泥水式盾構(gòu)機(jī)

1、1泥水式盾構(gòu)機(jī)。泥水式盾構(gòu)機(jī)。在不穩(wěn)定的砂礫地層或混合地層中，設(shè)備以混合式盾構(gòu)機(jī)的模式工作。在這種模式下，開挖倉(cāng)內(nèi)完全充滿了懸浮液，而壓力腔(4)則位于分隔擋板(1)后面，懸浮液由壓縮氣墊(12)和壓力擋板(2)支撐。氣壓通過一個(gè)空氣調(diào)節(jié)設(shè)備(10+11)自動(dòng)控制，防止隧道掌子面發(fā)生漿液噴爆和渣土進(jìn)倉(cāng)。開挖倉(cāng)(3)和分隔擋板后面調(diào)壓腔內(nèi)懸浮液之間的壓力調(diào)節(jié)通過連通管(5)進(jìn)行。進(jìn)泥管(9)把新鮮懸浮液輸送到開挖倉(cāng) 。而排泥管(6)則把格柵(13)后面開挖倉(cāng)內(nèi)的懸浮液輸送出去。通過調(diào)壓腔內(nèi)的輸漿管(8)和排漿管(7)連續(xù)沖刷連通管下方，以避免渣土沉積。在穩(wěn)定的地質(zhì)狀況中，如硬巖或密實(shí)的粘性地層中

2、，像小型的 AVN 設(shè)備一樣，盾構(gòu)機(jī)以泥水模式工作，無需使用壓縮空氣支撐。把壓縮空氣供氣管和排氣管封閉住，并通過開挖倉(cāng)把調(diào)壓腔內(nèi)的排氣管、供氣管和連通管中的空氣排出去，這時(shí)，混合式盾構(gòu)模式就轉(zhuǎn)換為泥水盾構(gòu)模式。 該轉(zhuǎn)換工作同樣可以在地下進(jìn)行。轉(zhuǎn)換之后，調(diào)壓腔就僅處于常壓下，因?yàn)檫B通管已被封閉。這時(shí)，對(duì)隧道掌子面的支撐就僅由泵入泵出循環(huán)管路的膨潤(rùn)土懸浮液來承擔(dān)。土壓支撐，軟土中掘進(jìn)。土壓支撐，軟土中掘進(jìn)。2當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在不穩(wěn)定的地層中掘進(jìn)時(shí)，可以通過制造支撐壓力來防止隧道掌子面失穩(wěn)情況的發(fā)生。使用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)開挖，刀盤（1）開挖下來的粘性土體用來支撐掌子面，而不像通過其他開挖方式的盾構(gòu)機(jī)，其掌子面

3、依靠另外的介質(zhì)支撐。刀盤旋轉(zhuǎn)的盾體區(qū)域稱為開挖倉(cāng)（2） ，它通過壓力擋板（3）與常壓下的盾體區(qū)域分開。刀盤旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀具挖掘土壤。挖掘下來的土壤通過刀盤開口進(jìn)入開挖倉(cāng)，與開挖倉(cāng)內(nèi)已有的粘性土漿混合。推進(jìn)油缸（4）的推力通過壓力擋板傳給開挖倉(cāng)內(nèi)土體，從而保證開挖面的穩(wěn)定。當(dāng)開挖倉(cāng)內(nèi)的土體不再受外部土壓力和水壓力壓緊時(shí)，就達(dá)到了土壓平衡。開挖倉(cāng)內(nèi)的渣土通過螺旋輸送機(jī)（5）輸送出去。渣土輸送量由螺旋速度和上部螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)器的開口十字架控制。螺旋輸送機(jī)把渣土輸送到第一段輸送皮帶上，再轉(zhuǎn)運(yùn)到反轉(zhuǎn)皮帶上。當(dāng)皮帶反方向輸送時(shí)，渣土被傾倒進(jìn)入運(yùn)輸渣車中。隧道通常使用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管片（7）進(jìn)行襯砌。管片在

4、常壓下通過管片3安裝機(jī)（6）安裝在盾體區(qū)域的壓力艙壁后面，然后臨時(shí)用螺栓固定。砂漿經(jīng)由盾尾上的注漿口或直接通過管片上的開口連續(xù)注入管片外面和圍巖之間的空隙。非均勻地層中的安全掘進(jìn)。非均勻地層中的安全掘進(jìn)?；旌鲜蕉軜?gòu)機(jī)用于隧道掌子面不穩(wěn)定的砂礫質(zhì)地層或混合地層中施工。刀盤（1）在膨潤(rùn)土懸浮液中旋轉(zhuǎn)，松動(dòng)隧道掌子面的土體。挖掘的渣土與膨潤(rùn)土懸浮液混合。刀盤旋轉(zhuǎn)的盾體區(qū)域稱為開挖倉(cāng)(2)，它通過壓力擋板（3）與常壓下的盾體區(qū)域分開。氣墊調(diào)壓艙把輸送管(4)輸入的膨潤(rùn)土懸浮液通過氣墊(5)運(yùn)送到開挖倉(cāng)內(nèi)與土壓和水壓達(dá)到平衡，避免土壤失控滲透或發(fā)生隧道掌子面失穩(wěn)情況。開挖倉(cāng)內(nèi)的支撐壓力不是由懸浮液壓力直

5、接控制，而是由一個(gè)壓縮氣墊(5)控制。因此，刀盤后面的開挖倉(cāng)被一個(gè)稱為分隔擋板(6)的鋼板分隔成兩個(gè)區(qū)域。分隔擋板(6)和壓力擋板之間的區(qū)域稱為調(diào)壓/工作艙。4當(dāng)隧道掌子面前面的盾體區(qū)域完全充滿懸浮液時(shí)，分隔擋板后面懸浮液的液位還不到機(jī)器中軸線的位置，所以要通過壓縮氣墊提供超壓，精確地控制目標(biāo)壓力值。氣墊壓力則通過一個(gè)壓縮空氣控制系統(tǒng)控制。這樣泥漿輸送管路的不規(guī)則性能夠被準(zhǔn)確、迅速的控制。開挖的渣土與膨潤(rùn)土懸浮液混合后，經(jīng)由泥漿輸送管道被泵入地面的泥水分離站。為防止泥漿輸送管路發(fā)生堵塞，并保證排渣泵的順利運(yùn)行，回漿管前端有一個(gè)篩選大石塊和土塊的格柵，阻止大塊的物料進(jìn)入管道。隧道通常使用鋼筋預(yù)應(yīng)

