螺旋輸送機(jī)防噴涌設(shè)計介紹及噴涌故障應(yīng)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(jì)南 250101

盾構(gòu)機(jī)其本身匯集了機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)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(dǎo)向糾偏等基礎(chǔ)功能的一種地下隧道開挖設(shè)備。盾構(gòu)機(jī)當(dāng)前已經(jīng)被普遍你的使用在相關(guān)隧道工程的施工中。

螺旋輸送機(jī)其本身屬于盾構(gòu)機(jī)渣土輸送系統(tǒng)中不能夠缺少的構(gòu)成部分，在盾構(gòu)法施工過程中螺旋輸送機(jī)不斷承擔(dān)了盾構(gòu)機(jī)開挖倉中渣土排出的職責(zé)，同時還能夠能有效的對開挖倉內(nèi)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(yù)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(chǎn)生渣土改良不及時而無法排除渣時出現(xiàn)噴涌問題，螺旋輸送機(jī)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(chǎn)生噴涌事故，噴涌出現(xiàn)的時候使用科學(xué)的應(yīng)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(shè)備被埋的重大施工事故發(fā)生。

1 噴涌的形成

盾構(gòu)法施工過程中的地質(zhì)條件，水文條件和開挖參數(shù)是飛濺發(fā)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(dāng)?shù)厥褂昧酥T如泡沫和膨潤土之類的添加劑，并且對殘渣的改進(jìn)也不令人滿意。有效地改變渣土的滲透性，并且當(dāng)水流量大或水力梯度大時，極有可能發(fā)生噴涌。在中度風(fēng)化或輕度風(fēng)化的巖層中，如果裂隙水發(fā)育而后水道未關(guān)閉，由于流水的影響，開挖倉中的涌水常常難以改善，并且經(jīng)常發(fā)生涌水現(xiàn)象。

高壓水體通過開挖倉和螺旋輸送機(jī)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(jī)渣門出口力矩。帶式輸送機(jī)的接收端在無壓狀態(tài)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(jī)防噴涌設(shè)計介紹

2.1 安全門設(shè)計

安全門設(shè)計在螺旋輸送機(jī)的前端。螺旋伸縮筒設(shè)計在筒上。安全門由油缸打開和關(guān)閉，安全門的左右門設(shè)計為密封結(jié)構(gòu)。發(fā)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(guān)閉，以防止飛濺。

2.2 螺絲設(shè)計

螺旋鉆有兩種設(shè)計結(jié)構(gòu)：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(xiàn)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(shè)計必須采用豎井設(shè)計。螺桿葉片可實現(xiàn)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(nèi)部壓力失控而引起的噴涌。

2.3 筒體設(shè)計

缸體設(shè)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(jiān)控土壓力傳感器的參數(shù)，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(diào)整開挖倉的除渣參數(shù)。同時，圓筒上的孔被螺旋輸送機(jī)上的注入孔修飾，防止堵塞的土壤堵塞的效果產(chǎn)生[2]。

2.4 螺旋輸送渣門設(shè)計

螺旋輸送機(jī)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(nèi)的壓力。對于富水地層，渣閘設(shè)計采用雙閘設(shè)計，并且保留了兩個閘。發(fā)生噴涌時，壓力泵接口會迅速關(guān)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(jī)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(yīng)對措施

（1）發(fā)生噴涌時，迅速關(guān)閉螺旋輸送機(jī)，排渣門和螺旋輸送機(jī)安全門，停止排渣，保持盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)前進(jìn)，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(dá)到壓力后，安全門打開，螺旋輸送機(jī)的渣門打開約30%。將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)至約2．0rpm，并在挖掘時對渣進(jìn)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(dǎo)致挖土在盾構(gòu)機(jī)前部，泥漿從地面冒出，并擊中穿著盾構(gòu)密封件等現(xiàn)象。（2）密切監(jiān)視螺旋輸送機(jī)的排渣情況和開挖倉內(nèi)的壓力變化。一旦出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象，排渣門將迅速關(guān)閉。配備雙渣門的設(shè)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(tǒng)，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(nèi)的壓力穩(wěn)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(jī)易于順利排渣。（4）在進(jìn)入富水砂層地質(zhì)之前，盾構(gòu)機(jī)操作員采用氣壓平衡模式前進(jìn)以防止飛濺的發(fā)生，但防止空氣泄漏的發(fā)生。（5）利用與盾構(gòu)機(jī)配套的二次灌漿設(shè)備及時補給泥漿兩次，在管段的外周形成連續(xù)的閉環(huán)，防止管段周圍的地下水相互勾結(jié)，避免噴涌。（6）應(yīng)注意易于涌出的地層，并努力迅速通過，以免發(fā)生噴涌的地區(qū)停機(jī)或設(shè)備維護(hù)。

4 結(jié)語

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