盾构掘进中同步延伸皮带机的应用

杨 军 柳领领

（中铁二局工程有限公司城通公司，成都 610000）

长距离皮带输送机主要功能是用来完成后构掘进中泥土的运输工作，传统的盾构掘进是用电机车，但效率较低，且电机车运行也是盾构施工中的一大风险。隧道运用皮带输送机运土后，其工作效率较用电机车运土有明显提高，列此新设备和新工艺在盾构掘进中的应用，可能是今后隧道施工中的一个新方向。对工程施工中应用的新设备、新工艺应如何做好监理工作就显得十分重要。

1 皮带机安装及施工工艺[1]

1.1 同步延伸皮带输送机安装

根据场地设置，始发同步延伸皮带输送机在车站主体的布置如图1-图4所示。

图1 始发阶段同步延伸皮带输送机平面布置图

图2 始发阶段同步延伸皮带输送机剖面布置图

1.2 同步延伸皮带输送机施工流程

同步延伸皮带输送机工艺流程如图5所示。

为保证区间左右线隧道正常掘进出图需求，皮带输送机的配置详见表1。其中，左线路和右线路隧道共用一台夹带机出土至地面临时渣土池。

同步延伸皮带输送机具体工作流程为：左线路盾构机上渣土通过1#螺旋输送机输送至1#连续皮带机上；右线路盾构机上渣土通过2#螺旋输送机输送至2#连续皮带机上；1#连续皮带机和2#连续皮带机的渣土都输送到3#横向皮带机，再输送到压带机上，输出至地面渣土池。

图3 同步延伸皮带输送机剖面图

表1 皮带机配置表

2 同步延伸皮带输送机系统的优点[2]

2.1 使用的技术性分析

同步延伸皮带输送机与其他输送机相比，具有下列优点。

（1）线路布置灵活，工作适应性强；可适应各种工况的输送要求，特别是返料的情况。

（2）输送带容易清扫。由于C型夹带皮带机的胶带为普通胶带，它的清扫与普通带式输送机是通用的，容易清扫，也可以采用聚氨酯清扫器+水清扫器组合的清扫方式，如图6、图7所示。

图4 同步延伸皮带输送机内剖面图

图5 皮带机施工工艺流程图

图6 水清扫器图

图7 实际清扫效果图

（3）工作时不会出现漏料现象。物料被封闭在两层胶带之间，在运输过程中不存在漏料现象，这是其他任何皮带机都无法比拟的。

（4）输送能力大。在90°倾角的情况下，其提升高度和输送量要远远高于普通垂直皮带机，且其占用的空间也远远小于普通垂直皮带机，如图8所示。

（5）使用简便。胶带为普通胶带，操作维护起来与普通皮带机无异，不需要特殊设备，如图9所示。

图8 垂直运输示意图

图9 洞内水平运输图

2.2 使用的经济性分析

（1）由于使用皮带输送机，这台设备可能要投资，也可能是租赁，但不管是投资还是租赁，其运行成本要比使用电机车运行成本高。

（2）由于使用皮带输送机后，其工作效率可提高20%～30%，对于推进长度较长的隧道中使用该工艺、设备效果十分明显，这样可以缩短整个施工工期，如果能使工期提前10%～15%的话，相对来讲其间接费可以降低。这就要根据工程工期的安排情况而定了。

（3）由于工期提前，人员和设备可以提前进入下一个施工场地，形成良性运行环节，提高了人员和设备的利用率。

从上面的分析可以得出结论，在盾构法隧道施工中应用皮带输送机运土，能够产生比较明显的经济效益。

3 同步延伸皮带输送机系统应用关键点的控制[3]

3.1 黏性物料卸料及清扫技术

由于隧道施工过程中运输的物料有时具有较大黏性，另外，连续输送系统的胶带缠绕结构较复杂，使输送系统的卸料及清扫成为技术难点。现有解决方案为输送系统配备高效清扫装置，并结合高压水洗技术实现黏性物料的卸料与清扫。

3.2 跟随盾构推进的同步延伸技术

隧道施工过程中，随着盾构机的不断推进，渣土快速连续输送系统的机尾需随盾构的推移而同步延伸。因此，带式输送机不但具有一定储带量，而且张紧系统必须保证输送带在机尾延伸过程中的恒定张力。同步延伸即在协调储带仓放出胶带的同时胶带保持恒定张力，确保传动系统不因张力不足而打滑，进而导致输送系统故障。

3.3 高效储带技术

储带装置用来储存和放出胶带，由储带转向架、储带仓架、托辊小车、张紧小车等组成。隧道施工场地受环境因素制约，输送系统布置应尽量节约空间。高效储带系统运用胶带纠偏机理和自动定位方法实现高效储带，储存部分胶带可以往返折叠为6层，长度达150m，利用液压自动张紧装置上的钢丝绳，可以使游动小车移动、张紧、改变折叠带的长度，实现胶带的储存或放出，使储带空间较传统方式节省50%。

3.4 多次垂直方向、水平方向弯曲技术

受地面建筑和地质条件的影响，隧道走向会有反复的水平方向或垂直方向的弯曲要求。采用品字型布置槽型托辊组和自动转向托辊架，解决了带式输送机在水平、垂直弯曲中胶带的跑偏问题。

3.5 硫化平台设计

储带仓内的胶带全部放出后，需要重新往储带仓内加入胶带，故设计了硫化平台，使胶带硫化更加迅速、方便，硫化平台设计在皮带机的头部。

3.6 严把设备的制造、安装、调试关

对新设备的加工制作过程也提出了一定要求，对制作过程的严格把关，特别是对其关键工序、关键部件的质量把关，将直接影响设备的质量和今后的设备使用。避免在同步延伸皮带输送机系统使用过程中发生因设备制作质量问题而产生的停产事故，避免使用中由于皮带接长时，没有按规定的要求连接而产生皮带跑偏现象。在同步延伸皮带输送机系统的制作、安装调试过程中，应紧紧抓住几个关键部位不能放松，有必要时还应对此提出合理建议，目的是对新设备运用于工程中提供多方面的支持，以减少同步延伸皮带输送机系统在使用中的故障，提高工作效率。

3.7 做好工程施工中日常维护工作

在使用过程中，为使新设备能更好地发挥其功能，一定要有一套比较周密和可行的维护保养工作程序，比如，对皮带输送机的定期维护，可利用在管片拼装的时间间隙，对停机的皮带输送机进行巡回检查，利用在皮带接长时间段维护保养，对有些平时不能停机检修的零部件进行检修，对高速运转部位的部件进行必要的加油润滑，使机械设备在完好的状态下运转。有条件的话，最好是派专人进行此项工作，这一点对使用新设备来讲显得更为重要。

4 结语

皮带输送机是一种应用非常广泛的设备，其工作效率高，在工程施工中发挥着重要作用。同步延伸皮带机不受运输距离影响，不仅合理应用隧道空间，也为盾构法隧道施工提供了快速、连续、安全出土的新概念。