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關(guān)于成都地鐵盾構(gòu)機(jī)配置及開倉換刀的幾點(diǎn)意見
我部盾構(gòu)機(jī)類型為加泥式土壓平衡,其中右線盾構(gòu)于10月底開始推進(jìn),已推進(jìn)50余米,其間嘗試帶壓作業(yè)3次,但未成功。關(guān)于成都地鐵盾構(gòu)機(jī)配置及開倉換刀的幾點(diǎn)意見如下:
盾構(gòu)機(jī)配置的改進(jìn)建議
前階段盾構(gòu)掘進(jìn)存在扭距大(一般為3200~4300KN.m,個別為6000 KN.m),推進(jìn)速度慢(一般為7~20mm/min),碴土溫度高(一般在40度以上,高的達(dá)55度),出土效率低(輸送機(jī)開最小檔位時,皮帶上土體不連續(xù)),經(jīng)常出現(xiàn)刀盤和螺旋輸送機(jī)卡住的現(xiàn)象。根據(jù)這些現(xiàn)象,我們認(rèn)為以后的盾構(gòu)尚需改進(jìn):
1、刀盤應(yīng)具有機(jī)械式開口封閉裝置
成都地鐵地層主要以砂卵石、多水為主要特征。在該地層下開倉換刀主要面臨地下水和土體的不穩(wěn)定,需要解決后方可安全進(jìn)行開倉作業(yè)。
如果刀盤開口采用機(jī)械式封閉裝置(封閉裝置可回縮到面板內(nèi),開口部分可通過打開或關(guān)閉),在刀盤與前盾之間的企口采用密封裝置(不影響刀盤的正常轉(zhuǎn)動),就能很好解決開倉作業(yè)中遇到的水土問題。
施工作業(yè)時,開倉前,先關(guān)閉刀盤機(jī)械門,并進(jìn)行土倉內(nèi)部分碴土的排出,再人工進(jìn)倉進(jìn)行換刀作業(yè)。重新掘進(jìn)前,封閉門可回縮到刀盤面板內(nèi),即可恢復(fù)正常開口率。
在封閉空間內(nèi),這樣將很大地減少了封閉開口的焊接時間和換刀時間,并提高了換刀工藝的便利性,更增強(qiáng)了土倉內(nèi)工作環(huán)境的安全性。
刀盤開口封閉門在LOVAT盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用廣泛。
2、螺栓輸送機(jī)既有900毫米內(nèi)徑或者采用帶式螺旋輸送機(jī),以有利于大粒徑砂卵石進(jìn)入
成都地層中,卵石比較大的直徑一般在300~500mm,應(yīng)該保證這樣大的卵石可以直接從開挖面刮落到土倉內(nèi),之后由螺旋輸送機(jī)輸送出來。當(dāng)然,這樣就要求螺旋輸送機(jī)可容許進(jìn)入的卵石的之間比較大,即增加螺旋輸送機(jī)葉片之間的節(jié)距和軸向深度來實現(xiàn)這樣的施工方式。在800mm內(nèi)徑的螺旋輸送機(jī)中,節(jié)距為300mm,軸向深度為280mm;如果螺旋輸送機(jī)的內(nèi)徑為900mm,節(jié)距則可以達(dá)到510mm,軸向深度為330mm;如果采用內(nèi)徑為900mm的帶式螺旋輸送機(jī),節(jié)距則可以達(dá)到510mm,軸向深度為900mm.由此可見,這樣的帶式螺旋輸送機(jī)可保證大粒徑卵石全部通過。
帶式螺旋輸送機(jī)止水性差,可能會產(chǎn)生噴涌現(xiàn)象,但這個問題還未發(fā)生。目前針對噴涌的雙螺旋輸送機(jī)還未發(fā)揮其效能,可能會在過河地段發(fā)揮作用。
內(nèi)徑為900mm的軸式螺旋輸送機(jī)或許會影響主軸承的直徑及自身剛度不足的問題。帶式螺旋輸送機(jī)技術(shù)在日本多條隧道成功應(yīng)用過。
3、刀盤開口需要增大或型式可改為輻條+小面板式
目前刀盤開口率為28%,這樣的開口率不利于碴土順利進(jìn)倉,會造成兩方面問題:一是刀盤中心部分結(jié)泥餅,土倉內(nèi)會造成土體難以向下進(jìn)入螺旋機(jī),刀盤前方會造成刀具的固結(jié)、偏磨損壞等;二是土體在刀盤前方不能順利進(jìn)入土倉,特別是高強(qiáng)度卵石會給刀盤、刀具等造成異常沖擊而損壞。
但還需解決一個問題,即在刀盤的四周有段圓弧形區(qū)域,該區(qū)域開口較大,是主要進(jìn)土點(diǎn),同時該點(diǎn)也就成為了空倉過程中,以及換刀后的二次始發(fā)的主要風(fēng)險點(diǎn);同樣在正常掘進(jìn)過程中一旦土壓控制不好,造成上方有少量的空倉,類似的事件同樣會發(fā)生。而如果封閉該區(qū)域,全部改為正面開口,前方的土體傳遞側(cè)壓力,坍方事件將大大減少;可能會產(chǎn)生周邊摩阻力及扭距大大增加。
如果采用較大開口,可保證碴土能順利進(jìn)倉出土,從而大大減少以上問題的發(fā)生。根據(jù)成都地層情況,預(yù)計可行的開口率約為35%.
如果刀盤型式改為輻條+小面板式,既能增大開口率,讓碴土順利進(jìn)入土倉,防止碴土堆積在刀盤前方,且不削弱面板剛度。
4、液壓驅(qū)動為變頻電機(jī)驅(qū)動
目前液壓驅(qū)動配置的功率為945KW,而變頻電機(jī)的功率在直徑6.2米的盾構(gòu)機(jī)高可配置到1500KW,主軸承直徑可達(dá)3.1m,完全能適應(yīng)成都地層大扭距的要求。液壓驅(qū)動的有用功率為70%,相對變頻電機(jī)驅(qū)動的90%較低。
國際上變頻電機(jī)驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)很成熟,不但節(jié)約能源,降低洞內(nèi)工作溫度,而且盾構(gòu)機(jī)械維修量小,從而可更多的時間用在盾構(gòu)推進(jìn)上。
5、后配套系統(tǒng)要適合車站要求,主要是臨時出土孔至端頭和中線至邊墻的距離
根據(jù)成都地鐵車站的設(shè)計方式,車站邊墻與隧道曲線中心的間距為2150mm.盾體直徑為半徑為3125mm,大于2150mm,當(dāng)然,車站洞門一側(cè)具有擴(kuò)大段,盾體不會受到影響。但是,拖車的部件中,從隧道曲線中心到車站邊墻之間的間距均大于2150mm,這樣會導(dǎo)致拖車部件與車站邊墻相碰撞,因此,需要改造拖車的部件擺放位置,限制在2150mm范圍之內(nèi),以免造成拖車內(nèi)移積壓運(yùn)輸通道;或者拖車尺寸無法縮小,需增加車站端頭井長度,保證拖車軌道能轉(zhuǎn)彎增加橫向空間。
盾構(gòu)機(jī)原設(shè)計總長度不少于80m.為了避免盾構(gòu)機(jī)分體始發(fā),以及始發(fā)階段能順利地出土,臨時出土孔距離車站前端不小于盾構(gòu)長度。
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