论螺旋机双层出土闸门的设计特点

孙相志 王小军 单国红

摘 要：介绍了一种在隧道施工中用于开挖隧道掘进机的螺旋机双层出土闸门部分，本文对螺旋机双层出土闸门的结构组成﹑工作原理及其特点等方面进行了详细的描述。实践表明，本设计螺旋机出土双闸门完全可满足隧道施工要求，并且具有组装精度高及可靠性高等优点。

关键词：盾构机；螺旋机；螺旋机双出土闸门

中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0107-02

1 螺旋机双层出土闸门概述

盾构机是隧道施工的工程机械，盾构机挖掘隧道过程中会通过刀盘不断的切削大量的渣土堆积在盾构机土仓内，螺旋机是盾构机的出土装置，因为土仓内存在土压维持土体的稳定性，土压的另一个作用就是当螺旋机通过螺旋叶片将盾构机土仓内堆积的土渣导至螺旋机出土闸门位置的过程中起到了重要的挤压作用，使得渣土能顺利的排出并落料到皮带机上，最后通过皮带机将渣土装进渣土车运输出隧道，并且螺旋机也是唯一联通土仓和大气部件，所以如果施工地层为富水地层的话，发生喷涌事故时也只能通过螺旋机喷出泥水。

2 螺旋机双层出土闸门的结构组成及特点

普通的螺旋机出土闸门一般设计成单层，但是当遇到富水地层时单层出土闸门只能阻止喷涌的发生，但是并不能解决喷涌事故。为了更好的预防和解决盾构机喷涌问题，螺旋机的出土闸门应该设计成双层的。螺旋机双层闸门分为上下两层即第一层闸门和第二层闸门，如图1所示。

盾构机施工遇到富水地层发生喷涌情况时，应该立即将两层闸门同时关闭以更好的阻止喷涌，喷涌的泥水被阻止后就可以利用双闸门的设计优势将喷涌问题解决。

因为上下两层闸门都设计了严密密封装置，当两层闸门同时关闭时就能第一时间将喷涌阻止。如图2所示为第一层闸门结构图，在闸门口位置设计了上下各三道填料密封，通过閘门端盖与闸门板将填料密封压紧密封，并且密封是用端盖压住可以拆卸的，当填料密封老化或损坏需要更换时，可以很方便的将端盖拆开进行填料密封的更换，第一层闸门其余三边为焊接的密封腔体，而且闸门板是经过机加工对其平面度有严格要求，与闸门板接触的闸门本体部分也是经过严格机加工的，所以当闸门板关闭时就能形成非常严密的密封腔体，从而能有效的阻止喷涌，将喷涌的泥水阻挡在第一层闸门内，不会形成事故。

如图3所示为第二层闸门结构图。

如图3所示，第二层闸门闸门板周圈也有非常严密的密封组件，如图A-A和B-B剖视图所示：（1）闸门端部设计了上下两道O型密封圈，通过闸门端盖与闸门板将密封O型圈挤压密封；（2）下层闸门连接体与下闸门之间设计了一圈密封O型圈，将此O型圈安装到下闸门的密封圈安装槽内，通过上闸门连接体挤压密封圈形成密封；（3）闸门板与闸门本体上盖板之间设计了一圈T型密封，将此T型密封安装到上盖板的密封安装槽内，通过闸门板对T型密封挤压实现密封，而且闸门板是经过机加工对其平面度有严格要求，与闸门板接触的闸门本体部分也是经过严格机加工的，所以当闸门板关闭时，第二层闸门能形成一个非常严密的密封腔体。因为第一层闸门和第二层闸门都具备非常良好的密封性，所以当两层闸门同时关闭时能有效的阻止喷涌的发生。

为了增加第二层闸门的使用寿命，如图A-A和B-B剖视图所示：（1）在闸门板的端头部位设计了耐磨板，以减少闸门关闭时对闸门板的磨损；（2）在下层闸门与闸门板接触的上表面设计了一圈耐磨条，以减少闸门关闭时对闸门本体的磨损；正是因为减少了闸门板与闸门本体间的磨损，从而增加了闸门的使用寿命同时也保证了闸门的密封性不会因为使用频繁而减弱。

3 螺旋机双层出土闸门的工作原理

当遇到喷涌时，首先将双层闸门同时关闭将喷涌阻止住，然后通过件5（排水管组件）外接排水设备将两层闸门间储存的的泥水排出，接下来可将螺旋机入口闸门和螺旋机第一层出土闸门慢慢打开到合适的开口（喷出的泥水量能及时被外接排水设备排出），螺旋机第二层出土闸门仍然处于关闭状态，此时继续用外接排水设备将地层中喷涌出的泥水逐步排出，当将所有的泥水排除完毕后，盾构机就可以继续正常掘进施工了。

4 结语

综上所述，螺旋机设计双层出土闸门不仅能够有效的阻止施工过程中的喷涌事故的发生，而且能及时的将喷涌问题解决掉，得以使施工能尽快继续，对施工设备和施工工期进度提供了有力保障。