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盾构机螺旋机防止喷涌的改造

一.概述地铁施工用土压平衡式盾构机中广泛使用螺旋输送机作

为出渣土，螺旋输送机结构形式一般有轴式和带式。在内地东部大

多数工程实际中，多采用对止水性更为有利的有轴螺旋机，出土口

在螺旋机尾部设置了二道闸门。螺旋输送机由3台液压马达驱动，

采用2台变量泵供油，易于变速，耐冲击。根据需要配置螺旋机的最

大输出扭矩、最大转速和理论出土能力。

螺旋输送机结构目前按照螺旋体能否轴向移动分为固定式和可伸

缩式：

1、固定式螺旋输送机的外壳采用钢制圆筒状分段设计，螺旋体

与外壳筒体不可以轴向移动，这种配置适用于地质状况良好不可能有

流沙涌水的环境；否则，必须对螺旋机及土仓进土口进行安全性改

造；

2、可伸缩式螺旋机螺旋体相对于外壳筒体可以轴向移动，筒体

最前端焊接在盾构机前体下部，后面的筒体由两个外径为700-800mm

的筒体套接而成，两筒体之间用液压油缸相连，可以相互伸缩，带动

螺旋体把其深入盾构机土仓的部分缩回；螺旋输送机在土仓进土口设

有2个可开闭闸门，当螺旋输送机特殊情况下螺旋体排土通道堵

塞，需要排堵时，伸长螺旋输送机连接油缸，回缩螺旋输送叶片，

然后关闭土仓中2个可开闭闸门，液压进土闸门把螺旋输送机进土

口关闭，确保土仓中的土压不会失稳。然后通过设在螺旋输送机上

的排堵口进行排堵。

螺旋机的出土口设置有两道闸门，在涌水较多的场合，可以通

过先将第1道闸门关闭，第2道闸门开启将碴土存放在出口处，然后

将将第2道闸门关闭，第1道闸门开启，把碴土排放出；在螺旋机

钢制筒体的前中后一般开有3个维修门作为排堵口，设计目的为方便

工作人员对螺旋机的维修和障碍物的排除排堵。

以上介绍的螺旋机伸缩结构土仓口闸门螺旋机后部的出土口两

道闸门，以及螺旋机筒体部位排堵口设置，均是为了保证螺旋机能

安全顺利地排出土仓的渣土的保障措施。

但是在实际施工中，由于现有机型的维修门端盖设计为法兰盖

板螺栓连接方式，无论是上述第1种的无土仓安全门的固定式螺旋

机，还是第2种带土仓安全门的可伸缩式螺旋机安全闸门关闭不严

（机构故障或有石块砾石卡堵等），在打开螺旋机排堵口进行检修排

堵工作过程中突发意外情况下，会出现泥水沙泄入，即喷涌，但目前

的设计结构难以迅速关闭维修门，甚至一旦突发泄露喷涌，压力

大，根本无法盖上盖板，造成前方土仓泥水涌入，淹没隧道和设备，

地面严重沉降等灾难性事故。

（根据现场施工案例分析，简单情形如下：盾构浅表层施工位置

时，土仓静压为约0.1-0.15Mpa，如果排堵口尺寸为600*600mm其盖

板承压就有至少400--500多公斤力，如果出现

所述意外喷涌情况，这种情形时工作人员是无法把盖板盖上的！)

二.设计思想

针对上述情形，我们设计了一种能快速关闭的门盖机构，可以

作为上述第一种固定式螺旋机的改进方案，一可以是第二种可伸缩式

螺旋机的安全后备方案；

1、该变原来设计构造的盖板方式，不采用径向压盖式安装方

式，而采用轴向截切式安装方式在意外喷涌时，螺旋机盖板的径

向压力传导在导向槽上，操作人员只需克服很小的轴向力即可。

2、螺旋机筒体外壳孔口侧，盖板两侧轴向设置两道导向滑动

槽，槽口尺寸与盖板厚度尺寸配合。

3、盖门安装方式采用齿轮齿条传动，齿轮安装在螺旋机筒体外

壳上，齿条安装于盖板的轴向两侧面，用扳手卡住齿轮轴头使其转

动，带动盖板沿着螺旋机筒体上的径向导向槽推进，截切式移动封

闭孔口，到达设计位置后拧入螺栓紧固盖板。

根据以上设计思想可知，意外喷涌时，盖板所承受的压力由设

置于螺旋机筒体上的盖板导向槽承受，不存在原来的那种采用人力盖

严安装但安装不上的情形；通过齿轮齿条传动径向截切式盖门方式，

可以快速轻松地实现紧急情况下的关门堵漏措施，防止事故扩大化。

三.技术方案

1、原盖板尺寸和空口尺寸和螺栓孔位置都不变，在原盖板轴

向两侧面安装平板齿条，使齿条与盖板成为一体构造。

2、螺旋机筒体上盖板两侧焊接安装与盖板尺寸配合的轴向导向

槽。

3、在导向槽端部局部开口，两个传动