长距离盾构隧道连续皮带机出渣技术研究

长距离盾构隧道连续皮带机出渣技术研究

尚会理

中铁隧道股份有限公司  广东广州  510000

摘要：我国作为一个地域环境涵盖全面的国家，地理环境较为复杂，近年来我国的基础设施建设，成为国内重点，国内对于隧道及地下工程也成为开发的重点，伴随着技术的进步，及国内盾构机的研制开发，特长隧道采用盾构机施工也越来越普遍。在这些盾构机施工中，随着技术的进步，传统的间歇式出渣方式已经不能满足当今社会对节能减排、绿色环保的需求，因此，必须采取更先进的技术手段，以提高出渣效率，皮带机连续出碴系统具有显著的优势，它可以实现更高的能源利用率和更低的环境污染，运距更远、运量更大、速度更快，而且还可以节约能源，减少对环境的影响，同时盾构机的利用率也更高，因此，它已经成为隧道施工中不可或缺的重要组成部分。

关键词：盾构机、连续皮带机、出渣技术

引言：以本项目为例，此次井深约60米左右，在这个项目中，渣土的输送是至关重要的一步。连续皮带机相较于传统电瓶机车编组，因其出色的输送能力、较远的运输距离、易于操作、环境友好等优点，应该成为该项目的首选设备。

一、研究连续皮带机出渣技术具有重要的意义

在隧道及地下工程施工中，同步衬砌、远距离运渣都是技术难点，也是制约盾构机技术发展的瓶颈。深入研究连续皮带机可以作为盾构机进一步提升效率的关键突破点，2002年，宁大伙房水库输水工程首次采用了由连续皮带机和盾构机组成的连续出碴系统，但当时，国内对此类技术的研发仍处于初级阶段。其中，连续皮带机作为实现隧道快速出碴的核心部件，具有重要的意义。随着技术的不断进步，越来越多的国内企业开始采用自主知识产权的技术，以及先进的技术，通过采用先进的技术，如智能控制、调速、监控、检测、自动化、节能、安全、环保、节约、安全、节约成本等，我们希望加快皮带机连续出碴系统的使用，提升隧道出碴的效率，改善隧道内的施工条件，从而获得更大的经济收益。

二、连续皮带机发展现状

2.1连续皮带机的技术优点

目前采用盾构机连续皮带机的盾构机具有多项优势：(1) 盾构机连续皮带机系统可以大大提高掘进速度，不用排渣车等候；(2）减轻施工人员的负担，降低劳动强度；(3）污染物排放量极低，满足隧道通风机和通风管的要求；(4）可以在更大的倾斜条件下运输；(5）洞外无需翻车卸渣机；(6）具有较强的适应性，可以应用于各种不同直径的隧道工程；(7) 盾构机连续皮带机系统可以多次使用，提高施工效率。

2.2连续皮带机需要优化的方面

盾构机的使用环境较为复杂，在使用过程中也存在一些问题，主要有：转弯段水平皮带机跑偏及掉渣问题、皮带机带速选择、皮带材质选择、皮带的更换、皮带机的布置等技术难点，不能使盾构机的应用场景更为丰富。

2.2.1皮带机跑偏问题及处理办法

皮带机主要是利用输送带的运动去运输物品，在实际的运输中，往往会发生皮带的走位，从而加剧了皮带的磨损和抛落等问题；它将会减少其工作寿命，影响到整体的安全，因而应引起人们的关注；建议从传输机的设计制造，安装调试以及使用维护等方面来防止皮带机跑偏，对皮带机进行有效完善，促进皮带机质量的提高。

2.2.2皮带机带速选择

隧道及地下工程的施工，由于地理环境的因素，往往具有特殊性，如果按照以往施工经验，皮带机的带速应该保持在3 m/s以上，过高会导致托辊损坏，而过低则会降低运行效率。

