淺議小松盾構(gòu)機與海瑞克盾構(gòu)機在小 - 新區(qū)間掘進性能差異-

1、廣東科技2007.03.總第165期止混凝土降溫和失水過快產(chǎn)生裂紋,更應(yīng)避免猛澆大量冷水,為防止混凝土突然降溫。根據(jù)工程的具體情況,應(yīng)盡可能多養(yǎng)護一段時間,拆模后應(yīng)立即回填土(土是砼最好的養(yǎng)護材料之一或覆蓋保護,同時預防近期驟冷氣候影響,以控制內(nèi)表溫差,防止混凝土早期和中期裂縫。2.6幾點其它措施(1大體積混凝土采用泵送工藝,泵送過程中,常會發(fā)生輸送管堵塞故障,故提高混凝土的可泵性十分重要。須合理選擇泵送壓力,泵管直徑,輸送管線布置應(yīng)合理。泵管上須遮蓋濕麻袋,并經(jīng)常淋水散熱。(2及時掌握天氣情況,大體積混凝土連續(xù)澆筑時,現(xiàn)場須設(shè)防雨棚,設(shè)置集水和排水設(shè)施。(3為了證實混凝土的工作性以及其他與施

2、工、設(shè)計有關(guān)的特性,在施工現(xiàn)場進行試驗性澆筑實物模型并進行觀測是十分重要,對確定和驗證水化反應(yīng)和放熱情況,以及核實混凝土溫度和裂縫控制情況是極為有用和必不可少的。(作者單位:廣州市花都第一建筑工程有限公司!盾構(gòu)機名稱始發(fā)時間結(jié)束時間掘進長度停機時間換刀時間有效掘進時間小松2004.7.172005.8.281200m 68天157天155天海瑞克2004.5.312005.1.221637m12天47天177天表1小松盾構(gòu)機與海瑞克盾構(gòu)機施工進度對比表淺議小松盾構(gòu)機與海瑞克盾構(gòu)機在小新區(qū)間掘進性能差異梁興林同一盾構(gòu)區(qū)間采用不同廠家生產(chǎn)的盾構(gòu)機施工,在全國是比較少見的。廣州地鐵四號線小新區(qū)間左、

3、右線分別采用小松盾構(gòu)機和海瑞克盾構(gòu)機施工。在<5-2>砂質(zhì)粘土、<6Z>全風化混合巖、<7Z>強風化混合巖地層中掘進時,小松盾構(gòu)機和海瑞克盾構(gòu)機掘進速度相差無幾,但在隧道斷面上部是<7Z>強風化混合巖,而中下部是由<8Z>中風化混合巖和<9Z>微風化混合巖構(gòu)成的所謂“上軟下硬”的復合地層掘進中,小松盾構(gòu)機掘進速度明顯低于海瑞克盾構(gòu)機,且經(jīng)常出故障。鑒于此本文分別從“刀盤與刀具、盾構(gòu)尾刷以及螺旋輸送機”等結(jié)構(gòu)設(shè)計不同特點,來闡述海瑞克盾構(gòu)機綜合性能優(yōu)于小松盾構(gòu)機,并對小松盾構(gòu)機提出了幾點改良建議。1工程概況小新區(qū)間地處廣州市

4、番禺區(qū)新造鎮(zhèn)與小谷圍島之間,里程為DK23+401.8DK21+683.8。盾構(gòu)機從新造站北端盾構(gòu)始發(fā)井始發(fā),下穿510m 寬的珠江新造海、新造海北岸,最后到達小谷圍站南端的吊出井。區(qū)間隧道主要由兩個盾構(gòu)區(qū)間隧道、三個聯(lián)絡(luò)通道、八個洞門、一段礦山法隧道,始發(fā)井和中間風井組成。本標段線路平面均為直線型,線間距13m ;線路縱坡為“V ”形節(jié)能坡,最大坡度為50;隧道最大覆土厚度約為30m ,最小為3m 。本區(qū)間新造海段隧道的地層分布主要為<5-2>砂質(zhì)粘土、<6Z>全風化混合巖、<7Z>強風化混合巖,中間有一段是由<8Z>中風化混合巖和<9Z

