基坑土石方傳送帶運(yùn)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(lái)，隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，高層及超高層建筑越來(lái)越多，基坑開(kāi)挖越來(lái)越深，相應(yīng)的基坑支護(hù)形式也越來(lái)越復(fù)雜[1]，這些因素給基坑土石方外運(yùn)帶來(lái)很多不便。傳統(tǒng)土石方外運(yùn)多采用吊運(yùn)法、鋼絲繩抓斗外運(yùn)法、挖掘機(jī)配合自卸汽車法等。吊運(yùn)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(yùn)土量小、效率低；鋼絲繩抓斗外運(yùn)法是利用抓斗抓取土方實(shí)現(xiàn)基坑土方的垂直外運(yùn)，該方法需對(duì)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(yùn)輸成本都較高[2]。垂直外運(yùn)至基坑頂?shù)耐潦竭€需經(jīng)泥頭車進(jìn)行外棄，過(guò)程中遺撒、揚(yáng)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(fèi)[5-6]。

因此，如何提高基坑土石的外運(yùn)效率及資源化利用率是目前亟待解決的問(wèn)題。本研究依托具體工程實(shí)例，利用基坑土石方傳送帶運(yùn)輸及破碎處理循環(huán)利用施工技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)土石方的高效外運(yùn)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(zhǎng)540m，擬建場(chǎng)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(yùn)輸及破碎處理施工工藝

2.1 工藝原理

該施工技術(shù)通過(guò)顎式破碎機(jī)對(duì)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(chǎng)，經(jīng)破碎站加工處理成各種所需成品物料，最終實(shí)現(xiàn)基坑土石的高效外運(yùn)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(yùn)至基坑邊緣處，傳送帶長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件而定。

2)上升傳輸系統(tǒng)由若干級(jí)10m長(zhǎng)傳送帶組成，其具體數(shù)量可由開(kāi)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(shí)現(xiàn)最佳傳送速度，又可避免傾角過(guò)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(diǎn)，并在基坑壁上鉆孔植入槽鋼固定，確保整個(gè)傳輸系統(tǒng)穩(wěn)定。

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

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

6)在堆場(chǎng)利用反擊式移動(dòng)破碎站對(duì)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(chǎng)臨時(shí)砌筑和噴射混凝土護(hù)面；對(duì)無(wú)利用價(jià)值的土料，則裝車外運(yùn)至棄土場(chǎng)。

基坑土石方傳送帶運(yùn)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(yùn)輸及破碎處理施工工藝原理

2.2 工藝流程

基坑土石方開(kāi)挖、傳送帶運(yùn)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(diǎn)

2.3.1基坑土方開(kāi)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(yùn)。

2)基坑開(kāi)挖至中風(fēng)化巖層范圍內(nèi)時(shí)，利用潛孔鉆鉆鑿爆破孔，采用靜爆和明爆開(kāi)挖，由此產(chǎn)生的石方經(jīng)傳送帶外運(yùn)，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(duì)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(dòng)，以免爆破振動(dòng)導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)而使作業(yè)時(shí)發(fā)生安全事故。

4)作業(yè)如遇較長(zhǎng)時(shí)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(kāi)挖過(guò)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(yùn)送物料過(guò)程中，較大的石塊、土塊會(huì)導(dǎo)致傳送帶的皮帶受損，或在傳輸過(guò)程中向下滑落，給施工帶來(lái)安全隱患。因此，在將基坑開(kāi)挖土向外運(yùn)送前首先進(jìn)行預(yù)處理。

2)在基坑底布置1臺(tái)移動(dòng)顎式破碎站，基坑開(kāi)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(wú)須經(jīng)過(guò)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(tái)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(yùn)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(chǎng)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(yùn)輸方向由5級(jí)10m長(zhǎng)的傳送帶組成，傳送帶傾角均保持為30°，各級(jí)傳送帶之間相互搭接，將粒料從基坑底運(yùn)至基坑頂部。

3)傳送帶用工字鋼與基坑側(cè)壁相連，同時(shí)充分利用基坑內(nèi)的支撐來(lái)搭設(shè)平臺(tái)作為傳送帶的支撐點(diǎn)，保證傳送帶連續(xù)穩(wěn)定向外運(yùn)輸粒料。傳送帶與基坑側(cè)壁連接方式及支撐平臺(tái)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(tái)

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

圖8 各級(jí)傳送帶之間卸料擋板

5)運(yùn)至基坑頂部的粒料經(jīng)2道水平傳送帶運(yùn)至場(chǎng)外集中堆放，這2道傳送帶架設(shè)在場(chǎng)地道路上方，設(shè)置防護(hù)措施，以防止物料遺撒給現(xiàn)場(chǎng)造成安全隱患和環(huán)境污染。場(chǎng)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(yùn)至場(chǎng)地外堆場(chǎng)的基坑土由挖掘機(jī)倒入反擊式移動(dòng)破碎站破碎，之后集中堆放。整個(gè)堆場(chǎng)大小可視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。

2)通過(guò)調(diào)節(jié)反擊式移動(dòng)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(chǎng)臨時(shí)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(diǎn)

1)出土效率高 該施工技術(shù)開(kāi)挖過(guò)程中無(wú)須預(yù)留出土坡道，開(kāi)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(yùn)至場(chǎng)地外堆場(chǎng)堆放，可實(shí)現(xiàn)隨挖隨運(yùn)，且其傳送出土不受時(shí)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(guò)設(shè)置多級(jí)轉(zhuǎn)換，其輸送運(yùn)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(chǎng)利用破碎機(jī)建成破碎站，對(duì)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(jià)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(duì)基坑土方進(jìn)行外運(yùn)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(duì)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(yùn)，皮帶式運(yùn)輸機(jī)的輸送能力強(qiáng)，能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yùn)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(jià)。

2.5 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

通過(guò)在該項(xiàng)目中應(yīng)用基坑土石方傳送帶運(yùn)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(yùn)效率低、資源浪費(fèi)問(wèn)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(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

該技術(shù)利用多級(jí)傳送帶將基坑開(kāi)挖的土石進(jìn)行外運(yùn)，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(yùn)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(huì)效益。