6、力混凝土管片（7）進(jìn)行襯砌。管片在常壓下通過管片安裝機(jī)（8）在壓力擋板后面的盾體區(qū)域安裝，然后用螺栓固定。砂漿經(jīng)由盾尾上的注漿口或直接通過管片上的吊裝孔連續(xù)注入管片外表面和圍巖之間的空隙。如需要進(jìn)一步資料，請(qǐng)?jiān)诿襟w服務(wù)頁(yè)面在線索取我們的小冊(cè)子或土壓平衡式/混合式盾構(gòu)機(jī)的動(dòng)畫簡(jiǎn)介光碟。脆性圍巖和軟巖地層中掘進(jìn)的高科技設(shè)備。脆性圍巖和軟巖地層中掘進(jìn)的高科技設(shè)備。單護(hù)盾硬巖掘進(jìn)機(jī)屬于敞開式護(hù)盾機(jī)型。在隧道掘進(jìn)機(jī)中，通常所說的敞開式護(hù)盾是指掘進(jìn)機(jī)在隧道掌子面區(qū)域沒有封閉的壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，也就是說，沒有開挖倉(cāng)。單護(hù)盾硬巖掘進(jìn)機(jī)通常用于脆性圍巖或軟巖地層中。該類型的設(shè)備在硬巖工程中有著廣泛的應(yīng)用。5 機(jī)器在

7、盾體(1)錐形鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)下自動(dòng)向前掘進(jìn)。為了能夠向前推進(jìn)，單護(hù)盾隧道掘進(jìn)機(jī)通過液壓推進(jìn)油缸(2)支撐在已安裝好的最后一環(huán)管片(3)上。刀盤(4)上安裝了硬巖滾刀，這些滾刀在刀盤上轉(zhuǎn)動(dòng)，切削隧道掌子面的巖石。在滾刀后面一點(diǎn)的位置安裝有邊刮刀(5)。刀盤切削下來的石渣掉落到邊刮刀內(nèi)，經(jīng)由皮帶輸送機(jī)(6)輸送到地面。與其它全斷面開挖設(shè)備相比，單護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)扭矩能夠非常準(zhǔn)確的計(jì)算出來。除其它參數(shù)，扭矩與滾刀貫入度以及它們與圍巖的接觸面積有非常密切的關(guān)系。整合技術(shù)整合技術(shù)在變化地層中實(shí)現(xiàn)高效掘進(jìn)。在變化地層中實(shí)現(xiàn)高效掘進(jìn)。從隧道掘進(jìn)操作方面來講，雙護(hù)盾硬巖掘進(jìn)機(jī)屬于最復(fù)雜的掘進(jìn)機(jī)類型。撐靴理念與管

8、片安裝操作的完美結(jié)合，使雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)能輕松適應(yīng)任何地質(zhì)情況。因此，該設(shè)備是用于含有斷層的硬巖地層中理想的隧道掘進(jìn)設(shè)備。之所以稱之為雙護(hù)盾隧道掘進(jìn)機(jī)，因其設(shè)計(jì)特殊：主要特征是位于設(shè)備前面部分的前盾(1)可以伸長(zhǎng)，這樣刀盤(2)也可以隨之伸長(zhǎng)。掘進(jìn)過程中的反作用力(扭矩和軸向、縱向的力)通過位于掘進(jìn)機(jī)中盾區(qū)域伸出來的撐靴(3)分散施加到圍巖上。由于這些反作用力已被分散，管片安裝機(jī)可以在掘進(jìn)過程中同時(shí)安裝襯砌管片(5)，從而保障高效的隧道開挖作業(yè)。這是傳統(tǒng)開挖模式無法實(shí)現(xiàn)的。掘完一個(gè)行程后，撐靴縮回，掘進(jìn)機(jī)的后面部分通過輔助推進(jìn)油缸(4)的作用向前推進(jìn)。該轉(zhuǎn)換過程僅持續(xù)幾分鐘時(shí)間，之后，下一個(gè)掘進(jìn)循

9、環(huán)又開始進(jìn)行。但連續(xù)掘進(jìn)只能在穩(wěn)定的圍巖狀況下實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閾窝バ枰卧趪鷰r上。如果雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)遇到含有斷層的地質(zhì)狀況，伸縮前盾就將縮回。整個(gè)掘進(jìn)機(jī)將只依靠支撐在隧道襯砌管片(5)上的輔助推進(jìn)油缸(4)向前推進(jìn)。這種掘進(jìn)模式是“非連續(xù)性”的，因?yàn)樵谠撨^程中，如同使用傳統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)一樣，只有安裝了襯砌管片之后，才能通過推進(jìn)油缸實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)。寬敞的操作空間，安全的操作環(huán)境。寬敞的操作空間，安全的操作環(huán)境。6撐靴式硬巖掘進(jìn)機(jī)的主要功能系統(tǒng)包括挖掘、支撐和安全支護(hù)系統(tǒng)。掘進(jìn)系統(tǒng)即刀盤上面安裝有滾刀。刀盤旋轉(zhuǎn)，壓迫滾刀高壓作用于隧道掌子面。滾刀在掌子面轉(zhuǎn)動(dòng)，松動(dòng)圍巖。挖掘下來的石渣被邊刮刀收集（刀盤上的開口）并

10、通過渣斗進(jìn)入皮帶輸送機(jī)。皮帶輸送機(jī)把石渣沿著掘進(jìn)機(jī)輸送到轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶機(jī)上。轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶機(jī)位于掘進(jìn)機(jī)和后配套系統(tǒng)之間，從那里，石渣或直接由皮帶機(jī)運(yùn)出隧道，或被裝載到渣車上運(yùn)送出去。掘進(jìn)機(jī)依靠撐靴(1)放射狀地頂在巖石上來支撐自己，而液壓油缸則朝向隧道掌子面頂壓著刀盤向前掘進(jìn)。一次推進(jìn)的最大長(zhǎng)度是由推進(jìn)油缸活塞的長(zhǎng)度決定的。一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)完成后，挖掘工作中止，機(jī)器向前移動(dòng)，同時(shí)，另有一套支撐系統(tǒng)用來保持撐靴式掘進(jìn)機(jī)的穩(wěn)定性。撐靴式硬巖掘進(jìn)機(jī)工作效率的高低基本上由安裝圍巖支護(hù)材料所需時(shí)間的長(zhǎng)短而決定。撐靴式硬巖掘進(jìn)機(jī)使用的安全支撐措施與傳統(tǒng)的隧道開挖所使用的措施一樣，即：巖石錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土，同時(shí)還有

