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  • 1 # 小湯糰灬

    3.3防治措施

    雖然盾構法施工的應用時間已經較長,刀盤發生結泥餅問題一直都是盾構法施工中的一大難題。但至今,也沒有一種能夠徹底消除盾構泥餅發生的技術方法。在施工技術上更多的是各個施工單位結合自己積累的施工經驗進行分析研究,主要集中在對泥水效能的控制和盾構掘進引數的控制選擇上。在對已形成的泥餅處理方面,主要還是採取人工開倉清除等方式。

    3.3.1盾構機裝置改造

    泥餅是在掘進過程中,泥質粉砂岩地層遇水軟化和刀盤掘進擠壓形成泥團堆積附著在刀盤及刀盤牛腿上,不斷碾壓後形成的。因而增強土倉內迴圈的能力,降低粘土的附著,對減輕盾構泥餅的形成有非常重要的作用。結合泥水盾構機環流系統的特點,設計了一套土倉內迴圈裝置,該裝置能同時進行刀盤注水和對刀盤中心開口處送入迴圈泥漿(見下圖)。

    迴圈泥漿該裝置的旋轉管前端與刀盤連線,中部孔與刀盤注水通道相通,固定支座安裝在盾構機中隔板上,後端與迴圈泵的送泥管相連。在旋轉管內設定的隔板將管內分成兩個隔離的內腔。

    迴圈泵將迴圈泥漿泵送至後腔,經過Y型管注入刀盤中心兩側。從而直接沖刷刀盤和增大迴圈流量。透過調節泵的轉速來獲得合適的泥漿流量。而另一路高壓自來水透過注水管及迴轉接頭和水管進入旋轉管前腔,再到達中心開口。

    透過刀盤中心位置注入大流量的迴圈泥漿,直接沖刷刀盤,沖掉尚未形成的泥餅,增大內迴圈流量,及時把切削下來的粘土帶走,阻止土團的相互粘結和研磨,從而不易結泥餅。不但所泵入的迴圈泥漿可以增加切削土體流塑性,而且注入的高壓自來水可以進一步稀釋泥漿粘度,提高盾構機排泥的輸送能力。有效防止盾構機刀盤面泥餅的形成。

    同時,在盾構機土倉中隔板中部適當位置增加布設攪拌棒,以增加渣土流動性。也可以在一定程度上降低泥餅形成的速度。

    調整刀具配置,增加刀具高度差,拉開各類切削刀具的高度差等方式,如採用的貝殼刮刀高出刀盤140mm,外圈滾刀高出刀盤140mm,為開挖面破除下來的碴土留出足夠的出碴空間,可有效減少渣土在刀盤中心滯留的時間,減小盾構機掘進時擠壓粘土形成泥餅的速度。

    3.3.2嚴格控制環流泥水效能引數

    這是非常關鍵的因素,泥水盾構機在中、強風化巖和粘土地層的掘進過程中,必須及時用低比重優質泥漿置換土倉內高粘性土,防止土塊在刀盤和土倉附近堆積,保證刀盤開口處通暢。因此要選擇適合泥漿指標,並進行嚴格控制。

    (1)掘進過程中,嚴格控制泥漿的各種效能指標,包括粘度、密度和析水率等。根據中、強風化巖和粘土地層岩土特性,透過對隧道洞身地層的抽芯土樣進行實驗,選取使用引數適合的低粘度、低密度、低失水性的泥漿。

    (2)根據實驗結果,泥漿指標應控制為:密度1.05-1.15g/cm3;粘度18-20s。在掘進初期,往泥漿內新增潤滑劑(如工業洗滌劑),可以有效減少岩石粉末和土層中的粘土附著在刀盤或已經形成的泥餅上的機率,並且可以化解初步形成的泥餅。

    (3)掘進過程中,泥漿會因渣土的溶解,引起泥漿粘度和比重的快速上升,導致迴圈泥漿渣土攜帶能力的嚴重下降,容易造成粘土團滯留在刀盤及土倉內。因此,在盾構掘進的過程中,要及時進行泥漿指標的實驗,必要時每5分鐘就需監測一次。根據泥漿情況,透過裝置排漿和連續加註清水的方式,稀釋粘稠的高濃度泥漿。

    3.3.3控制盾構掘進引數和環流系統的配置及操作

    加強對盾構掘進引數的觀察,注意刀盤扭矩推力的異常變化。在掘進期間,保持迴圈泵和刀盤防泥餅裝置對刀盤不間斷的泥漿迴圈和對刀盤不間斷的沖洗,同時結合刀盤中心注水系統的使用。掘進完成後繼續進行泥漿迴圈,儘量排空刀盤及土倉內的渣土, 防止其大量的附著。

    加大送排泥漿流量。掘進過程中,避免採用逆迴圈推進模式,確保切削下的渣土及時得到排出,儘量避免刀盤進土口和土倉內渣土的粘結。

    盾構機掘進速度不宜超過20mm/min,在刀盤扭矩不大的情況下,可以適當加快刀盤的轉速,減少大塊粘土產生的數量。此外,刀盤旋轉切削時,要經常進行正反向切換,不要長時間在旋轉。

    掘進時要密切注意出渣量的變化,當發現出渣量異常減少時,要及時採取對土倉和刀盤實施迴圈清洗。在掘進過程中每掘30cm清洗一次土倉,防止土倉內結成泥餅。對土倉隔板的溫度也進行人工隨時探測。

    調整環流中繼泵的設定距離,根據掘進地層的地質情況及可能出現的泥漿流體性狀及環流中繼泵的效能,隨著隧道線路的延長,調整環流中繼泵的佈置距離,從而獲得最佳流體輸送效率。

    3.3.4刀盤泥餅在不開倉情況下的消除

    對於輕微的泥餅現象,可以用泥漿或刀盤。同時高速空轉刀盤,藉助泥餅自身的離心力脫離出刀盤的表面。 使用工業除垢劑或者漂白劑破壞粘土土質性狀,透過刀盤注水或清洗系統將注入工業除垢劑或者漂白劑注入刀盤處。在經過一段時間浸泡後,轉動刀盤攪拌,經過攪拌。可顯著瓦解刀盤表面泥餅的結塊情況。

    3.3.5開倉清除刀盤泥餅

    在地質條件好的地方比較容易實現氣壓或者常壓開倉,人工進入採取高壓水切割或者其它機械方式實施清除。由於泥餅是經過長時間擠壓受熱後形成,硬度極大,需要較長的清除時間。而在地質較軟,或者富水地層中進行人工開倉清除泥餅,安全風險就比較大,而且準備的工作多,時間長。必要時,還必須在地面加固配合的條件下才能進行,費用也高。因而人工開倉清除泥餅是具有侷限性和較大的安全風險的。

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