螺旋輸送器是土壓平衡盾構機重要部件,有兩個作用。
螺旋輸送器的作用:
一是掘進中碴土排放的通道;二是掘進時螺旋機內形成土塞建立前方土倉的壓力。螺旋輸送機分為有中心軸和無中心軸二種,我項目使用的為有中心軸,為了更好的在螺旋機內形成土塞,減少噴涌的發生,在螺帶中部有一段螺帶不連續,使碴土在此段得到適當的壓縮,增加土倉的密封效果。
螺旋輸送機外側直徑為900㎜,速度范圍(無級變速)0~22r/min,最大扭矩215Knm,輸送能力300m3/h。
螺旋輸送機前端即土倉里設置了一對閘門,在需要時,可將螺旋輸送機體前后伸縮,關閉閘門,使盾構機與開挖面徹底分離。如圖。
按照順序,螺旋輸送機收縮并閘門關閉過程。
即使在突然斷面的情況下,盾構機上儲存的電量也足以將閘門關閉。
噴涌的害處:
螺旋輸送機發生噴涌時,大量高壓泥漿從出土口噴射出來,噴射泥漿能把盾體上的管線全部污染(車架連接處),滴流下來的泥漿匯到盾構機下部,會淹沒下部管片,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,影響進度。

大量地下水噴涌而出,時間長了會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。如果不采取措施風險程度會非常可怕。
螺旋輸送機噴涌形成的環境:
為什么會噴涌呢?經過長時間的現場實踐,也參考了許多資料,總結如下。
1、富水地層引發噴涌。如果隧道斷面處于復合地層中,斷面上部是粉質粘土,下部為強風化圍巖、中風化圍巖,或者三種地層錯縱交叉,那么地層交界處往往地下水豐富。在開挖時雖然減少泡沫用量,但是因為每開挖一環要用1個小時以上,所以噴涌不可避免。
2、富水斷裂帶引發噴涌。我們項目沒有發生這種情況,但是可想而知,隧道被豐富的地下水包圍,而且地質上裂隙發育,肯定會噴涌。
3、江河下隔水層被擊穿引發噴涌。盾構工作面處于江河下面,或者下穿河道要十分小心,我們臨標上海某公司盾構機穿越“秦淮河”,據了解也采取了多方面措施,比如:更換盾尾刷,使用外國進口“康達特”盾尾油脂,雙液漿封堵管片后面通道,海綿條堵縫隙、儲備搶險物資等。
4、隧道尾部滲流水匯入掌子面引發噴涌。隧道處于自立性較高的圍巖中,好處是地層穩定不容易下沉,但是如果因此而忽視了注漿量,注漿不密實或者二次注漿沒有起到補足的作用,地下水會沿著管片外壁由后向前流動,當大量的地下水流入掌子面時,在土倉內形成較大的水壓力,開倉出碴時當然會噴涌。如果處于砂質土中更要小心,大量噴涌帶出細砂使地層中存在空洞,如果沒有發現或者不重視,輕者會造成地表下沉超限,重者可能會大面積坍塌。
5、在粘土地層中噴涌。在粘土地層中,如果沒有合理使用泡沫劑,或者刀盤的轉速慢而推進快,碴土不能均勻打散成粘稠狀,在土倉內會結成泥餅。結泥餅后的土倉空間被擠壓,刀盤帶著大塊的泥餅轉動使機械加大了推力,吃力地向前走。掌子面的碴土要出來,被泥餅阻住出不來,越結越多越結越硬,粘土地層一般含水量是飽和狀的,地下水越聚越多,當打開螺旋輸送器閥門時噴涌發生。我們施工右線到K7+200附近時,換刀時發現土倉內有結泥餅現象,增加了刀具的磨損程度。
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