螺旋輸送機防噴涌設計介紹及噴涌故障應對措施

韓靜 徐以昌 修艷林

山東奧諾能源科技股份有限公司 山東濟南 250101

盾構機其本身匯集了機、電、液、傳感、信息技術為一體，并且具備了開挖切削土體和輸送渣土，以及拼裝隧道襯砌和導向糾偏等基礎功能的一種地下隧道開挖設備。盾構機當前已經被普遍你的使用在相關隧道工程的施工中。

螺旋輸送機其本身屬于盾構機渣土輸送系統中不能夠缺少的構成部分，在盾構法施工過程中螺旋輸送機不斷承擔了盾構機開挖倉中渣土排出的職責，同時還能夠能有效的對開挖倉內土體自身壓力給予控制，通過這樣的方式能夠使得開挖面土壓保持平衡，預防地面坍塌與拱起。隧道施工的過程中因為富水地層和施工問題，防止產生渣土改良不及時而無法排除渣時出現噴涌問題，螺旋輸送機在出渣的時候還能夠起到一種防噴涌作用[1]。

隧道施工的時候因為多種因素影響，不可避免的產生噴涌事故，噴涌出現的時候使用科學的應對措施不僅能夠保證施工人員的人身安全，而且能夠避免地面坍塌設備被埋的重大施工事故發生。

1 噴涌的形成

盾構法施工過程中的地質條件，水文條件和開挖參數是飛濺發生的決定性因素。地下水在諸如砂卵石之類的富水地層中的流通沒有被阻塞，不適當地使用了諸如泡沫和膨潤土之類的添加劑，并且對殘渣的改進也不令人滿意。有效地改變渣土的滲透性，并且當水流量大或水力梯度大時，極有可能發生噴涌。在中度風化或輕度風化的巖層中，如果裂隙水發育而后水道未關閉，由于流水的影響，開挖倉中的涌水常常難以改善，并且經常發生涌水現象。

高壓水體通過開挖倉和螺旋輸送機后，壓頭未減小到該位置，由于夾雜物的下端，滲水夾帶的土壤顆粒被輸送到螺旋輸送機渣門出口力矩。帶式輸送機的接收端在無壓狀態下，滲水會在壓力突然下降的情況下帶動正常輸送的爐渣噴出。

2 螺旋輸送機防噴涌設計介紹

2.1 安全門設計

安全門設計在螺旋輸送機的前端。螺旋伸縮筒設計在筒上。安全門由油缸打開和關閉，安全門的左右門設計為密封結構。發生喘振時，可以將螺旋圓柱體和螺旋線擰入螺旋膨脹缸中。桿快速縮回，安全門通過安全門油缸快速關閉，以防止飛濺。

2.2 螺絲設計

螺旋鉆有兩種設計結構：豎井型和豎井型。無軸螺旋鉆可以通過大尺寸的渣土。相同尺寸和速度的輸送能力大于豎井式螺旋輸送器的輸送能力，但無法實現螺旋滾筒中的污物并保持壓力。在施工富水地層時，螺旋鉆的設計必須采用豎井設計。螺桿葉片可實現螺桿的殘渣和正常的壓降，從而完成泵送工作并防止由于螺桿筒內部壓力失控而引起的噴涌。

2.3 筒體設計

缸體設計有除渣孔，同時在缸體的上部和下部安裝了土壓力傳感器。在施工過程中，可以通過主控室監控土壓力傳感器的參數，輕松掌握螺旋的底壓和頂壓值，然后判斷是否有噴涌跡象。如果傳感器的壓力值超過警告值，則需要調整開挖倉的除渣參數。同時，圓筒上的孔被螺旋輸送機上的注入孔修飾，防止堵塞的土壤堵塞的效果產生[2]。

2.4 螺旋輸送渣門設計

螺旋輸送機渣門控制通過油缸的閘門開口的大小，以確保缸和挖掘室內的壓力。對于富水地層，渣閘設計采用雙閘設計，并且保留了兩個閘。發生噴涌時，壓力泵接口會迅速關閉閘門，打開接口法蘭連接至保壓泵的排渣口，并在挖掘大量水，添加泥漿或高濃度水時使用螺旋輸送機雙閘控制。加注泥漿或高效聚合物并且防噴涌并防涌水。

3 噴涌故障應對措施

（1）發生噴涌時，迅速關閉螺旋輸送機，排渣門和螺旋輸送機安全門，停止排渣，保持盾構機繼續前進，增加開挖倉中的土壓力，并讓切刀頭切掉。爐渣將不斷地擠出開挖倉中的水，從而減少了開挖倉中殘渣的水含量。達到壓力后，安全門打開，螺旋輸送機的渣門打開約30%。將轉速轉至約2．0rpm，并在挖掘時對渣進行挖掘，始終將土壤倉中的壓力保持在約1．8bar，同時防止挖掘倉中的壓力超過2bar，從而導致挖土在盾構機前部，泥漿從地面冒出，并擊中穿著盾構密封件等現象。（2）密切監視螺旋輸送機的排渣情況和開挖倉內的壓力變化。一旦出現噴涌現象，排渣門將迅速關閉。配備雙渣門的設備可以充分利用兩個閘門之間的儲備壓力。泵接口連接到保壓泵系統，以確保開挖并避免大量涌入的地下水，流沙或礦渣改良劑，并確保開挖室內的壓力穩定。（3）在開挖倉中添加高濃度的膨潤土，泡沫或水玻璃以改善開挖倉中渣d的特性，使渣reg中的顆粒和泥漿成為一個整體，使渣reg具有良好的可塑性。止水和流動性使螺旋輸送機易于順利排渣。（4）在進入富水砂層地質之前，盾構機操作員采用氣壓平衡模式前進以防止飛濺的發生，但防止空氣泄漏的發生。（5）利用與盾構機配套的二次灌漿設備及時補給泥漿兩次，在管段的外周形成連續的閉環，防止管段周圍的地下水相互勾結，避免噴涌。（6）應注意易于涌出的地層，并努力迅速通過，以免發生噴涌的地區停機或設備維護。

4 結語

工業在未來的發展中將會更加迅速。對于螺旋輸送機而言，這是一個巨大的挑戰。在這個階段已經解決了一些問題，在開發過程中會遇到更多的問題。該問題將阻礙進一步發展。在富水地層施工時，施工單位應事先研究盾構機橫斷面的地質資料和水文資料，在螺旋輸送機的設計中采用防噴設計，在施工中采用科學的施工方法施工，并根據開挖情況及時調整礦渣。可以采取土壤改良和灌漿參數，并采取合理有效的措施來解決噴涌事故[3]。