泥水盾構(gòu)工作原理課件講義

泥水盾構(gòu)施工簡介－－目錄一、泥水盾構(gòu)的基本原理和特點二、泥水盾構(gòu)簡介三、泥水盾構(gòu)工作原理介紹四、泥水處理系統(tǒng)五、泥水盾構(gòu)施工的幾點經(jīng)驗一、泥水平衡式盾構(gòu)的基本原理和特點1、泥水平衡式盾構(gòu)工作原理該型式盾構(gòu)是在機械式盾構(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。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，待泥水充滿整個泥水倉，并具有一定壓力，形成泥水壓力室。通過泥水的加壓作用和壓力保持機構(gòu)，能夠維持開挖工作面的穩(wěn)定。盾構(gòu)推進時，旋轉(zhuǎn)刀盤切削下來的土砂經(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，這就是泥水加壓平衡式盾構(gòu)法的主要特征。因為是泥水壓力使掘削面穩(wěn)定平衡的，故得名泥水加壓平衡盾構(gòu)，簡稱泥水盾構(gòu)。

泥水平衡盾構(gòu)工作原理圖地層切削刀盤進漿管排漿管膨潤土溶液壓縮空氣氣墊室膨潤土液區(qū)2、泥水盾構(gòu)施工的特點：在易發(fā)生流沙的地層中能穩(wěn)定開挖面，可在正常大氣壓下施工作業(yè)；泥水傳遞速度快而且均勻，開挖面平衡土壓力的控制精度高，對開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，減少了運輸車輛，進度快；刀盤、刀具磨損小，適合長距離施工；刀盤所受扭矩小，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。二、泥水盾構(gòu)簡介

泥水盾構(gòu)分為英國體系、日本體系和德國體系。目前使用比較廣泛是日本體系和德國體系。日本體系為直接控制模式，由泥漿液體直接支護開挖面并提供維持平衡壓力的盾構(gòu)，德國體系是間接控制式盾構(gòu)，其通過支護液體的壓力插入一個空氣緩沖層加以控制，即通過空氣緩沖層的壓力控制，間接控制開挖面的壓力。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)掘進時，通過調(diào)整進漿泵的轉(zhuǎn)速或者調(diào)整進漿泵出口節(jié)流閥的開口比值來實現(xiàn)壓力控制的。因此掘進速度、地層變化、掘進深度及其掘進長度對壓力均有影響。調(diào)節(jié)泵的壓力是通過中心控制室的自動調(diào)節(jié)完成。德國體系的空氣室的壓力是根據(jù)開挖面需要的支護泥漿壓力設(shè)定的，空氣壓力可通過空氣控制閥使壓力保持恒定。同時由于空氣緩沖層的彈性作用，即使液位波動或出現(xiàn)突然的泄漏，對土倉壓力也無明顯影響。間接控制型泥水平衡盾構(gòu)與直接控制型相比，控制系統(tǒng)更為簡化，對開挖面土層支護更為穩(wěn)定，對地表沉陷的控制更為方便。三、泥水盾構(gòu)原理介紹

泥水盾構(gòu)與土壓盾構(gòu)工作系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)上，有很多相同之處，這里以德國體系的泥水盾構(gòu)為例，介紹泥水盾構(gòu)特有的系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括盾構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單介紹、泥水平衡原理、泥水循環(huán)系統(tǒng)、氣體保壓系統(tǒng)、泥水處理系統(tǒng)等。1、泥水盾構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單介紹