11、掘進(jìn)機(jī)自身的支撐以及尤其適用于該種情況的鋼拱架進(jìn)行支護(hù)。使用撐靴式掘進(jìn)機(jī)，即使緊靠刀盤后面，也可以全面進(jìn)行圍巖支護(hù)，即在被稱作 L1 的工作區(qū)域進(jìn)行支護(hù)。鋼環(huán)拼裝機(jī)(2)、錨桿鉆機(jī)(3)或鋼筋網(wǎng)拼裝機(jī)(4)等可以用于安裝支護(hù)材料。噴射混凝土和管片安裝則在后配套區(qū)域進(jìn)行。靈活而簡(jiǎn)單的設(shè)備技術(shù)。靈活而簡(jiǎn)單的設(shè)備技術(shù)。7部分?jǐn)嗝嫠淼谰蜻M(jìn)機(jī)適用的地質(zhì)狀況較為廣泛，可用于各種直徑的隧道開挖作業(yè)。該類型的設(shè)備直接由操作手控制，操作簡(jiǎn)便、易于掌握以及能廣泛使用。另外，設(shè)備的安裝和使用都較為經(jīng)濟(jì)。海瑞克部分?jǐn)嗝嫠淼谰蜻M(jìn)機(jī)性能優(yōu)越，功能齊全?？焖俚牡毒吒鼡Q速度充分展示了其優(yōu)越性能。鏟斗和銑挖頭可以安裝在主體設(shè)備

12、上進(jìn)行挖掘工作；其更換簡(jiǎn)單而快捷。依據(jù)隧道直徑和開挖長(zhǎng)度的不同，可以選擇以頂管方式或者安裝管片方式來進(jìn)行隧道襯砌。目前的設(shè)備開挖直徑都涵蓋在設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)開挖范圍內(nèi)。另外，海瑞克公司還可以根據(jù)客戶要求為項(xiàng)目定制專門的設(shè)備。鏟斗式大量實(shí)踐證明，使用鏟斗在松散地層中進(jìn)行開挖是有效而成功的。根據(jù)地層的特性，可以在設(shè)備上安裝挖掘鏟、齒形鏟斗或液壓錘等挖掘工具。而且，更換這些挖掘工具的操作簡(jiǎn)單而快捷。 挖掘的渣土通過輸送皮帶或刮斗輸送機(jī)來運(yùn)送。8銑挖式（巷道掘進(jìn)機(jī)）應(yīng)用非開挖技術(shù)鋪管。應(yīng)用非開挖技術(shù)鋪管。(1) - (3) 鉆機(jī)組裝模塊, (4) 滑動(dòng)鉆頭 海瑞克公司為各種大型至超大型的水平定向鉆進(jìn)(HDD

13、)設(shè)備，其最大拉力從 60 噸到高達(dá)600 噸的范圍 (HK 60, HK 100, HK 150, HK 200, HK 250, HK 400, HK 600)。經(jīng)海瑞克人員的專業(yè)設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)可以廣泛運(yùn)用于各種工況中。因而，海瑞克公司能夠?yàn)楦鞣N項(xiàng)目提供出色的解決方案。模塊組裝式鉆機(jī)海瑞克公司水平定向鉆進(jìn)設(shè)備成功運(yùn)用在世界各地的大量項(xiàng)目中，其獨(dú)特的開創(chuàng)性設(shè)計(jì)使它在水平定向鉆領(lǐng)域中占有特殊地位。 海瑞克公司對(duì)鉆進(jìn)設(shè)備做了進(jìn)一步的改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的模塊安裝。這樣，大型和超大型的鉆機(jī)可以快速進(jìn)行安裝，滿足世界各地的項(xiàng)目需求。鉆機(jī)分為三個(gè)模塊，最大模塊重 20 噸。它們方便在工地現(xiàn)場(chǎng)組裝，

14、可以液壓方式支撐。 單個(gè)模塊可以裝進(jìn) 20 英尺的集裝箱，從而方便運(yùn)輸。標(biāo)準(zhǔn)模塊式組裝對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)組裝較為有益。 如果現(xiàn)場(chǎng)不具備進(jìn)場(chǎng)的道路條件，例如處于建筑密集的市區(qū)，該設(shè)備可以在沒有移動(dòng)吊機(jī)的情況下進(jìn)行組裝和始發(fā)。另外，海瑞克公司還可提供遙控履帶行走裝置供客戶選擇，來協(xié)助組裝工作。拖車式鉆機(jī)海瑞克公司可以根據(jù)客戶要求加工制造大型和超大型拖車式鉆機(jī)。這些鉆臺(tái)經(jīng)過專門制造，可安置在鉸接式拖車上，從而適合運(yùn)輸。履帶式鉆機(jī) 另外，海瑞克公司可以提供集成履帶系統(tǒng)的鉆機(jī)設(shè)備作為備選方案。驅(qū)動(dòng)裝置加上履帶行走系統(tǒng)保證了整體鉆進(jìn)設(shè)備能夠在城市或野地行走。9框架式鉆機(jī)框架式鉆機(jī)是海瑞克公司最為經(jīng)濟(jì)的水平定向鉆設(shè)備

15、。它的最主要特點(diǎn)是重量輕，這意味著鉆機(jī)可以通過標(biāo)準(zhǔn)的吊機(jī)裝載到常規(guī)卡車上。運(yùn)用適當(dāng)壓力以保持穩(wěn)定。土壓支撐土體不穩(wěn)定時(shí)，需要向掌子面上提供支撐壓力來平衡土體和地下水對(duì)刀盤產(chǎn)生的壓力，避免掌子面發(fā)生坍塌。泥漿壓力支撐土體不穩(wěn)定時(shí)，需要向掌子面提供支撐壓力來平衡周圍壓力，避免掌子面發(fā)生坍塌。支撐壓力用來抵抗土體和地下水的壓力，防止土壤不受控制進(jìn)入掌子面而導(dǎo)致的失穩(wěn)。機(jī)械支撐/ 壓縮空氣支撐在敞開式開挖過程中，部分?jǐn)嗝嫠淼谰蜻M(jìn)設(shè)備開挖掌子面時(shí)不能利用支撐介質(zhì)來形成支撐壓力。因此，只能通過其他方法來支撐周圍土體并防止設(shè)備遭受地下水的侵入。以渣土為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而有效的安全支撐。在所有不穩(wěn)定的土層中，需