2.2.3皮带材质选择

皮带的材质多种多样，但是过分依赖最优质的材质将会增加工程成本，而选择低价的皮带材质又会导致损坏，从而拖延工程进度。

2.2.4皮带的更换

皮带在施工工程中不可避免地容易引起损坏，同时面对不同渣土材质的施工环境，对皮带要求不同，而更换皮带较为复杂的操作，影响工程的整体进度。

2.2.5皮带机的驱动装置

本项目中主要使用垂直连续皮带机，相对于普通的平行皮带机，垂直皮带机的驱动装置提出了更高的要求，因为提升性能要明显需要高于普通的连续皮带机。

三、技术优化研究

3.1优化内部布局

盾构机在施工过程中是与衬砌施工同步进行的，由于空间狭小，造成衬砌施工与连续皮带机的工作存在冲突，兼顾不周，作为盾构机的辅助设备，连续皮带机可以提供额外的支持和帮助，在有限的空间内，充分利用空间，兼顾两项工作，避免冲突，造成施工的延误。

3.2皮带机的带速控制

通过采用变频调速装置，连续皮带机的驱动装置可以有效地减少启动时的冲击，并且可以根据可控的速度曲线进行调解，从而实现更高的运输效率，同时，在隧道中间还可以安装辅助驱动装置，以提升整体的运输性能。plc控制的连续皮带机拥有多滚筒、多点驱动的功能，可以实现自动张紧调节，并且可以根据不同的工况，调整各个驱动部件的位置，使得皮带机能够自动启动和停止，从而满足不同的工作需求。

3.3皮带质量的选择

输送带的结构由外壳、内壳和隔离层三个组成部分组成。外壳被称为上壳，它负责保护内壳，并且可以抵抗外界的冲击。内壳被称为中壳，它负责支撑内壳，并具有抵抗外界压力的能力。

隔离层由具有密封性的材料构成，可以有效地将覆盖物和密封材料紧密粘接。

输送带可以根据其带芯材料的不同分为织物芯和钢丝绳芯两种类型。织物芯输送带的带芯材料主要有棉帆布、芳纶布、尼龙布等，它们的带芯由经线和纬线编织而成，具有极高的强度，可以满足多种复杂的应用场景，从而提供更加优质的输送服务。由一系列平行的钢丝绳组成的钢丝绳芯输送带具有卓越的抗冲击性能和极高的纵向弹性模量，同时具有出色的正交各向异性，可以有效抵抗纵向受力，而且与织物芯输送带相比，它的黏结性更加牢固，更加耐用。

在施工过程中应该根据内部出渣成分的类型选择相应的皮带，以进一步提高输送带的效率。

3.4皮带的更换

在隧道及地下工程施工中，由于皮带机的皮带损坏及施工内部结构复杂，出渣成分不同，对皮带的要求有所侧重，目前尚无相应的快速更换技术。因此，应当参考国内外的先进经验，制造皮带更换的辅助设备，以缩短皮带更换的时间，提高皮带更换效率。

3.5垂直连续皮带机的驱动的选择

根据皮带制造商提供的计算，在本标段最深掘进距离约60m,连续皮带机的足额定输送能力需要达到相应的额度，匹配相应的连续皮带机主驱动电机功率，辅助驱动电机功率也相较于直线性连续皮带机有所提高，尾部驱动电机功率也需要相应的提升，这样才能满足此次项目的出渣需求。

结束语

国内的连续皮带机发展过程较短，但是随着国内的经济不断发展，及政策导向，基础建设越来越多，伴随着基础的持续深入开发，盾构机的使用场景越来越多，作为盾构机的辅助设备，连续皮带机可以提供额外的支持和帮助，未来的经济前景巨大，在本次项目中垂直连续皮带机作为项目的最优选择，只要做好技术优化，合理的选择垂直连续皮带机相关配件，可以节约成本，提升效率，也会为盾构机的发展带来强大的助力。

参考文献

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