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螺旋輸送機為什么會噴涌及解決方案 |
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螺旋輸送機介紹：
螺旋輸送機是土壓平衡盾構(gòu)機重要部件，作用有二個：
一是掘進中碴土排放的通道；二是掘進時螺旋機內(nèi)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(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，增加土倉的密封效果。
螺旋輸送機外側(cè)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(shè)置了一對閘門，在需要時，可將螺旋輸送機體前后伸縮，關(guān)閉閘門，使盾構(gòu)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(guān)閉過程。
即使在突然斷面的情況下，盾構(gòu)機上儲存的電量也足以將閘門關(guān)閉。
噴涌的害處：
螺旋輸送機發(fā)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(gòu)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(fēng)險程度會非�？膳�。
螺旋輸送機噴涌形成的環(huán)境：
為什么會噴涌呢？經(jīng)過長時間的現(xiàn)場實踐，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，下部為強風(fēng)化圍巖、中風(fēng)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(huán)要用1個小時以上，所以噴涌不可避免。
2、富水?dāng)嗔褞бl(fā)噴涌。我們項目沒有發(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，使用外國進口“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、儲備搶險物資等。
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(dāng)大量的地下水流入掌子面時，在土倉內(nèi)形成較大的水壓力，開倉出碴時當(dāng)然會噴涌。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，如果沒有發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)速慢而推進快，碴土不能均勻打散成粘稠狀，在土倉內(nèi)會結(jié)成泥餅。結(jié)泥餅后的土倉空間被擠壓，刀盤帶著大塊的泥餅轉(zhuǎn)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(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)打開螺旋輸送器閥門時噴涌發(fā)生。我們施工右線到K7+200附近時，換刀時發(fā)現(xiàn)土倉內(nèi)有結(jié)泥餅現(xiàn)象，增加了刀具的磨損程度。
螺旋輸送機噴涌的解決方案：
在富水地層掘進，地下水含量較大，可以在盾構(gòu)機掘進參數(shù)上合理調(diào)整。比如：掘進時向土倉加入膨潤土，刀盤轉(zhuǎn)速加大，推進速度減慢，使膨潤土與碴土多攪拌一會，形成和易性較好的粘稠狀碴土，會不同程度減輕“土是土、水是水”的現(xiàn)象，減少噴涌。
在自立性較好的中風(fēng)化圍巖中掘進，根據(jù)注漿壓力合理調(diào)整注漿量，補充措施是二次注漿，水泥—水玻璃雙液漿起到阻止地下水形成通道的作用。另外可以采取在管片注漿孔上打孔放水的方法，掌子面水壓力減小了噴涌也就減少了。
防止在粉質(zhì)粘土地層中結(jié)成泥餅。主要是合理使用發(fā)泡劑，怎么樣使用才是合理的呢？從實際經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)，沒有一個固定的數(shù)字是萬能的，隨著地質(zhì)的千變?nèi)f化，發(fā)泡劑的用量、水的比例、使用孔數(shù)及位置、總的流量也隨時調(diào)整。通過視頻觀察螺旋輸送器出碴口，如果碴土比較粘稠，就算合理。
總結(jié)：
在施工過程中，螺旋輸送機噴涌發(fā)生機率較高，主要發(fā)生在富水段、斷面處于地層交界地段、停機時間較長時。
噴涌造成出碴量大，一列車出不完，影響了每一環(huán)的開挖進度；噴涌污染了施工環(huán)境，造成了人力的付出；噴涌造成地下水流失，監(jiān)控量測工作要及時反饋信息，增加注漿量。
綜觀我們的施工情況：噴涌不可避免，盾構(gòu)機司機細(xì)心觀察，合理調(diào)整掘進參數(shù)，可以減少噴涌次數(shù)。
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