CN116146236A - 一种盾构皮带出渣系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构皮带出渣系统及其施工方法，包括立式提升输送机、一个或两个水平皮带输送机，立式提升输送机安装在工作井井壁处，包含位于地面上的机头水平段、位于工作井井底的机尾水平段和处于工作井井壁上的垂直提升机身段，水平皮带输送机安装在隧洞内，主要由输送机架、输送皮带、输送托辊组、输送滚筒组、输送机头、输送机尾、储带装置、张紧装置以及皮带支架构成。本发明在掘进过程中实现水平+垂直皮带连续性运输，出渣效率高，安全可靠，能够解决传统盾构出渣方式存在的出渣效率低、安全稳定性差的问题。

Description

一种盾构皮带出渣系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，更具体地说，它涉及一种盾构皮带出渣系统及施工方法。

背景技术

随着国家经济发展、战略规划以及地下空间的不断开发，深埋长距离盾构隧道在地下工程领域应用越来越广泛。土压盾构在适用地层常常被采用，但同时面临着出渣效率低的问题，传统土压盾构出渣方式为水平轨道+垂直门吊运输的方式，该种方式具有不连续性，面临深埋、长距离或者大断面隧道施工，出渣效率低大大限制了盾构掘进效率，同时传统水平轨道+垂直门吊运输出渣方式存在的安全隐患多，逐步不能满足工程要求。随着浅层地下空间慢慢开发殆尽，需不断加大对深埋空间的开发应用，深埋隧道工作井尺寸有限，水平及垂直作业空间均受到影响，因此深埋长距离土压盾构掘进面临的渣土运输问题成为盾构领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种盾构皮带出渣系统，能够解决传统盾构出渣方式存在出渣效率低、安全稳定性差的问题；

本发明的目的还在于提出一种盾构皮带出渣系统施工方法，能够解决传统盾构出渣方式存在出渣效率低、安全稳定性差的问题。

本发明的一种盾构皮带出渣系统提供了如下技术方案：一种盾构皮带出渣系统，包括立式提升输送机、一个或两个水平皮带输送机；立式提升输送机安装在工作井处，主要由提升机架、提升皮带、提升托辊组、提升滚筒组、提升机头和提升机尾构成，立式提升输送机包含位于地面上的机头水平段、位于工作井井底的机尾水平段和处于工作井井壁上的垂直提升机身段，所述垂直提升机身段通过预埋浇注在工作井井壁上的预埋件固定在工作井井壁处；

水平皮带输送机安装在隧洞内，主要由输送机架、输送皮带、输送托辊组、输送滚筒组、输送机头、输送机尾、储带装置、张紧装置以及皮带支架构成，水平皮带输送机的输送方向与对应盾构机的掘进方向相反，所述输送机头位于设置立式提升输送机一侧，储带装置设置在隧洞洞口或地面上，所述输送皮带由储带装置伸出、经张紧装置控制松紧后向盾构掘进方向延伸，所述皮带支架随盾构掘进作业同步安装、用于支撑输送皮带，皮带支架主要由主托架、可调节支腿以及弧形底架构成，主托架、可调节支腿、弧形底架于横向上围成三角形且两两铰接，主托架上安装有延伸托辊和延伸滚筒，弧形底架用于与隧洞管片连接，可调节支腿包括外套管与内插杆，外套管上设有多级调节孔，内插杆设有螺纹连接孔，通过螺栓将所述调节孔与螺纹连接孔连接固定。

进一步的，盾构皮带出渣系统还包括横向转载皮带机与水平转接皮带机，所述横向转载皮带机用于连接水平皮带输送机与盾构机拖车段皮带，所述水平转接皮带用于在水平皮带输送机和立式提升输送机之间进行运输。

综上所述，本发明的一种盾构皮带出渣系统具有以下有益效果：本发明主要采用水平皮带+垂直皮带的输送方式，运输过程中水平皮带输送机的输送皮带可跟随掘进进度延伸，使渣土出渣连续化进行、出渣效率高，有利于提高盾构机掘进效率、整体施工工效；渣土采用单独的皮带出渣系统，运输过程中不占用水平运输电瓶车编组和门吊，可提升其他辅助材料运输效率，进一步提升盾构施工工效；除此之外，本发明还改善了原有出渣方式中存在的电瓶车脱轨、门吊掉落等安全风险大的问题，大大提高出渣作业安全性，尤其适用于多种地层深埋长距离大直径土压平衡盾构施工。

