刀盘注入口位置优化技术

何建忠 秦倩云 马俊江 沈福良 孙相志

1.中铁三局集团第二工程有限公司 066000 2.天业通联(天津）有限公司 066000

一、H016土压平衡盾构机使用地质工况

东三教站～东岗头站盾构区间：总长896.3m，线路纵向坡度呈“V”字型坡，区间覆土18～20m。

工程地址表

新石家庄站～东三教站盾构区间：总长1370.6m，线路纵向坡度呈“V”字型坡，区间覆土18～20m。

工程地质表

二、土压平衡盾构机注入口简介

土压平衡盾构机主要适用于粘稠土壤的施工，当含砂量超过某一限度时，泥土的塑流性明显变差，土仓内的土体因固结作用而被压密，导致碴土难以排送，可向土仓内注水或泡沫、膨润土等，然后进行强制搅拌，使砂质土泥土化。泡沫是一种塑流化改性剂，除具有改善开挖土体的塑流性外，还具有润滑刀盘、刀具、螺旋输送机，降低刀盘扭矩，保持开挖面稳定，提高开挖土体的止水性的作用。通过刀盘上布置的泡沫管也可以用来加注膨润土或泥浆，采用泡沫注入系统，拓宽了土压平衡盾构的地质适应范围。泡沫注入管的位置和数量直接影响着土体的改良效果和刀具的润滑效果。同时，泡沫的注入还能有效地防止刀盘中心形成泥饼。泡沫注入口一般设置在刀盘的中心部位及刀盘的背面。泡沫注入管通过旋转接头引入，在刀盘上的布置有内置式和外置式两种，外置式泡沫管清理较容易，但由于与土体直接摩擦，易损坏；内置式不易磨损，但堵塞时清理较困难；目前一般采用内置式泡沫管。

三、H016刀盘注入口优化设计

图一

原设计A1、A2、A3为泡沫注入口，B1、B2为加泥注入口。经分析认为，原设计泡沫注入口过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，刀盘中心容易结泥饼，从而导致整个刀盘及土仓结泥饼。并且A2处泡沫注入口多次损坏，该位置磨损特别严重。

针对上述情况提出了改造方案（见图二、图三）。A1、A2、A3为泡沫注入口，B1、B2为加泥注入口。将A2位置向刀盘外部移动，移到刀盘外周斜坡上，在刀盘外周处加大土体改良力度，降低刀盘泥饼形成，减小对刀盘外周及外围刀具的磨损。

图二

图三

四、结语

目前，我国的土压平衡式盾构机施工技术已经成熟，但是盾构机刀盘注入口合理分布一直没有得到很好的解决，需要继续探索和研究。作者结合H016土压平衡式盾构机在石家庄施工的实例优化了刀盘注入口的布置，改良的土体的塑流性。