神华新街盾构换刀实施方案 .docx

神华新街盾构换刀方案
关于成都地铁盾构机配置及开仓换刀的几点意见
我部盾构机类型为加泥式土压平衡，其中右线盾构于10月底开始推进，已推进50余米，其间尝试带压作业3次，但未成功。关于成都地铁盾构机配置及开仓换刀的几点意见如下：
盾构机配置的改进建议
前阶段盾构掘进存在扭距大（一般为3200～4300kn.m，个别为6000kn.m），推进速度慢（一般为7～20mm/min），碴土温度高（一般在40度以上，高的达55度），出土效率低（输送机开最小档位时，皮带上土体不连续），经常出现刀盘和螺旋输送机卡住的现象。根据这些现象，我们认为以后的盾构尚需改进：
1、刀盘应具有机械式开口封闭装置
成都地铁地层主要以砂卵石、多水为主要特征。在该地层下开仓换刀主要面临地下水和土体的不稳定，需要解决后方可安全进行开仓作业。
如果刀盘开口采用机械式封闭装置（封闭装置可回缩到面板内，开口部分可通过打开或关闭），在刀盘与前盾之间的企口采用密封装置（不影响刀盘的正常转动），就能很好解决开仓作业中遇到的水土问题。
施工作业时，开仓前，先关闭刀盘机械门，并进行土仓内部分碴土的排出，再人工进仓进行换刀作业。重新掘进前，封闭门可回缩到刀盘面板内，即可恢复正常开口率。
在封闭空间内，这样将很大地减少了封闭开口的焊接时间和换刀时间，并提高了换刀工艺的便利性，更增强了土仓内工作环境的安全性。
刀盘开口封闭门在lovat盾构机应用广泛。
2、螺栓输送机既有900毫米内径或者采用带式螺旋输送机，以有利于大粒径砂卵石进入
成都地层中，卵石比较大的直径一般在300～500mm，应该保证这样大的卵石可以直接从开挖面刮落到土仓内，之后由螺旋输送机输送出来。当然，这样就要求螺旋输送机可容许进入的卵石的之间比较大，即增加螺旋输送机叶片之间的节距和轴向深度来实现这样的施工方式。在800mm内径的螺旋输送机中，节距为300mm，轴向深度为280mm；如果螺旋输送机的内径为900mm，节距则可以达到510mm，轴向深度为330mm；如果采用内径为900mm的带式螺旋输送机，节距则可以达到510mm，轴向深度为900mm.由此可见，这样的带式螺旋输送机可保证大粒径卵石全部通过。
带式螺旋输送机止水性差，可能会产生喷涌现象，但这个问题还未发生。目前针对喷涌的双螺旋输送机还未发挥其效能，可能会在过河地段发挥作用。
内径为900mm的轴式螺旋输送机或许会影响主轴承的直径及自身刚度不足的问题。带式螺旋输送机技术在日本多条隧道成功应用过。
3、刀盘开口需要增大或型式可改为辐条+小面板式
目前刀盘开口率为28%，这样的开口率不利于碴土顺利进仓，会造成两方面问题：一是刀盘中心部分结泥饼，土仓内会造成土体难以向下进入螺旋机，刀盘前方会造成刀具的固结、偏磨损坏等；二是土体在刀盘前方不能顺利进入土仓，特别是高强度卵石会给刀盘、刀具等造成异常冲击而损坏。
但还需解决一个问题，即在刀盘的四周有段圆弧形区域，该区域开口较大，是主要进土点，同时该点也就成为了空仓过程中，以及换刀后的二次始发的主要风险点；同样在正常掘进过程中一旦土压控制不好，造成上方有少量的空仓，类似的事件同样会发生。而如果封闭该区域，全部改为正面开口，前方的土体传递侧压力，坍方事件将大大减少；可能会产生周边摩阻力及扭距大大增加。
如果采用较大开口，可保证碴土能顺利进仓出土，从而大大减少以上问题的发生。根据成都地层情况，预计可行的开口率约为35%.
如果刀盘型式改为辐条+小面板式，既能增大开口率，让碴土顺利进入土仓，防止碴土堆积在刀盘前方，且不削弱面板刚度。
4、液压驱动为变频电机驱动
目前液压驱动配置的功率为945kw，而变频电机的功率在直径6.2米的盾构机高可配置到1500kw，主轴承直径可达3.1m，完全能适应成都地层大扭距的要求。液压驱动的有用功率为70%，相对变频电机驱动的90%较低。
国际上变频电机驱动技术已经很成熟，不但节约能源，降低洞内工作温度，而且盾构机械维修量小，从而可更多的时间用在盾构推进上。
5、后配套系统要适合车站要求，主要是临时出土孔至端头和中线至边墙的距离
根据成都地铁车站的设计方式，车站边墙与隧道曲线中心的间距为2150mm.盾体直径为半径为3125mm，大于2150mm，当然，车站洞门一侧具有扩大段，盾体不会受到影响。但是，拖车的部件中，从隧道曲线中心到车站边墙之间的间距均大于2150mm，这样会导致拖车部件与车站边墙相碰撞，因此，需要改造拖车的部件摆放位置，限制在2150mm范围之内，以免造成拖车内移积压运输通道；或者拖车尺寸无法缩小，需增加车站端头井长度，保证拖车轨道能转弯增加横向空间。
盾构机原设计总长度不少于80m.为了避免盾构机分体始发，以及始发阶段能顺利地出土，临时出土孔距离车站前端不小于盾构长度。
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