本发明的一种盾构皮带出渣系统施工方法提供了如下技术方案：一种盾构皮带出渣系统施工方法包含如下步骤：

S1.设备位置规划：规划立式提升输送机和水平皮带输送机位置，将机头水平段在避开门吊工作区的同时布置在临时渣坑内，垂直提升机身段避开电梯、步梯、盾构管路、门吊垂直运输路径，避免交叉干涉，水平皮带输送机的储带装置布置于地面或隧洞洞口段，盾构掘进后盾构机拖车段后部的空间位置长度大于等于70m时将储带装置布置于隧洞洞口段；

S2.安装设备：采用吊车将垂直提升机身段的提升机架部分逐节吊装并与工作井井壁中的预埋件固定，使用吊车吊装并安装提升皮带；

S3.安装精度检查与调试：按照以下检查立式提升输送机和水平皮带输送机的安装精度：

1）提升机架中心线与立式提升输送机中心线的偏离距离不大于10mm/m，输送机架中心线与水平皮带输送机中心线的偏离距离不大于10mm/m；

2）提升滚筒、输送滚筒的轴线与水平面的平行度不大于滚筒轴向长度的1/1000；

3）提升滚筒的轴线对提升机架中心线的垂直度不大于提升滚筒轴向长度的2/1000，输送滚筒的轴线对输送机架中心线的垂直度不大于输送滚筒轴向长度的2/1000；

4）提升滚筒、提升托辊轴线对提升机架中心线的对称度不大于3mm，输送滚筒、输送托辊轴线对输送机架中心线的对称度不大于3mm；

5) 提升机头、输送机头中驱动装置的油箱油位在最低刻度以上；

6）所有紧固件不得有松动现象、保持紧固；

7）提升托辊、输送托辊转动灵活，如有损坏及时更换；

S4.输送皮带同步安装：启动盾构皮带出渣系统和盾构机，随盾构机掘进进度同步安装皮带支架，按照每3.2m/套的间隔在隧洞管片中心线以下布置皮带支架，通过两管片连接螺栓将皮带支架与隧洞管片连接固定，通过伸缩皮带支架可调节支腿的长度调节皮带支架高度、角度，输送皮带由储带装置伸出、经张紧装置控制松紧程度后随盾构掘进进度延伸，储带装置中输送皮带使用完毕后通过皮带硫化接长。

附图说明

图1是本发明的一种盾构皮带出渣系统的具体实施例1施工状态下侧视视角示意图（箭头指向盾构掘进方向）；

图2是图1中A处的细节放大图；

图3是本发明的一种盾构皮带出渣系统的具体实施例1施工状态下俯视视角示意图；

图4是本发明的一种盾构皮带出渣系统的具体实施例1中立式提升输送机的结构示意图；

图5是本发明的一种盾构皮带出渣系统的具体实施例1中水平皮带输送机的结构示意图；

图6是本发明的一种盾构皮带出渣系统的具体实施例1中皮带支架安装状态的示意图；

图7是本发明的一种盾构皮带出渣系统施工方法的具体实施例1的施工流程图；

附图标记：1-工作井；2-隧洞；21-隧洞管片；3-立式提升输送机；31-机尾水平段；32-垂直提升机身段；33-机头水平段；4-水平皮带输送机；41-储带装置；42-皮带支架；421-可调节支腿；422-主托架；423-弧形底架；5-水平转接皮带机；6-步梯；7-电梯；8-临时渣坑。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

本发明的一种盾构皮带出渣系统的具体实施例1：

一种盾构皮带出渣系统，如图1-3所示，包括一个立式提升输送机3和两个水平皮带输送机4、两个水平转接皮带机5，本实施例的应用场合为图1中所示，两盾构机分别朝向两箭头所示的方向同时掘进，立式提升输送机3设置在工作井1处，两水平皮带输送机4设置在隧洞2内部，用于分别输送两盾构机掘进产生的渣土，水平皮带输送机2渣土输送方向与对应盾构机掘进方向相反。

立式提升输送机3具体结构如图1-4所示，主要由提升机架、提升皮带、提升托辊组、提升滚筒组、提升机头和提升机尾构成，按照立式提升输送机整体所在位置将其划分为机尾水平段31、垂直提升机身段32以及机头水平段33三大部分，机尾水平段31位于工作井1井底，机头水平段33位于地面上，垂直提升机身段32通过预埋浇注在工作井1井壁上的预埋件固定在工作井1井壁上。提升机头中设有用于驱动提升皮带工作的提升驱动机构，提升机头设置在机头水平段33上，提升机尾位于机尾水平段31上。提升机头一端对应地面的临时渣坑8设置，工作时立式提升输送机3将渣土自工作井井底提升至地面上排至临时渣坑8中。需要注意的是，垂直提升机身段32布置时需要避开布梯6和电梯7。

