刀盤注入口位置優化技術

何建忠 秦倩云 馬俊江 沈福良 孫相志

1.中鐵三局集團第二工程有限公司 066000 2.天業通聯(天津）有限公司 066000

一、H016土壓平衡盾構機使用地質工況

東三教站～東崗頭站盾構區間：總長896.3m，線路縱向坡度呈“V”字型坡，區間覆土18～20m。

工程地址表

新石家莊站～東三教站盾構區間：總長1370.6m，線路縱向坡度呈“V”字型坡，區間覆土18～20m。

工程地質表

二、土壓平衡盾構機注入口簡介

土壓平衡盾構機主要適用于粘稠土壤的施工，當含砂量超過某一限度時，泥土的塑流性明顯變差，土倉內的土體因固結作用而被壓密，導致碴土難以排送，可向土倉內注水或泡沫、膨潤土等，然后進行強制攪拌，使砂質土泥土化。泡沫是一種塑流化改性劑，除具有改善開挖土體的塑流性外，還具有潤滑刀盤、刀具、螺旋輸送機，降低刀盤扭矩，保持開挖面穩定，提高開挖土體的止水性的作用。通過刀盤上布置的泡沫管也可以用來加注膨潤土或泥漿，采用泡沫注入系統，拓寬了土壓平衡盾構的地質適應范圍。泡沫注入管的位置和數量直接影響著土體的改良效果和刀具的潤滑效果。同時，泡沫的注入還能有效地防止刀盤中心形成泥餅。泡沫注入口一般設置在刀盤的中心部位及刀盤的背面。泡沫注入管通過旋轉接頭引入，在刀盤上的布置有內置式和外置式兩種，外置式泡沫管清理較容易，但由于與土體直接摩擦，易損壞；內置式不易磨損，但堵塞時清理較困難；目前一般采用內置式泡沫管。

三、H016刀盤注入口優化設計

圖一

原設計A1、A2、A3為泡沫注入口，B1、B2為加泥注入口。經分析認為，原設計泡沫注入口過于集中在掌子面中心，而水量不足，掌子面外周泡沫很少，造成渣土改良效果不佳，刀盤中心容易結泥餅，從而導致整個刀盤及土倉結泥餅。并且A2處泡沫注入口多次損壞，該位置磨損特別嚴重。

針對上述情況提出了改造方案（見圖二、圖三）。A1、A2、A3為泡沫注入口，B1、B2為加泥注入口。將A2位置向刀盤外部移動，移到刀盤外周斜坡上，在刀盤外周處加大土體改良力度，降低刀盤泥餅形成，減小對刀盤外周及外圍刀具的磨損。

圖二

圖三

四、結語

目前，我國的土壓平衡式盾構機施工技術已經成熟，但是盾構機刀盤注入口合理分布一直沒有得到很好的解決，需要繼續探索和研究。作者結合H016土壓平衡式盾構機在石家莊施工的實例優化了刀盤注入口的布置，改良的土體的塑流性。