泥水盾構(gòu)簡(jiǎn)介

1、一、泥水盾構(gòu)的基本原理和特點(diǎn)一、泥水盾構(gòu)的基本原理和特點(diǎn)二、泥水盾構(gòu)簡(jiǎn)介二、泥水盾構(gòu)簡(jiǎn)介三、泥水盾構(gòu)工作原理介紹三、泥水盾構(gòu)工作原理介紹四、泥水處理系統(tǒng)四、泥水處理系統(tǒng)五、泥水盾構(gòu)施工的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)五、泥水盾構(gòu)施工的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)一、泥水平衡式盾構(gòu)的基本原理一、泥水平衡式盾構(gòu)的基本原理和特點(diǎn)和特點(diǎn) 1、泥水平衡式盾構(gòu)工作原理 該型式盾構(gòu)是在機(jī)械式盾構(gòu)的刀盤的后側(cè)，設(shè)置一道封閉隔板，隔板與刀盤間的空間定名為泥水倉(cāng)。把水、粘土及其添加劑混合制成的泥水，經(jīng)輸送管道壓入泥水倉(cāng)，待泥水充滿整個(gè)泥水倉(cāng)，并具有一定壓力，形成泥水壓力室。通過(guò)泥水的加壓作用和壓力保持機(jī)構(gòu)，能夠維持開(kāi)挖工作面的穩(wěn)定。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)刀盤切

2、削下來(lái)的土砂經(jīng)攪拌裝置攪拌后形成高濃度泥水，用流體輸送方式送到地面泥水分離系統(tǒng)，將碴土、水分離后重新送回泥水倉(cāng)，這就是泥水加壓平衡式盾構(gòu)法的主要特征。因?yàn)槭悄嗨畨毫κ咕蛳髅娣€(wěn)定平衡的，故得名泥水加壓平衡盾構(gòu)，簡(jiǎn)稱泥水盾構(gòu)。地地 層層切削刀盤切削刀盤進(jìn)漿管進(jìn)漿管排漿管排漿管膨潤(rùn)土溶液膨潤(rùn)土溶液壓縮空氣壓縮空氣氣墊室氣墊室膨潤(rùn)土液區(qū)膨潤(rùn)土液區(qū)2、泥水盾構(gòu)施工的特點(diǎn)：在易發(fā)生流沙的地層中能穩(wěn)定開(kāi)挖面，可在正常大氣壓下施工作業(yè)；泥水傳遞速度快而且均勻，開(kāi)挖面平衡土壓力 的控制精度高，對(duì)開(kāi)挖面周邊土體的干擾少，地面沉降量控制精度高；盾構(gòu)出土，減少了運(yùn)輸車輛，進(jìn)度快；刀盤、刀具磨損小，適合長(zhǎng)距離施工；刀盤

3、所受扭矩小，更適合大直徑隧道施工；適用于軟弱的淤泥質(zhì)粘土層、松散的砂土層、沙礫層、卵石層和硬土的互層等地層。特別適用于地層含水量大、上方有水體的越江隧道和海底隧道。兩種泥水盾構(gòu)的主要區(qū)別如下 日本體系泥水盾構(gòu)的泥漿壓力，在循環(huán)掘進(jìn)時(shí)，通過(guò)調(diào)整進(jìn)漿泵的轉(zhuǎn)速或者調(diào)整進(jìn)漿泵出口節(jié)流閥的開(kāi)口比值來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力控制的。因此掘進(jìn)速度、地層變化、掘進(jìn)深度及其掘進(jìn)長(zhǎng)度對(duì)壓力均有影響。調(diào)節(jié)泵的壓力是通過(guò)中心控制室的自動(dòng)調(diào)節(jié)完成。 德國(guó)體系的空氣室的壓力是根據(jù)開(kāi)挖面需要的支護(hù)泥漿壓力設(shè)定的，空氣壓力可通過(guò)空氣控制閥使壓力保持恒定。同時(shí)由于空氣緩沖層的彈性作用，即使液位波動(dòng)或出現(xiàn)突然的泄漏，對(duì)土倉(cāng)壓力也無(wú)明顯影響。 間

