智能化长距离连续皮带输送机在地铁施工中的运用

骆泽华

摘 要：近年来，城市规模与经济得到飞速发展，其中城市地下交通起到了非常重要的作用。而城市地铁建设飞速发展的时代离不开盾构机，因其资源占用少、对地表环境影响小、施工进度快而得到广大推广应用。随着城市地下隧道的建设发展，盾构法施工工艺也不断的得到完善，通过各种施工方式使盾构施工安全、进度、质量均得以保证。今天介绍的是采用长距离连续皮带输送机出渣，它的目的是让盾构施工进度得以提升，同时其机械稳定性、安全性也在实际应用过程中得以验证。主要以成都轨道交通18号线海昌路站～世纪城站区间为例，介绍了皮带机运行过程中的关键措施和保障措施，并进行了其效益分析。

关键词：运用;效益

前言

盾构是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送渣土、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。盾构已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。

随着城市的快速发展，地铁时速要求的提高，隧道的直径越来越大，车站之间的距离也越来越长，大直径盾构机的使用很快提上日程，大直径、长距离隧道成为我们必须攻克的项目。连续皮带机出渣系统，是一个成熟的，较为广泛运用的运输系统，通过18号线工程海昌路站～世纪城站区间在盾构施工中采用长距离连续皮带输送机的实践，它不仅切实可行，对比传统出渣还更经济。

第1章 工程简介

1.1工程概况

轨道交通18号线工程海昌路站～世纪城站区间，南起海昌路站，沿天府大道向北掘进至世纪城站，区间设1#中间风井和2#中间风井，9个联络通道（有3个联络通道设泵房）。隧道中心间距呈“V”形节能坡设计，隧道顶埋深6.2m～29.2m，最大坡度28‰，最小曲线半径R=1200m。盾构区间管片采用C50、P12钢筋混凝土管片，外径为8300mm，内径为7500mm，厚度为400mm，管片环宽1800mm，海昌路站～1#中间风井隧道单线长4402m。

成都地铁常用盾构开挖直径为6.28m，而18号线海昌路站～世纪城站盾构开挖直径为8.63m，开挖面的增大，致使出渣效率的提高迫在眉睫。

1.2 出土量对比

开挖直径6.28m：V=π×（D/2）2×L×K=55.8m3

开挖直径8.63m：V=π×（D/2）2×L×K=171m3

其中：

V---出土量;

D---盾构机开挖直径;

L---开挖进尺（开挖直径为6.28m的盾构开挖进尺取1.5m，开挖直径为8.63m的盾构开挖进尺取1.8m）;

K---松散系数（砂卵石层取1.2，中风化泥岩（砂岩）层取1.62）。

第2章 传统出渣方式

2.1传统地铁盾构掘进施工中采用电瓶车搭载渣土箱进行出渣原因：

（1）城市地铁掘进施工场地狭小;

（2）城市地铁掘进施工站间距较小;

（3）城市地铁隧道通常采用小洞径开挖，单环出渣量小。

2.2传统电瓶车（内燃机车）出渣

电瓶车经过水平运输，将渣土运至井口龙门吊下方，再经过垂直運输将渣土运至渣池。

成都轨道交通18号线地铁隧道开挖直径达到8.63m，单环理论出渣量达到171m3（中风化泥岩/砂岩），传统内燃机车渣斗理论存渣量为18m3，单环掘进完成需10个以上渣斗（至少两列车）。

由此我们可以看出，采用传统出渣方式，单位时间内出土量太小，限制了我们的工期进度。

第3章 长距离连续皮带输送机

3.1皮带机出渣适用条件

连续皮带机出渣系统，是一个成熟的，较为广泛运用的运输系统，其适用条件如下：

（1）连续皮带机体型较长，需较为宽阔的场地;

（2）连续皮带机适用于长距离运输;

（3）连续皮带机适用于海量物料运输。

3.2 连续皮带机介绍

皮带输送机又称带式输送机、胶带输送机，是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置、皮带硫化装置、皮带存储装置及皮带延伸装置等组成。

3.3工作原理

当驱动装置通过拉紧装置带动皮带转动，渣土通过运行的皮带输送到出渣口时被卸出。为确保大直径盾构与连续皮带机配套出渣的完美结合，需要根据主洞断面及围岩情况选择合理的连续皮带机的参数，以保证出渣能力满足需求。

第4章 效益分析

4.1时效性

工效分析：成都轨道交通18号线工程海昌路站～世海区间1号风井区间应用本工法，工法中采用连续皮带输送机出渣，在施工进度上较传统电瓶车要快。

（1）传统矿车出渣施工时效性分析

参考其他采用矿车出渣的标段进行工效分析。

单环工序衔接总耗时：

掘进出渣（45～70min/环）+管片拼装（45～70min/环）+电瓶车等待时间（平均15～30min/环）=105min/环～170min/环。故正常掘进情况下为6环/日～8环/日。

根据实际掘进情况，考虑盾构机设备、正常倒班、出渣等原因，有效掘进天数取22天。根据单月掘进完成量计算，正常掘进期间平均每日掘进7～8环。

（2）连续皮带机掘进工效分析

根据海昌路站～世海1#风井区间采用皮带机出渣掘进情况进行工效分析。

单环工序衔接总耗时：

掘进出渣（30～45min/环）+管片拼装（40～60min/环）=70min/环～105min/环。故正常掘进情况下为8环/日～12环/日。

根据实际掘进情况分析，连续皮带机运行状态良好，盾构掘进效率最高达到16环/天（采用矿车出渣单日最高进度11环/天），有效天数考虑20天，正常掘进进度为9环～11/天。

连续皮带机与电瓶车出渣工效对比：

连续皮带输送机出渣：①日掘进进度：11环/日;②月掘进进度：242环（435.6m）/月;③长距离运输：不受距离影响，掘进连续。

电瓶车编组： ①日掘进进度：8环/日;②月掘进进度：176环（316.8m）/月;③长距离运输：受距离影响，列车在隧道内时速约为5～10km/h，随着隧道长度变长，电瓶车运输距离加长，盾构    掘进效率降低，故需在隧道内距离洞口约3km处设置道岔，以确保盾构机连续掘进出渣。

连续皮带机每月按22天有效掘进;电瓶车按每月22天有效掘进。

4.2人员需求对比

传统出渣方式需要运输过程中需要电瓶车司机、信号工、司索工、龙门吊司机;日常轨道维护保养要求高，且人员数量随着隧道长度的增加而增加。

皮带输送机在运输过程中，仅需要皮带机启动关闭人员、监控人员，且可以兼任。皮带机使用稳定，基本不易损坏，日常维护较少。

4.3连续皮带机运输能力高、设备可靠性强、维护性好、安全性高，具有比较明显的优势，总结为以下几点：

①使用连续皮带机，对外部龙门吊车要求低;

②机车轨道、机车能力等要求低;

③施工管理相对简单，人工成本降低;

④可靠性高、故障率低、能耗低、自动化程度高，维护成本低;

⑤连续皮带机可以使盾构掘进保持连续，减少停机时间;且可减少等待内燃机车行驶时间。在掘进效率上有提升。

⑥随着隧道开挖长度加长，皮带机的优势将越来越明显。

连续皮带输送机优化了资源配置和施工工艺，提高了施工效率，缩短了施工时间，降低了施工成本，经济效益显著。

4.4社会效益

工法中采用的新工艺，极大的减少了对环境的污染，产生了很好的环保效益，节约了人、机、料的投入，降低了能量的消耗，节能效益显著。

本工法关键技术成熟，安全可靠，同时该施工技术获得了成都地铁公司、监理单位、设计单位的高度评价。