1.本發(fā)明涉及一種防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法。

背景技術(shù)：

2.盾構(gòu)機(jī)的液壓馬達(dá)驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)，將開挖掌子面切削下來的渣土，從刀盤開口進(jìn)入落到土倉的底部，通過螺旋輸送機(jī)運(yùn)送至出渣閘門，再排到皮帶輸送機(jī)上，皮帶輸送機(jī)將渣土卸到停在軌道上的渣斗車?yán)?并運(yùn)到洞外出渣口吊至地面倒入渣土坑。

3.土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在施工時，若遇到基巖突起和全斷面中風(fēng)化巖層，軟硬不均巖土過渡段裂隙水較為發(fā)育，會造成土倉內(nèi)的含水量增加，上方土層極易受水浸泡擾動坍塌，導(dǎo)致土方超挖，下方硬巖切削高溫噴涌，盾構(gòu)推進(jìn)過程中出現(xiàn)跳動異響，土壓波動和滾刀偏磨。在軟土和硬巖交接出現(xiàn)匯水區(qū)，螺旋輸送機(jī)排出的渣土不能滿足皮帶粘黏輸送，帶出的渣土造成掌子面開挖無法控制，掘進(jìn)過程容易出現(xiàn)掌子面失穩(wěn)、水土流失和地表沉降，盾構(gòu)機(jī)停止掘進(jìn)出現(xiàn)螺旋輸送機(jī)的出渣閘門噴水漏漿等現(xiàn)象，給盾構(gòu)施工安全及生產(chǎn)進(jìn)度帶來極其不利的影響。針對螺旋輸送機(jī)噴涌問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要原因在巖土過渡段裂隙水較為發(fā)育，掌子面浸泡坍塌超挖水土不均比例失調(diào)，上軟下硬盾構(gòu)機(jī)刀盤高溫切削產(chǎn)生氣流，土壓升高流竄往螺旋輸送機(jī)的出渣閘門滲漏，形成循環(huán)周影響土倉壓力波動變化失穩(wěn)。為了防止出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象，盾構(gòu)機(jī)廠家通常采用的辦法是在螺旋輸送機(jī)前端設(shè)置一道土倉閘門，后端安裝兩道出渣閘門。土倉閘門由兩個閘板左右對開，開口由中間向兩側(cè)開啟，優(yōu)點明顯占用的空間小，但是渣土流動不暢容易沉積在閘門處，而會塞進(jìn)縫隙容易卡住土倉閘門開關(guān)。螺旋輸送機(jī)出渣閘門在遇到噴涌時，噴涌的泥沙作用在出渣閘門的閘板上，形成出渣閘板的阻力增大無法正常關(guān)閉，容易造成噴涌超方甚至地面坍塌。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法，它有利于連續(xù)出渣，減少螺旋輸送機(jī)發(fā)生噴涌的機(jī)率，并能降低土倉壓力的波動。

5.本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法，包括以下措施：

6.措施一，在螺旋輸送機(jī)的出渣口依次安裝第一道閘門、第二道閘門、出渣導(dǎo)管、第三道閘門和溜渣漏斗；其中，

7.所述出渣導(dǎo)管呈弧形且進(jìn)口端與出口端之間的夾角為120

°

～160

°

；

8.所述第一道閘門、第二道閘門和第三道閘門的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同，且第一道閘門的開閘方向與皮帶輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，第二道閘門的開閘方向與皮帶輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相同，第三道閘門的開閘方向與第二道閘門的開閘方向相同；所述溜渣漏斗呈l形且進(jìn)口端與出口端之間的夾角100

°

～130

°

；

9.當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在且滲透性系數(shù)大于1

×

10

?5cm/s的砂性土地層中掘進(jìn)時，控制第一道閘

門的開口度為10％～20％，控制第二道閘門的開口度為30％～40％，控制第三道閘門的開口度為50％～60％，使渣土在第一道閘門、第二道閘門、出渣導(dǎo)管、第三道閘門和溜渣漏斗中實現(xiàn)“弓”形流動后落到皮帶輸送機(jī)上；

10.措施二，當(dāng)采取措施一后螺旋輸送機(jī)仍然出現(xiàn)噴涌時，向土倉內(nèi)注入膨潤土漿液進(jìn)行渣土改良；所述膨潤土漿液的配比為：膨潤土摻量為10％，純堿摻量為5％，cmc摻量為5

