專利名稱：超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渣土運輸施工方法，尤指一種土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)時，可連續(xù)且快
速地運輸渣土的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法。
背景技術(shù)：
隨著我國大規(guī)模地鐵建設(shè)逐步開展，城市地下工程施工技術(shù)的研究開發(fā)已成為一 個重要的課題。盾構(gòu)法隧道以其具有綠色環(huán)保的特點已廣泛受到了各方面的注目，特別是 土壓平衡盾構(gòu)，其廣泛的地層適用性和環(huán)境適應(yīng)性而備受關(guān)注。 目前，小型地鐵土壓平衡盾構(gòu)主要是依靠螺旋輸送機將渣土 (即切削棄土 )輸送 到車架皮帶機，然后由皮帶機輸送到電機車上的土箱內(nèi)，再由電機車將碴土運到工作井口 ， 通過桁車吊運至地面。 對于直徑超過14米的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)而言，如仍采用以上傳統(tǒng)的渣土運 輸施工方法，則容易出現(xiàn)以下問題 (1)由于電機車土箱的體積有限，導(dǎo)致間歇性出土，因此盾構(gòu)在掘進(jìn)期間停頓次數(shù)
增加，對周圍地層以及地面建構(gòu)筑物產(chǎn)生不利影響； (2)電機車的運輸方式受限于隧道內(nèi)有限的空間資源利用； (3)采用電機車運輸時，土箱滿載的渣土容易掉落在軌道上，清理起來會花費大量 人力、物力，影響隧道施工的整潔。 另經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號200610113264. 3 "—種土壓平衡長距離頂管小車出土 連續(xù)作業(yè)的施工方法"，是一種在長距離頂管工程施工中，實現(xiàn)小車出土連續(xù)作業(yè)的一種土 壓平衡長距離頂管小車出土連續(xù)作業(yè)的施工方法。其通過安裝窄型導(dǎo)軌和一套或多套液 壓舉升裝置，在一輛小車裝土?xí)r，還可進(jìn)入一個空車至頂管機附近，或再有多個空車隨后， 將后進(jìn)入的空車各用液壓舉升裝置舉升起來，第一輛小車裝滿土后，分別從液壓舉升裝置 中間空擋位置通過，一直向后至工作井吊出，而靠近出土處的空車從液壓舉升裝置上放下， 推至出土處裝土，后續(xù)一個或多個空車依次往前遞進(jìn)，并由液壓舉升裝置舉升，重復(fù)上述過 程，就可以將頂進(jìn)作業(yè)的時間基本連貫起來，與傳統(tǒng)的渣土運輸施工方法類似，且皆采用電 機車出土的方式將渣土運出工作井，仍無法解決超大直徑土壓平衡盾構(gòu)于渣土運輸上所產(chǎn) 生的問題，故以電機車出土的方式不適用于超大直徑土壓平衡盾構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工 方法，改善利用電機車出土的渣土運輸施工方法無法連續(xù)且快速出土的問題，以及電機車 的使用受限于隧道空間和掉落渣土的清理工作耗費人力的缺點。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方
法，并用于隧道工程并排除盾構(gòu)切削下的渣土，其特征在于，該方法包含以下步驟 隧道內(nèi)的水平運送，利用圓隧道管片的連接螺栓于隧道中架設(shè)同步延伸水平皮帶機，由盾構(gòu)切削下的渣土經(jīng)同步延伸水平皮帶機運送至工作井的集土坑中； 工作井內(nèi)的垂直運送，利用垂直抓斗將集土坑中的渣土抓運至鄰近地面的空中集
土倉； 空中集土倉的垂直運送，渣土在空中集土倉內(nèi)通過水平螺旋機攪拌均勻后，打開 空中集土倉底部放料口處的閥門并控制出土速度，渣土受重力而落入下方的土方車內(nèi)；以 及 地面的水平運送，土方車滿載后則關(guān)閉放料口的閥門，滿載的土方車便可移出，下 一部土方車接續(xù)就位并預(yù)備裝載。 如上所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，該同步延伸水平皮帶
機橫向設(shè)置可滑動托輥，使同步延伸水平皮帶機適應(yīng)于隧道走向而調(diào)整。 如上所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，該同步延伸水平皮帶
