摘要：針對目前盾構機中的螺旋輸送機由于地質條件變化造成出渣不順暢，嘗試將刮板輸送機應用在盾構機中，取代螺旋輸送機出渣。通過試驗驗證了刮板輸送機在盾構機中應用的可行性，為盾構機的設計和施工提供了新思路。

　　關鍵詞：盾構機,螺旋輸送機,刮板輸送機,出渣

　　0引言

　　21世紀是地下空間大開發的世紀。我國城市軌道交通建設步入了快速發展的階段，盾構法因對周邊環境影響小、施工速度快、工程質量優良、施工安全環保、適應范圍廣等優勢，在城市地鐵隧道建設中正扮演越來越重要的的角色[1]。目前地鐵土壓平衡盾構機出渣方式主要是采用螺旋輸送機出渣。盾構機在掘進過程中，由于地質條件的變化，有時會造成螺旋輸送機出渣不順暢，甚至無法出渣的情況。針對螺旋輸送機在盾構法施工中的局限性，采用刮板輸送機代替螺旋輸送機出渣來保證盾構機的順利施工。

　　1螺旋輸送機與刮板輸送機的功能特點分析

　　目前的土壓平衡盾構機均采用螺旋輸送機出渣，渣土一般都需要渣土改良劑(泡沫或膨潤土)注入，來改變渣土的流動性[2]。只有渣土保持良好的流動性螺旋輸送機才能順暢出渣。如果地質變化，渣土有時在加入改良劑后仍然不能順暢從螺旋輸送機中排出。由于地鐵盾構施工一般都在城市中，渣土排出后，需要工程車運走，但是渣土改良后有時會成為漿狀，堆放地點尋找不便，同時還會給道路帶來污染問題。

　　刮板輸送機是用無端循環運動的刮板鏈條作為牽引構件，在多節可拆的敞開料槽內連續輸送散粒物料的輸送機械。它可輸送各種粉末狀、小顆粒和塊狀的流動性好的散粒物料，廣泛應用于冶金、電廠、港口及煤礦、鹽礦等礦山等井下場合[3]。刮板輸送機輸送的物料無需改良，干渣即可輸送，不需要帶壓輸送物料;并且具有適應性好，對環境的要求不高;協作性好;可彎曲性好;機身的強度和剛度高，能經得住碰撞和沖擊;耐磨性好;運載能力不受貨載塊度和濕度的影響等優點。

　　2刮板輸送機在盾構機中應用預期達到的目標

　　針對目前螺旋輸送機出渣存在的問題，將刮板輸送機引入盾構機中。在原有螺旋輸送機筒體的基礎上，拆除螺旋桿和驅動裝置，從筒體內插入刮板輸送機，預期達到以下目標：

　　(1)在渣土沒有改良或遭遇特定地質狀況下，螺旋輸送機會出現輸出渣土不順利的情況，筒體內刮板輸送機可適應各種地質狀況和渣土，實現各類渣土的順利輸出;

　　(2)盾構在不封閉狀態或土倉無加壓情況下掘進，料倉壓力小，會造成螺旋機排料不暢，筒體內刮板輸送機不受料倉壓力影響，能夠順利進行排料;

　　(3)遇到涌水時，可迅速將刮板輸送機后端分解，封堵螺旋筒尾端，能夠避免前方涌水進入隧道，保障施工安全;

　　(4)在不同地層和施工環境下，根據需要能夠很方便的與螺旋輸送機進行互換，這種復合的出碴方式，解決了常規盾構機的單一出碴方式帶來的一系列問題。

　　3具體實施方式

　　在盾構機隧道施工中，如圖1所示，螺旋輸送機狀態出碴時，螺旋輸送機通過連桿與盾體上焊接的耳板相連接。刀盤旋轉切削開挖面的泥土通過刀盤開口進入土倉，泥土落到土倉底部后，通過螺旋輸送機運到皮帶輸送機上，然后輸送到停在軌道上的碴車上。 當遇到螺旋輸送機不能滿足出渣要求，將螺旋輸送機中螺桿及動力部分拆除。將刮板輸送機與螺旋輸送機筒體連接，利用刮板輸送機出渣

　　如果施工過程中出現涌水，立即分解刮板輸送機后部，將未分解的刮板輸送機零部件塞入螺旋筒體內，封堵螺旋筒體后部，如圖3所示。

　　4刮板輸送機結構組成及技術參數

　　刮板輸送機由機頭部(包括電動機、傳動裝置、鏈輪組件等)、機身部溜槽(包括中部槽、調節槽、連接槽)、刮板、鏈條、機尾部、以及裝于溜槽兩側的附屬裝置等組成。

　　功率要求49.59KW

　　總扭矩：4969.7KN

　　馬達轉速：0～66r/min

　　額定壓力20MPa

　　額定扭矩：3833Nm，

　　工作壓力： 18MPa

　　流量： 165L/min

　　5刮板輸送機輸送能力試驗

　　5.1試驗準備

　　(1)泵站設備：選用A10V0140負載敏感泵一臺，配套電機55KW;比例負載敏感多路閥兩片組合，額定流量100L/min;1QJM32-1.25馬達兩臺;散熱器一臺; 過濾器一套，

　　(2)裝載機：4.5m3裝載機1臺

　　(3)渣土：50方，性質：粘土和石塊混合結構

　　(4)人員：現場操作和協調 3~4名工人，2名技術人員。

　　(5)渣土體積測量工具：依靠裝載機斗容大概測量渣土體積。

　　5.2試驗基本組成：

　　刮板輸送機，如圖2所示的盾構主機(不帶刀盤和螺旋軸)，連接螺栓，液壓系統、裝載機，碴土。

　　5.3試驗步驟

　　(1)按圖2將刮板輸送機與螺旋機筒體用螺栓連接在一起。

　　(2)進行液壓管路的連接。

　　(3)啟動液壓系統。

　　(4)將渣土堆積在刮板輸送機前端，使刮板機前部全部埋在渣土下(埋深控制在500mm左右)。

　　(5)啟動液壓馬達，馬達轉速控制在20r/min，觀察刮板輸送機輸送渣土的能力。

　　(6)加大刮板機前端的碴土埋深(埋深調整為1000mm左右)，同時加大馬達轉速，馬達轉速控制在60r/min，繼續觀察刮板輸送機運輸碴土的能力，同時觀察石塊通過螺旋輸送機筒體的能力。

　　6結論與探討

　　試驗結果驗證了刮板輸送機在螺旋輸送機筒體內運輸渣土的能力，完全滿足盾構施工過程中的實際需要，并適用于各種渣土的輸送。

　　試驗同時驗證了刮板輸送機與螺旋輸送機復合出渣方式是可行的。當地質條件較好，滿足螺旋輸送機排料時，采用螺旋輸送機排料。當不滿足螺旋輸送機排料時，將螺旋輸送機螺桿及動力部分拆除，保留螺旋輸送機筒體，從螺旋輸送機筒體內插入刮板輸送機，啟動刮板輸送機進行排料。

　　這種復合出渣方式，應用在盾構機上，能夠解決在盾構施工中所遇到的各種出渣難題，可以提高盾構機的施工進度，對今后的盾構設計思想也起到很好的啟發作用。

　　參考文獻：

　　[1]楊書江,孫謀,洪開榮.富水砂卵石地層盾構施工技術[M].北京：人民交通出版社，2011:1～1.

　　[2]陳韻章,洪開榮.復合地層盾構設計概論[M].北京：人民交通出版社，2009:277～278.

　　[3]王鷹.連續輸送機設計手冊[S].北京：中國鐵道出版社，2001:266～267.