含水量大的细砂层下卡特土压盾构机防喷泥改造设计与实施郭辛

含水量大的细砂层下卡特土压盾构机防喷泥改造设计与实施郭辛

郭辛1王智2田成安2

1中船重型装备有限公司511470；2中建交通建设集团有限公司100050

摘要：本文主要介绍在含水量大细砂层下卡特盾构机增加二级螺旋机后，尾部出渣口经常喷射泥浆，带来施工不便。根据螺旋机尾部闸门结构，以及现场实际勘验，设计再增加一道尾部闸门，并制作安装，达到防止泥浆喷射，保证设备运行，整洁施工环境。

关键词：盾构机：闸门：喷涌：

前言

当前我国地下空间的建设多采用盾构机施工，技术也是趋于成熟，在保证高效率的同时，施工人员的施工环境并没有的得到很大改善，当遇特殊的地形时，往往整个隧道都是泥浆，不光加大了日常维护的工作量，也让施共环境变得恶劣。

盾构机的螺旋输送机是将前方砂石从土仓中掘出送至尾部出渣口，将砂石排放到皮带输送机上运至后方渣土车。因此，尾部出渣口的设计好坏是砂石排放畅通、减少飞溅的关键位置。

卡特土压盾构机在含水量大细砂层下掘进时，为了降低土压，增加保压时长，增加了二级螺旋机，然而在实际使用时尾部出渣经常发生喷射泥浆无法制止，给施工带来了很大麻烦。

1、原二级螺旋机尾部出渣装置喷浆分析

1.1原尾部出渣装置结构概况

卡特土压盾构机为了适应地层要求增加了二级螺旋机，为卧式直排出渣，详见图1。其尾部出渣设计为双门错开式闸门，详见图2。

1.2喷浆原因分析

闸门的设计无论是单闸门还是双闸门都会在行程的轨道上设置滑槽，以便于开合。本机采用的双门错开式闸门，此种设计在正常使用时，可以有效的避免两侧闸门闭合位置被砂石卡住，然而本机增加的二级螺旋机出渣的方式为卧式直排，因此大量的泥砂就会将闸门下方滑槽堵塞，使得闸门无法自动关闭，每次都需用蛮力敲击处理。当再次开启式，由于闸门油缸设置位置为闸门中部，且连接处单薄，一旦机械结构在蛮力的敲击下发生变形，就会将油缸的拉伸方向改变，无法顺利打开闸门。因此此种设计给施工带来很大麻烦。

2、设计增加一道闸门

2.1设计构想

根据原出渣装置喷浆的原因分析，我们得出结论：

首先，卧式直排的方式必须更改，因此需要增加一节连接弯头，一端与原出渣口连接，另一端需设计有角度，使出渣闸门的安装与渣土流动的方向有角度，这样就减少了泥砂堆积在滑槽内。

其次，闸门的设计根据现场的空间情况，可改为单闸门双油缸式，这样避免了双门会卡砂石的问题，也避免了油缸在闸门中部受力，拉伸方向不稳定的问题。

最后，由于在隧道内进行改进，原闸门结构无法拆除，在保留的基础上，新闸门的正常运行需要与原闸门并联，且可以各自独立运行为佳。

2.2连接头结构设计

经过对原出渣装置的实际测绘，以及对隧道高度的测绘，设计并绘制了连接头的制作方案及制作图纸。注：根据施工经验，加开一道观察口，为后期清理泥砂带来方便。

2.3闸门结构设计

经过现场测绘，确定了闸门的制作尺寸，为了避免闭合时泥砂堵死闸门，将闸门底部端板开设长孔方，闸门闭合时可将槽内泥砂推出槽外。详见图3

图3

2.4液压原理设计

根据原尾部出渣装置的液压原理图进行更新，在总管路位置分别增加两组单项球阀，分别控制新旧两组闸门的开启和关闭，由于是独立的所以不使用旧闸门时可以将球阀关闭，这样新闸门不受影响独立工作。

3、新闸门安装实施

3.1安装材料及工具准备

由于设备已经在隧道内，所以施工难度较大，工具清单详见下表1：

表1

3.2安装流程

①将原出渣口挡泥框割除，并将连接弯头及闸门用手拉葫芦运送至皮带架上摆放好，（注：油缸接头，拉杆等位置用布条包裹好。）

②将连接弯头通过手拉葫芦进行安装定位，在制作连接弯头时，已将外径缩小，便于插入到原尾部出渣口内，连接弯头定位完成后进行焊接，焊接要求为水密焊。

③在隧道管片上选3点安装8字吊码，用手拉葫芦将闸门缓慢拉至连接弯头的下方，按设计要求进行定位，遇到卡顿时，用手锤、撬棍等进行局部校正。确保闸门与连接弯头贴合，出渣口对准皮带输送机上。定位完成后将闸门与连接弯头焊接，焊接时注意底部焊接死角位，可在闸门内侧补加一道焊，确保水密。

④闸门焊接完成后，在出渣口两侧及前方安装橡胶挡板，在排渣时可以阻挡由于压力过大喷射出的砂浆。详见图4

图4

⑤根据原理图进行管路连接。连接时注意新旧油缸的开合方向，避免管路接错。将线路捆扎好，避免缠绕影响运行。

⑥运行测试闸门，油缸伸缩触碰不到s顶部管片，且在皮带架两侧护板内运行；关闭旧闸门球阀，新闸门可以正常开合。

结语

通过本次对卡特土压盾构机二级螺旋机出渣装置的改造更新，有效的防止了泥浆喷涌，为整洁的施工环境提供了保障，更为后续类似改造提供了参考。

参考文献

[1]茅华隧道施工盾构螺旋机喷涌应对措施隧道建筑2014.10期

[2]魏康林土压平衡式盾构施工中喷涌问题的发生机理及其防止措施研究南京：河海大学，2003

[3]张敏，郑志敏，邓棕，扩展土压平衡盾构在含水地层中的适应性隧道建设，2003，23（2）：7-9.25