水平皮带输送机4如图1-3和图5所示，主要由输送机架、输送皮带、输送托辊组、输送滚筒组、输送机头、输送机尾、储带装置41、张紧装置构成，输送机头中包含用于驱动输送皮带输送作业的输送驱动机构，输送机头位于设置机尾水平段31的一侧，储带装置41用于储存在盾构掘进作业过程中同步延伸的输送皮带，储带装置41设置在隧洞口或地面上，张紧装置用于控制输送皮带的松紧程度。为在掘进作业过程中对延长的输送皮带进行有力支撑，水平皮带输送机4还包括如图6所示的使用时同步安装固定在隧洞管片21上的皮带支架42，皮带支架42包括主托架422、可调节支腿421和弧形底架423，主托架422、可调节支腿421和弧形底架423两两铰接并于横向上围成三角形，主托架422上设有延伸托辊和延伸滚筒。弧形底架423具有与隧道管片相适配的弧度，使用时通过两管片连接螺栓与隧洞管片21连接，可调节支腿421长度可调，主要由外套管与内插杆构成，外套管上设有多级调节孔，内插杆插入外套管内部，其上设有螺纹连接孔，调节可调节支腿421长度后通过螺栓将调节孔与螺纹连接孔连接固定，通过调整可调节支腿421长度可改变皮带支架42的高度、倾斜角度。

如图1和图2所示，水平转接皮带机5位于水平皮带输送机4和机尾水平段31之间，用于将两水平皮带输送机运输的渣土转输至立式提升输送机3处。除此之外，本盾构皮带出渣系统还包括将渣土输送至盾构机拖车段的螺旋输送机和将渣土从盾构机拖车段转输至水平皮带输送机4的横向转载皮带机，完整建立从盾构掘进前端向地面临时渣坑输送渣土的连续、稳定输送链条。

本发明提供的一种盾构皮带出渣系统，构建一种水平输送+垂直提升的皮带出渣方式，渣土运输与盾构掘进能够同时运行，实现连续化运输继而提高运输效率，盾构掘进过程中不受渣土运输制约，最大限度发挥盾构机掘进能力、提高盾构施工功效。运输过程中无需使用轨道与门吊，电瓶车编组与门吊可全数用于保证管片、砂浆与其他辅助材料的运输，减小材料运输供给对盾构掘进进度的影响，进一步提升盾构施工整体功效。除此之外，该种出渣方式具有安全稳定的特点，避免现有运输方式中存在的运输脱轨、门吊吊装掉落等安全风险，最后，以皮带输送机为主要输送手段，系统出渣效率主要受电流功耗控制，受皮带尺寸影响较小，周转使用方便灵活，使用成本低。

值得说明的是，在其他实施例中水平输送皮带机可仅设置一个，该种情况一般为隧洞中由一个盾构机朝向一个方向掘进作业的情况，该种情况下，水平输送皮带机设有一个并且其渣土输送方向与盾构机掘进方向相反。

基于以上盾构皮带出渣系统，本发明提供一种盾构皮带出渣系统施工方法，如图7所示包含如下步骤：

S0.系统设备选型：提升皮带、输送皮带选择，例如本实施例中皮带选取壁挂波纹挡边式垂直皮带，结合出渣量将输送皮带宽度设置为800mm。

S1.设备位置规划：规划立式提升输送机和水平皮带输送机位置，将机头水平段在避开门吊工作区的同时布置在临时渣坑内，垂直提升机身段避开电梯、步梯、盾构管路、门吊垂直运输路径，避免交叉干涉，水平皮带输送机的储带装置布置于地面或隧洞洞口段，盾构掘进后盾构机拖车段后部的空间位置长度大于等于70m时将储带装置布置于隧洞洞口段；

S2.安装设备：采用吊车将垂直提升机身段的提升机架部分逐节吊装并与工作井井壁中的预埋件固定，使用吊车吊装并安装提升皮带；

S3.安装精度检查与调试：按照以下检查立式提升输送机和水平皮带输送机的安装精度：

1）提升机架中心线与立式提升输送机中心线的偏离距离不大于10mm/m，输送机架中心线与水平皮带输送机中心线的偏离距离不大于10mm/m；其中立式提升输送机中心线即为提升皮带中心线，水平皮带输送机中心线即为输送皮带中心线；

