刘正

中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 浙江杭州 311200

杭州地铁施工过程中所遇到的一些问题，做了一部分的总结。盾构机在刚刚施工时被发现，因为台风天气的原因，停工两天过后开始复工，复工的过程中发现推力相比较停工前大了大概5000kn，由原来的12000kn-13000kn增大到16000kn-18000kn。推进泵的出口油压由160bar左右增大到220bar左右,而且铰接压力也明显的变大，铰接压力由原来的2500kn（100bar）以内的油压增大到4500kn（180bar）左右。

1 铰接油压对管片状态的影响观察

1.1 铰接油压在100bar以内时对管片状态的影响

铰接油压在100bar以内的时候，我们看成型管片的状态（在这里忽略拼装的因素所造成的碎裂，错台等状态的发生）在推进的过程中观察管片的状态，由于整个铰接拉力非常小，我们可以想象盾尾和管片之间的状态是没有出现拖拽，卡位等现象的发生。此时的管片的形状，外观都没有出现受损。在推进完一环的时候，可以看到管片的状态，管片的外观很完整，没有出现碎裂，破损，掉角掉边的现象[1]。

1.2 铰接油压在100bar以上时对管片状态的影响

在铰接油压超过100bar的时候，铰接拉力也随之增大，铰接拉力增大可能是因为盾尾卡住管片，推进过程中会出现因为推力过大而导致管片被挤碎，管片被掉角碎裂的情况出现。推进完毕之后会发现成型管片因为受到的推进力过大而出现受损的现象。

2 膨润土及其功效概述

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24个领域100多个部门中应用，有300多个产品，因而人们称之为”万能土”膨润土功效

2.1 吸附性

吸附是所有固体物质存在的自然现象，减少了泥浆中的自由水，改变了泥浆的性能参数，达到降低滤失率的目的。

2.2 .膨胀性

膨润土遇水就膨胀，这种自然现象产生的主要原因是膨润土矿物晶层间距加大，水分子进入了矿物的晶层，另外引起膨润土膨胀的原因还有膨润土矿物的阳离子交换作用[2]。

2.3 造浆性

造浆率是膨润土颗粒在水中分散形成悬浮液，并且这种悬浮液的表观粘度为15×10-3Ps·s时每吨膨润土造浆的立方数是衡量膨润土质量的一项重要指标，一般钠质膨润土的造浆性能比钙质膨润土要好。其选浆率公式是：造桨率（m3/t）=水的体积（mL）/土的质量（g）+1/土的密度一般在测试表观粘度时配制表观粘度在10-25（×10-3Pa·s）范围内三杯泥浆，经过搅拌静止放置16h，再搅拌，测试粘度，然后在单对数坐标纸上标出三点的位置，进行连线，在坐标上求出表观粘度为15×10-3Pa·s时的加土量。

3 影响试验及分析

3.1 刀盘面板以及土仓加注膨润土

（1）设备：现有盾构机设备（台车自带膨润土箱，5.5kw膨润土螺杆泵）。

（2）方法：后配套砂浆车。

（3）施工过程：膨润土20袋（50kg/包）倒进后配套浆箱并且加入适当比例的水（膨润土：水=1:7～8）自带7.5kw搅拌电机搅拌均匀。搅拌时间大概在10分钟到30分钟之间，时间越长搅拌效果越好。然后将搅拌均匀的膨润土浆液通过砂浆车运输到盾构机后配套车架内，放入膨润土箱。膨润土箱配备气体搅拌设备，通过气体搅拌对膨润土浆液再次充分搅拌。所有后续工作完成后，然后开始推进，膨润土浆液通过膨润土泵经2寸（直径50cm）泡沫管直接注进刀盘面板，对开挖土体充分的润滑。推进过程中发现，刀盘转速控制在1.2rpm左右（在两种情况下，第一种改良方法是通过加注泡沫改良土体。第二种改良方法是通过加注膨润土浆液改良土体。）刀盘扭矩变大，由原来的2.0MN增大到4.0MN左右。推力不变，铰接油压压力变化不明显（与未加注膨润土浆液推进之前进行对比）。同时由于往泡沫管路注膨润土浆液，导致刀盘扭矩增大，起到了反作用的效果。

3.2 盾尾径向孔加注膨润土

（1）设备：7.5二次注浆机1台1方小型砂浆搅拌机1台（50kg/包）膨润土10包。

（2）方法：盾尾径向孔加注膨润土。

（3）施工过程：盾构掘进过程中，刀盘扭矩会逐渐增大，严重的情况下，甚至会出现刀盘跳停的情况，将膨润土系统管路的开关打开，将泡沫和膨润土同时注入掌子面，做好渣土改良，使其塑性改善，降低刀盘扭矩，保障切削正常。随着盾构推力逐渐增大，推进速度会逐渐变慢，严重的情况下，甚至会出现盾尾“抱死”现象，当铰接油缸发生变形时，需要将膨润土系统管路开关打开，将膨润土注射到盾体外侧，以此来降低盾体和土体的摩擦，保证推进速率，延长盾构设备寿命。如果盾构刀盘扭矩很大，推进速度很慢，可以将两个开关同时打开，并对渣土进行改良，降低盾体和土体的摩擦力，保护盾构正常快速的掘进[3]。

3.3 试验分析

初步分析导致跳闸现象发生的原因是此时管片出现碎裂，错台，漏水等影响管片成型隧道等技术性问题。由此可以推断出来当铰接拉力变大时，推进力也在增大，当铰接拉力变小时，铰接油压也随之降低。推进力也随之减少，推进泵的出口油压也随之降低。通过推进数据对比分析，盾尾铰接拉力对推进产生反作用（根据牛顿第二定律即反作用力）。如何减少铰接拉力（即降低铰接油压）是解决问题的关键。

4 结语

综上，本文分析了盾尾注膨润土浆液对铰接油压的影响，通过试验与分析可以发现，膨润土可以起到润滑的作用，进而有效降低土体的扰动，所以对于姿态的平稳调节起到了一定的作用。