‰

，膨潤土漿液的粘度為100s；膨潤土漿液的注入體積是土倉內(nèi)的渣土體積的8～25％；

11.措施三，當(dāng)采取措施一和措施二后螺旋輸送機(jī)仍然出現(xiàn)噴涌時，向土倉內(nèi)緩慢注入高分子聚合物水溶液來增稠渣土；所述高分子聚合物水溶液中聚丙烯酰胺的摻量比為1～2％；高分子聚合物水溶液的注入體積是土倉內(nèi)的渣土體積的5～8％；

12.步驟四，當(dāng)僅在螺旋輸送機(jī)的第一道閘門、第二道閘門和第三道閘門開啟的瞬間出現(xiàn)噴涌時，在螺旋輸送機(jī)的筒體前端向螺旋輸送機(jī)內(nèi)緩慢注入高分子聚合物水溶液來增稠渣土；所述高分子聚合物水溶液中聚丙烯酰胺的摻量比為1～2％，高分子聚合物水溶液的注入體積是螺旋輸送機(jī)內(nèi)的渣土體積的5～8％。

13.上述的防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法，其中，所述砂性土地層中的粒徑≤0.005mm的粘粒和粒徑為0.005～0.075mm的粉?？偤啃∮?0％。

14.本發(fā)明的防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法具有以下特點：

15.1)通過在螺旋輸送機(jī)的出渣口依次安裝第一道閘門、第二道閘門、出渣導(dǎo)管、第三道閘門和溜渣漏斗，使渣土先經(jīng)過第一道閘門和第二道閘門的緩沖后，接著經(jīng)過弧形的出渣導(dǎo)管的緩沖減速，再流落到第三道閘門，經(jīng)第三道閘門減速后再流到溜渣漏斗，最后經(jīng)過溜渣漏斗的緩沖減速后落到皮帶輸送機(jī)上，減低噴涌幾率；

16.2)通過向盾構(gòu)機(jī)的土倉中添加膨潤土漿液進(jìn)行渣土改良，一是增加土倉內(nèi)砂性渣土的細(xì)微顆粒含量，改善土體的顆粒級配，降低滲透性；二是發(fā)揮膨潤土漿液的膠凝和懸浮性能，改善渣土的流動性，降低盾構(gòu)機(jī)的刀盤扭矩和減少磨損；三是發(fā)揮膨潤土漿液的可塑性和粘結(jié)性，增加渣土的內(nèi)聚力和塑性；還能在掌子面上形成一定厚度的“泥膜”來強(qiáng)化掌子面地層；同時膨潤土深入裂隙通道后，也可阻塞地下水滲流通道、減少掌子面來水；

17.3)作為出現(xiàn)噴涌情況下的應(yīng)急渣土改良措施，當(dāng)出渣閘門系統(tǒng)出現(xiàn)噴涌時，在土倉內(nèi)注入少量高分子聚合物水溶液，通過土倉攪拌棒的攪拌后與渣土中的水分子結(jié)合發(fā)生絮凝作用生成絮團(tuán)，提高渣土的粘稠度，增強(qiáng)渣土的塑性，有效防止噴涌發(fā)生。

18.4)有利于減少清理工作量，提高盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)效率，降低施工成本。

附圖說明

19.圖1是本發(fā)明的防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法中采取的措施一中出渣閘門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

20.下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

21.本發(fā)明的防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法，包括以下措施：

22.措施一，在螺旋輸送機(jī)的出渣口設(shè)置出渣閘門系統(tǒng)，該出渣閘門系統(tǒng)包括依次安裝的第一道閘門1、第二道閘門2、出渣導(dǎo)管3、第三道閘門4和溜渣漏斗5；出渣導(dǎo)管3呈弧形

且進(jìn)口端與出口端之間的夾角為120

°

～160

°

；

23.第一道閘門1、第二道閘門2和第三道閘門4的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同，且第一道閘門1的開閘方向與皮帶輸送機(jī)6的旋轉(zhuǎn)方向相反，第二道閘門2的開閘方向與皮帶輸送機(jī)6的旋轉(zhuǎn)方向相同，第三道閘門4的開閘方向與第二道閘門2的開閘方向相同；溜渣漏斗5呈l形且進(jìn)口端與出口端之間的夾角100

°

～130

°

(見圖1)；

24.當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在且滲透性系數(shù)大于1

×

10

?5cm/s的砂性土地層中掘進(jìn)時，該砂性土地層中的粒徑≤0.005mm的粘粒和粒徑為0.005～0.075mm的粉粒總含量小于30％，控制第一道閘門1的開口度為10％～20％，控制第二道閘門2的開口度為30％～40％，控制第三道閘門4的開口度為50％～60％，使渣土在第一道閘門1、第二道閘門2、出渣導(dǎo)管3、第三道閘門4和溜渣漏斗5中實現(xiàn)“弓”形流動后落到皮帶輸送機(jī)6上；

