基坑土石方傳送帶運輸及破碎處理循環(huán)利用施工技術(shù)

陳小慧，王志權(quán)，雷 斌

(深圳市工勘巖土集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518063)

0 引言

近年來，隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，高層及超高層建筑越來越多，基坑開挖越來越深，相應(yīng)的基坑支護(hù)形式也越來越復(fù)雜[1]，這些因素給基坑土石方外運帶來很多不便。傳統(tǒng)土石方外運多采用吊運法、鋼絲繩抓斗外運法、挖掘機(jī)配合自卸汽車法等。吊運法使用成本高，難以覆蓋基坑全范圍，出土范圍受限，不利于基坑大面積出土，運土量小、效率低；鋼絲繩抓斗外運法是利用抓斗抓取土方實現(xiàn)基坑土方的垂直外運，該方法需對基坑周邊路面進(jìn)行硬化加固，增加了施工成本、占用了工期；而挖掘機(jī)配合自卸汽車法需使用大量機(jī)械設(shè)備，鋪設(shè)出土坡道，安全隱患和運輸成本都較高[2]。垂直外運至基坑頂?shù)耐潦竭€需經(jīng)泥頭車進(jìn)行外棄，過程中遺撒、揚塵造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[3-4]。此外，基坑土石是可循環(huán)利用的資源，泥頭車直接外棄也造成嚴(yán)重的資源浪費[5-6]。

因此，如何提高基坑土石的外運效率及資源化利用率是目前亟待解決的問題。本研究依托具體工程實例，利用基坑土石方傳送帶運輸及破碎處理循環(huán)利用施工技術(shù)來實現(xiàn)土石方的高效外運和資源化利用。該技術(shù)綠色環(huán)保，有較高的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

1 工程概況

廣州某軌道交通車站主體土石方工程，車站全長540m，擬建場地內(nèi)分布的主要地層有人工填土層、第四系沖洪積層、下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)凝灰質(zhì)砂巖。其中，中風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖巖體較破碎，碎裂巖巖體極破碎～破碎，層厚1.7～14.1m，石方含量較高。

2 基坑土石方傳送帶運輸及破碎處理施工工藝

2.1 工藝原理

該施工技術(shù)通過顎式破碎機(jī)對較大土塊、石塊進(jìn)行初步破碎，之后經(jīng)設(shè)置的傳送帶將基坑土石方從基坑底傳輸至基坑頂預(yù)定堆場，經(jīng)破碎站加工處理成各種所需成品物料，最終實現(xiàn)基坑土石的高效外運和基坑土合理再利用。其工藝原理如下。

1)在基坑底首先布置1道水平傳送帶與鄂式破碎機(jī)連接，破碎后的土石料直接落入該道傳送帶，將基坑內(nèi)的物料運至基坑邊緣處，傳送帶長度根據(jù)現(xiàn)場條件而定。

2)上升傳輸系統(tǒng)由若干級10m長傳送帶組成，其具體數(shù)量可由開挖深度決定；垂直上升傳送帶安裝傾角約為30°穩(wěn)定角，既可實現(xiàn)最佳傳送速度，又可避免傾角過大導(dǎo)致傳送的石料滑落。

3)傳送帶倚靠基坑壁設(shè)置，充分利用基坑內(nèi)的混凝土支撐作為傳送帶的支點，并在基坑壁上鉆孔植入槽鋼固定，確保整個傳輸系統(tǒng)穩(wěn)定。

4)各級垂直上升傳送帶連接節(jié)點處安裝卸料擋板，以保證土石料在每級接力傳輸過程中不遺撒。

5)經(jīng)傳送帶傳輸至基坑頂?shù)耐潦希俳?jīng)水平傳送帶傳輸至預(yù)定位置集中堆放。

6)在堆場利用反擊式移動破碎站對土石料進(jìn)行破碎、分篩，經(jīng)機(jī)械加工處理成粉砂、粗砂、礫砂、碎石等，礫砂、碎石可用作市政工程道路基層、墊層，粗砂、細(xì)砂可用于現(xiàn)場臨時砌筑和噴射混凝土護(hù)面；對無利用價值的土料，則裝車外運至棄土場。

基坑土石方傳送帶運輸及破碎處理施工工藝原理如圖1所示。

圖1 基坑土石方傳送帶運輸及破碎處理施工工藝原理

2.2 工藝流程

基坑土石方開挖、傳送帶運輸、破碎處理利用施工工藝流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程

2.3 操作要點

2.3.1基坑土方開挖

1)中風(fēng)化巖層以上的土方采用抓斗結(jié)合泥頭車的方式進(jìn)行外運。

2)基坑開挖至中風(fēng)化巖層范圍內(nèi)時，利用潛孔鉆鉆鑿爆破孔，采用靜爆和明爆開挖，由此產(chǎn)生的石方經(jīng)傳送帶外運，并經(jīng)破碎機(jī)破碎篩分后循環(huán)使用。潛孔鉆鑿孔如圖3所示。

圖3 潛孔鉆鉆鑿成孔

3)對于巖石結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的區(qū)域，每次爆破后作業(yè)前檢查此區(qū)域是否有松動，以免爆破振動導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)而使作業(yè)時發(fā)生安全事故。

4)作業(yè)如遇較長時刻停機(jī)，將沖擊器提出孔外，避免孔口塌方阻卡鉆具。

2.3.2基坑土石方預(yù)處理

1)基坑土方開挖過程中，土質(zhì)情況復(fù)雜，各種粒徑大小的土石混雜，在用傳送帶向外運送物料過程中，較大的石塊、土塊會導(dǎo)致傳送帶的皮帶受損，或在傳輸過程中向下滑落，給施工帶來安全隱患。因此，在將基坑開挖土向外運送前首先進(jìn)行預(yù)處理。