5、>微風化混合巖構(gòu)成,并且在盾構(gòu)機掘進過程中常常會遇到上部是<7Z>強風化混合巖,而中下部是由<8Z>中風化混合巖和<9Z>微風化混合巖構(gòu)成的所謂“上軟下硬”的復合地層2。本區(qū)間的盾構(gòu)機選型參照國內(nèi)外盾構(gòu)工程實例及相關(guān)盾構(gòu)技術(shù)規(guī)范,主要依據(jù)新造海段復合地層的特點,選用土壓平衡盾構(gòu)機進行掘進。在實際施工中,左、右線采用的土壓平衡盾構(gòu)機分別是日本小松盾構(gòu)機和德國海瑞克盾構(gòu)機。2海瑞克盾構(gòu)機和小松盾構(gòu)機掘進性能的對比右線德國海瑞克盾構(gòu)機經(jīng)過79天的掘進,安全順利地穿越了新造海,成功抵達新造海北岸;而左線日本小松盾構(gòu)機在珠江新造海江底掘進時,進行了十多次的帶壓進

6、倉換刀3,并且冒著極大的風險從右線開小洞室進入左線進行了盾構(gòu)機刀盤的修復,歷時246天的艱難掘進終于穿越了新造海。表1列出了兩臺盾構(gòu)機分別在左、右線掘進時的施工進度。從上表可以看出,相對于小松盾構(gòu)機,海瑞克盾構(gòu)機更能適應(yīng)本區(qū)間的復合地層特點,究其原因分別從刀盤與刀具、盾構(gòu)尾刷以及螺旋輸送機等結(jié)構(gòu)設(shè)計特點上來分析。2.1刀盤與刀具海瑞克盾構(gòu)機和小松盾構(gòu)機刀盤外形及刀具布置形式都不一樣,海瑞克盾構(gòu)機刀盤和刀具的布置如圖1所示:(1刀盤直徑為6280mm ,開挖直徑為6300mm ,開口率31%,進渣口有8個;摘要:廣州地鐵四號線小新區(qū)間左、右線分別采用小松盾構(gòu)機和海瑞克盾構(gòu)機施工,本文分別從“刀盤

7、與刀具、盾構(gòu)尾刷以及螺旋輸送機”等結(jié)構(gòu)設(shè)計不同特點,來闡述海瑞克盾構(gòu)機綜合性能優(yōu)于小松盾構(gòu)機,并對小松盾構(gòu)機提出了幾點改良建議。關(guān)鍵詞:盾構(gòu)機;刀盤與刀具;盾構(gòu)尾刷;螺旋輸送機1圖1德國海瑞克盾構(gòu)機刀盤和刀具布置圖廣東科技施工技術(shù)業(yè)界104廣東科技2007.03.總第165期圖2日本小松盾構(gòu)機刀盤和刀具布置圖(2刀盤配置中心刀4把、單刃滾刀(直徑為17寸,伸出刀盤面的高度為175mm 31把、齒刀(伸出刀盤面的高度為140mm 64把、刮刀8把、超挖刀1把。日本小松盾構(gòu)機刀盤和刀具的布置如圖2所示:(1刀盤直徑為6200mm ,開挖直徑為6210mm ,開口率40%,進渣口有12個;(2刀盤配

8、置中心刀8把、單刃滾刀(直徑17寸,伸出刀盤面的高度為110mm 20把、齒刀(伸出刀盤面的高度為75mm ,伸出刀盤面的高度為75mm 106把、刮刀36把、先行刀30把。通過比較兩臺盾構(gòu)機刀盤與刀具設(shè)計數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):(1小松盾構(gòu)機開口率較大,進渣口較多,使整個刀盤的剛度明顯比海瑞克盾構(gòu)機刀盤剛度低,若在硬巖中施工則很容易發(fā)生刀盤磨損、局部變形的現(xiàn)象,而本區(qū)間新造海段地層的特點正是“上軟下硬”,即盾構(gòu)機通過地層中下部的巖層較硬,不適合采用小松盾構(gòu)機掘進;(2小松盾構(gòu)機設(shè)計開挖直徑較小,并且前盾、中盾和后盾外殼直徑相同,只要刀具略有磨損,常會發(fā)生盾殼與圍巖磨擦的現(xiàn)象,從而導致盾構(gòu)機被“卡死”;

9、同時設(shè)計開挖直徑較小也容易引起填充質(zhì)量較差,造成盾構(gòu)機施工“噴涌”。兩臺盾構(gòu)機刀盤配置刀具的理念也不同,海瑞克盾構(gòu)機采用“滾刀+刮刀”的配置較為簡單,而小松盾構(gòu)機采用“滾刀+先行刀+刮刀”配置較為復雜。通過本區(qū)間工程實踐證明,這兩種配置在軟巖中掘進都較為適應(yīng),但在硬巖中掘進時,小松盾構(gòu)機破巖的效率明顯較差,刀具磨損較快。從刀具在巖石中走過的軌跡可發(fā)現(xiàn),先行刀沒有參與破巖,而滾刀突出刀盤表面較少,單刃滾刀運行軌跡明顯較海瑞克盾構(gòu)機單刃滾刀運行軌跡大,從而導致滾刀間的巖石沒有完全被擠破,剩余巖石則使先行刀和刮刀崩損,同時會嚴重磨損刀盤。除此之外,從本區(qū)間兩臺盾構(gòu)機掘進的地層和換刀頻率統(tǒng)計可發(fā)現(xiàn),當

