蔡珍

摘 要：根據(jù)上一個(gè)標(biāo)段的復(fù)合式泥水平衡盾構(gòu)在泥質(zhì)巖層掘進(jìn)時(shí)出現(xiàn)的“糊”刀盤的情況，針對(duì)南寧劇場站～朝陽廣場站盾構(gòu)區(qū)間長距離在泥巖段及復(fù)合地層段掘進(jìn)，其中下穿邕江段泥巖覆土較淺不具備開倉條件，根據(jù)本項(xiàng)目地質(zhì)情況對(duì)泥水平衡盾構(gòu)本身的沖刷系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在改造完成后盾構(gòu)的主要掘進(jìn)參數(shù)有了很大改觀，保證了順利盾構(gòu)的掘進(jìn)。

關(guān)鍵詞：泥水平衡盾構(gòu)；泥質(zhì)粉砂巖及圓礫復(fù)合地層；系統(tǒng)改造

南寧市軌道交通1號(hào)線一期工程土建11標(biāo)包括兩站四區(qū)間，標(biāo)段施工內(nèi)容包括2個(gè)明挖車站、4個(gè)盾構(gòu)區(qū)間隧道。其中南寧劇場站～朝陽廣場站區(qū)間隧道全長1492米，采用兩臺(tái)泥水平衡盾構(gòu)（海瑞克S367和NFM-07）掘進(jìn)施工。本文主要對(duì)海瑞克S367過江段泥質(zhì)粉砂巖及圓礫復(fù)合地層的泥水平衡盾構(gòu)系統(tǒng)的改造進(jìn)行探討。

1.泥水平衡盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)概況

根據(jù)勘察、地層劃分和不良地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)穿越部位巖土層工程特性進(jìn)行分析，區(qū)間的地層分布主要有砂土、碎石土、基巖等幾種巖土類型。

南～朝區(qū)間隧道穿越地層地質(zhì)從上往下主要為素填土①2、淤泥質(zhì)粘土②2-1、粉質(zhì)粘土②2-2、粉土③1、粉細(xì)砂④1-1、圓礫⑤1-1、粉砂質(zhì)泥巖⑦1-2、粉砂質(zhì)泥巖⑦1-3、泥質(zhì)粉砂巖⑦2-3地層。其中盾構(gòu)洞身主要以⑤1-1圓礫層、粉砂質(zhì)泥巖⑦1-2為主。

2泥水平衡盾構(gòu)系統(tǒng)改造

2.1 海瑞克S-367沖刷系統(tǒng)改造

海瑞克S367泥漿沖刷系統(tǒng)采用新增泥漿沖刷泵，其主要參數(shù)：泥漿泵流量 500～600m3/h，泵出口壓力 3～5Bar，底部兩路DN150泥漿管（每一出口處改造成兩路DN80）沖刷氣墊倉碎石機(jī)前部，上部兩路DN80泥漿管沖刷刀盤倉，中部一路DN150泥漿管沖刷至開挖中心掌子面，底部一路DN150泥漿管沖刷碎石機(jī)后部格柵，下圖為泥漿循環(huán)系統(tǒng)和進(jìn)出孔位置圖：

圖1 S-367泥漿循環(huán)原理圖S-367泥漿孔位置布置圖

2.1.1新增的泥漿沖刷系統(tǒng)泥漿泵功率約為 132KW，用來代替盾構(gòu)機(jī)上 55KW 泥漿泵。

2.1.2該系統(tǒng)與盾構(gòu)機(jī)原泥漿循環(huán)系統(tǒng)互相獨(dú)立，可單獨(dú)操作。

2.1.3該系統(tǒng)可通過開關(guān)泥漿管路上的球閥進(jìn)行相互切換，可根據(jù)需要沖刷碎石機(jī)、刀盤、泥水艙泥漿門及 P2.1 泵。泥漿沖刷泵增設(shè)完成情況

2.2在碎石機(jī)鄂部位增加一套攪拌樁

左右各焊接一根攪拌樁，用來攪拌碎石機(jī)前方的積渣，使其與泥漿充分混合，進(jìn)行渣土改良，便于排漿。攪拌樁加工尺寸為200*150*100mm。

2.3刀盤沖刷系統(tǒng)改造

本次改造將沖刷刀盤噴口進(jìn)行改進(jìn)，主要是將噴口延長，使噴口盡量接近刀盤，達(dá)到?jīng)_刷效果。下圖為刀盤沖刷噴口焊接位置示意圖：

R2100～2500；焊接區(qū)域；R1560～1900

圖2刀盤沖刷噴口焊接位置示意圖

具體改造方法如下：

2.3.1刀盤沖刷噴口延長需要考慮在掘進(jìn)過程中噴口的受力問題，因此，借鑒其他泥水盾構(gòu)泥漿噴口的設(shè)計(jì)，本次改造將噴口設(shè)計(jì)成被動(dòng)攪拌樁的形式，即滿足噴口延長的要求，也滿足受力要求。長度延長至 600mm，噴口正對(duì)刀盤設(shè)置，噴口直徑 75mm。

