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1、推盾机泥浓工法应用及改进建议摘要：文章通过论述推盾机在大陆首次应用情况，介绍推盾机泥浓工法在使用 中发现的问题并分析问题产生的原因，提出相应的改良建议。关键词：推盾机；泥浓工法；顶管；渣土改良一、工程概况 某电力隧道位于广州市白云区，顶管隧道全长 294.5 米，隧道外径 3550mm内径3000mm，管节幅宽2500mm。地层从上至下为1杂填土（红）、4-1粉 质粘土（绿）、 6全风化粉砂岩（黄）、 7强风化粉砂岩（浅蓝）。二、推盾机泥浓工法原理及特点泥浓工法的原理是通过往刀盘和土体间压入高比重、高粘性泥浆。泥浆由膨 润土、CMC及水按一定比例配置而成，（如图2所示）。注入土仓内的泥浆与切
2、削渣土混合，充满土仓后可以防止切削面土体松动，即使遇到切削面压力难保持 的土质也能很好的保证切削面稳定（如图3所示），排出含泥渣土形状如同塌落 度20的混凝土，渣土可以直接外运，无需另行处理。同时切削时泥浆混合土砂充满土舱以及盾尾空隙，在盾体周围形成浓泥浆渗 透层（泥膜），加压浓泥水将设备整体和隧道整体悬浮，不仅有对刀盘的润滑作 用同时可降低整机推力，泥膜在盾尾还可以进行止水密封。三、实际应用效果 在实际顶进过程中，因全风化粉砂岩及粉质粘土粘性过大，注入泥水仓内的 高黏性浓泥浆无法在土仓内与刀盘切削下来的原状土充分混合，继而无法实现泥 浓效果，最终切削下来的原状土因压力作用堵塞在唇式出土装置内
3、， 300米顶进 过程基本靠工人手动进行排土，工效极低。最终294.5米顶管隧道耗时165天， 日均1.8 米，工期严重滞后。推盾机接收时，刀盘已经完全被粘土糊死。（如图3 所示）推盾机设计刀盘直径3750mm，管节外径3550mm，单边间隙达到100mm， 间隙非常大。厂家设计理论是通过泥浓让推盾机前盾处于悬浮状态。但实际应用 中，由于洞门密封采用扇形压板及橡胶帘布密封，一旦注入浆液的压力超过密封 承受极限，洞门密封出现漏浆漏水。再加上泥浓注入工艺问题，压力不足，导致 地表沉降较大，给施工安全、地下管线带来极大的安全隐患。（如表1所示）四、原因分析渣土改良就是通过顶进设备配置的专用装置向刀盘
4、面、土仓内注入水、泡沫 膨润土、高分子聚合物等添加剂，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌使添 加剂与土渣混合，使刀盘切削下来的渣土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的 透水性和较小的摩阻力。1、推盾机只有在刀盘面位置设置两个泥浓注入口，注入方向是往开挖面，对 土仓内土体改良作用较小；2、推盾机只有刀盘后部配有两个搅拌片，且长度短，不到舱体的 1/2，盾体 位置没有配置相应搅拌棒，刀盘转动时无法对土仓内的渣土进行充分搅拌，容易 导致土体固结；（如图 4所示）五、改进建议3、推盾机刀盘下方出泥口为直径400mm （设计联络时以为全部排泥管直径 400mm），实际真空吸泥口直径为150mm （泥水盾
5、构排泥浆的直径为250mm）（如图 5 所示），若出土为类似塌落度为 20cm 的混凝土的泥浓，则没有问题。 但是实际广州泥土地层中，排出的泥块基本为100mm-400mm的整体，泥团一 下就堵管，现状为人工加水搅拌出土，工效极低；4、推盾机唇式出土器是利用气压进行密封，当土仓压力达到设定值后，唇式 密封打开， “挤”出一团渣土后，土仓压力下降，唇式密封关闭。实际使用过程中， 密封关闭期间，渣土堆积在唇式出土器的管道内，受土仓压力作用不断密实，最 终导致堵塞。 （如图6 所示）5、泥浓工法引用日本技术，进口的外加剂主要作用是提高和易性。应用在广 州地区粉粘粒含量高和复杂多变的复合地层中，在粘土
6、地层采用这种特性的外加 剂，与渣土改良理论是不相符的，如果采用一种外加剂对不同地层进行渣土改良， 效果是得不偿失的。1、参照国内泥水顶管机，对进泥管进行改造。在土仓壁内增设进泥口，增加 土仓内循环及泥浓浆液与切削渣土的混合改良（如图7 所示）；2、参照盾构机设置，在土仓壁及刀盘背后分别设置3-4根搅拌柱，确保进入 土仓内的土体搅拌到位，加强渣土改良效果；3、必须加大真空泵的功率，排泥管直径要达250mm以上。出土采用自动 出土，土仓内采用压力自动补偿装置。将中转土箱加大，移至后配套台车位置, 一旦堵塞，方便人员清理；在DN400与DN150管径中增设一段渐变管口连接, 减小管径突变；4、推盾机
7、采用唇式出土设备间断出土，每次出土间隔5-7 秒。但据现场人员 观察，推盾机出土时，土仓压力会从0.07Mpa直接下降至0.04Mpa，类似土压平 衡盾构机发生小型“喷涌”。土仓压力波动过大，容易导致掌子面失稳，影响地表 沉降控制。建议直接改为泥水顶管。六、小结作为国内首台可以实现顶管转盾构的设备，推盾机在国内的应用仍属于摸索 阶段。但有了国内一线工程人员对国外成功经验的借鉴，对推盾机不断进行改良， 推盾机会有大展拳脚的一天。参考文献1 袁夏炜，吕岩，王兆铨.泥水平衡顶管技术的施工方法及注意问题M.第1 版.浙江：绍兴文理学院学报， 2005.2 张新.盾构渣土改良系统原理及常见故障分析M.第1版.天津：石家庄铁路 职业技术学院学报， 2014.