16、要向掌子面上提供支撐壓力來平衡土體和地下水對(duì)刀盤產(chǎn)生的壓力，以避免隧道掌子面發(fā)生坍塌。在土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的作業(yè)過程中，刀盤挖掘下來的泥土將被用作支撐隧道掌子面的介質(zhì)。刀盤旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀具松動(dòng)掌子面的土體，挖掘下來的泥土通過刀盤開口進(jìn)入開挖倉(cāng)與塑性土混合。10 支撐壓力通過壓力擋板從推進(jìn)油缸上傳遞到土層中，阻止不受控制的泥土從隧道掌子面進(jìn)入到開挖倉(cāng)內(nèi)。當(dāng)開挖倉(cāng)中的土體不再受到外部的土壓和水壓擠壓時(shí)，內(nèi)外壓力就達(dá)到了平衡。螺旋輸送機(jī)將支撐壓力從超壓降低到常壓。支撐壓力由螺旋輸送機(jī)輸送速度和螺旋輸送機(jī)上部開口控制。作為支撐介質(zhì)土壤必須具備以下條件：良好的塑性、具有流動(dòng)性、較低的內(nèi)摩擦和較低的滲水性。用

17、作介質(zhì)的理想土質(zhì)是含有較多粘土、肥土或淤泥的粘結(jié)性土壤。通過土體改良，即對(duì)土壤性質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)，可以擴(kuò)大土壓平衡技術(shù)的使用范圍：向土倉(cāng)中注入泡沫和/或聚合劑，非粘性土或細(xì)砂或粗砂礫的性質(zhì)將得到改良，變得適合作為支撐介質(zhì)用于土壓平衡的掘進(jìn)技術(shù)中。混合地層中的全方位控制。在所有不穩(wěn)定的地層中，都需要向掌子面提供支撐壓力來抵抗土體和地下水的壓力，防止土體不受控制進(jìn)入掌子面或防止掌子面失穩(wěn)。在泥水壓力支撐的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中，通常使用膨潤(rùn)土懸浮液(一種膨脹性粘土和水的混合漿液)或水作介質(zhì)來支撐不穩(wěn)定掌子面。這種方法廣泛使用在從細(xì)砂到粗砂礫等各種非粘性地層的施工中。在泥土和懸浮液之間的界面產(chǎn)生一個(gè)滲入泥餅對(duì)隧道開

18、挖面進(jìn)行支撐。同時(shí)，它封閉住泥土，防止地下水侵入。另外，如果盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)故障而停機(jī)，該滲入泥餅將在掌子面形成一個(gè)密封膜，配合壓縮空氣的使用，工作人員就可以進(jìn)入開挖倉(cāng)進(jìn)行檢修工作。 在混合式盾構(gòu)技術(shù)中，開挖倉(cāng)中的支撐壓力不是由懸浮液壓力直接控制的，而是通過壓力擋板和分隔擋板之間的一個(gè)壓縮空氣氣墊控制。全自動(dòng)的控制循環(huán)不間斷的監(jiān)控掌子面的壓力并通過支撐介質(zhì)產(chǎn)生平衡力，以確保壓力控制的準(zhǔn)確有效。這樣，在不良的混合地層中，如果出現(xiàn)壓力異常，能夠很快實(shí)施補(bǔ)償措施，從而保證設(shè)備和地面之間的較淺覆土不會(huì)引起地11層下沉或隆起。 在泥水盾構(gòu)技術(shù)中，支撐壓力直接由懸浮液壓力控制，即通過膨潤(rùn)土懸浮液泵入泵出泥漿循環(huán)

19、來控制。該技術(shù)只適用于不會(huì)突然發(fā)生壓力異常的地質(zhì)狀況中。敞開式隧道掘進(jìn)設(shè)備的支撐方法。在敞開式開挖過程中，部分?jǐn)嗝嫠淼劳诰蛟O(shè)備開挖掌子面時(shí)不能利用支撐介質(zhì)來形成支撐壓力。因此，只能通過其他方法來支撐周圍土體并防止設(shè)備遭受地下水的侵入。方法之一便是使用所謂的護(hù)板，它從盾體上部延伸出來。護(hù)板因應(yīng)地層中的開挖角度而制，從而保證其與隧道掌子面持續(xù)接觸。這樣，就可以防止渣土從頂部落入機(jī)器內(nèi)以及防止地面下沉。另外，安裝一橫向平臺(tái)可以用減小開挖角度。整個(gè)盾殼也可以設(shè)計(jì)成一個(gè)“支撐擋板系統(tǒng)”，由幾塊可以單獨(dú)向前伸長(zhǎng)的支撐板組成。這樣可以保證開挖角度適應(yīng)地質(zhì)狀況的變化。而且，前伸支撐板可以安裝到系統(tǒng)上，需要時(shí)，

20、通過液壓動(dòng)力壓緊隧道掌子面來進(jìn)一步穩(wěn)定掌子面，以保證安全。在含水地層中進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)，可以在部分?jǐn)嗝嫠淼谰蜻M(jìn)設(shè)備上和部分隧道內(nèi)使用壓縮空氣閘系統(tǒng)來防止地下水侵入。壓縮空氣系統(tǒng)有兩道控制循環(huán)，連續(xù)監(jiān)測(cè)并自動(dòng)調(diào)節(jié)需要的壓力。渣土的不間斷運(yùn)輸。12液體式運(yùn)渣當(dāng)設(shè)備在滲水性較高的砂質(zhì)和（松散）砂礫質(zhì)混合地層中掘進(jìn)時(shí)，挖掘的渣土通常由液體輸送系統(tǒng)運(yùn)送。這種情況下，通常用水或膨潤(rùn)土漿液作為運(yùn)輸介質(zhì)幫助渣土的運(yùn)輸。機(jī)械式運(yùn)渣當(dāng)設(shè)備在滲水性較低的粘性土壤中掘進(jìn)時(shí)（例如顆粒較細(xì)的壤土或粘土） ，挖掘的渣土本身就是用作支撐介質(zhì)，這也是為何其必須具備延展塑性或流動(dòng)性的原因。這種特性可能是是土壤天然所具備的，亦可通過

