洛阳市金桥实业有限公司

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盾构机结泥饼的处理简单介绍

  防治措施

  虽然盾构法施工的应用时间已经较长,刀盘发生结泥饼问题一直都是盾构法施工中的一大难题。但至今,也没有一种能够彻底消除盾构泥饼发生的技术方法。

  在施工技术上更多的是各个施工单位结合自己积累的施工经验进行分析研究,主要集中在对泥水性能的控制和盾构掘进参数的控制选择上。在对已形成的泥饼

  处理方面,主要还是采取人工开仓清除等方式。

  盾构机设备改造

  泥饼是在掘进过程中,泥质粉砂岩地层遇水软化和刀盘掘进挤压形成泥团堆积附着在刀盘及刀盘牛腿上,不断碾压后形成的。因而增强土仓内循环的能力,降低粘土的附着,对减轻盾构泥饼的形成有非常重要的作用。结合泥水盾构机环流系统的特点,设计了一套土仓内循环装置,该装置能同时进行刀盘注水和对刀盘中心开口处送入循环泥浆。

  循环泥浆该装置的旋转管前端与刀盘连接,中部孔与刀盘注水通道相通,固定支座安装在盾构机中隔板上,后端与循环泵的送泥管相连。在旋转管内设置的隔板将管内分成两个隔离的内腔。

  循环泵将循环泥浆泵送至后腔,经过Y型管注入刀盘中心两侧。从而直接冲刷刀盘和增大循环流量。通过调节泵的转速来获得合适的泥浆流量。而另一路高压自来水通过注水管及回转接头和水管进入旋转管前腔,再到达中心开口。

  通过刀盘中心位置注入大流量的循环泥浆,直接冲刷刀盘,冲掉尚未形成的泥饼,增大内循环流量,及时把切削下来的粘土带走,阻止土团的相互粘结和研磨,从而不易结泥饼。不但所泵入的循环泥浆可以增加切削土体流塑性,而且注入的高压自来水可以进一步稀释泥浆粘度,提高盾构机排泥的输送能力。有效防止盾构机刀盘面泥饼的形成。

  同时,在盾构机土仓中隔板中部适当位置增加布设搅拌棒,以增加渣土流动性。也可以在一定程度上降低泥饼形成的速度。

  调整刀具配置,增加刀具高度差,拉开各类切削刀具的高度差等方式,如采用的贝壳刮刀高出刀盘140mm,外圈滚刀高出刀盘140mm,为开挖面破除下来的碴土留出足够的出碴空间,可有效减少渣土在刀盘中心滞留的时间,减小盾构机掘进时挤压粘土形成泥饼的速度。

  严格控制环流泥水性能参数

  这是非常关键的因素,泥水盾构机在中、强风化岩和粘土地层的掘进过程中,必须及时用低比重优质泥浆置换土仓内高粘性土,防止土块在刀盘和土仓附近堆积,保证刀盘开口处通畅。因此要选择适合泥浆指标,并进行严格控制。

  (1)掘进过程中,严格控制泥浆的各种性能指标,包括粘度、密度和析水率等。根据中、强风化岩和粘土地层岩土特性,通过对隧道洞身地层的抽芯土样进行实验,选取使用参数适合的低粘度、低密度、低失水性的泥浆。

  (2)根据实验结果,泥浆指标应控制为:密度1.05-1.15g/cm3;粘度18-20s。在掘进初期,往泥浆内添加润滑剂(如工业洗涤剂),可以有效减少岩石粉末和土层中的粘土附着在刀盘或已经形成的泥饼上的几率,并且可以化解初步形成的泥饼。

  (3)掘进过程中,泥浆会因渣土的溶解,引起泥浆粘度和比重的快速上升,导致循环泥浆渣土携带能力的严重下降,容易造成粘土团滞留在刀盘及土仓内。因此,在盾构掘进的过程中,要及时进行泥浆指标的实验,必要时每5分钟就需监测一次。根据泥浆情况,通过泥浆处理设备排浆和连续加注清水的方式,稀释粘稠的高浓度泥浆。

  控制盾构掘进参数和环流系统的配置及操作

  加强对盾构掘进参数的观察,注意刀盘扭矩推力的异常变化。在掘进期间,保持循环泵和刀盘防泥饼装置对刀盘不间断的泥浆循环和对刀盘不间断的冲洗,同时结合刀盘中心注水系统的使用。掘进完成后继续进行泥浆循环,尽量排空刀盘及土仓内的渣土, 防止其大量的附着。

  加大送排泥浆流量。掘进过程中,避免采用逆循环推进模式,确保切削下的渣土及时得到排出,尽量避免刀盘进土口和土仓内渣土的粘结。

  盾构机掘进速度不宜超过20mm/min,在刀盘扭矩不大的情况下,可以适当加快刀盘的转速,减少大块粘土产生的数量。此外,刀盘旋转切削时,要经常进行正反向切换,不要长时间在同一方向旋转。

  掘进时要密切注意出渣量的变化,当发现出渣量异常减少时,要及时采取对土仓和刀盘实施循环清洗。在掘进过程中每掘30cm清洗一次土仓,防止土仓内结成泥饼。对土仓隔板的温度也进行人工随时探测。

  调整环流中继泵的设置距离,根据掘进地层的地质情况及可能出现的泥浆流体性状及环流中继泵的性能,随着隧道线路的延长,调整环流中继泵的布置距离,从而获得最佳流体输送效率。

  刀盘泥饼在不开仓情况下的消除

  对于轻微的泥饼现象,可以用泥浆或高压水清洗刀盘。同时高速空转刀盘,借助泥饼自身的离心力脱离出刀盘的表面。 使用工业除垢剂或者漂白剂破坏粘土土质性状,通过刀盘注水或清洗系统将注入工业除垢剂或者漂白剂注入刀盘处。在经过一段时间浸泡后,转动刀盘搅拌,经过搅拌。可显著瓦解刀盘表面泥饼的结块情况。

  开仓清除刀盘泥饼

  在地质条件好的地方比较容易实现气压或者常压开仓,人工进入采取高压水切割或者其它机械方式实施清除。由于泥饼是经过长时间挤压受热后形成,硬度极大,需要较长的清除时间。而在地质较软,或者富水地层中进行人工开仓清除泥饼,安全风险就比较大,而且准备的工作多,时间长。必要时,还必须在地面加固配合。的条件下才能进行,费用也高。因而人工开仓清除泥饼是具有局限性和较大的安全风险的。

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2018-11-30

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