機包含有井內(nèi)主機裝置與隧道內(nèi)延伸裝置，井內(nèi)主機裝置的一端部位于工作井內(nèi)的集土坑
上方，隧道內(nèi)延伸裝置的一端部位于盾構(gòu)機的出土口下方，井內(nèi)主機裝置的支架長度固定
不變，并以液壓服務(wù)器控制皮帶儲存裝置，使皮帶隨盾構(gòu)推進(jìn)而自動伸長，并于盾構(gòu)推進(jìn)結(jié)
束拼裝管片時，在隧道內(nèi)壁懸掛焊接皮帶機延伸支架。 如上所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，該同步延伸水平皮帶 機尚包含有清掃裝置，清掃裝置包含有聚氨酯材料刷與鋼板，并配合噴淋與污水處理模塊 執(zhí)行清掃作業(yè)。 如上所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，于工作井內(nèi)的水平運 送的步驟中，是以可程序邏輯控制器控制同步延伸水平皮帶機的運行，且該可程序邏輯控 制器與盾構(gòu)的控制系統(tǒng)兼容，并可間隔安裝攝像頭與緊急起止開關(guān)，攝像頭的拍攝訊號可 傳送至盾構(gòu)操作室與地面監(jiān)控室，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 如上所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，空中集土倉包含有四 層，第一層停放土方車，第二層的側(cè)板是以鋼板做斜坡，并設(shè)置水平螺旋機對空中集土倉內(nèi) 的渣土攪拌，配合底板放料口處安裝液壓閘門，控制渣土的出土速度而將渣土卸放至土方 車，第三層四周以鋼筋混凝土圍擋，形成地面儲存渣土的集料斗，第四層設(shè)置橫跨工作井集 土坑上方桁車抓斗梁與桁車抓斗，桁車抓斗于工作井內(nèi)集土坑抓土后吊運至空中集土倉 中。 本發(fā)明的優(yōu)點是該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法設(shè)置集土坑和 空中集土倉，以及有效結(jié)合同步延伸水平皮帶機和垂直抓斗，可快速且連續(xù)的將隧道內(nèi)的 渣土運輸出地面，展現(xiàn)運能充足的優(yōu)點，并可確保超大直徑土壓平衡盾構(gòu)機連續(xù)且無間斷 掘進(jìn)施工，有效減少盾構(gòu)掘進(jìn)對地層的環(huán)境影響，另外該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù) 出土施工方法的同步延伸水平皮帶機的設(shè)置有效利用隧道的上部空間，使得隧道內(nèi)的空間 配置更為優(yōu)化并提高施工的流暢性，且該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法使 用技術(shù)成熟度高的裝置、設(shè)備與系統(tǒng)，所以操作方法簡單，并具有可靠性高、故障率低與維 修保養(yǎng)方便的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法的一具體實施例的流程示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，揭示本發(fā)明所提供的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法 的流程示意圖，該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法的實施步驟包含先進(jìn)行 隧道內(nèi)的水平運送，接著執(zhí)行工作井內(nèi)的垂直運送，以及空中集土倉的垂直運送，與地面的 水平運送，用于隧道工程并排除盾構(gòu)切削下的渣土。 于隧道內(nèi)的水平運送步驟中，利用圓隧道管片的連接螺栓于隧道中架設(shè)同步延伸 水平皮帶機，由盾構(gòu)切削下的渣土經(jīng)同步延伸水平皮帶機運送至工作井的集土坑中，其中， 本發(fā)明是以可程序邏輯控制器控制該同步延伸水平皮帶機的運行，且該可程序邏輯控制器 與盾構(gòu)的控制系統(tǒng)兼容，并可間隔安裝攝像頭與緊急起止開關(guān)，攝像頭的拍攝訊號可傳送 至盾構(gòu)操作室與地面監(jiān)控室，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 于工作井內(nèi)的垂直運送步驟中，利用垂直抓斗將集土坑中的渣土抓運至鄰近地面 的空中集土倉。 