2.3.2由于刀盤上已焊接有兩個(gè)運(yùn)行軌跡的攪拌樁，即 R1900～2000 及 R2815～2935，同時(shí)需另外增加兩根對(duì)稱的攪拌樁，攪拌樁的運(yùn)行軌跡設(shè)計(jì)為 R2595～2715，因此需在避開上述三個(gè)攪拌樁軌跡的前提下設(shè)置噴口，故焊接區(qū)域設(shè)計(jì)為 R1560～1900 及 R2100～2500，兩區(qū)域內(nèi)各焊接一個(gè)。

2.4進(jìn)漿管主管路增加單向閥

進(jìn)漿管主管路球閥（V30 球閥）增加單向閥根據(jù)以往掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及其他泥水盾構(gòu)施工的實(shí)際案例，進(jìn)漿管管路上的球閥開關(guān)、切換頻率較高，易磨損，球閥磨損后，在進(jìn)行旁通循環(huán)的過程中，泥水艙內(nèi)的泥漿會(huì)返回至進(jìn)漿管路，造成艙內(nèi)泥漿流失，壓力降低。故本次改造時(shí)考慮在進(jìn)漿管路主球閥（V30 球閥）后增設(shè)一個(gè)單項(xiàng)閥。

2.5 增加攪拌樁

2.5.1設(shè)計(jì)在刀盤上對(duì)稱焊接 2 根攪拌樁，主要作用是增加泥漿門攪拌范圍，防止泥漿門處積渣，保證出渣通道的順暢。根據(jù)泥漿艙門的尺寸及空間位置可知，泥漿門所在位置的半徑范圍是 R2515～2965，泥漿門處原有攪拌樁的運(yùn)行軌跡為 R2815～2935；考慮上述參數(shù)，設(shè)計(jì)新增攪拌樁的運(yùn)行軌跡為 R2595～2715。

2，6增加焊接撕裂刀

2.6.1設(shè)計(jì)在刀盤面板焊接部分撕裂刀，要求為每把滾刀或撕裂刀配置一把焊接撕裂刀，焊接撕裂刀與滾刀或撕裂刀的運(yùn)行軌跡相同。根據(jù)刀盤刀具分布情況，計(jì)劃在 8～38 號(hào)刀具運(yùn)行軌跡上各焊接一把撕裂刀（焊接撕裂刀 B8 對(duì)應(yīng)刀箱刀號(hào)為 8#的刀具，以此類推），共31 把。焊接撕裂刀高出刀盤面板 160mm。

2.7不同地質(zhì)段的刀具配置

南朝區(qū)間左右線泥水盾構(gòu)掘進(jìn)，為了保證盾構(gòu)機(jī)在不同地質(zhì)段的順利掘進(jìn)，根據(jù)施工組織安排，左右線施工掘進(jìn)中均設(shè)置兩次開艙檢查、更換刀具的工序。第一次為盾構(gòu)掘進(jìn)至泥巖段（過邕江前）開艙檢查、更換刀具，該工序主要是將適用于圓礫地層的滾刀更換為適用于泥巖地層掘進(jìn)的可更換撕裂刀；第二次為盾構(gòu)出洞前開艙檢查、更換刀具，該工序主要是進(jìn)行刀具的檢查工作，確保盾構(gòu)順利出洞。因此，刀具配置主要采用兩種方式，即圓礫地層和泥巖地層刀具配置，兩種刀具配置方式的不同之處在于安裝滾刀和可更換撕裂刀的數(shù)量不同。

進(jìn)入泥巖地層后將刀盤正面上雙刃滾刀更換為雙刃撕裂刀，刀盤邊緣的邊滾刀更換為球齒滾刀，此即為泥巖地層與圓礫地層刀具配置的主要區(qū)別；其余刀具配置不變。

3系統(tǒng)改造的效果

S367在改造完成后，盾構(gòu)的掘進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)，主要掘進(jìn)參數(shù)如推力，扭矩，掘進(jìn)速度，明顯好于原項(xiàng)目施工參數(shù)。在到達(dá)全段面中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖巖層后，項(xiàng)目組織相關(guān)人員常壓進(jìn)倉對(duì)刀具進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在正對(duì)沖刷口的雙刃滾刀基本正常磨損，未出現(xiàn)刀具被“糊”的情況。

4總結(jié)

盾構(gòu)機(jī)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)、改造，在上次過江施工中，由于在盾構(gòu)大修、改造期間未對(duì)設(shè)備的沖刷系統(tǒng)進(jìn)行整體的改造，導(dǎo)致在后續(xù)的施工中，影響了總體施工進(jìn)度，在對(duì)本項(xiàng)目泥水盾構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)改造后，盾構(gòu)的推力、扭矩、掘進(jìn)速度有了明顯的改善，保證了盾構(gòu)的正常施工。在以后的盾構(gòu)施工前須根據(jù)施工地質(zhì)情況對(duì)整個(gè)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)、完整的改造。

參考文獻(xiàn)

[1]陳建，張寧川，呂建樂.S259號(hào)泥水盾構(gòu)機(jī)改造.[J]隧道建設(shè)，2008（27）：71-75.

[2]唐高洪 南寧劇場站～朝陽廣場站盾構(gòu)區(qū)間泥水盾構(gòu)再制造評(píng)估報(bào)告

（作者單位：廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司）