浅析立体出渣系统在盾构施工中的运用技术

浅析立体出渣系统在盾构施工中的运用技术

赵金涛

中国水利水电第四工程局有限公司

青海西宁  810000

摘要：在开展盾构施工时，其施工效率会在很大程度上受到出渣效率的影响。在传统施工中，相关人员大多会采取龙门吊与电瓶车组相结合的出渣方式，在本次研究中笔者将结合具体工程案例研究在盾构施工中如何合理运用立体出渣系统来提升出渣效率。

关键词：盾构施工；立体出渣系统；出渣技术

前言：在我国不断推进各种大型基础设施建设工作的过程中，在综合管廊、地下轨道交通等工程中盾构法施工的应用越来越广泛，在盾构施工过程中盾构出渣是非常关键的施工环节，该环节施工效率能够直接决定盾构施工整体效率。近年来，很多学者在研究中论证了立体出渣系统运用在盾构施工中具有非常重要的意义。所以，研究如何在盾构施工中运用立体出渣系统非常有必要。

1、工程概况

某盾构工程中相关人员选用了土压平衡盾构机，该盾构机为14.27m直径，由于在盾构掘进线路上存在桥梁、建筑、地铁站等多种建筑设施，因此在开展盾构施工时会出现较为明显的沉降，在此种情况下常规的土压平衡盾构出渣系统已经无法使实际施工需求得到满足。在正确认识此种情况的基础上，相关人员决定使用立体出渣系统，该系统主要分为两个部分，即垂直出渣和水平出渣。

2、垂直出渣系统

2.1 垂直出渣系统结构

垂直出渣系统存在各种各样的运输方式，相关人员可结合实际情况选择折返式螺旋运输机、刮板链式输送机、波纹挡边带式输送机、管状带式输送机以及抓斗等。因为该工程部分区域仅拥有较为狭小的施工场地，而且盾构施工很可能扰动周围土层，在此种情况下非常适合使用垂直出渣系统[1]。

在本次工程所用的垂直出渣系统中主要存在液压出土闸门、空中集料斗、外水平螺旋输送机、行车抓斗设备、出土系统框架以及集土坑等组成。在实际工作中，相关人员应根据施工储土和出土要求设置集土坑；出土系统框架主要设置为钢结构和钢筋混凝土结构[2]。在开孔位置抓斗可以将集土坑内的泥土抓取出来，在泥土到达地面后直接放置在框架下集料斗中，控制集料斗内的泥土通过放料口流入土方车，最后由土方车向外运送泥土。

2.2 垂直出渣系统装置

在本工程中，相关人员决定在暗埋匝道段下层车道板设置集土坑，在充分考虑各方面实际情况的基础上决定设置27m×9m×4m的集土坑，同时配合700m3容量的空中集料斗，在此种情况下即使由于外在因素影响导致相关人员24h内无法外运渣土依旧可以保证盾构施工稳定运行。在设置集土坑的过程中不仅需要考虑容量方面的需求，还必须达到一定的深度，借此避免皮带机运转受到皮带机端头推泥的影响，确保其与垂直运输要求相符。在井下集土坑附近地面建设空中集土仓，空中集土仓为钢筋混凝土结构，相关人员将其设置为四层。其中第一层可以作为土方车停放地点；第二层用钢板做侧板斜坡，在内部防止水平螺旋机，其主要作用就是搅拌仓内渣土，将液压烦闷设置在底板放料口处，综合运用液压闸门和水平螺旋机，以此确保渣土出土速度始终处于适宜状态，向下方土方车中装载上层存放的渣土；第三层，该层整层均应设置混凝土挡墙，将内部结构构建成可用于渣土储存的集料斗；第四层，相关人员以施工运能需求为依据，合理设置了行车抓斗[3]。

在垂直出渣系统中共需配置行车3辆，每辆行车为20m高，且每个行车需要配备一个8m3的抓斗。在顶板与中板处分别打出土孔三个，出土孔尺寸为7m×3m。坑底的泥土通过抓斗运输到集料斗中，垂直提升共拥有26.1m高度，抓斗每分钟可提升12m，抓斗每一个完整地运行需要8分钟，所有抓斗在共同作业的情况下每小时能达到约225m3的出土量，与该工程盾构出土需求相符。

3、水平出渣系统

在远离城市的盾构施工中，相关人员通过计算确定了每分钟5cm的最大盾构推进速度，每小时需运输500m3左右渣土，常规电机车运输与此要求存在较大差距并不适用，以此为依据相关人员提出了连续渣土运输系统，其核心构件为皮带机。

在实际作业中，盾构车架上的输送机会将泥土运动到皮带机机尾，自此之后由皮带机负责运输工作，最终可将渣土卸到井下集土坑内。利用此方法运输渣土，想要满足施工需求皮带机需要达到每小时800m3的连续运输量。最终相关人员选择了具有如表1所示各项参数的皮带机。

表1 皮带机各项参数

在实施盾构作业的过程中，当皮带张紧装置延伸时皮带机机尾也会随之延伸，每延伸2m相关人员就需将1组托辊和快速装拆支架设置在皮带机机尾前悬空段。在实际操作中相关人员使用了圆隧道的管片连接螺栓建设皮带机支架。在此种结构形式下，不但能够使皮带机满足连接刚度方面的要求，而且能够实现隧道上部空间的充分利用，防止其与下部水平运输系统相互影响，具有非常高的科学性和合理性

[4]。另外，此种情况符合隧道轴线设计情况，在横向皮带机支架设置方面可将托辊滑动，以此保证皮带机可有效使用隧道走向平曲线和竖曲线。

当实际开展施工时，正常施工会在一定程度上受到皮带自然松弛的影响。所以在整个皮带运输及系统中相关人员务必充分重视控制输送皮带张紧度的问题。控制皮带机张紧的装置主要为张紧绞车和自动液压拉紧站，在其帮助下皮带机可始终保持张力恒定。

在该水平出渣系统的运输路线上相关人员还需要合理配置各种安全保护装置，以此保证出渣作业满足安全性方面的要求，相关人员设置的装置主要为速度测量装置、拉线开关以及防偏轮等，防偏轮如图1所示。同时，为了提升出渣施工与盾构施工的协同性，相关人员在施工过程中还引进了综合电控装置，相关人员可通过事先编程的方式安排各设备与装置运行时间和运行顺序，进一步提升了盾构施工整体施工质量。

图1 防偏轮示意图

结束语：

    综上所述，在本文中笔者根据实际工程状况探讨了适合在盾构施工中使用的立体出渣系统，总结了其设置和使用情况，有效避免了在盾构施工中大范围扰动周围地层和出土速度慢等问题，具有较高的应用价值。

参考文献：

[1]孙恒,杨擎,黄新淼等.土压平衡盾构出渣温度实时监测系统设计与应用[J].隧道建设(中英文),2023,43(08):1396-1403.

[2]王敏,陈礼强,魏晨亮等.竖直提升皮带机在长距离盾构工程中的应用[J].建筑机械化,2023,44(06):26-29.

[3]霍久远.盾构隧道皮带机出渣施工技术研究[J].四川建材,2023,49(05):141-143+146.

[4]王金华.盾构泵送出渣施工技术分析[J].建筑机械,2022,37(12):66-69+4.