深圳宝安国际机场卫星厅及配套工程大体量土石方运输方案及试验*

卢建文，李天隆，钟 恩，胡 帅，何志鹏

(中国建筑第八工程局有限公司华南分公司，广东 广州 510663)

0 引言

在临海地区大型项目中，由于工程规模庞大，外运出土工程巨大，土石方量往往达百万级，甚至千万级。若采用常规泥头车外运方式则需大量土石方运输车辆，易影响周边道路交通，制约工程施工进度。本文以深圳宝安国际机场卫星厅及配套工程为载体，在工期紧张及场内交通拥堵等压力下，寻找创新形式的土石方外运方式。

1 工程概况

深圳宝安国际机场卫星厅及配套工程位于深圳市西南部，于宝安国际机场T3航站楼北侧，距海岸线约1km。作为深圳宝安国际机场新一期扩建工程，主要包含旅客卫星厅、捷运及行李隧道、运营维修车间、制冷站及T3航站楼改造等单位工程，总占地面积约16.3万m2，场内业态多而分散。

1.1 土石方规模

该工程土石方外运量总计约114万m3，基坑纵向长达1 100余m，横向长达580余m，土石方外运情况如表1所示。

表1 土石方外运情况 万m3

1.2 工程地质

根据项目地质勘察资料，场地原始地貌为滨海滩涂，后经填海形成陆域，场地距海域约1km，地下水位埋深较浅。深圳宝安国际机场卫星厅及配套工程各基坑深度不同，最大开挖达到14.5m，挖出土层自上而下主要为素填土、填石、淤泥、黏土、粗砂、砂质黏性土、全风化带花岗片麻岩等。结合地质勘察资料与基坑设计图纸，基坑开挖土石方主要以素填土和淤泥为主，并含少量粉质黏土与砂质土等，土质种类多，淤泥土质含量占比达40%。

1.3 周边环境

项目场地紧邻已运营T3航站楼站坪用地，T3航站楼西南侧为机场码头，平日泊位充足，可联系弃土船将机场码头作为外运弃土点。沿机场海岸线附近设有7.5m宽的海堤路。海堤路一端头邻近却无法直达机场码头，另一端即机场远期规划T4航站楼用地的西北侧，为空旷场地，道路在机场部门的管理下人车罕至(见图1)。

图1 项目周边环境

由于施工期间T3航站楼不停止运营，因此，上述区域属于空港限高范围，最低限高高度为10m。

2 工程特点

2.1 交通压力大

项目场地被机场用地和福永河包围，工程车辆只有唯一进出场道路，途径航站四路—机场九道—福永河沿线后进入场内临时硬化道路，方可到达出土核心区，线路总长约7.5km，其中路程后半段为8m宽、约3.0km长的双向双车道，在道路常年维修及多处岗亭管制下，进出场路线多处形成交通运输的瓶颈，严重制约土石方外运效率。同时场内周边众多机场配套工程开工，全面开展土石方外运工作，因此场内交通压力巨大。

2.2 施工进度紧张

该项目合同要求在26个月的周期内完成全专业施工任务，履约工期紧张，土石方外运作为关键线路工作，需在2019年6月至次年3月完成，期间同步进行各基坑土石方外运工作，根据统计，日均最大弃土量约9 000余m3。具体土石方外运计划如表2所示。

表2 土石方外运计划

2.3 外部限制因素多

土石方外运期间恰逢深圳市新型泥头车政策改革初期，旧式泥头车被淘汰，新能源泥头车数量短缺，在外运路线长的情况下，泥头车数量难以满足高峰期土石方外运效率。同时，城市限制淤泥弃土场和湿性淤泥质土上路，且本工程属于深圳宝安国际机场不停航扩建工程，严格监管进退场车辆，影响行车效率。

3 土石方外运方案研究与比选

3.1 土石方外运方案的提出

本项目土石方外运方案需综合考虑土石方工程规模、地理位置、工程地质、施工进度要求、施工外部因素等。土石方工程体量大、日均及高峰出土量巨大、场内外交通复杂、土质含水率高，以淤泥为主、外部受限因素多，为此要求土石方运输设备施工效率高、转运能力强、适合长距离运输、适应本工程土质、受场内外交通影响小，同时节约占用场地，利用现有周边资源、节能环保。根据上述要求，通过实地考察及参考国内有关经验，提出以下方案。

