強(qiáng)制剝除泥餅技術(shù)

  盾構(gòu)機(jī)刀盤在粘性土壤或泥質(zhì)沉積巖中掘進(jìn)，土壤受刀盤碾壓附著在刀盤上，再通過(guò)刀盤與土壤摩擦生熱使土壤很快硬化，在刀盤面和土倉(cāng)內(nèi)壁上形成堅(jiān)硬的泥餅。 堅(jiān)硬的泥餅會(huì)堵塞刀盤開口，嚴(yán)重阻礙盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度；同時(shí)沉重的泥餅會(huì)增加盾構(gòu)機(jī)自身負(fù)荷，使參數(shù)突變，影響工作效率，甚至?xí)苟軜?gòu)機(jī)深陷在松軟土體中，造成盾構(gòu)機(jī)無(wú)法正常掘進(jìn)；另外，盾構(gòu)機(jī)回轉(zhuǎn)中心是由橡膠材料密封的，如果刀盤在地層中長(zhǎng)時(shí)間摩擦產(chǎn)生大量熱量，會(huì)嚴(yán)重影響橡膠密封件的工作性能。因而對(duì)于盾構(gòu)施工來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的威脅。

  強(qiáng)制剝除劑是快T、六偏磷酸鈉、檸檬酸與其他多種材料混合而成的淡黃色液體，對(duì)土體無(wú)污染。剝除劑是利用微觀電荷作用力，剝除劑分子會(huì)吸附于黏土表面，通過(guò)滲透作用，分子會(huì)迅速進(jìn)入土體內(nèi)部，將刀盤黏附的土體進(jìn)行剝除、分離，屏蔽土體上所帶的負(fù)電荷。

  目前，傳統(tǒng)的分散劑，是以檸檬酸為主要原料的液體或粉劑，對(duì)于土體表面有一定的分散效果，不過(guò)滲透性差，所以，泡倉(cāng)時(shí)間長(zhǎng)，并且在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，不能有效的預(yù)防泥餅產(chǎn)生。

  盾構(gòu)機(jī)刀盤和土倉(cāng)結(jié)泥餅時(shí)，通過(guò)保壓泡倉(cāng)，首先確定合理停機(jī)位置檢查土倉(cāng)氣密性，通過(guò)土倉(cāng)內(nèi)渣土與氣置換方法，降低土倉(cāng)內(nèi)實(shí)土含量和建立土倉(cāng)半氣壓平衡模式穩(wěn)定刀盤掌子面，向土倉(cāng)和刀盤注入剝除劑進(jìn)行浸泡。將大塊的土體進(jìn)行剝除、分離，屏蔽土體上所帶的負(fù)電荷，降低黏土對(duì)盾構(gòu)刀具和其它機(jī)械的黏附力，并伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤攪動(dòng)，使土倉(cāng)內(nèi)的泥餅充分均勻浸泡和攪拌擾動(dòng)脫落，從而達(dá)到改善土倉(cāng)渣土結(jié)構(gòu)以及解決刀盤結(jié)泥餅的目的。

  泡倉(cāng)雖然能達(dá)到剝除刀盤泥餅的效果，但是，泡倉(cāng)不可避免的對(duì)掌子面有一定的傷害，容易造成掌子面的失穩(wěn)。為了避免泡倉(cāng)，在盾構(gòu)機(jī)還未結(jié)泥餅時(shí)，可將剝除劑與泡沫劑混合注入改良渣土，可起到預(yù)防結(jié)泥餅的效果，摻入比例為泡沫的注入量的5%-10%，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整。

剝除劑與水1：4配比分散粘土5分鐘的效果

使用方法

一．停機(jī)位置的選定

  1.應(yīng)根據(jù)前方地勘揭露情況盡量選擇圍巖穩(wěn)定且上方地面無(wú)建、構(gòu)筑物，地下管線、管道、隧道。

  2.盡量選擇斷面氣密性較好地層，以便后續(xù)保壓作業(yè)順利開展。停機(jī)保壓一小時(shí)后，壓力損失不超過(guò)0.2bar可視為氣密性較好。

二．停機(jī)保壓的壓力設(shè)定（保壓操作不涉及剝除效果，但涉及施工安全，實(shí)際保壓操作根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況與技術(shù)自行調(diào)整，以下僅為建議方式）

  1.如盾構(gòu)機(jī)有自動(dòng)保壓系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先使用自動(dòng)保壓系統(tǒng)進(jìn)行倉(cāng)壓建立、維持。

  2.如盾構(gòu)機(jī)無(wú)自動(dòng)保壓系統(tǒng)或保壓系統(tǒng)故障，應(yīng)單獨(dú)留出泡沫管路進(jìn)行氣保。

  3.設(shè)定倉(cāng)壓應(yīng)大于計(jì)算土壓力0.2bar。

  4.螺機(jī)保持低速出渣，整個(gè)進(jìn)氣排渣過(guò)程中，壓力波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)±0.1bar。

  5.倉(cāng)位降至2/3處時(shí)，應(yīng)觀察壓力波動(dòng)，確保壓力維持。

  6.倉(cāng)位降至1/2處時(shí)，觀察壓力波動(dòng)，分別依次打開檢查土倉(cāng)隔板預(yù)留球閥并關(guān)閉（2、10、3、9點(diǎn)位），3、9點(diǎn)位有氣體排出說(shuō)明已達(dá)到置換倉(cāng)位。

  7.置換過(guò)程中若螺機(jī)排土困難，可低速轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤并降螺機(jī)關(guān)閉，此過(guò)程應(yīng)謹(jǐn)防注意土倉(cāng)泄氣、倉(cāng)壓驟降。

三．剝除劑的混合攪拌

  1.將泡沫混合液箱和膨潤(rùn)土箱排空并清水沖洗，確保管路暢通。

  2.箱體內(nèi)注入剝除劑與清水，比例為1：5。

四.剝除劑的注入

  1.待土倉(cāng)中渣土與空氣置換至1/2處，壓力保持穩(wěn)定，剝除劑混合液攪拌均勻，可將剝除劑混合液分別注入到刀盤前方和土倉(cāng)隔板，同時(shí)左右交替低速旋轉(zhuǎn)刀盤，注入完畢后刀盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

  2.浸泡2小時(shí)后，重復(fù)上一工序。

五.恢復(fù)掘進(jìn)

  1.土倉(cāng)內(nèi)液體含量較高，掘進(jìn)時(shí)注意應(yīng)對(duì)短暫螺機(jī)噴涌。

  2.試掘進(jìn)時(shí)，觀察對(duì)比扭矩、推力變化，確定泥餅剝離。