25.措施二，當(dāng)采取措施一后螺旋輸送機(jī)仍然出現(xiàn)噴涌時，向土倉內(nèi)注入膨潤土漿液進(jìn)行渣土改良；膨潤土漿液的配比為：膨潤土摻量為10％，純堿摻量為5％，cmc摻量為5

‰

，膨潤土漿液的粘度為100s；膨潤土漿液的注入體積是土倉內(nèi)的渣土體積的8～25％；

26.措施三，當(dāng)采取措施一和措施二后螺旋輸送機(jī)仍然出現(xiàn)噴涌時，向盾構(gòu)機(jī)的土倉內(nèi)緩慢注入高分子聚合物水溶液來增稠渣土；高分子聚合物水溶液中聚丙烯酰胺的摻量比為1～2％；高分子聚合物水溶液的注入體積是土倉內(nèi)的渣土體積的5～8％；

27.措施四，當(dāng)僅在螺旋輸送機(jī)的第一道閘門、第二道閘門和第三道閘門開啟的瞬間出現(xiàn)噴涌時，在螺旋輸送機(jī)的筒體前端向螺旋輸送機(jī)內(nèi)緩慢注入高分子聚合物水溶液來增稠渣土；高分子聚合物水溶液中聚丙烯酰胺的摻量比為1～2％，高分子聚合物水溶液的注入體積是螺旋輸送機(jī)內(nèi)的渣土體積的5～8％。

28.當(dāng)螺旋輸送機(jī)的出渣口發(fā)生嚴(yán)重噴涌時，首先調(diào)整刀盤和螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，檢查土倉壓力并檢測渣土溫度，往前推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)建立穩(wěn)定掌子面，關(guān)閉第一道閘門1、第二道閘門2和第三道閘門4，分析螺旋輸送機(jī)出渣口發(fā)生噴涌的原因，便于采取相關(guān)措施解決噴涌問題。根據(jù)地層結(jié)構(gòu)和噴涌程度，及時改變掘進(jìn)參數(shù)，控制土倉內(nèi)的溫度和壓力，適量減少泡沫和空氣注入量，逐漸保持土倉壓力平衡穩(wěn)定。

29.本發(fā)明的防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法，具有以下特點：

30.1、通過在螺旋輸送機(jī)的出渣口依次安裝第一道閘門、第二道閘門、出渣導(dǎo)管、第三道閘門和溜渣漏斗，使渣土先經(jīng)過第一道閘門和第二道閘門的緩沖后，接著經(jīng)過弧形的出渣導(dǎo)管的緩沖減速，再流落到第三道閘門，經(jīng)第三道閘門減速后再流到溜渣漏斗，最后經(jīng)過溜渣漏斗的緩沖減速后落到皮帶輸送機(jī)上，減低噴涌幾率。本發(fā)明的出渣閘門系統(tǒng)使渣土實現(xiàn)“弓”形流動，有效降低了渣土的流動速度，使螺旋輸送機(jī)內(nèi)的高壓渣土能及時泄壓，更好地控制盾構(gòu)機(jī)的土倉壓力，避免盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中發(fā)生噴涌現(xiàn)象，使盾構(gòu)機(jī)能保持連續(xù)掘進(jìn)；

31.2、通過向盾構(gòu)機(jī)的土倉中添加膨潤土漿液進(jìn)行渣土改良，一是增加土倉內(nèi)砂性渣土的細(xì)微顆粒含量，改善土體的顆粒級配，降低滲透性；二是發(fā)揮膨潤土漿液的膠凝和懸浮性能，改善渣土的流動性，降低盾構(gòu)機(jī)的刀盤扭矩和減少磨損；三是發(fā)揮膨潤土漿液的可塑性和粘結(jié)性，增加渣土的內(nèi)聚力和塑性；通過在掘進(jìn)時向土倉內(nèi)注入充分膨化后的膨潤土漿液，在掌子面上形成一定厚度的“泥膜”來強(qiáng)化掌子面地層；同時膨潤土深入裂隙通道后，也可阻塞地下水滲流通道、減少掌子面來水；

