 耐高温螺旋输送机
影响耐高温螺旋输送机排土及保压的因素
耐高温螺旋输送机的排土效率和压力稳定直接关系到土压平衡盾构高效和安全施工，此问题的解决需从渣土性质和机械性能2个方面共同考虑。
一渣土性质影响
渣土性质对耐高温螺旋输送机的排土、保压及土压平衡盾构掘进均有直接的影响，且相互之间均有联系；因此，讨论渣土性质的影响不仅限于耐高温螺旋输送机，而将其扩展至整个盾构掘进，同时对目前的渣土改良措施进行介绍。
1.不同土层渣土特点
目前，我国盾构掘进中有代表性的土层主要有软黏土(上海)、砂性土(杭州)和砂卵石(成都)等。其中：1)黏性土层内摩擦角小、易流动、渗透系数小，无论是在土仓内的压力传递还是在耐高温螺旋输送机内的输送过程均较为顺畅。2)砂性土内摩擦角大、流动性差、渗透系数大，在土仓内挤压后容易结块，排土困难。在耐高温螺旋输送机内，由于其较大的渗透系数，当开挖面水压较高时，在排土口闸门处易发生喷涌，在施工时必须分别采取针对性措施及时处理盾构设备和渣土。3)砂卵石地层渗透系数大、胶结差、卵石含量高、单个卵石强度高，在施工中需要解决的核心问题是土压平衡建立、设备减磨和防喷涌问题。针对其特殊情况，在施工中采取了加入泡沫、膨润土以及采用双耐高温螺旋输送机等措施，确保其正常施工。
2.盾构顺利掘进时渣土需满足的要求
由1分析可知，无论土压平衡盾构在何种地层施工，都要使开挖下来的渣土呈塑性流动状态，且具有一定的止水性，以充满土仓来控制掘进面的稳定；同时利用耐高温螺旋输送机来调整排土，使排土量和切削量保持平衡，以满足土压平衡所需的力学平衡和几何平衡条件。要满足上述要求，渣土需要具备以下3个方面特征：不易固结排水(不易"结饼")、处于流塑状态(易于应力传递、易于搅拌和传输、不易"闭塞")和具有不透水性(不发生"喷涌")。在满足或基本满足上述条件后，盾构的开挖和排土才能够顺利进行。
3.目前的渣土改良方法
为满足盾构掘进对渣土性质的要求，土压平衡盾构配置了泡沫和膨润土注入系统。在盾构掘进中遇到不易形成塑性流动状态的土层时，通过本系统向刀盘、土仓和耐高温螺旋输送机内注入添加材料来改良土体状态，使其达到利于施工要求的状态。目前主要添加材料有膨润土和泡沫。注入膨润土的目的是补充微粒和细粒成分，使土仓内土体的内摩擦角减小，促使其在土压作用下发生变形和破坏，使渣土流动性和止水性均有一定的提高。其浓度和注入量，可根据粒度级配计算。矿物类改良材料的适用土质范围宽、价格低廉，在土压平衡盾构施工中被广泛应用。
泡沫材料的实质是表面活性剂，将泡沫剂与水按一定比例混合形成泡沫剂的水溶液，泡沫剂水溶液与压缩空气产生的气泡及开挖土混合后，可达到改良开挖土体流动性和透水性的目的。泡沫材料是目前土压平衡盾构各种添加材料中最为先进的一种，但价格相对较高。
二、耐高温螺旋输送机自身因素影响
1.耐高温螺旋输送机结构对排土效率影响由于设备空间的限制，土压平衡耐高温螺旋输送机结构中能够调整的主要有2个部分：一是螺杆形式，包括带式和轴式；二是耐高温螺旋输送机直径。调整时，一方面从耐高温螺旋输送机能够输送的最大粒径角度考虑，另一方面从耐高温螺旋输送机的出土效率考虑，需根据盾构穿越地层情况和出土效率综合比选。
2.耐高温螺旋输送机结构对保压效果影响
土仓压力主要依靠渣土在螺旋输送过程中逐渐抵消。由耐高温螺旋输送机自身结构可知，增加渣土在输送过程中的压降方式主要有3种。
1)减小螺距。减小耐高温螺旋输送机螺旋片螺距，增大螺旋输送槽的长度，以加长渣土在耐高温螺旋输送机内的输送长度，增加螺旋输送过程中的压降。但根据耐高温螺旋输送机结构设计要求，螺距与耐高温螺旋输送机和螺杆的直径相关，且直接关系出土效率，在实践中较少使用。
2)采用间断式螺杆。把耐高温螺旋输送机的螺旋片分为前后不连续的两段，使渣土运动至两段螺旋叶片之间时，叶片不再提供向前的动力，仅能依靠后方的渣土向前推动，此段渣土由于挤压形成效果明显的"土塞"，以抵抗前方的水土压力。此类耐高温螺旋输送机从构造上看，比较容易在中间段形成压密的"土塞"，在国内有所使用，但其保压抗水效果尚缺少明确的研究结论。
3)采用双耐高温螺旋输送机。在单级耐高温螺旋输送机的基础上再增加一级螺旋输送器，每级螺旋输送器具备独立的驱动系统，这样既可联动控制也可每级独立操作。利用两段螺旋之间的空腔和不同的螺旋转速来形成土塞效应，从而能有效增大前方抵抗压力的能力。在双耐高温螺旋输送机结构中，两段耐高温螺旋输送机的螺距相同，并且均可单独控制。正常情况下，两段耐高温螺旋输送机的转速相同，在两段螺旋间不积聚渣土，可以正常出渣。当土仓压力过大或土偏稀可能发生喷涌时，可以对两段耐高温螺旋输送机的转速进行调节，使后端的耐高温螺旋输送机转速小于前端。由于前端耐高温螺旋输送机输出的渣土多于后端耐高温螺旋输送机，渣土很快在两段耐高温螺旋输送机间积聚形成土塞，从而能有效地防止喷涌。
耐高温螺旋输送机同系列产品为：U型螺旋输送机，螺旋输送机，GL螺旋输送机，GX-A型螺旋输送机，GX型管式螺旋输送机，LC垂直式螺旋输送机，绞龙螺旋输送机，无轴螺旋输送机，管式螺旋输送机，垂直式螺旋输送机等型号产品。
目前，国内外土压平衡盾构采用双螺旋输送器的连接形式主要有对接、搭接和间断3种(对接和搭接的形式。在工程实践中应用较多的是搭接形式，对接和间断方式由于其在输送渣土过程中容易被卡而未被使用。 |
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