4、接控制型泥水平衡盾構(gòu)與直接控制型相比，控制系統(tǒng)更為簡(jiǎn)化，對(duì)開(kāi)挖面土層支護(hù)更為穩(wěn)定，對(duì)地表沉陷的控制更為方便。泥水盾構(gòu)主機(jī)圖2、泥水平衡原理簡(jiǎn)述泥水加壓式盾構(gòu)工作面土體是依靠泥水壓力對(duì)工作面上的水壓力發(fā)揮平衡作用以求得穩(wěn)定。泥水壓力主要是在掘進(jìn)中起支護(hù)作用。工作面任何一點(diǎn)的泥水壓力總是大于地下水壓力，從而形成了一個(gè)向外的水力梯度，這是保持工作面穩(wěn)定的基本條件。YHh盾構(gòu)機(jī)地下水位泥水壓力地下水壓力3、泥水循環(huán)系統(tǒng)泥水循環(huán)系統(tǒng)的控制包括泥漿循環(huán)模式的選擇泥漿循環(huán)參數(shù)選擇泥漿碎石處理管路延伸以及止?jié){處理等。3.1泥漿循環(huán)模式介紹泥漿循環(huán)的方式包括旁通模式、開(kāi)挖模式、反循環(huán)模式、隔離模式和長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)模

5、式。旁通模式旁通模式l 這個(gè)模式是待機(jī)模式，用于盾構(gòu)不進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)執(zhí)行其它功能。這個(gè)模式也用于當(dāng)盾構(gòu)從一種功能切換到另一種功能時(shí)。特別是，旁通功能是用于安裝管片襯砌環(huán)的情況。它使開(kāi)挖室被隔離。在旁通模式，各泥漿泵都根據(jù)泵的超載壓力和所要求的排渣流量所控制的轉(zhuǎn)速保持旋轉(zhuǎn)。l 由于此時(shí)開(kāi)挖室沒(méi)有泥漿的供給，因此理論上并不需要控制泥漿氣墊界面液位。然而泥漿氣墊界面的液位可能由于水從界面上流失或進(jìn)入而發(fā)生變動(dòng)。在這些情況下，可能需要補(bǔ)充泥漿（只要注入管道壓力許可的話）或排出泥漿以調(diào)整這個(gè)液位。開(kāi)挖模式：開(kāi)挖模式：l 這個(gè)模式于開(kāi)挖時(shí)使用。根據(jù)氣墊室里泥漿的液位以及所要求的排渣流量，對(duì)伺服的泵P1.1和P

6、2.1的轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整P1.1泵的轉(zhuǎn)速用以校正泥漿氣墊界面液位達(dá)到所要求的值，同時(shí)確保它沿程的下一個(gè)泵的超載壓力要大于所要求的凈吸壓頭。l 調(diào)整P2.2泵的轉(zhuǎn)速，用以校正排渣流量達(dá)到所要求的排渣模式的值，同時(shí)確保沿程的下一個(gè)泵的超載壓力要大于所要求的凈吸壓頭。P2.2泵的轉(zhuǎn)速必須能確保排渣的流體能被泵送到地面的分離廠。調(diào)整P2.2泵的轉(zhuǎn)速以便在泥漿分離廠入口處達(dá)到必要的壓力。HMT6,65FDPPPPPPPPPPVers usine detraitement de boueTo slurry treatmentplantDepuis lusine deproduction de bou

7、eFrom the bentonite plantLFMP.3MMPFDPPMPPMP.2.iP.1.1P.2.1P.1.iV01V03V02V04V05V06V07V09V11V12V08V10V13V17V15V16V14V20V19V18V21V24V23V22反循環(huán)模式反循環(huán)模式l 這個(gè)模式使開(kāi)挖室里的泥漿逆向流動(dòng)。僅用于一些特別的情況，特別是在開(kāi)挖室內(nèi)發(fā)生阻塞，或用于清理盾構(gòu)內(nèi)的排渣管道。為了不讓泥漿充滿開(kāi)挖室，氣墊壓力與泥漿氣墊界面液位的控制仍需維持。隔離模式隔離模式l 這個(gè)模式使隧道里的泥漿管道系統(tǒng)與地面系統(tǒng)處于完全隔離的狀態(tài)，但此時(shí)設(shè)在地面的分離廠和制備廠之間的回路仍保持連通。

