泥水平衡盾构机粘土地层的适应性改造.pdf

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1、仅不版／改iF_与更新泥水平衡盾构机粘土地层的适应性改造李东升(中铁十四局扬州瘦西湖隧道指挥部，江苏扬州225007)摘要：对南京长江隧道工程泥水式盾构机进行改造，使该盾构机适用于地质差异较大的扬州瘦西湖隧道工程。关键词：盾构机；地质；改造中图分类号：u455．31文献标识码：B文章编号：1671—0711(2014)03—0048—03一、概述扬州瘦西湖隧道工程，是由中铁十四局集团公司承揽的又一大直径、高难度地下隧道工程。超大直径泥水平衡盾构机在全断面硬质粘土地层施工无成功经验可借鉴，因此如何对盾构机进行适应性改造是本项目需要探索和克服的重难点之一。此项工程采用为南京长江隧道工程设

2、计的盾构机进行隧道掘进施工，其盾构是根据穿越粉细砂和卵石层的南京长江隧道工程量身订做的直径14．93m泥水平衡盾构机。且两个工程项目的地层差异大，原南京长江隧道穿越地层为粉细砂和卵石层，而扬仆1瘦西湖隧道穿越地层却全为粘土层，因此必须对盾构机进行适应性改造，才能确保新工程项目的顺利进行。二、前期盾构机刀盘改造1．盾构机刀盘改造思路2012年1～5月，在盾构机整修过程中，为防止刀盘前部结泥饼，需要采用增加流量分配系统的方案，就是在不改动盾构机中心回转接头和冲刷流量的前提下，图1盾构机刀盘冲刷系统改造图对刀盘进行分时、分步冲刷。于是按照该思路，设计了了刀盘前部防结泥饼的改造要求。一套与原

3、盾构机刀盘相匹配的刀盘冲刷系统。三、盾构机在粘土地层中试掘进11环的情况2．刀具冲刷系统设计及实施盾构机刀盘改造后，于2o13年1月正式盾构隧道图1为盾构机刀盘冲刷系统改造图。在盾构机刀盘掘进，从掘进开始至+11环完成的试掘进过程中，发每个主臂上各设置了4个冲刷装置，6个主臂共计24个现盾构机掘进效率非常低，泥水循环系统排渣不畅。冲刷口；在刀盘中心保留了原有的6个冲刷装置；在中1．盾构机掘进参数心更换为鱼尾刀，并设置3个冲刷装置。该工作于2012根据地层情况和盾构机状况，正常掘进时，采用如年10月全部完成。下掘进参数：刀盘速度lr／min，贯入度5～15mm／r，3．刀盘冲刷装置优化

4、改造推进速度5～15mm／min，刀盘扭矩3．5～7．5MNm，在2012年11月刀盘冲刷调试过程中，发现冲刷装泥水循环流量1800～2000m／h，进浆比重1．10～置实现了分时分部冲刷，但是冲刷压力达不到要求，冲1．15，粘度23s。刷效果不理想。为此，对刀盘冲刷喷头的形状与尺寸进2．泥水环流系统行了优化，以满足开挖仓内刀盘冲刷的实际需要，达到排渣不畅、进出浆流量不匹配。主要表现如下。48中国设备工程2014．03／卜，／v5-％迥(1)盾构机排浆泵P2．1泵吸口总出现负压。正常情3．23m；盾构开挖面为全断面下部粘土层，该层土体呈况下，P2．1泵吸口压力大于0．1MPa，但是在

5、掘进过程中，褐黄色、硬塑、含铁锰结核，具有中等膨胀性、中压缩性，经常出现一O．05MPa的负压现象。遇水易崩解。(2)泥浆循环流量波动很大，控制困难。泥浆循环1．高压进仓流量波动很大，经常出现流量突然波动。例如：出现了盾构机在该处切口压力0．05MPa，作业时液位降为泥水循环流量1900m／h波动至700m／h。一5．6m，气泡仓压力约为0．2MPa。如果实现初次改造思(3)支撑压力波动大。波动范围在0．05MPa左右。路中的增加冲刷系统，必须由潜水员进入气泡舱内，将选成盾构机推力增大、贯入度下降，最低可为0。开挖舱与气泡舱之间的闸门关闭，作业内容包括：潜水(4)停机后泥水场继续大量

6、出渣。掘进完毕后，继员在气泡舱内连接水、电、气、液压管路；清理舱内淤续循环会大量出渣；浸泡12h后，一般还会有大量出渣。积粘土，关闭平衡阀；取出前闸门销子；清理前闸门底鉴于以上问题，只能采取掘进20min，循环40min部粘土、关闭前闸门、安装定位销等。该类作业此前由的措施，每环约需1Oh进行掘进，掘进速度非常低。德国北海潜水公司完成，效率低、价格高。现在由公司四、原因分析和初次改造思路自行完成。2013年3月12～18日，公司完成了高压进仓关闭开挖舱与气泡舱间闸门等一系列工作，为盾构1．盾构机格栅太小原因分析：因盾构机所处地层为粘土地层，非机气泡舱内改造作业提供了保障。常容易造成气

7、泡舱内堆积，原来的格栅在气泡舱内孔在整个作业过程中维持开挖舱拱顶泥水压力在径又非常小。原格栅尺寸为170mmX170mm(筋板宽0．05MP左右，考虑到带压作业过程中气泡舱液位在1l0mm)，不利于渣土通过，易造成排渣阻塞现象。一5．6m左右，则带压进舱作业压力大约在O．225MPa初次解决思路：增大格栅孔，改为250mm×250mm上下(开挖舱拱顶支撑压力不小于0．05MPa)。进舱作业采用27m、105min减压吸氧方案，具体为9m吸氧(筋板宽30mm