21、添加泡沫或聚合劑來獲取。液體式運(yùn)渣。通過泥漿環(huán)路實(shí)現(xiàn)連續(xù)出渣當(dāng)設(shè)備在滲水性較高的砂質(zhì)和砂礫質(zhì)（非粘性）混合地層中掘進(jìn)時(shí)，挖掘的渣土通常由液體輸送系統(tǒng)運(yùn)送。這種情況下，通常用水或膨潤(rùn)土漿液作為運(yùn)輸介質(zhì)幫助渣土運(yùn)輸。掘進(jìn)機(jī)進(jìn)泥管的進(jìn)泥泵從始發(fā)井把運(yùn)輸介質(zhì)泵送到隧道掌子面。運(yùn)輸介質(zhì)在掌子面穩(wěn)定下來，支撐掌子面，并與挖掘的渣土混合。 挖掘的渣土和運(yùn)輸介質(zhì)混合，通過排泥管排出開挖倉(cāng)，輸送到泥水分離站。為防止泥漿管堵塞，任何大粒的石塊或異物都將被開挖倉(cāng)中的碎石機(jī)粉碎后才進(jìn)入排泥管。排泥管前面有一個(gè)格柵，用來阻止大顆粒物料進(jìn)入排泥管。 在泥水分離站，網(wǎng)篩、旋流分離器和離心分離器（如需要）等把介質(zhì)和泥水分離開

22、來。有效的分離是指經(jīng)過處理的大量介質(zhì)可以重新用于輸送循環(huán)。如果泥土所含粘性顆粒較多，水通?？勺鳛楹线m的介質(zhì)。但是，如果土壤為砂礫質(zhì)土壤，僅含有或不含粘性顆粒，并較為致密，較大的泥塊仍然可以在管道底部沉淀，引起堵塞。如果是這種土壤，經(jīng)常需要把土壤浸入一種能生成粘性液體的懸浮液中，來降低土壤顆粒內(nèi)部的緊密性。 這種粘性懸浮液就是膨潤(rùn)土，一種吸收性粘土和水的混合液。它具有觸變特性，能夠在掘進(jìn)過程中穩(wěn)定隧道掌子面。另外，它與挖掘下來的渣土混合，通過泥水管道運(yùn)輸出去，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成傷害。運(yùn)輸介質(zhì)的選擇取決于許多因素，與項(xiàng)目的特點(diǎn)有很大關(guān)系，不能簡(jiǎn)單決定。機(jī)械式運(yùn)渣。13隧道掘進(jìn)機(jī)挖掘下來的渣土物料可以進(jìn)

23、一步通過皮帶輸送機(jī)、軌道運(yùn)輸車輛、運(yùn)送卡車從隧道中運(yùn)輸出去，或在渣土中添加適當(dāng)液體，然后通過泥漿泵泵送，從泥漿管道輸送出去。這與硬巖掘進(jìn)中的情況相似。挖掘下來的石渣經(jīng)由刀盤上邊刮刀上的導(dǎo)向槽流入刀盤中心，然后輸送到皮帶機(jī)上。然后石渣通過皮帶機(jī)、軌道運(yùn)輸車或卡車等運(yùn)送出隧道。隧道外的固定連續(xù)皮帶機(jī)甚至可以把挖掘下來的渣土直接運(yùn)送到附近的棄渣場(chǎng)，從而減少工地現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸活動(dòng)，并減少噪音。請(qǐng)瀏覽海瑞克子公司 H+E Logistik 公司網(wǎng)址(www.helogistik.de)獲取關(guān)于皮帶輸送系統(tǒng)更為詳細(xì)的信息。 關(guān)于隧道建設(shè)中軌道運(yùn)輸車輛和陸地運(yùn)輸車輛的更詳細(xì)信息，請(qǐng)瀏覽海瑞克分公司 MSD 公司

24、網(wǎng)站 (Maschinen- und Stahlbau Dresden - Dresden 機(jī)械設(shè)備與鋼結(jié)構(gòu)) 。 www.msd-dresden.de創(chuàng)新方案，迎接挑戰(zhàn)。無論從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)還是生態(tài)環(huán)境各個(gè)方面來講，機(jī)械化隧道掘進(jìn)都是全球建設(shè)工程中最具開14創(chuàng)性的專業(yè)領(lǐng)域之一。技術(shù)的發(fā)展源于永不止步的開拓創(chuàng)新，不斷戰(zhàn)勝困難。世界上隨著隧道直徑的不斷擴(kuò)大以及隧道埋深和長(zhǎng)度的不斷增加，海瑞克公司的研發(fā)隊(duì)伍時(shí)刻掌握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，而不是只局限于一己象牙塔內(nèi)。市場(chǎng)要求工程師把技術(shù)運(yùn)用到最艱苦的操作環(huán)境中。海瑞克公司與相關(guān)各方協(xié)作，從工程業(yè)主和工程承包商，到高等學(xué)府，共同開拓創(chuàng)新。 如您對(duì)交通隧道領(lǐng)域的設(shè)備研發(fā)

25、有任何疑問，請(qǐng)電郵我們至：traffic(at)herrenknecht.de舊隧道升級(jí)工程：應(yīng)用海瑞克技術(shù)擴(kuò)建隧道。擴(kuò)建現(xiàn)有鐵路隧道，使其符合歐洲 EBO10 安全標(biāo)準(zhǔn)。直接鋪管法讓您距目標(biāo)僅一步之遙。是水平定向鉆進(jìn)（HDD)的改良技術(shù)，節(jié)約時(shí)間，一步到位。使用這種技術(shù)，設(shè)備可在無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到 80Mpa 的圍巖中作業(yè)，隧道的開挖非常經(jīng)濟(jì)。挖掘工作通過一縱向切削刀盤進(jìn)行，刀盤上安裝有圓軸型的鑿具。挖掘的渣土通過回轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī)向外輸送。土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)控制原理與參數(shù)設(shè)置隨著地下空間的開發(fā)，盾構(gòu)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于地鐵、隧道、市政管道等工程領(lǐng)域。在我國(guó)的各項(xiàng)施工中，盾構(gòu)機(jī)的種類越來越多，其中土

26、壓平衡式盾構(gòu)機(jī)在上海、南京、廣州等地鐵施工中有著較為出色的表現(xiàn)，筆者以日本小松公司 6340 盾構(gòu)機(jī)為例，結(jié)合施工中的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)與理解，對(duì)其控制原理和參數(shù)設(shè)置等做簡(jiǎn)要總結(jié)。 控制原理 土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的土壓控制是 PID 自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，切削刀盤切下的棄土進(jìn)入土倉(cāng)，形成土壓，土壓超過預(yù)先設(shè)定值時(shí)，土倉(cāng)門打開，部分棄土通過螺旋機(jī)排出土倉(cāng)，從而保持土倉(cāng)內(nèi)土壓平衡，土倉(cāng)內(nèi)的土壓反作用于挖掘面，防止地層的坍塌。 土壓的平衡控制是通過裝在盾構(gòu)機(jī)土倉(cāng)隔壁上的土壓計(jì)對(duì)掘進(jìn)中的土壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，土壓計(jì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)值傳送到 PLC，PLC 計(jì)算出測(cè)量值與設(shè)定值之間的差值 E，通過 PID 控制，自動(dòng)調(diào)整螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速，使