8、特別是，這種模式是用于隧道泥漿管道延伸時(shí)的情況。l 各排渣泵（P2.1，P2.2）停止運(yùn)轉(zhuǎn)。而P1.1仍保持運(yùn)行，以保持制備廠和分離廠之間回路的循環(huán)。始發(fā)井中的旁通閥V18控制著這個(gè)回路。長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)模式長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)模式l 這個(gè)模式是自動(dòng)控制的。此時(shí)所有泵都停止運(yùn)轉(zhuǎn)。開(kāi)挖面壓力由壓縮氣回路來(lái)控制。當(dāng)氣墊室泥漿液位低于預(yù)定的低限時(shí)，便進(jìn)行校正。流量和液位的控制：對(duì)于掘進(jìn)循環(huán)，泥漿的循環(huán)流量的目的是攜帶渣土。為能夠攜帶渣土避免沉淀，必須具備一定的流速，對(duì)于不同的地質(zhì)，其要求的流速是不同的，與渣土的比重、泥漿的粘度有關(guān)。對(duì)于泥漿的液位，為避免泥水倉(cāng)壓力波動(dòng)太大，需要保證泥漿液位的相對(duì)穩(wěn)定，液位的穩(wěn)定通過(guò)

9、調(diào)節(jié)進(jìn)漿和出漿的流量差值來(lái)實(shí)現(xiàn)。流量的調(diào)節(jié)，通過(guò)增大進(jìn)漿泵和出漿泵的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于攜帶渣土的原因，進(jìn)漿流量和出漿流量存在一定的差值，操作時(shí)，其流量調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)是調(diào)節(jié)出漿泵的轉(zhuǎn)速，確保最低的出漿流量（根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)踐證實(shí)相結(jié)合確定），此時(shí)根據(jù)根據(jù)液位變化，調(diào)節(jié)進(jìn)漿流量，使氣墊倉(cāng)液位保持在某一個(gè)中間的穩(wěn)定位置。 泥漿的壓力控制：泥漿的壓力調(diào)整是個(gè)被動(dòng)參數(shù)，為能夠保證足夠的流量，調(diào)整泥漿泵的轉(zhuǎn)速，其泥漿泵的進(jìn)出口的壓力均因之而變化。對(duì)于系統(tǒng)壓力，根據(jù)泵的工作能力，一般只限制最高值。泵的壓力隨著管路的延長(zhǎng)，延程損失的增加而增加。泥漿比重的調(diào)整：泥漿的進(jìn)漿比重，由泥水處理廠控制，對(duì)于盾構(gòu)掘進(jìn)而言，對(duì)既

10、有的進(jìn)漿比重，只能通過(guò)掘進(jìn)速度的改變來(lái)調(diào)整出漿的比重。如果出漿比重很高，可以通過(guò)降低推進(jìn)速度來(lái)降低泥漿比重。一般進(jìn)漿比重在1.051.25之間，出漿比重在1.11.4之間。3.4管路延伸及其泥漿處理 掘進(jìn)循環(huán)達(dá)到一定距離，需要延伸泥漿管，泥漿管延伸裝置，目前了解有兩種方式，一種是活塞式，一種是軟管式。隧道泥漿管軟管環(huán)平移托架隧道泥漿管隧道泥漿管隧道泥漿管隧道泥漿管隧道泥漿管圖圖1圖圖2圖圖3圖圖4托架向前移動(dòng)TBM到達(dá)其延長(zhǎng)行程末端，必須增加新的泥漿管增加新的一段隧道泥漿管盾構(gòu)機(jī)向前開(kāi)挖活塞式軟管式4、氣體保壓系統(tǒng)v泥水盾構(gòu)的有一套氣體保壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)作用是專門提供壓力穩(wěn)定泥水倉(cāng)的壓力。這也是