10、隧道范圍內(nèi)主要地層為<8Z>中風化混合巖、<9Z>微風化混合巖時,海瑞克盾構(gòu)機掘進4050環(huán)需進行換刀一次,而小松盾構(gòu)機掘進1020環(huán)就需換刀一次。綜上所述,海瑞克盾構(gòu)機刀盤和刀具的設(shè)計特點更適合在廣州地區(qū)復合地層中掘進。2.2盾構(gòu)尾刷兩臺盾構(gòu)機盾尾密封形式不一樣,小松盾構(gòu)機安裝了3道鋼絲尾刷,海瑞克安裝了4道特制加厚型盾尾密封刷。小松盾構(gòu)機尾刷在掘進500環(huán)左右已出現(xiàn)嚴重損壞,尾刷出現(xiàn)涌水、涌漿現(xiàn)象,而海瑞克盾構(gòu)機在掘進1090環(huán)后才對其尾刷進行了更換。由此可見,選用較好的鋼絲尾刷并增加尾刷排數(shù),可以延長尾刷的壽命和提高施工的密封效果。2.3螺旋輸送機海瑞克盾構(gòu)機的螺

11、旋輸送機很少發(fā)生機械故障;而小松盾構(gòu)機的螺旋輸送機在施工中多次出現(xiàn)噴碴、堵倉及“卡死”等現(xiàn)象,主要有以下兩個原因:(1小松盾構(gòu)機采用大軸承結(jié)構(gòu),刀盤采用周邊支撐方式,其支撐臂、攪拌臂同時起到攪拌碴土的作用。土倉內(nèi)壁的中部為入倉門及主軸承的內(nèi)圈,由于攪拌臂外置,土倉內(nèi)壁中部的碴土攪拌不良,形成聚集;同時因為軸承較大,小松盾構(gòu)機不得不選用內(nèi)徑較小的螺旋輸送機,其進料倉門的周邊區(qū)域空間也較小,容易形成碴土積聚,不利于碴土的順利排出,特別是在賦水地層掘進產(chǎn)生噴碴時,只能將水噴出,容易發(fā)生堵倉的現(xiàn)象。而海瑞克盾構(gòu)機采用的是小軸承結(jié)構(gòu),刀盤采用中心支撐方式,螺旋機直徑較大,其內(nèi)徑900mm 、帶寬100m

12、m 、最高轉(zhuǎn)速19rpm 、功率315KW 、最大扭矩215KN.m (由于軸承較小,可以將人倉高置,并可設(shè)為雙倉,給帶壓進倉作業(yè)提供了方便。螺旋機進料倉門區(qū)域的空間也較大,可以將水和碴同時噴出,不容易形成碴土得積聚,堵倉的幾率較小。(2通常螺旋輸送機前端被填塞密實后,由于部分巖粒較鋒利,渣土和輸送機外殼間的摩擦力較大,螺旋輸送機啟動扭矩克服不了摩擦阻力從而造成輸送機被卡。由于小松螺旋輸送機扭矩過小(最大扭矩62.2KNm ,輸送能力受制,極易造成螺旋輸送機被卡。而海瑞克螺旋輸送機(最大扭矩215KNm 扭矩較大,被卡的機率則大大降低。3小結(jié)總結(jié)本區(qū)間兩臺盾構(gòu)機施工的經(jīng)驗與教訓,有以下幾點體會:(1盾構(gòu)機的選型是很重要的。左線采用的日本小松盾構(gòu)機不適應(yīng)廣州復合地層,不但嚴重滯后了合同工期,而且導致了巨大的經(jīng)濟損失,教訓是極其深刻的。(2小松盾構(gòu)機刀盤的硬度和耐磨性應(yīng)加強,刀具伸出刀盤表面的高度要適當加大,在刀座處應(yīng)增加自動調(diào)壓螺栓。(3適當增加盾構(gòu)尾刷的排數(shù),并選用質(zhì)量較好的鋼絲尾刷,可以延長尾刷的壽命,提高施工的密封效果。(4小松盾構(gòu)機目前只有一個人倉,為提高帶壓進倉效率,需增加一人倉,可使帶壓作業(yè)和減壓同時進行。(5小松盾構(gòu)機入倉的各種儀表(溫度表、壓力表等安裝不齊全,需對入倉門密封和開關(guān)倉門的方式重