于空中集土倉的垂直運送步驟中，渣土在空中集土倉內(nèi)通過水平螺旋機充分?jǐn)嚢?br> 均勻后，打開空中集土倉底部放料口處的閥門并控制出土速度，渣土受重力而落入下方的 土方車內(nèi)，其中，采用的閘門為液壓閘門。 于地面的水平運送步驟中，土方車滿載后則關(guān)閉放料口的閥門，滿載的土方車便 可移出，下一部土方車接續(xù)就位并預(yù)備裝載。 上述中，該同步延伸水平皮帶機采用包心型或S型的儲帶方式，并以液壓式和機 械式雙重張緊裝置，使延伸長度不小于75米，使得盾構(gòu)一次性推進(jìn)75米而不轉(zhuǎn)接皮帶，推 進(jìn)至皮帶極限長度后，接續(xù)下一節(jié)皮帶，以及皮帶之間的連接采用冷膠硫化對接，并于短時 間內(nèi)完成，該同步延伸水平皮帶機橫向設(shè)置可滑動托輥，使同步延伸水平皮帶機適應(yīng)于隧 道走向而調(diào)整。 另外，該同步延伸水平皮帶機包含有井內(nèi)主機裝置與隧道內(nèi)延伸裝置，井內(nèi)主機 裝置的一端部位于工作井內(nèi)的集土坑上方，隧道內(nèi)延伸裝置的一端部位于盾構(gòu)機的出土口 下方，井內(nèi)主機裝置的支架長度固定不變，并以液壓服務(wù)器控制皮帶儲存裝置，使皮帶隨盾 構(gòu)推進(jìn)而自動伸長，并于盾構(gòu)推進(jìn)結(jié)束拼裝管片時，在隧道內(nèi)壁懸掛焊接皮帶機延伸支架， 此外，該同步延伸水平皮帶機尚包含有清掃裝置，清掃裝置包含有聚氨酯材料刷與鋼板，并 配合噴淋與污水處理模塊執(zhí)行清掃作業(yè)。 其中，空中集土倉包含有四層，第一層停放土方車，第二層的側(cè)板是以鋼板做斜 坡，并設(shè)置水平螺旋機對空中集土倉內(nèi)的渣土攪拌，配合底板放料口處安裝液壓閘門，控制 渣土的出土速度而將渣土卸放至土方車，第三層四周以鋼筋混凝土圍擋，形成地面儲存渣 土的集料斗，第四層設(shè)置橫跨工作井集土坑上方桁車抓斗梁與桁車抓斗，桁車抓斗于工作 井內(nèi)集土坑抓土后吊運至空中集土倉中。 此外，澆注鋼筋混凝土擋墻形成工作井內(nèi)的集土坑，集土坑容量視盾構(gòu)每環(huán)出土 量和空中集土倉容量而定，并且集土坑具有一定深度，防止皮帶機端頭堆泥影響皮帶機運 轉(zhuǎn)，以滿足垂直運輸要求。 綜上所述，該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法通過設(shè)置集土坑和空
5中集土倉，以及結(jié)合同步延伸水平皮帶機和垂直抓斗，達(dá)到隧道內(nèi)連續(xù)運輸與地面上高效 出土的目的，并滿足超大直徑土壓平衡盾構(gòu)機于掘進(jìn)作業(yè)中，大量渣土及時外運的需求，進(jìn) 而保證超大直徑土壓平衡盾構(gòu)機掘進(jìn)的連續(xù)性，降低掘進(jìn)停頓對周圍環(huán)境造成的影響，且 該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法所使用的設(shè)備與系統(tǒng)均為發(fā)展成熟的技 術(shù)，進(jìn)一步組合使該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法的排土效率提高，使盾 構(gòu)的掘進(jìn)作業(yè)可以順利進(jìn)行。 該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法具有以下優(yōu)點
1.操作簡單、可靠性高、故障率低且維修保養(yǎng)方便。 2.可連續(xù)運土，運能充足可滿足超大直徑土壓平衡盾構(gòu)的開挖排土需求。
3.通過圓隧道管片的連接螺栓建構(gòu)同步延伸水平皮帶機的縱橫向支架，加強同步 延伸水平皮帶機的連接剛度，又不占用圓隧道中用于結(jié)構(gòu)同步施工和材料運輸?shù)耐ǖ?，?空間的運用與分配更佳，并可利于施工的進(jìn)行。 4.依據(jù)工況條件與場地大小，設(shè)置的集土坑與空中集土倉可以儲存一定容量的渣 土，可應(yīng)對土方車外運環(huán)節(jié)造成的延誤。 5.該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法所采用的設(shè)備與系統(tǒng)可全部 國產(chǎn)化，進(jìn)而降低施工成本。 6.可廣泛適用于地鐵盾構(gòu)，大型或超大型土壓平衡盾構(gòu)法隧道，故適用性佳。
