帶式螺旋機在砂卵石地層盾構掘進中的應用研究

李新偉

（中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 450001)

1 工程概況

都四山地軌道交通項目DSZQ-1 標線路全長8.569km，共3 站2 區間。其中永豐站-蒲陽站區間：隧道長度為3 266m，隧道結構底板埋深約19.115～32.915m。區間平面最小轉彎半徑R=350m，最大坡度為1.7753%。地下水一般埋深為1.8～12.5m。如圖1 所示，隧道洞身主要穿越：<8-3-1>含礫粉質黏土、<3-12-3>卵石土（中密)，少量<3-13-1>漂石土、<9-5>礫巖巖塊（中風化)，地層局部夾有<8-5-2>中砂、<3-9-1>中砂、<8-4-2>細砂。<3-12-3>卵石土（中密)卵石含量約占50%，粒徑20～150mm。直徑200～800mm 的漂石占比6%～10%；直徑800～1 200mm 的漂石占比1%，卵石抗壓強度53.1～112.4MPa。礫巖巖塊單軸抗壓強度50～120MPa，長度40～50m。

圖1 卵石層含量分布圖

2 帶式螺旋輸送機設計選型

螺旋輸送機根據螺旋軸樣式可分為軸式和帶式兩類，具體區別：若螺旋軸由螺旋葉片焊接一根圓形鋼管制成，則為軸式；若螺旋軸僅為單獨螺旋葉片焊接，則為帶式螺旋軸。軸式與帶式螺旋輸送機的輸送顆粒最大粒徑分別為H1≤0.35D；H2≤0.6D（卵石粒徑表示為H，螺機內徑表示為D)，不難得出，帶式相較于軸式在大粒徑卵石的輸送上適應性更佳。

2.1 螺旋機閘門及添加劑注入設計

為有效緩解噴涌壓力，螺旋機的出口處設計了2 個閘門（圖2)，交替開放。當螺旋機檢修時，螺旋葉片會經由螺旋機伸縮結構縮進筒體內，而為防止檢修時發生噴涌現象，前端閘門也會進行關閉；為防止螺旋機噴碴壓力過高，將設計膨潤土、泡沫劑或高分子聚合物的注射接口于螺旋機筒壁上（圖3)，用以在所需時及時注入膨潤土、泡沫劑或高分子聚合物，以緩解壓力。

圖2 雙閘門設計

圖3 添加劑注入裝置