11、間接控制式泥水盾構(gòu)的主要特點(diǎn)。v泥水倉(cāng)的壓力穩(wěn)定是直接關(guān)系到掌子面穩(wěn)定的重要因素，為保證工作面壓力的穩(wěn)定，泥水盾構(gòu)提供了一套專門的壓縮空氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)氣源一般由一臺(tái)空壓機(jī)提供。氣體通過(guò)空壓機(jī)出口上方的粗濾器，然后通過(guò)兩條獨(dú)立的管線分配到人閘和開(kāi)挖室。該系統(tǒng)布置了兩套獨(dú)立的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能根據(jù)設(shè)定值，自動(dòng)調(diào)節(jié)氣倉(cāng)內(nèi)壓力，使氣倉(cāng)內(nèi)壓力一直穩(wěn)定在設(shè)定值。由于氣倉(cāng)和泥水倉(cāng)聯(lián)通，因此能夠穩(wěn)定泥水倉(cāng)的壓力在某一個(gè)設(shè)定值范圍內(nèi)。壓力調(diào)節(jié)器 進(jìn)排氣閥 一般氣倉(cāng)壓力一經(jīng)設(shè)定，一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)內(nèi)不再進(jìn)行調(diào)整，所以掘進(jìn)循環(huán)內(nèi)，刀盤壓力穩(wěn)定在某個(gè)恒定值。只有當(dāng)掘進(jìn)條件發(fā)生變化，需要調(diào)整掘進(jìn)壓力時(shí)，再對(duì)壓力調(diào)節(jié)器重新進(jìn)行壓

12、力設(shè)定。氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能是保證泥水倉(cāng)的壓力，泥漿循環(huán)系統(tǒng)的功能是出渣。四、泥水處理系統(tǒng)四、泥水處理系統(tǒng)泥水盾構(gòu)掘進(jìn)，其泥漿質(zhì)量是控制盾構(gòu)掘進(jìn)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，對(duì)于盾構(gòu)掘進(jìn)循環(huán)回來(lái)的污漿，其性能不能滿足循環(huán)使用要求，為能夠保證掘進(jìn)質(zhì)量，需要對(duì)泥漿的比重、粘度、顆粒等進(jìn)行處理，其中泥水分離設(shè)備是對(duì)泥漿性能有最直接影響的設(shè)備脫水后的碴土脫水后的碴土返回盾構(gòu)循環(huán)使用返回盾構(gòu)循環(huán)使用盾構(gòu)機(jī)攜碴漿液第一步預(yù)篩分第一步預(yù)篩分第二步（一級(jí)旋流）第二步（一級(jí)旋流）第三步（二級(jí)旋流）第三步（二級(jí)旋流）第四步（壓濾或離心分離）第四步（壓濾或離心分離）l比重的調(diào)整：盾構(gòu)持續(xù)掘進(jìn)時(shí)，因?yàn)榈貙又泻幸恍┠嗨蛛x設(shè)備分離不了

13、的微細(xì)顆粒，該顆粒在漿液中累積，會(huì)導(dǎo)致漿液比重逐漸升高，此時(shí)需要對(duì)漿液比重進(jìn)行處理?；蛘邔?duì)漿液進(jìn)行部分丟棄補(bǔ)充新漿方式，或者采用更精細(xì)的分離設(shè)備對(duì)漿液中的微細(xì)顆粒進(jìn)行處理。l粘度調(diào)整：為獲得高質(zhì)量漿液，需要對(duì)泥漿的粘度進(jìn)行調(diào)整。粘度的調(diào)整通過(guò)添加一些輔助材料的方式實(shí)現(xiàn)。2、漿液調(diào)整五、泥水盾構(gòu)施工的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)v 本人參與了重慶過(guò)江隧道和武漢長(zhǎng)江隧道的整個(gè)泥水盾構(gòu)施工過(guò)程，在泥水盾構(gòu)施工的過(guò)程中，有一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，這里與大家介紹一下，希望能有借鑒意義。1、刀盤的結(jié)構(gòu)及其操作重慶刀盤切削直徑圍6.6m，前盾直徑圍6.57mL(盾構(gòu)主機(jī)剛性長(zhǎng)度5.2m)(需要間隙)D(盾構(gòu)直徑6.57m)R(隧道轉(zhuǎn)彎半徑800m)刀盤切削輪廓實(shí)際工況： 換刀頻繁 推力大 卡盾殼刀盤的直徑刀盤的切削控制 癥 狀：刀具損壞、正反扭矩差值大 原 因：控制加固體強(qiáng)度 掘進(jìn)控制，正反操作比例不平衡 措 施：控制加固體強(qiáng)度及其輔助材料的強(qiáng)度 合理分配正反轉(zhuǎn)比例 3、管片破損、管片破損l癥狀：轉(zhuǎn)彎半徑為800m時(shí)，管片破損嚴(yán)重l原因：盾殼失圓l處理措施：l 管片拼裝點(diǎn)位選擇l 掘進(jìn)姿態(tài)控制4、注漿控制