基坑土石方传送带运输及破碎处理循环利用施工技术

陈小慧，王志权，雷 斌

(深圳市工勘岩土集团有限公司，广东 深圳 518063)

0 引言

近年来，随着城市建设的高速发展，高层及超高层建筑越来越多，基坑开挖越来越深，相应的基坑支护形式也越来越复杂[1]，这些因素给基坑土石方外运带来很多不便。传统土石方外运多采用吊运法、钢丝绳抓斗外运法、挖掘机配合自卸汽车法等。吊运法使用成本高，难以覆盖基坑全范围，出土范围受限，不利于基坑大面积出土，运土量小、效率低；钢丝绳抓斗外运法是利用抓斗抓取土方实现基坑土方的垂直外运，该方法需对基坑周边路面进行硬化加固，增加了施工成本、占用了工期；而挖掘机配合自卸汽车法需使用大量机械设备，铺设出土坡道，安全隐患和运输成本都较高[2]。垂直外运至基坑顶的土石方还需经泥头车进行外弃，过程中遗撒、扬尘造成严重的环境污染[3-4]。此外，基坑土石是可循环利用的资源，泥头车直接外弃也造成严重的资源浪费[5-6]。

因此，如何提高基坑土石的外运效率及资源化利用率是目前亟待解决的问题。本研究依托具体工程实例，利用基坑土石方传送带运输及破碎处理循环利用施工技术来实现土石方的高效外运和资源化利用。该技术绿色环保，有较高的经济和环保效益。

1 工程概况

广州某轨道交通车站主体土石方工程，车站全长540m，拟建场地内分布的主要地层有人工填土层、第四系冲洪积层、下伏基岩为侏罗系中统凝灰质砂岩。其中，中风化凝灰质砂岩岩体较破碎，碎裂岩岩体极破碎～破碎，层厚1.7～14.1m，石方含量较高。

2 基坑土石方传送带运输及破碎处理施工工艺

2.1 工艺原理

该施工技术通过颚式破碎机对较大土块、石块进行初步破碎，之后经设置的传送带将基坑土石方从基坑底传输至基坑顶预定堆场，经破碎站加工处理成各种所需成品物料，最终实现基坑土石的高效外运和基坑土合理再利用。其工艺原理如下。

1)在基坑底首先布置1道水平传送带与鄂式破碎机连接，破碎后的土石料直接落入该道传送带，将基坑内的物料运至基坑边缘处，传送带长度根据现场条件而定。

2)上升传输系统由若干级10m长传送带组成，其具体数量可由开挖深度决定；垂直上升传送带安装倾角约为30°稳定角，既可实现最佳传送速度，又可避免倾角过大导致传送的石料滑落。

3)传送带倚靠基坑壁设置，充分利用基坑内的混凝土支撑作为传送带的支点，并在基坑壁上钻孔植入槽钢固定，确保整个传输系统稳定。

4)各级垂直上升传送带连接节点处安装卸料挡板，以保证土石料在每级接力传输过程中不遗撒。

5)经传送带传输至基坑顶的土石料，再经水平传送带传输至预定位置集中堆放。

6)在堆场利用反击式移动破碎站对土石料进行破碎、分筛，经机械加工处理成粉砂、粗砂、砾砂、碎石等，砾砂、碎石可用作市政工程道路基层、垫层，粗砂、细砂可用于现场临时砌筑和喷射混凝土护面；对无利用价值的土料，则装车外运至弃土场。

基坑土石方传送带运输及破碎处理施工工艺原理如图1所示。

图1 基坑土石方传送带运输及破碎处理施工工艺原理

2.2 工艺流程

基坑土石方开挖、传送带运输、破碎处理利用施工工艺流程如图2所示。

图2 施工工艺流程

2.3 操作要点

2.3.1基坑土方开挖

1)中风化岩层以上的土方采用抓斗结合泥头车的方式进行外运。

2)基坑开挖至中风化岩层范围内时，利用潜孔钻钻凿爆破孔，采用静爆和明爆开挖，由此产生的石方经传送带外运，并经破碎机破碎筛分后循环使用。潜孔钻凿孔如图3所示。

图3 潜孔钻钻凿成孔

3)对于岩石结构不稳定的区域，每次爆破后作业前检查此区域是否有松动，以免爆破振动导致岩石结构破坏进而使作业时发生安全事故。

4)作业如遇较长时刻停机，将冲击器提出孔外，避免孔口塌方阻卡钻具。

2.3.2基坑土石方预处理

1)基坑土方开挖过程中，土质情况复杂，各种粒径大小的土石混杂，在用传送带向外运送物料过程中，较大的石块、土块会导致传送带的皮带受损，或在传输过程中向下滑落，给施工带来安全隐患。因此，在将基坑开挖土向外运送前首先进行预处理。

