刀盤注入口位置優(yōu)化技術(shù)

何建忠 秦倩云 馬俊江 沈福良 孫相志

1.中鐵三局集團(tuán)第二工程有限公司 066000 2.天業(yè)通聯(lián)(天津）有限公司 066000

一、H016土壓平衡盾構(gòu)機(jī)使用地質(zhì)工況

東三教站～東崗頭站盾構(gòu)區(qū)間：總長896.3m，線路縱向坡度呈“V”字型坡，區(qū)間覆土18～20m。

工程地址表

新石家莊站～東三教站盾構(gòu)區(qū)間：總長1370.6m，線路縱向坡度呈“V”字型坡，區(qū)間覆土18～20m。

工程地質(zhì)表

二、土壓平衡盾構(gòu)機(jī)注入口簡介

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)主要適用于粘稠土壤的施工，當(dāng)含砂量超過某一限度時，泥土的塑流性明顯變差，土倉內(nèi)的土體因固結(jié)作用而被壓密，導(dǎo)致碴土難以排送，可向土倉內(nèi)注水或泡沫、膨潤土等，然后進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，使砂質(zhì)土泥土化。泡沫是一種塑流化改性劑，除具有改善開挖土體的塑流性外，還具有潤滑刀盤、刀具、螺旋輸送機(jī)，降低刀盤扭矩，保持開挖面穩(wěn)定，提高開挖土體的止水性的作用。通過刀盤上布置的泡沫管也可以用來加注膨潤土或泥漿，采用泡沫注入系統(tǒng)，拓寬了土壓平衡盾構(gòu)的地質(zhì)適應(yīng)范圍。泡沫注入管的位置和數(shù)量直接影響著土體的改良效果和刀具的潤滑效果。同時，泡沫的注入還能有效地防止刀盤中心形成泥餅。泡沫注入口一般設(shè)置在刀盤的中心部位及刀盤的背面。泡沫注入管通過旋轉(zhuǎn)接頭引入，在刀盤上的布置有內(nèi)置式和外置式兩種，外置式泡沫管清理較容易，但由于與土體直接摩擦，易損壞；內(nèi)置式不易磨損，但堵塞時清理較困難；目前一般采用內(nèi)置式泡沫管。

三、H016刀盤注入口優(yōu)化設(shè)計

圖一

原設(shè)計A1、A2、A3為泡沫注入口，B1、B2為加泥注入口。經(jīng)分析認(rèn)為，原設(shè)計泡沫注入口過于集中在掌子面中心，而水量不足，掌子面外周泡沫很少，造成渣土改良效果不佳，刀盤中心容易結(jié)泥餅，從而導(dǎo)致整個刀盤及土倉結(jié)泥餅。并且A2處泡沫注入口多次損壞，該位置磨損特別嚴(yán)重。

針對上述情況提出了改造方案（見圖二、圖三）。A1、A2、A3為泡沫注入口，B1、B2為加泥注入口。將A2位置向刀盤外部移動，移到刀盤外周斜坡上，在刀盤外周處加大土體改良力度，降低刀盤泥餅形成，減小對刀盤外周及外圍刀具的磨損。

圖二

圖三

四、結(jié)語

目前，我國的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)已經(jīng)成熟，但是盾構(gòu)機(jī)刀盤注入口合理分布一直沒有得到很好的解決，需要繼續(xù)探索和研究。作者結(jié)合H016土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)在石家莊施工的實例優(yōu)化了刀盤注入口的布置，改良的土體的塑流性。