1)方案1 使用泥头车外运土石方，操作简单、运输与布置灵活、能适应各类土质的运输、场地需求低。

2)方案2 土石方机械配合水力机械进行开挖及运输，该方案主要采用泥浆泵送方式出运土石方，在不同开挖深度上布置推土机、挖机与水力机械，使整个现场形成土石方短驳、翻土与松土、冲土与泵送泥浆的连续工作面，加快冲土、出土效率，同时冲土泵送泥浆工序与基坑内各道施工工序通过合理组织、有序穿插，形成流水施工。作业全程无泥头车外运，极大缩短运输距离，为此交通压力影响较小，减少扬尘污染，满足绿色环保要求。

3)方案3 使用皮带输送机将土石方运输至码头，参考散货码头及矿山行业中物料运输较成熟的皮带输送机工艺技术，结合本项目土质情况，皮带输送机适应湿性土质，可连续运输作业，运输速度快、效率高，施工受外部干扰小，极大缩短运输距离，采用全封闭式运土方式可满足环保要求。对周边环境进行勘察后发现，现有机场货运码头可作为土石方外运点。

4)方案4 使用缆机吊罐运输土石方至码头，沿较近路线布置多条立柱，将装有土石方的吊罐通过立柱间的缆索直接运至卸料处，缩短运输距离。适应各类土质运输，可连续稳定进行运输作业，但缆机设计轨顶高度为10～15m。

3.2 方案实施难点

1)方案1 受场内外道路限制大，易出现拥堵现象，严重影响行车效率。周边缺少可堆放淤泥的弃土场，弃土路程遥远，土石方外运效率低，同时受泥头车车改政策影响，新型泥头车数量难以满足施工需求。在多重因素影响下，该方案运输效率远远不能满足实际土石方外弃需求，严重制约施工进度。

2)方案2 该方案附近需有泥浆收纳回填场地作为弃土场地，冲土造浆土质受限于类粉质黏性土，而外运土石方主要为淤泥质土，难溶于水，无法形成可泵送的泥浆。

3)方案3 场地路线约7.5km长，皮带输送机设备投入大，需对入料、运输、出料等过程进行详细设计与研究。本项目主要为淤泥质土，在国内使用皮带运输该类土石方案例极少，在外部受限条件复杂的情况下，应仔细进行研究论证。

4)方案4 场地路线约7.5km长，缆机设备投入大，可适应各类土石方，运输效率较低，工作及安装高度超出不停航施工限高要求。同时缆机易受暴风雷雨天气影响，安全运输工作至关重要，因此在海岸线范围内难以持续稳定运输。

3.3 技术经济对比分析

1)方案1 适用于所有土质，场地需求低、交通需求高，运输效率视交通情况而定。经统计，本项目出土效率约2 210m3/d，运输稳定性易受交通路况影响。不停航施工要求满足限高要求，对道路交通存在安全影响，无组织时间，无一次性投入，摊分后的单价为155～175元/m3，但有渣土遗落。

2)方案2 适用于粉质土，场地需要大型泥浆收集沉淀池，交通需求低，运输效率视泥浆泵与沉淀池数量而定，每台泥浆泵每日工作360m3，无运输稳定性。水力机械、地面输送泵管等高度对不停航无影响。从路线规划→采购→安装阶段共需40d。一次性需投入(500～800)万元，摊分后的单价为34～44元/m3，需严格控制泥浆排放。

3)方案3 适用于大部分土质，但需要土石方中转场地，占用部分道路。皮带稳定运行速度为3.15m/s，能满足1 500m3/h的出土效率。可采用封闭式运输免受天气影响。吊装安装高度≤10m，未突破空港限高。设计→采购→安装→调试阶段共需约90d。一次性投入达(3 000～5 000)万元，摊分后的单价为66～82元/m3，可采用封闭式运输降低环境污染。