27、 E 值趨向于零，當(dāng) E 值大于零時(shí)，PLC 發(fā)出指令，增加螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速，提高出土量直至土倉(cāng)內(nèi)土壓重新達(dá)到新的平衡狀態(tài)，反之當(dāng) E 值小于零時(shí)，PLC 會(huì)降低螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速，以減少偏差。以保持土倉(cāng)內(nèi)土壓平衡，使盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)。 主要參數(shù) 抽樣周期：PID 演算處理的時(shí)間間隔，周期越短，動(dòng)作越連續(xù)，但增加了單位時(shí)間的處理次數(shù)，因此 PID 以外的控制變慢，不需要細(xì)微變動(dòng)時(shí)，可延長(zhǎng)周期。 過濾系數(shù)：用來除去輸入模擬值上的高頻成分，數(shù)值越大，則過濾效果越強(qiáng)，系統(tǒng)反應(yīng)也就越遲鈍。 比例常數(shù) P:為了提高系統(tǒng)靈敏度，使土壓保持在一定范圍，把計(jì)測(cè)值與設(shè)定值的差值E 乘以一個(gè)系數(shù)，所得結(jié)果再與目標(biāo)值相比較，這個(gè)系

28、數(shù)就是比例常數(shù) P，P 值越大，調(diào)控15效果越好。 積分時(shí)間 I：系統(tǒng)引入比例常數(shù)后，PLC 調(diào)控螺旋機(jī)的輸出操作量 mv=P*E, 也就是偏差被放大了 P 倍，這樣當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生偏差時(shí)，可能會(huì)使螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速突然增大或減小了許多，形成超調(diào)現(xiàn)象，于是又反過來調(diào)整，這就引起螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速忽大忽小，形成振蕩。為了消除振蕩，引入積分環(huán)節(jié)，使操作量 mv 在積分時(shí)間內(nèi)逐漸完成，即螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)變化，直到消除偏差。積分時(shí)間越小，調(diào)控效果越好。 微分時(shí)間：根據(jù)偏差變化率 de/dt 的大小，提前給出一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間，可以克服因積分時(shí)間太長(zhǎng)而使恢復(fù)滯后的缺點(diǎn)。 參數(shù)設(shè)定 參數(shù)設(shè)置分為兩步，第一步是

29、在設(shè)備組裝完畢，無負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行的一次調(diào)試，第二步是在掘進(jìn)開始，土層穩(wěn)定后，根據(jù)土層狀況和操作習(xí)慣進(jìn)行的微調(diào)。1、無負(fù)荷調(diào)試 （1）比例系數(shù) P，首先不執(zhí)行 I 和 D，I 調(diào)至數(shù)值上限，D 設(shè)定為 0,這樣系統(tǒng)只執(zhí)行比例動(dòng)作 P，變動(dòng)土壓目標(biāo)值，制造約 0.01 0.03Mpa 的系統(tǒng)偏差,接下來逐漸增大 P 值，使螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸增大，當(dāng) P 值上升到一定值時(shí)，螺旋機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度會(huì)出現(xiàn)大幅度地反復(fù)升降，即系統(tǒng)形成振蕩，我們把出現(xiàn)振蕩時(shí) P 值的 85% 90% 設(shè)定為系統(tǒng)的比例系數(shù)。 （2）積分時(shí)間 I，比例系數(shù)確定后，調(diào)節(jié)積分時(shí)間 I，變動(dòng)土壓目標(biāo)值，制造一個(gè)系統(tǒng)偏差，觀察螺旋機(jī)回轉(zhuǎn)速度以

30、怎樣的速度變化，繼續(xù)加一定的偏差時(shí)，系統(tǒng)向偏差減小的方向增加或減小操作量，操作量的變化程度隨積分時(shí)間 I 的變化而變化，此時(shí)可以根據(jù)操作人員的操作習(xí)慣來確定積分時(shí)間，一般來說，I 在數(shù)值上為 P 值的 70% 左右。 （3）微分時(shí)間 D，在盾構(gòu)機(jī) PID 控制中，管理對(duì)象是土倉(cāng)內(nèi)的土壓，如果掘進(jìn)速度一定，則土壓與切削土量減排土量之差的時(shí)間累積成正比，另一方面，系統(tǒng)的控制對(duì)象是螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速，而螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速同單位時(shí)間的排土量成正比，這樣從系統(tǒng)輸入來看，系統(tǒng)的輸出是以時(shí)間微分的形式使用，所以盾構(gòu)機(jī) PID 控制中可以不執(zhí)行微分動(dòng)作，把 D 值設(shè)置為 0。 2、土層掘進(jìn)時(shí)的調(diào)整 （1）過濾系數(shù)，進(jìn)入土層后

31、，如果腔內(nèi)土壓、螺旋機(jī)的輸入信號(hào)在短周期內(nèi)大幅振蕩的話，可以慢慢增大過濾系數(shù)，在短周期內(nèi)如果再次出現(xiàn)小的振蕩，不需要再增大過濾系數(shù)，即使在長(zhǎng)周期內(nèi)出現(xiàn)較大幅度的振蕩，也只需略微增大過濾系數(shù)。 （2）比例系數(shù) P，掘進(jìn)中，把 I 值和 D 值固定，按每次 0.5%的幅度調(diào)節(jié) P 值，P 值一變，控制整體的增益就發(fā)生變化，相對(duì)于同一土壓偏差的操作量的大小也發(fā)生變化,觀察螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速變化量，直到滿意即可固定 P 值。 （3）積分時(shí)間 I，與積分時(shí)間相對(duì)應(yīng)的是操作量增減時(shí)的梯度，掘進(jìn)中對(duì)現(xiàn)有 I 值不滿意可以調(diào)整，固定 P 值和 D 值，如果希望操作量增加更快時(shí)，減小 I 值，反之增大 I 值，每次增減

32、的幅度以 13 秒為宜，如果 I 值過小，可能會(huì)引起振蕩，調(diào)整時(shí)注意掌握。 （4）微分時(shí)間，原則上，土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)不需要設(shè)置微分時(shí)間，但有些大口徑盾構(gòu)機(jī)對(duì)偏差反應(yīng)會(huì)比較遲鈍，這種情況下，使用微分環(huán)節(jié)，可以改善盾構(gòu)機(jī)對(duì)偏差的初始反應(yīng)，但 D 值限于 2ms 之間。 常見問題 在盾構(gòu)機(jī)各參數(shù)設(shè)定完畢，正常掘進(jìn)以后，常見故障往往出現(xiàn)在外圍設(shè)備之中，現(xiàn)簡(jiǎn)要說明設(shè)備各主要環(huán)節(jié)及常見故障處理。 1、刀盤電機(jī)，刀盤電機(jī)即驅(qū)動(dòng)刀盤所用電機(jī)，單機(jī)功率一般在 55KW 左右,最常見的控制方式為 PLC 控制變頻器，變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這一環(huán)節(jié)最易出現(xiàn)故障的就是變頻器。變頻器在布線時(shí)應(yīng)考慮以下兩點(diǎn)： 變頻器如果要長(zhǎng)