2)在基坑底布置1臺移動顎式破碎站，基坑開挖產(chǎn)生的較大石塊先經(jīng)破碎機(jī)破碎處理，之后經(jīng)出料機(jī)落至水平傳送帶上方的入料口內(nèi)。

3)粒徑較小的物料無須經(jīng)過破碎機(jī)破碎，直接經(jīng)挖掘機(jī)放入與入料口相連的給料平臺內(nèi)，之后經(jīng)入料口落入水平傳送帶。

4)分類處理后的土石最終落至水平傳送帶，再由水平傳送帶運送至基坑邊緣處。流程如圖4所示。

圖4 基坑土石方預(yù)處理流程

2.3.3傳送帶傳輸系統(tǒng)

1)基坑底部首先布設(shè)1道水平傳送帶，該道傳送帶主要是將基坑中間的粒料傳送至基坑邊緣處，其傾角α可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)，但最大應(yīng)≤30°。水平傳送帶布設(shè)如圖5所示。

圖5 基坑底水平傳送帶

2)該傳輸系統(tǒng)垂直運輸方向由5級10m長的傳送帶組成，傳送帶傾角均保持為30°，各級傳送帶之間相互搭接，將粒料從基坑底運至基坑頂部。

3)傳送帶用工字鋼與基坑側(cè)壁相連，同時充分利用基坑內(nèi)的支撐來搭設(shè)平臺作為傳送帶的支撐點，保證傳送帶連續(xù)穩(wěn)定向外運輸粒料。傳送帶與基坑側(cè)壁連接方式及支撐平臺分別如圖6，7所示。

圖6 傳送帶與基坑側(cè)壁連接

圖7 傳送帶下支撐平臺

4)各級傳送帶連接節(jié)點處安裝相應(yīng)的卸料擋板，保證物料順利落入下一級傳送帶，并防止過程中物料遺撒，如圖8所示。

圖8 各級傳送帶之間卸料擋板

5)運至基坑頂部的粒料經(jīng)2道水平傳送帶運至場外集中堆放，這2道傳送帶架設(shè)在場地道路上方，設(shè)置防護(hù)措施，以防止物料遺撒給現(xiàn)場造成安全隱患和環(huán)境污染。場地道路上方傳送帶如圖9所示。

2.3.4基坑土石后續(xù)破碎處理

1)運至場地外堆場的基坑土由挖掘機(jī)倒入反擊式移動破碎站破碎，之后集中堆放。整個堆場大小可視現(xiàn)場情況而定。

2)通過調(diào)節(jié)反擊式移動破碎站反擊板和板錘之間的間隙控制出料粒徑，將土石料破碎篩分為粉砂、粗砂、礫砂和碎石。

3)經(jīng)反擊式破碎機(jī)破碎之后的物料，礫砂、碎石用作市政工程道路基層、墊層，粗砂、細(xì)砂用于現(xiàn)場臨時砌筑和噴射混凝土護(hù)面，廢料則直接丟棄。

2.4 施工工藝特點

1)出土效率高 該施工技術(shù)開挖過程中無須預(yù)留出土坡道，開挖的土方、石方經(jīng)破碎機(jī)破碎后，直接經(jīng)皮帶傳輸機(jī)運至場地外堆場堆放，可實現(xiàn)隨挖隨運，且其傳送出土不受時間限制，出土效率得到有效提升。

2)機(jī)械易于布置 該技術(shù)用到的傳送帶塑性好，不易斷裂。通過設(shè)置多級轉(zhuǎn)換，其輸送運輸坡度適用性較強(qiáng)，輸送機(jī)的裝料與排料設(shè)施可布置在任何位置，極具便利性。

3)綠色環(huán)保施工 該技術(shù)在堆場利用破碎機(jī)建成破碎站，對基坑土石等廢料進(jìn)行分選分篩，加工處理成各種所需物料，可供市政道路基層、墊層和基坑回填等施工使用，大大提高基坑土利用價值，資源再生利用有利于綠色環(huán)保施工。

4)安全性能高 采取皮帶傳輸機(jī)對基坑土方進(jìn)行外運處理，減少了基坑內(nèi)大型機(jī)械設(shè)備數(shù)量，防止機(jī)械設(shè)備對基坑中各類支護(hù)構(gòu)件的碰撞，有效避免各類安全事故發(fā)生。

5)經(jīng)濟(jì)效益好 基坑土方經(jīng)傳送帶外運，皮帶式運輸機(jī)的輸送能力強(qiáng)，能耗低、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)，相較于傳統(tǒng)的預(yù)留出土坡道、機(jī)械抓斗垂直吊運等方式，該方式不但效率更高，所需人員及機(jī)械數(shù)量也更少，降低了造價。

2.5 實施效果評價

通過在該項目中應(yīng)用基坑土石方傳送帶運輸及破碎處理循環(huán)利用施工技術(shù)，有效解決了基坑土石外運效率低、資源浪費問題。該技術(shù)在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)、資源化再利用方面都突顯了較大優(yōu)越性，具有易操作、復(fù)用性強(qiáng)等諸多優(yōu)點。

3 結(jié)語

該技術(shù)利用多級傳送帶將基坑開挖的土石進(jìn)行外運，利用破碎機(jī)破碎篩分，將各種粒徑大小的粒料用于施工，不僅使基坑土石方的外運效率大大提高，也提升了基坑渣土的資源化再利用率，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。