螺旋輸送器是土壓平衡盾構(gòu)機(jī)重要部件,有兩個(gè)作用。
螺旋輸送器的作用:
一是掘進(jìn)中碴土排放的通道;二是掘進(jìn)時(shí)螺旋機(jī)內(nèi)形成土塞建立前方土倉(cāng)的壓力。螺旋輸送機(jī)分為有中心軸和無(wú)中心軸二種,我項(xiàng)目使用的為有中心軸,為了更好的在螺旋機(jī)內(nèi)形成土塞,減少噴涌的發(fā)生,在螺帶中部有一段螺帶不連續(xù),使碴土在此段得到適當(dāng)?shù)膲嚎s,增加土倉(cāng)的密封效果。
螺旋輸送機(jī)外側(cè)直徑為900㎜,速度范圍(無(wú)級(jí)變速)0~22r/min,最大扭矩215Knm,輸送能力300m3/h。
螺旋輸送機(jī)前端即土倉(cāng)里設(shè)置了一對(duì)閘門,在需要時(shí),可將螺旋輸送機(jī)體前后伸縮,關(guān)閉閘門,使盾構(gòu)機(jī)與開(kāi)挖面徹底分離。如圖。
按照順序,螺旋輸送機(jī)收縮并閘門關(guān)閉過(guò)程。
即使在突然斷面的情況下,盾構(gòu)機(jī)上儲(chǔ)存的電量也足以將閘門關(guān)閉。
噴涌的害處:
螺旋輸送機(jī)發(fā)生噴涌時(shí),大量高壓泥漿從出土口噴射出來(lái),噴射泥漿能把盾體上的管線全部污染(車架連接處),滴流下來(lái)的泥漿匯到盾構(gòu)機(jī)下部,會(huì)淹沒(méi)下部管片,造成管片拼裝困難。這種情況下,工作人員不得不停下正常施工去清理泥巴,影響進(jìn)度。
大量地下水噴涌而出,時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)使掌子面與地層水系連通,地下水大量流失造成地表下沉,甚至建筑物下沉。如果不采取措施風(fēng)險(xiǎn)程度會(huì)非常可怕。
螺旋輸送機(jī)噴涌形成的環(huán)境:
為什么會(huì)噴涌呢?經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,也參考了許多資料,總結(jié)如下。
1、富水地層引發(fā)噴涌。如果隧道斷面處于復(fù)合地層中,斷面上部是粉質(zhì)粘土,下部為強(qiáng)風(fēng)化圍巖、中風(fēng)化圍巖,或者三種地層錯(cuò)縱交叉,那么地層交界處往往地下水豐富。在開(kāi)挖時(shí)雖然減少泡沫用量,但是因?yàn)槊块_(kāi)挖一環(huán)要用1個(gè)小時(shí)以上,所以噴涌不可避免。
2、富水?dāng)嗔褞бl(fā)噴涌。我們項(xiàng)目沒(méi)有發(fā)生這種情況,但是可想而知,隧道被豐富的地下水包圍,而且地質(zhì)上裂隙發(fā)育,肯定會(huì)噴涌。
3、江河下隔水層被擊穿引發(fā)噴涌。盾構(gòu)工作面處于江河下面,或者下穿河道要十分小心,我們臨標(biāo)上海某公司盾構(gòu)機(jī)穿越“秦淮河”,據(jù)了解也采取了多方面措施,比如:更換盾尾刷,使用外國(guó)進(jìn)口“康達(dá)特”盾尾油脂,雙液漿封堵管片后面通道,海綿條堵縫隙、儲(chǔ)備搶險(xiǎn)物資等。
4、隧道尾部滲流水匯入掌子面引發(fā)噴涌。隧道處于自立性較高的圍巖中,好處是地層穩(wěn)定不容易下沉,但是如果因此而忽視了注漿量,注漿不密實(shí)或者二次注漿沒(méi)有起到補(bǔ)足的作用,地下水會(huì)沿著管片外壁由后向前流動(dòng),當(dāng)大量的地下水流入掌子面時(shí),在土倉(cāng)內(nèi)形成較大的水壓力,開(kāi)倉(cāng)出碴時(shí)當(dāng)然會(huì)噴涌。如果處于砂質(zhì)土中更要小心,大量噴涌帶出細(xì)砂使地層中存在空洞,如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)或者不重視,輕者會(huì)造成地表下沉超限,重者可能會(huì)大面積坍塌。
5、在粘土地層中噴涌。在粘土地層中,如果沒(méi)有合理使用泡沫劑,或者刀盤的轉(zhuǎn)速慢而推進(jìn)快,碴土不能均勻打散成粘稠狀,在土倉(cāng)內(nèi)會(huì)結(jié)成泥餅。結(jié)泥餅后的土倉(cāng)空間被擠壓,刀盤帶著大塊的泥餅轉(zhuǎn)動(dòng)使機(jī)械加大了推力,吃力地向前走。掌子面的碴土要出來(lái),被泥餅阻住出不來(lái),越結(jié)越多越結(jié)越硬,粘土地層一般含水量是飽和狀的,地下水越聚越多,當(dāng)打開(kāi)螺旋輸送器閥門時(shí)噴涌發(fā)生。我們施工右線到K7+200附近時(shí),換刀時(shí)發(fā)現(xiàn)土倉(cāng)內(nèi)有結(jié)泥餅現(xiàn)象,增加了刀具的磨損程度。
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