33、電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這種情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。16 電機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線，其最小距離為 500mm。同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng)距離平行走線，這樣可以減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按 90角交叉。與變頻器有關(guān)的模擬量信號(hào)線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。 變頻器常見故障有如下三點(diǎn)： 過流故障：過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等原因引起的。

34、這時(shí)一般可通過延長(zhǎng)加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對(duì)線路進(jìn)行檢查。如果斷開負(fù)載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路損壞，需要更換變頻器。 過載故障：過載故障包括變頻過載和電機(jī)過載，可能是加速時(shí)間太短，電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。一般可通過延長(zhǎng)加速時(shí)間、延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過重，所選的電機(jī)和變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤(rùn)滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器；如后者則要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。 欠壓：說明變頻器電源輸入部分有問題，需要查檢主電源，排除故障后方可運(yùn)行。 2、拼裝機(jī)，拼裝機(jī)是拼裝管片之用，是由油泵通過電磁閥控制相

35、應(yīng)油缸來完成收縮、擴(kuò)張、壓緊等動(dòng)作，這個(gè)環(huán)節(jié)最易出現(xiàn)故障的是電磁閥，在熟悉圖紙的基礎(chǔ)上，拼裝機(jī)搖控器上哪個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)的動(dòng)作沒有反應(yīng)，就查相應(yīng)電磁閥及其相關(guān)電纜是否正常。另外搖控器受信頭，由于使用頻率很高，偶爾也會(huì)出現(xiàn)故障。 3、雙梁電動(dòng)葫蘆，雙梁電動(dòng)葫蘆的作用是將電機(jī)車運(yùn)送進(jìn)來的管片吊運(yùn)至管片拼裝機(jī)，這個(gè)環(huán)節(jié)最易出問題的是電纜，要經(jīng)常檢查電纜有無受拉損壞，滑環(huán)是否正常等，另外接觸器因?yàn)轭l繁動(dòng)作也是易損部件，出現(xiàn)問題時(shí)可作為重點(diǎn)排查對(duì)象。 綜上所述，掌握了盾構(gòu)機(jī)的基本控制原理和參數(shù)的設(shè)置要點(diǎn)，就可以根據(jù)土層情況及操作人員的操作習(xí)慣，逐漸把盾構(gòu)機(jī)調(diào)試到最佳狀態(tài)。關(guān)于盾構(gòu)機(jī)常見故障，還需維修人員結(jié)合圖

36、紙，在工作中積累經(jīng)驗(yàn)。手掘式頂管有很大的局限性，由于手掘式?jīng)]有引入土壓平衡理論，因此對(duì)于頂進(jìn)面土壓很難控制。無論是何種形式的頂管，在施工過程中要保證地面無沉降和隆起，關(guān)鍵所在是要保證頂進(jìn)面土壓力與掘進(jìn)機(jī)頭保持動(dòng)平衡。它有兩方面的基本內(nèi)容：第一，頂管掘進(jìn)機(jī)在頂進(jìn)過程中與它所處土層的地下水壓力和土壓力處于一種平衡狀態(tài)；第二，它的排土量與掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)所占去的土的體積也處于一種平衡狀態(tài)。只有同時(shí)滿足以上兩個(gè)條件，才能算是真正的土壓平衡。 從理論上講，掘進(jìn)機(jī)在頂進(jìn)過程中，其頂進(jìn)面的壓力 p 如果小于掘進(jìn)機(jī)所處土層的主動(dòng)土壓力時(shí)，地面就會(huì)產(chǎn)生沉降。反之，如果在掘進(jìn)機(jī)頂進(jìn)過程中，其頂進(jìn)面的壓力大于掘進(jìn)機(jī)所處土

37、層的被動(dòng)土壓力時(shí)，地面就會(huì)產(chǎn)生隆起。并且，上述施工過程的沉降是一個(gè)逐漸演變過程，尤其是在粘性土中，要達(dá)到最終的沉降所經(jīng)歷的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。然而，隆起卻是一個(gè)立即會(huì)反映出來的迅速變化的過程。隆起的最高點(diǎn)是沿土體的滑裂面上升，最終反映到距掘進(jìn)機(jī)前方一定距離的地面上。裂縫自最高點(diǎn)呈放射狀延伸。如果我們把土壓力控制在主動(dòng)土壓力p被動(dòng)土壓力這樣-個(gè)范圍內(nèi)、就能達(dá)到土壓平衡。采用手掘式頂管工法是對(duì)于頂進(jìn)面土質(zhì)有較高的要求，首先，要求頂進(jìn)面土體的自立性要很好，其次，要求頂進(jìn)面的地下水壓力要很小。但本次事故發(fā)生段的土質(zhì)恰恰是自立性很差的中粗砂，而且地下水壓力很大，因此對(duì)于正面土壓力的控制就變的很困難了，從而導(dǎo)致

38、正面土體局部塌方，方向也就很難控制了。1、本次頂管失敗的另一個(gè)主要原因是采用的企口管，企口管的最大缺陷在于承壓面積只有管斷面的一半左右，而且在發(fā)生軸線偏差時(shí)角度每增加 1 度管材所能承受的頂力隨即降低一半，因此，采用該管材對(duì)于頂管軸線偏差要求很高。2、手掘式頂管的糾偏通常采用頂進(jìn)面局部超挖的方式，如果頂進(jìn)面發(fā)生流沙現(xiàn)象就無法局17部超挖，因此也就很難糾偏了。針對(duì)本工程地質(zhì)情況，建議采用泥水平衡式頂管工法。所謂泥水平衡理論就是以含有一定量粘土的且具有一定相對(duì)密度的泥漿水充滿掘進(jìn)機(jī)的泥水艙，并對(duì)它施加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力的一種種頂管施工理論。按照該理論，泥漿水在挖掘面上能形成泥膜，

