泥饼是土体被盾构刀盘切削下来的细小颗粒、碎屑滞留在掌子面与刀盘之间,受到刀盘的不断挤压、摩擦而重新聚集成块并粘附在刀盘或刀具上,进而形成的半固结或固结的块状体。随着刀盘泥饼不断累积,刀具贯入度不断降低,使得刀具切削土体能力下降且易造成偏磨,而刀具偏磨导致局部高温,使得刀具周围泥饼进一步固化,形成恶性循环同时,泥饼的存在易造成刀盘开口及出土装置堵塞,导致盾构推力、扭矩增大、刀盘卡顿或磨损等问题,严重影响施工效率,甚至面临盾构机无法正常掘进的后果。
实际施工中,刀盘掘削地层的过程可分为两个步骤:一是刀具贯入地层,二是刀盘转动带动刀具粉碎地层。无论是刀具贯入时,或切削时,都主要涉及两种作用效应,一是刀具与开挖土体间的挤压粘结作用、二是刀具与土体间的压缩剪切作用。
因此我们采用了两项试验进一步验证是否可以在早期开挖中就对挤压粘结和剪切的过程进行干预,用以预防缓解乃至杜绝泥饼形成。
①挤压粘结试验:对铁质容器底部及四周预先喷涂分散剂溶剂,随后模拟挤压夯实的过程,观察黏土粘结情况。
②滚具剪切试验:滚具中的滚齿在碾压过程中,可以模拟对土体一定的剪切作用,而滚齿缝隙可视为刀盘进土缝隙,预先对滚齿接触面喷涂溶剂,查看滚压过程中,缝隙中是否容易粘结和残留黏土。
具体试验过程及结果可参考如下视频:
经过挤压粘结与剪切残留两项初步的试验方式,我们可以认为刀盘在开挖推进过程中,泥饼的形成是可以进行干预并起到一定预防效果的,这是在高黏度土层中施工时十分值得关注的重要措施,也欢迎广大用户进行咨询或提出你们宝贵的意见,帮助我们一同为盾构施工中刀盘泥饼的预防做出努力。