32.3、作為出現(xiàn)噴涌情況下的應(yīng)急渣土改良措施，當(dāng)閘門出現(xiàn)噴涌時，在土倉內(nèi)注入少量高分子聚合物水溶液，通過土倉攪拌棒的攪拌后與渣土中的水分子結(jié)合發(fā)生絮凝作用生成絮團(tuán)，提高渣土的粘稠度，增強(qiáng)渣土的塑性，有效防止噴涌發(fā)生。高分子聚合物具有較強(qiáng)的吸水膨脹能力并且可以增稠，還能起潤滑作用。

33.以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。技術(shù)特征：

1.一種防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法，其特征在于，包括以下措施：措施一，在螺旋輸送機(jī)的出渣口依次安裝第一道閘門、第二道閘門、出渣導(dǎo)管、第三道閘門和溜渣漏斗；其中，所述出渣導(dǎo)管呈弧形且進(jìn)口端與出口端之間的夾角為120

°

～160

°

；所述第一道閘門、第二道閘門和第三道閘門的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同，且第一道閘門的開閘方向與皮帶輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，第二道閘門的開閘方向與皮帶輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相同，第三道閘門的開閘方向與第二道閘門的開閘方向相同；所述溜渣漏斗呈l形且進(jìn)口端與出口端之間的夾角100

°

～130

°

；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在且滲透性系數(shù)大于1

×

10

?5cm/s的砂性土地層中掘進(jìn)時，控制第一道閘門的開口度為10％～20％，控制第二道閘門的開口度為30％～40％，控制第三道閘門的開口度為50％～60％，使渣土在第一道閘門、第二道閘門、出渣導(dǎo)管、第三道閘門和溜渣漏斗中實現(xiàn)“弓”形流動后落到皮帶輸送機(jī)上；措施二，當(dāng)采取措施一后螺旋輸送機(jī)仍然出現(xiàn)噴涌時，向土倉內(nèi)注入膨潤土漿液進(jìn)行渣土改良；所述膨潤土漿液的配比為：膨潤土摻量為10％，純堿摻量為5％，cmc摻量為5

‰

，膨潤土漿液的粘度為100s；膨潤土漿液的注入體積是土倉內(nèi)的渣土體積的8～25％；措施三，當(dāng)采取措施一和措施二后螺旋輸送機(jī)仍然出現(xiàn)噴涌時，向土倉內(nèi)緩慢注入高分子聚合物水溶液來增稠渣土；所述高分子聚合物水溶液中聚丙烯酰胺的摻量比為1～2％；高分子聚合物水溶液的注入體積是土倉內(nèi)的渣土體積的5～8％；步驟四，當(dāng)僅在螺旋輸送機(jī)的第一道閘門、第二道閘門和第三道閘門開啟的瞬間出現(xiàn)噴涌時，在螺旋輸送機(jī)的筒體前端向螺旋輸送機(jī)內(nèi)緩慢注入高分子聚合物水溶液來增稠渣土；所述高分子聚合物水溶液中聚丙烯酰胺的摻量比為1～2％，高分子聚合物水溶液的注入體積是螺旋輸送機(jī)內(nèi)的渣土體積的5～8％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法，其特征在于，所述砂性土地層中的粒徑≤0.005mm的粘粒和粒徑為0.005～0.075mm的粉?？偤啃∮?0％。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種防止土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送機(jī)噴涌的方法，包括以下措施：措施一，在螺旋輸送機(jī)的出渣口依次安裝第一道閘門、第二道閘門、出渣導(dǎo)管、第三道閘門和溜渣漏斗；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在砂性土地層中掘進(jìn)時，控制第一道閘門的開口度為10～20％，控制第二道閘門的開口度為30～40％，控制第三道閘門的開口度為50～60％；措施二，當(dāng)采取措施一后螺旋輸送機(jī)仍然出現(xiàn)噴涌時，向土倉內(nèi)注入膨潤土漿液進(jìn)行渣土改良；措施三，當(dāng)采取措施一、二后螺旋輸送機(jī)仍然出現(xiàn)噴涌時，向土倉內(nèi)緩慢注入高分子聚合物水溶液來增稠渣土。本發(fā)明的方法有利于連續(xù)出渣，減少螺旋輸送機(jī)發(fā)生噴涌的機(jī)率，并能降低土倉壓力的波動。土倉壓力的波動。土倉壓力的波動。

技術(shù)研發(fā)人員：黃春來 陳順天 陳明才 莊官勝 王利偉 肖維志

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中交三航（廈門）工程有限公司 中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.26

技術(shù)公布日：2021/12/7