權(quán)利要求
一種超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，并用于隧道工程并排除盾構(gòu)切削下的渣土，其特征在于，該方法包含以下步驟隧道內(nèi)的水平運送，利用圓隧道管片的連接螺栓于隧道中架設(shè)同步延伸水平皮帶機，由盾構(gòu)切削下的渣土經(jīng)同步延伸水平皮帶機運送至工作井的集土坑中；工作井內(nèi)的垂直運送，利用垂直抓斗將集土坑中的渣土抓運至鄰近地面的空中集土倉；空中集土倉的垂直運送，渣土在空中集土倉內(nèi)通過水平螺旋機攪拌均勻后，打開空中集土倉底部放料口處的閥門并控制出土速度，渣土受重力而落入下方的土方車內(nèi)；以及地面的水平運送，土方車滿載后則關(guān)閉放料口的閥門，滿載的土方車便可移出，下一部土方車接續(xù)就位并預(yù)備裝載。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，其特征在 于該同步延伸水平皮帶機橫向設(shè)置可滑動托輥，使同步延伸水平皮帶機適應(yīng)于隧道走向 而調(diào)整。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，其特征在 于該同步延伸水平皮帶機包含有井內(nèi)主機裝置與隧道內(nèi)延伸裝置，井內(nèi)主機裝置的一端 部位于工作井內(nèi)的集土坑上方，隧道內(nèi)延伸裝置的一端部位于盾構(gòu)機的出土口下方，井內(nèi) 主機裝置的支架長度固定不變，并以液壓服務(wù)器控制皮帶儲存裝置，使皮帶隨盾構(gòu)推進(jìn)而 自動伸長，并于盾構(gòu)推進(jìn)結(jié)束拼裝管片時，在隧道內(nèi)壁懸掛焊接皮帶機延伸支架。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，其特征在 于該同步延伸水平皮帶機尚包含有清掃裝置，清掃裝置包含有聚氨酯材料刷與鋼板，并配 合噴淋與污水處理模塊執(zhí)行清掃作業(yè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，其特征在 于于工作井內(nèi)的水平運送的步驟中，是以可程序邏輯控制器控制同步延伸水平皮帶機的 運行，且該可程序邏輯控制器與盾構(gòu)的控制系統(tǒng)兼容，并可間隔安裝攝像頭與緊急起止開 關(guān)，攝像頭的拍攝訊號可傳送至盾構(gòu)操作室與地面監(jiān)控室，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法， 其特征在于空中集土倉包含有四層，第一層停放土方車，第二層的側(cè)板是以鋼板做斜坡， 并設(shè)置水平螺旋機對空中集土倉內(nèi)的渣土攪拌，配合底板放料口處安裝液壓閘門，控制渣 土的出土速度而將渣土卸放至土方車，第三層四周以鋼筋混凝土圍擋，形成地面儲存渣土 的集料斗，第四層設(shè)置橫跨工作井集土坑上方桁車抓斗梁與桁車抓斗，桁車抓斗于工作井 內(nèi)集土坑抓土后吊運至空中集土倉中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法，尤指一種用于隧道工程并排除盾構(gòu)切削下的渣土，其是將盾構(gòu)切削下的渣土經(jīng)同步延伸水平皮帶機運送至工作井的集土坑中，并以垂直抓斗將集土坑內(nèi)的渣土抓運至空中集土倉中，渣土在空中集土倉內(nèi)通過水平螺旋機充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，配合底部放料口處的閥門，控制出土速度并使土體落入下方的土方車，土方車滿載后，關(guān)閉放料口閥門，等待下一部土方車就位裝載，該超大直徑土壓平衡盾構(gòu)快速連續(xù)出土施工方法通過設(shè)置集土坑和空中集土倉，將同步延伸水平皮帶機和垂直抓斗有效地結(jié)合，達(dá)到隧道內(nèi)連續(xù)運輸與地面上高效出土的目的。
文檔編號E21D9/12GK101761343SQ20091020069
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者丁志誠, 周永習(xí), 周雋, 張國友, 戴仕敏, 晁東輝, 楊啟本, 楊磊, 鄭宜楓, 郝亮, 馬元, 黃德中 申請人:上海隧道工程股份有限公司