39、以防止地下水水的慘透，然后再加上一定的壓力就可平衡地下水壓力，同時(shí)，也可以平衡土壓力。 泥水式頂管施工有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 適用的土質(zhì)范圍比較廣，如在地下水壓力很高以及變化范圍較大的條件下，它也能適用。2可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定、對(duì)所頂管子周圍的土體擾動(dòng)比較小。因此，采用泥水式頂管，特別是采用泥水平衡式頂管施工引起的地面沉降也比較小。3與其他類型頂管比較，泥水頂管施工時(shí)的總推力比較小，尤其是在粘土層這表現(xiàn)得更為突出。所以，它適宜于長(zhǎng)距離頂管。4工作坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境比較好，作業(yè)也比較安全。由于它采用泥水管道輸送棄土，不存在吊土、搬運(yùn)土方等容易發(fā)生危險(xiǎn)的作業(yè)。它可以在大氣常壓下作業(yè)，也不存在采用氣壓頂管

40、帶來的各種問題及危及作業(yè)人員健康等問題。5由于泥水輸送棄土的作業(yè)是連續(xù)不斷地進(jìn)行的，所以它作業(yè)時(shí)的進(jìn)度比較快。在粘土層中，由于其滲透系數(shù)極小，無論采用的是泥水還是清水，在較短的時(shí)間內(nèi)，都不會(huì)產(chǎn)生不良狀況，這時(shí)在頂進(jìn)中應(yīng)考慮以土壓力作為基礎(chǔ)。在較硬的粘土層中，土層相當(dāng)穩(wěn)定，這時(shí)，即使采用清水而不用泥水，也不會(huì)造成挖掘面失穩(wěn)現(xiàn)象。然而，在較軟的粘土層中，泥水壓力大于其主動(dòng)土壓力，從理論上講是可以防止挖掘面失穩(wěn)的。但實(shí)際上，即使在靜止土壓力的范圍內(nèi)，頂進(jìn)停止時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，也會(huì)使挖掘面失穩(wěn)，從而導(dǎo)致地面下陷。這時(shí)，我們應(yīng)把泥水壓力適當(dāng)提高些。 在滲透系數(shù)較小，如 k110-3cms 的砂土中，泥漿相對(duì)密

41、度應(yīng)適當(dāng)增加。這樣，在挖掘面上使泥膜在較短的時(shí)間內(nèi)就能形成，從而泥水壓力就能有效地控制住挖掘面的失穩(wěn)狀態(tài)。 在滲透系數(shù)適中，如 110-3cms k110-2cms 的砂性土中，挖掘面容易失穩(wěn)。這就需要我們注意，必須保持泥水的穩(wěn)定。即進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)泥水倉(cāng)的泥水中必須含有一定比例的粘土和保持足夠的相對(duì)密度。為此，在泥水中除了加入一定的粘土以外，再須加一定比例的膨潤(rùn)土及 CMC 作為增粘劑。以保持泥水性質(zhì)的穩(wěn)定，從而達(dá)到保持挖掘面穩(wěn)定的目的。 在砂礫層中施工，泥水管理尤為重要，稍有不慎，就可能使挖掘面失穩(wěn)。由于這種土層中一般自身的粘土成分含量極少，所以在泥水的反復(fù)循環(huán)利用中就會(huì)不斷地?fù)p失-些粘土。這就

42、需要我們不斷地向循環(huán)用泥水中加入一些粘土，才能保持住泥水的較高粘度和較大的相對(duì)密度。也唯有這樣，才可使挖掘面不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。MEP 機(jī)型介紹： 這種形式的泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)是日本伊勢(shì)機(jī)開發(fā)工機(jī)獨(dú)創(chuàng)的一種頂管機(jī)。它分為大小口徑兩種：小口徑機(jī)人無法進(jìn)去，就采用遠(yuǎn)距離控制，稱之謂 TM 型；大口徑機(jī)人可以進(jìn)入，人直接在管內(nèi)操作則稱之謂 MEP 型。除此以外，兩者的工作原理完全相同。 該機(jī)分為兩大部分，機(jī)頭是獨(dú)立的一部分，電氣和液壓操縱臺(tái)則分成兩個(gè)，分別安裝在第一節(jié)后續(xù)管的左右兩側(cè)，操作人員在管內(nèi)操作。 掘進(jìn)機(jī)的本體由殼體、隔倉(cāng)壁、承壓環(huán)、刀盤、驅(qū)動(dòng)裝置、刀盤加壓裝置及進(jìn)排泥閥開閉裝置等構(gòu)成。 殼體

43、是由鋼板焊接而成，它需承受來自機(jī)后的推力及糾偏油缸工作的推力，承受土層中土壓力以及機(jī)器工作中的各種反力。它必須堅(jiān)固、結(jié)實(shí)。 隔倉(cāng)壁是把掘進(jìn)機(jī)分成泥水倉(cāng)及工作倉(cāng)的隔板。泥水倉(cāng)和工作倉(cāng)中只有進(jìn)排泥管溝通，這樣才能在泥水倉(cāng)內(nèi)可建立起一定的壓力。隔倉(cāng)壁除了承受泥水壓力以外、其后部部在工作18倉(cāng)內(nèi)部分還安裝有刀盤驅(qū)功裝置。隔倉(cāng)壁實(shí)際上是-個(gè)漏斗形的，并非一字形的隔墻。 承壓環(huán)實(shí)際上是后殼體，它與掘進(jìn)機(jī)前殼體之間是鉸接的，糾偏油缸就安裝在前后殼體之間。為了防止糾偏油缸動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的滲渦，在前后殼體之間安裝有橡膠密封圈。 刀盤是一個(gè)直徑比掘進(jìn)機(jī)前完體略小的具有一定剛度的圓盤。圓團(tuán)盤中還嵌有切削刀和刀架。刀盤和切削刀架之間可以同步伸縮，也可以單獨(dú)伸縮。而且，不論刀盤停在哪一個(gè)位置上，切削刀架都可以把刀盤的進(jìn)泥口關(guān)閉。刀架上的切土刀呈八字形，無論是刀盤正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，它都可以切土。刀盤的中心有一三角形的中心刀。刀盤的邊緣有兩把對(duì)稱安裝的邊緣切削刀，該刀可在土中挖掘成-個(gè)直徑與掘進(jìn)機(jī)外徑相等或者比掘進(jìn)機(jī)外徑大一些的隧洞，便于推進(jìn)。刀盤上還有一些螺旋形布置的先行刀，它的主要功能是進(jìn)行輔助切削。 刀盤驅(qū)動(dòng)裝置是由電動(dòng)機(jī)、行星減速器、齒輪箱、主軸等部件構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)與行星減速器聯(lián)接成一體行星減速