2)在基坑底布置1台移动颚式破碎站，基坑开挖产生的较大石块先经破碎机破碎处理，之后经出料机落至水平传送带上方的入料口内。

3)粒径较小的物料无须经过破碎机破碎，直接经挖掘机放入与入料口相连的给料平台内，之后经入料口落入水平传送带。

4)分类处理后的土石最终落至水平传送带，再由水平传送带运送至基坑边缘处。流程如图4所示。

图4 基坑土石方预处理流程

2.3.3传送带传输系统

1)基坑底部首先布设1道水平传送带，该道传送带主要是将基坑中间的粒料传送至基坑边缘处，其倾角α可根据现场情况调节，但最大应≤30°。水平传送带布设如图5所示。

图5 基坑底水平传送带

2)该传输系统垂直运输方向由5级10m长的传送带组成，传送带倾角均保持为30°，各级传送带之间相互搭接，将粒料从基坑底运至基坑顶部。

3)传送带用工字钢与基坑侧壁相连，同时充分利用基坑内的支撑来搭设平台作为传送带的支撑点，保证传送带连续稳定向外运输粒料。传送带与基坑侧壁连接方式及支撑平台分别如图6，7所示。

图6 传送带与基坑侧壁连接

图7 传送带下支撑平台

4)各级传送带连接节点处安装相应的卸料挡板，保证物料顺利落入下一级传送带，并防止过程中物料遗撒，如图8所示。

图8 各级传送带之间卸料挡板

5)运至基坑顶部的粒料经2道水平传送带运至场外集中堆放，这2道传送带架设在场地道路上方，设置防护措施，以防止物料遗撒给现场造成安全隐患和环境污染。场地道路上方传送带如图9所示。

2.3.4基坑土石后续破碎处理

1)运至场地外堆场的基坑土由挖掘机倒入反击式移动破碎站破碎，之后集中堆放。整个堆场大小可视现场情况而定。

2)通过调节反击式移动破碎站反击板和板锤之间的间隙控制出料粒径，将土石料破碎筛分为粉砂、粗砂、砾砂和碎石。

3)经反击式破碎机破碎之后的物料，砾砂、碎石用作市政工程道路基层、垫层，粗砂、细砂用于现场临时砌筑和喷射混凝土护面，废料则直接丢弃。

2.4 施工工艺特点

1)出土效率高 该施工技术开挖过程中无须预留出土坡道，开挖的土方、石方经破碎机破碎后，直接经皮带传输机运至场地外堆场堆放，可实现随挖随运，且其传送出土不受时间限制，出土效率得到有效提升。

2)机械易于布置 该技术用到的传送带塑性好，不易断裂。通过设置多级转换，其输送运输坡度适用性较强，输送机的装料与排料设施可布置在任何位置，极具便利性。

3)绿色环保施工 该技术在堆场利用破碎机建成破碎站，对基坑土石等废料进行分选分筛，加工处理成各种所需物料，可供市政道路基层、垫层和基坑回填等施工使用，大大提高基坑土利用价值，资源再生利用有利于绿色环保施工。

4)安全性能高 采取皮带传输机对基坑土方进行外运处理，减少了基坑内大型机械设备数量，防止机械设备对基坑中各类支护构件的碰撞，有效避免各类安全事故发生。

5)经济效益好 基坑土方经传送带外运，皮带式运输机的输送能力强，能耗低、结构简单、便于维护，相较于传统的预留出土坡道、机械抓斗垂直吊运等方式，该方式不但效率更高，所需人员及机械数量也更少，降低了造价。

2.5 实施效果评价

通过在该项目中应用基坑土石方传送带运输及破碎处理循环利用施工技术，有效解决了基坑土石外运效率低、资源浪费问题。该技术在经济效益、环境保护、资源化再利用方面都突显了较大优越性，具有易操作、复用性强等诸多优点。

3 结语

该技术利用多级传送带将基坑开挖的土石进行外运，利用破碎机破碎筛分，将各种粒径大小的粒料用于施工，不仅使基坑土石方的外运效率大大提高，也提升了基坑渣土的资源化再利用率，具有良好的经济和社会效益。