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盾构机掘进中的常见问题----结泥饼
泥饼的形成、现象及危害

在可塑、硬塑状的粘土类地层,粘土质砂土地层,泥岩、泥质粉砂岩、母岩为花岗岩的残积土层,全风化岩层和强风化岩层等地层中掘进时易形成泥饼,当岩层或土中粘土矿物量超过1/4时,泥饼形成可能性增加,使用滚刀要比用齿刀在粘土类地层中掘进形成泥饼的几率大。如硬岩中的粘土层夹层在掘进参数不变或调整不及时时易形成泥饼。

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形成泥饼现象会使掘进时刀盘的扭矩变小,一般小于2400kN.m;推力大幅度增大,一般在9800kN.m左右;推进速度降低,一般小于10mm/min;螺旋输送器转速在4.5~18r/min时,出料很少或几乎没有。

泥饼的出现会造成掘进困难,使刀盘的温度急剧升高,易造成滚刀刀圈的退火,刀体受热膨胀,使刀圈产生偏磨或急剧磨损;若长时间得不到处理,易造成地表塌方和盾构机严重损坏,因此发现后必须及时采取措施。

泥饼的预防

除刀盘刀具的布置、开口率、刀盘辐条结构等因素外,针对易形成泥饼地层,首先是多用泡沫,一般打开2~3个泡沫流量开关使刀盘切削下来的渣土具有良好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩擦力;其次是调整泡沫比例,一般在2%~4%之间,特别须注意刀盘中心区由于开口率小,线速度低等原因,是泥饼形成的高发区,应最先打开通向刀盘中心区的泡沫开关。另外,向刀盘及土仓加大膨润土注入量,以降低刀盘温度。

同时加大螺旋输送器输送轴伸进土仓的长度,适当提高螺旋输送器的转速,一般为6.5~16r/min。此时要注意建立土压仓压力与快速出土之间的匹配,驾驶员应根据实际情况灵活掌握。

最后,尽量避免土压仓饱满时长期停机。较长时间停机时,中间需给刀盘前部适当加入泡沫。当地质资料与实际地质不符时,对粘土层应及时采取降低推力等预防措施。

泥饼的处理

当确认在盾构掘进中已形成泥饼时,继续加大泡沫用量,一般开3个泡沫流量开关或者全开,调整泡沫比例至3%~8%,并分别加大泡沫中空气流量,使泡沫充分雾化。若泡沫管道中有堵塞时,就要增加膨润土用量,以降低刀盘温度,严重时可从土仓排气孔中加入冷却水。也可采取提高刀盘转速的方法,将其提高至6r/min,短时间内增大离心力将泥饼甩掉。调整螺旋输送器的输送螺旋使其往复伸缩,并提高螺旋输送器转速至15~18r/min,也可短时间采用欠土压平衡模式。

同时匀衡提高各组油缸推力,比形成泥饼时增大980~1960kN,一般推力为10780~11760kN或稍高,使刀盘尽快脱困。

若上述方法均不能奏效,则在开挖面稳定的前提下,开仓用高压水或人工清理泥饼。