2）提升滚筒、输送滚筒的轴线与水平面的平行度不大于滚筒轴向长度的1/1000；

3）提升滚筒的轴线对提升机架中心线的垂直度不大于提升滚筒轴向长度的2/1000，输送滚筒的轴线对输送机架中心线的垂直度不大于输送滚筒轴向长度的2/1000；

4）提升滚筒、提升托辊轴线对提升机架中心线的对称度不大于3mm，输送滚筒、输送托辊轴线对输送机架中心线的对称度不大于3mm；

5) 提升机头、输送机头中驱动装置的油箱油位在最低刻度以上；

6）所有紧固件不得有松动现象、保持紧固；

7）提升托辊、输送托辊转动灵活，如有损坏及时更换；

S4.输送皮带同步安装：启动盾构皮带出渣系统和盾构机，随盾构机掘进进度同步安装皮带支架，按照每3.2m/套的间隔在隧洞管片中心线以下布置皮带支架，通过两管片连接螺栓将皮带支架与隧洞管片连接固定，通过伸缩皮带支架可调节支腿的长度调节皮带支架高度、角度，输送皮带由储带装置伸出、经张紧装置控制松紧程度后随盾构掘进进度延伸，储带装置中输送皮带使用完毕后通过皮带硫化接长。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种盾构皮带出渣系统，其特征是，包括立式提升输送机、一个或两个水平皮带输送机；立式提升输送机安装在工作井处，主要由提升机架、提升皮带、提升托辊组、提升滚筒组、提升机头和提升机尾构成，立式提升输送机包含位于地面上的机头水平段、位于工作井井底的机尾水平段和处于工作井井壁上的垂直提升机身段，所述垂直提升机身段通过预埋浇注在工作井井壁上的预埋件固定在工作井井壁处；

水平皮带输送机安装在隧洞内，主要由输送机架、输送皮带、输送托辊组、输送滚筒组、输送机头、输送机尾、储带装置、张紧装置以及皮带支架构成，水平皮带输送机的输送方向与对应盾构机的掘进方向相反，所述输送机头位于设置立式提升输送机一侧，储带装置设置在隧洞洞口或地面上，所述输送皮带由储带装置伸出、经张紧装置控制松紧后向盾构掘进方向延伸，所述皮带支架随盾构掘进作业同步安装、用于支撑输送皮带，皮带支架主要由主托架、可调节支腿以及弧形底架构成，主托架、可调节支腿、弧形底架于横向上围成三角形且两两铰接，主托架上安装有延伸托辊和延伸滚筒，弧形底架用于与隧洞管片连接，可调节支腿包括外套管与内插杆，外套管上设有多级调节孔，内插杆设有螺纹连接孔，通过螺栓将所述调节孔与螺纹连接孔连接固定。

2.如权利要求1所述的一种盾构皮带出渣系统，其特征是，还包括横向转载皮带机与水平转接皮带机，所述横向转载皮带机用于连接水平皮带输送机与盾构机拖车段皮带，所述水平转接皮带用于在水平皮带输送机和立式提升输送机之间进行运输。

3.一种基于权利要求1或2所述的盾构皮带出渣系统的盾构皮带出渣系统施工方法，其特征是，包含如下步骤：

S1.设备位置规划：规划立式提升输送机和水平皮带输送机位置，将机头水平段在避开门吊工作区的同时布置在临时渣坑内，垂直提升机身段避开电梯、步梯、盾构管路、门吊垂直运输路径，避免交叉干涉，水平皮带输送机的储带装置布置于地面或隧洞洞口段，盾构掘进后盾构机拖车段后部的空间位置长度大于等于70m时将储带装置布置于隧洞洞口段；

S2.安装设备：采用吊车将垂直提升机身段的提升机架部分逐节吊装并与工作井井壁中的预埋件固定，使用吊车吊装并安装提升皮带；

S3.安装精度检查与调试：按照以下检查立式提升输送机和水平皮带输送机的安装精度：

1）提升机架中心线与立式提升输送机中心线的偏离距离不大于10mm/m，输送机架中心线与水平皮带输送机中心线的偏离距离不大于10mm/m；

2）提升滚筒、输送滚筒的轴线与水平面的平行度不大于滚筒轴向长度的1/1000；

3）提升滚筒的轴线对提升机架中心线的垂直度不大于提升滚筒轴向长度的2/1000，输送滚筒的轴线对输送机架中心线的垂直度不大于输送滚筒轴向长度的2/1000；

4）提升滚筒、提升托辊轴线对提升机架中心线的对称度不大于3mm，输送滚筒、输送托辊轴线对输送机架中心线的对称度不大于3mm；

5) 提升机头、输送机头中驱动装置的油箱油位在最低刻度以上；

6）所有紧固件不得有松动现象、保持紧固；

7）提升托辊、输送托辊转动灵活，如有损坏及时更换；

S4.输送皮带同步安装：启动盾构皮带出渣系统和盾构机，随盾构机掘进进度同步安装皮带支架，按照每3.2m/套的间隔在隧洞管片中心线以下布置皮带支架，通过两管片连接螺栓将皮带支架与隧洞管片连接固定，通过伸缩皮带支架可调节支腿的长度调节皮带支架高度、角度，输送皮带由储带装置伸出、经张紧装置控制松紧程度后随盾构掘进进度延伸，储带装置中输送皮带使用完毕后通过皮带硫化接长。

Images