盾构推进情况
某工程采用子母盾构机掘进,直径3.9m的母机掘进约2.2km后,直径3.6m的子机在地下分离后掘进剩下的1.7km。掘进地质为洪积的固结状砂和砂砾以及硬质黏土。由于子母盾构机需要共用外径不同的刀盘,使用了一种伸缩辐条装置,并预先在母机土舱内设置了子机的切口环。
地下分离型子母盾构机
盾构始发1km左右,推力急增且掘进速度下降。
原因分析
盾构掘进至1.7km处的中间井后进行调查,确认其原因在于硬质黏土导致刀盘进料口全部堵塞,由于堵塞使渣土只能从进料槽最外圈进入,因此最外圈刀具严重磨损,成为推力增大的主要原因。该事故中,推测进料槽堵塞的原因为:1)没有设置辅助辐条;2)最外圈的渣土不易于进入土舱,土舱容积较小;3)快速施工情况下,刀具贯入度达到近20mm/rev,硬黏土块大量黏附在狭窄的土舱内,极易造成进料口堵塞。
盾构到达时的堵塞情况
解决方法
基于上述研究结果采取了解决措施:增加辐条和进料槽(4处增至6处),增大了开口率(23%增至31%);在增加的辐条上布置刀具,增加了外圈1条轨迹上的刀具数量(2把增至3把),并采用大型化先行刀。通过提升渣土性能和减少刀具贯入度,使黏土块细粒化,最终顺利完成后续掘进。