4)方案4 适用于所有土质，但需要土石方中转场地，占用部分道路，以2台30t平移式缆机为例，可运输土石方约110m3/h。运输工作易受天气影响，缆机吊装高度20m，超出限高要求。支架易受恶劣天气影响，安全性不高。设计→采购→安装→调试阶段共需约90d。一次性投入达(2 000～4 000)万元，摊分后的单价为62～69元/m3。

通过比选上述土石方外运方案，总结如下：方案1组织灵活、适应各类土质，但无法满足工期要求，且外运费用单价高；方案2虽然灵活高效，可实现冲土与出土施工一体化，但仅适用于粉质土，无法满足淤泥质土的施工；方案3虽然各项指标内容符合外运要求，但如此大体量土石方长距离外运技术在国内无较成熟的经验与案例参考，需进一步对可行性、适用性与实用性进行研究与论证；方案4运输效率不高且不稳定，无法满足项目工期，同时超出机场限高要求。

4 皮带输送机试验段分析

皮带输送机一次性投入大，为确保运输土石方工程顺利实施，在旅客卫星厅东北指廊堆场选取地点做试验段，以提前发现实施过程中的问题。

试验段布置1台3m×6m板链机、上料起始段和50m长的固定式爬坡皮带输送机作为运输工具。试验初期，通过探索与改良皮带输送机，研究出适应本工程土石方外运特点的皮带输送机系统。

1)淤泥质土在板链机下料到输送带的过程中，无法均匀布置于输送带，在板链机出料口加装搅拌器以打碎土料，使其均匀落料。

2)板链机起始段出土量难以被控制，通过在板链机出口处加装活动挡板以控制出土量。

3)在板链机上料口加装振动筛，筛选外径>40cm的石块，后经连续试验48h未出现故障。

4)如板链机下落至输送带上，土屑易溅射污染地面或影响机械零部件运作，故在落土口处加装不锈钢挡土板。

5)输送带在运土过程中由于土料不均匀，故在输送带两侧加装防跑偏定位器。

6)因输送带上易附着淤泥土，在皮带输送机端部加装输送带自动高压冲洗装置配合皮带刮土器，防止皮带上的土料落在地面，污染皮带输送机内的零部件。

7)遇风雨天气时，输送带上的土料易受天气影响，故对落料接驳处与输送带进行全封闭式加罩运输。

通过试验段的实施，提前发现皮带输送机运转过程中的问题，并采取相应措施，效果显著，达到输送湿性淤泥质土的基本要求。

5 皮带输送机土石方外运施工思路

通过泥头车将土石方运输至规划的T4航站楼北侧的土石方中转场，采用挖机转运上料，起始段计划布置2台6m×3m×2m板链机，外加2台钢制料斗，每台板链机卸料效率为200m3/h，每台料斗卸料效率为150m3/h。整条沿线皮带输送机长度共7 500m， 按海堤路转折点及3 000m一段的原则划分为5段输送机，最长段为3 000m，最短段为350m，起始段350m长的输送带宽1.4m，以保证正常上料，其余隔断输送带宽度设定为1.2m，皮带稳定运行速度为3.15m/s，满足>1万m3的出土效率。

海堤路宽7.5m，因海堤路时有小型车辆出入，皮带输送带尽可能靠近海堤路防浪墙，输送机占地宽度为2.5m，尽可能保证车辆正常交汇。为使皮带输送机抵抗台风，可采用液压拉紧输送带，输送带连接处进行探头连接，降低皮带输送机整体高度。

皮带输送机总用电功率高达4 180kW，全线共布置5个配电室，接电采取就近分流原则，利用现有海堤路高压电缆分流接电，以解决用电难题，实现现有资源最大化利用。

6 结语

深圳宝安国际机场卫星厅及配套工程中的土石方外运时，在结合项目特点及周边环境条件的基础上，提出多种土石方外运方式，综合费用成本、工期需求、外运土质及安全环保等因素，通过实地考察研究与专家咨询，最终选用皮带输送机作为主要土石方外运工具。

在深圳宝安国际机场卫星厅试验段的探索研究中，获得宝贵的试验数据和使用经验，进一步解决皮带输送机长距离运输多样土石方的难题，为长距离皮带输送机外运土石方施工奠定基础。利用皮带输送机外运土石方施工可降低对道路交通的依赖性，具有高效稳定、绿色施工及经济合理等优势。