盾构机螺旋机进场-地铁1号线迎来首台盾构机 3月下旬始发

徐明

[摘 要]本文重点介绍了地铁施工用土压平衡式盾构机中广泛使用螺旋输送机作为出渣土，当螺旋输送机特殊情况下螺旋体排土通道堵塞，需要排堵时，通过设在螺旋输送机上的排堵口进行检查排堵的防喷涌后备应急措施。设计改造螺旋机排堵口新型盖板是为了保证突发意外时螺旋机排堵口能安全顺利地封闭的保障措施。

[关键词]盾构螺旋机排堵口 防喷涌 新型盖板改造

中图分类号：G714 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0285-02

一. 概述

地铁施工用土压平衡式盾构机中广泛使用螺旋输送机作为出渣土，螺旋输送机结构形式一般有轴式和带式。在内地东部大多数工程实际中，多采用对止水性更为有利的有轴螺旋机，出土口在螺旋机尾部设置了二道闸门。螺旋输送机由3台液压马达驱动，采用2台变量泵供油，易于变速，耐冲击。根据需要配置螺旋机的最大输出扭矩、最大转速和理论出土能力。

螺旋输送机结构目前按照螺旋体能否轴向移动分为固定式和可伸缩式：

1、固定式螺旋输送机的外壳采用钢制圆筒状分段设计，螺旋体与外壳筒体不可以轴向移动，这种配置适用于地质状况良好不可能有流沙涌水的环境；否则，必须对螺旋机及土仓进土口进行安全性改造；

2、可伸缩式螺旋机螺旋体相对于外壳筒体可以轴向移动，筒体最前端焊接在盾构机前体下部，后面的筒体由两个外径为700-800mm的筒体套接而成，两筒体之间用液压油缸相连，可以相互伸缩，带动螺旋体把其深入盾构机土仓的部分缩回；螺旋输送机在土仓进土口设有2个可开闭闸门，当螺旋输送机特殊情况下螺旋体排土通道堵塞，需要排堵时，伸长螺旋输送机连接油缸，回缩螺旋输送叶片，然后关闭土仓中2个可开闭闸门，液压进土闸门把螺旋输送机进土口关闭，确保土仓中的土压不会失稳。然后通过设在螺旋输送机上的排堵口进行排堵。

螺旋机的出土口设置有两道闸门，在涌水较多的场合，可以通过先将第1道闸门关闭，第2道闸门开启将碴土存放在出口处，然后将将第2道闸门关闭，第1道闸门开启，把碴土排放出；

在螺旋机钢制筒体的前中后一般开有3个维修门作为排堵口，设计目的为方便工作人员对螺旋机的维修和障碍物的排除排堵。

以上介绍的螺旋机伸缩结构 土仓口闸门 螺旋机后部的出土口两道闸门，以及螺旋机筒体部位排堵口设置，均是为了保证螺旋机能安全顺利地排出土仓的渣土的保障措施。

但是在实际施工中，由于现有机型的维修门端盖设计为法兰盖板螺栓连接方式，无论是上述第1种的无土仓安全门的固定式螺旋机，还是第2种带土仓安全门的可伸缩式螺旋机安全闸门关闭不严（机构故障或有石块砾石卡堵等），在打开螺旋机排堵口进行检修排堵工作过程中突发意外情况下，会出现泥水沙泄入，即喷涌，但目前的设计结构难以迅速关闭维修门，甚至一旦突发泄露喷涌，压力大，根本无法盖上盖板，造成前方土仓泥水涌入，淹没隧道和设备，地面严重沉降等灾难性事故。

（根据现场施工案例分析，简单情形如下：盾构浅表层施工位置时，土仓静压为约0.1-0.15Mpa，如果排堵口尺寸为600*600mm，其盖板承压就有至少400--500多公斤力，如果出现所述意外喷涌情况，这种情形时工作人员是无法把盖板盖上的！）

二.设计思想

针对上述情形，我们设计了一种能快速关闭的门盖机构，可以作为上述第一种固定式螺旋机的改进方案，一可以是第二种可伸缩式螺旋机的安全后备方案；

1、该变原来设计构造的盖板方式，不采用径向压盖式安装方式，而采用轴向截切式安装方式---在意外喷涌时，螺旋机盖板的径向压力传导在导向槽上，操作人员只需克服很小的轴向力即可。

2、螺旋机筒体外壳孔口侧，盖板两侧轴向设置两道导向滑动槽，槽口尺寸与盖板厚度尺寸配合。

3、盖门安装方式采用齿轮齿条传动，齿轮安装在螺旋机筒体外壳上，齿条安装于盖板的轴向两侧面，用扳手卡住齿轮轴头使其转动，带动盖板沿着螺旋机筒体上的径向导向槽推进，截切式移动封闭孔口，到达设计位置后拧入螺栓紧固盖板。

根据以上设计思想可知，意外喷涌时，盖板所承受的压力由设置于螺旋机筒体上的盖板导向槽承受，不存在原来的那种采用人力盖严安装但安装不上的情形；通过齿轮齿条传动径向截切式盖门方式，可以快速轻松地实现紧急情况下的关门堵漏措施，防止事故扩大化。

三 .技术方案

1、 原盖板尺寸和空口尺寸和螺栓孔位置都不变，在原盖板轴向两侧面安装平板齿条，使齿条与盖板成为一体构造。

2、 螺旋机筒体上盖板两侧焊接安装与盖板尺寸配合的轴向导向槽。

3、 在导向槽端部局部开口，两个传动齿轮安装固定在螺旋机筒体上，两侧导向槽位置对称安装，使齿轮和齿条啮合。

4、 齿轮轴上端部设计为方形传动头，可以用扳手方便地进行旋转， 两侧同时操作，旋转齿轮，通过齿轮齿条传动机构使其带动盖板沿着轴向位移。

5、 还可以在盖板上中间部位开孔，设计安装一个倾向于后部方向的球阀，在处理突发喷涌时，在打开球阀状态下迅速关闭盖板，然后再关闭球阀---这样可以降低盖板关闭操作难度；

6、 盖板开孔球阀装置，其另外一个作用也可以利用来作为正常作业出土时的泡沫添加剂注入口，进一步改良螺旋机内渣土的流塑性，保障出渣的顺畅，防止堵塞。

五：结束语

上述螺旋机排堵口改造技术方案简单可行，无需其他复杂的液压电力系统配合，适应于有潜在喷涌可能的地质条件下现有螺旋机的排堵口改造以作为防喷涌应急安全后备措施；