)/日～12環(huán)/日。

根據(jù)實(shí)際掘進(jìn)情況分析，連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好，盾構(gòu)掘進(jìn)效率最高達(dá)到16環(huán)/天（采用礦車出渣單日最高進(jìn)度11環(huán)/天），有效天數(shù)考慮20天，正常掘進(jìn)進(jìn)度為9環(huán)～11/天。

連續(xù)皮帶機(jī)與電瓶車出渣工效對(duì)比：

連續(xù)皮帶輸送機(jī)出渣：①日掘進(jìn)進(jìn)度：11環(huán)/日;②月掘進(jìn)進(jìn)度：242環(huán)（435.6m）/月;③長距離運(yùn)輸：不受距離影響，掘進(jìn)連續(xù)。

電瓶車編組： ①日掘進(jìn)進(jìn)度：8環(huán)/日;②月掘進(jìn)進(jìn)度：176環(huán)（316.8m）/月;③長距離運(yùn)輸：受距離影響，列車在隧道內(nèi)時(shí)速約為5～10km/h，隨著隧道長度變長，電瓶車運(yùn)輸距離加長，盾構(gòu)? ? 掘進(jìn)效率降低，故需在隧道內(nèi)距離洞口約3km處設(shè)置道岔，以確保盾構(gòu)機(jī)連續(xù)掘進(jìn)出渣。

連續(xù)皮帶機(jī)每月按22天有效掘進(jìn);電瓶車按每月22天有效掘進(jìn)。

4.2人員需求對(duì)比

傳統(tǒng)出渣方式需要運(yùn)輸過程中需要電瓶車司機(jī)、信號(hào)工、司索工、龍門吊司機(jī);日常軌道維護(hù)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(jī)在運(yùn)輸過程中，僅需要皮帶機(jī)啟動(dòng)關(guān)閉人員、監(jiān)控人員，且可以兼任。皮帶機(jī)使用穩(wěn)定，基本不易損壞，日常維護(hù)較少。

4.3連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)輸能力高、設(shè)備可靠性強(qiáng)、維護(hù)性好、安全性高，具有比較明顯的優(yōu)勢，總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

①使用連續(xù)皮帶機(jī)，對(duì)外部龍門吊車要求低;

②機(jī)車軌道、機(jī)車能力等要求低;

③施工管理相對(duì)簡單，人工成本降低;

④可靠性高、故障率低、能耗低、自動(dòng)化程度高，維護(hù)成本低;

⑤連續(xù)皮帶機(jī)可以使盾構(gòu)掘進(jìn)保持連續(xù)，減少停機(jī)時(shí)間;且可減少等待內(nèi)燃機(jī)車行駛時(shí)間。在掘進(jìn)效率上有提升。

⑥隨著隧道開挖長度加長，皮帶機(jī)的優(yōu)勢將越來越明顯。

連續(xù)皮帶輸送機(jī)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(shí)間，降低了施工成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.4社會(huì)效益

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

本工法關(guān)鍵技術(shù)成熟，安全可靠，同時(shí)該施工技術(shù)獲得了成都地鐵公司、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位的高度評(píng)價(jià)。