泥水盾構(gòu)結(jié)構(gòu)主要包括刀盤、前體、中體、盾尾、主軸承、人倉、安裝機軌道梁、管片安裝機和吊機、拖車結(jié)構(gòu)以及在拖車上布置的設(shè)備包括控制室、空壓機、電器設(shè)備、水泵水箱、泥漿管延伸裝置等。不同的盾構(gòu)廠家，其布置不同。泥水盾構(gòu)主機圖主機前體部分為兩個倉室，分別是泥水倉（或稱刀盤倉）和氣墊倉。其中泥水倉掘進時一般充滿泥水，氣墊倉在掘進時一般底部為泥水，上部為壓縮空氣。泥水倉主要功能為切削渣土的攜帶，氣倉的主要功能為儲存足夠體積的壓縮空氣，以保證壓力穩(wěn)定的需要。碎石機結(jié)構(gòu)：在氣倉底部設(shè)置排漿口，在排漿口布置有專用的碎石結(jié)構(gòu)即碎石機，對大顆粒的巖石進行破碎，避免大顆粒進入泥漿循環(huán)系統(tǒng)損壞相應(yīng)部件。泥漿門結(jié)構(gòu)：泥漿門布置在泥水倉和氣倉之間的隔板底部，主要作用是通過泥漿門的關(guān)閉，將氣倉和泥水倉隔離，使作業(yè)人員能在長壓下進入氣倉，在氣倉里進行維修或檢查等作業(yè)。泥漿門的布置位置有所不同，海瑞克和NFM有所不同。海瑞克的布置在氣倉側(cè)，NFM公司的布置在泥水倉內(nèi)。2、泥水平衡原理簡述

泥水加壓式盾構(gòu)工作面土體是依靠泥水壓力對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中起支護作用。工作面任何一點的泥水壓力總是大于地下水壓力，從而形成了一個向外的水力梯度，這是保持工作面穩(wěn)定的基本條件。在泥水平衡理論中，泥膜的形成是至關(guān)重要的，當(dāng)泥水壓力大于地下水壓力時，泥水滲入土壤，形成與土壤間隙成一定比例的懸浮顆粒，被捕獲并集聚與泥水的接觸表面，泥膜就此形成。隨著時間的推移，泥膜的厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強。當(dāng)泥膜抵抗力遠(yuǎn)大于正面土壓時，產(chǎn)生泥水平衡效果。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、開挖模式、反循環(huán)模式、隔離模式和長時間停機模式。旁通模式

這個模式是待機模式，用于盾構(gòu)不進行開挖時執(zhí)行其它功能。這個模式也用于當(dāng)盾構(gòu)從一種功能切換到另一種功能時。特別是，旁通功能是用于安裝管片襯砌環(huán)的情況。它使開挖室被隔離。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)。由于此時開挖室沒有泥漿的供給，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入而發(fā)生變動。在這些情況下，可能需要補充泥漿（只要注入管道壓力許可的話）或排出泥漿以調(diào)整這個液位。開挖模式：這個模式于開挖時使用。根據(jù)氣墊室里泥漿的液位以及所要求的排渣流量，對伺服的泵P1.1和P2.1的轉(zhuǎn)速分別進行調(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，同時確保它沿程的下一個泵的超載壓力要大于所要求的凈吸壓頭。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，同時確保沿程的下一個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。反循環(huán)模式

這個模式使開挖室里的泥漿逆向流動。僅用于一些特別的情況，特別是在開挖室內(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

這個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)，但此時設(shè)在地面的分離廠和制備廠之間的回路仍保持連通。特別是，這種模式是用于隧道泥漿管道延伸時的情況。各排渣泵（P2.1，P2.2）停止運轉(zhuǎn)。而P1.1仍保持運行，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控制著這個回路。長時間停機模式

這個模式是自動控制的。此時所有泵都停止運轉(zhuǎn)。開挖面壓力由壓縮氣回路來控制。當(dāng)氣墊室泥漿液位低于預(yù)定的低限時，便進行校正。3.2泥漿循環(huán)參數(shù)控制

泥漿循環(huán)參數(shù)包括泥漿流量和液位、壓力、比重等，循環(huán)部件包括進出泥漿泵、流量計、比重計、各種泥漿閥門等。對于不同廠家的盾構(gòu)的，其泥漿循環(huán)略有區(qū)別。泥漿循環(huán)的控制包括：流量和液位的控制泥漿壓力的控制比重的控制等。流量和漂液位的限控制：對于掘均進循環(huán)榮，泥漿啄的循環(huán)字流量的迷目的是羊攜帶渣交土。為蜻能夠攜吵帶渣土殖避免沉碰淀，必灣須具備晚一定的那流速，芳對于不樹同的地膨質(zhì)，其掉要求的牛流速是厚不同的將，與渣羅土的比韻重、泥晶漿的粘消度有關(guān)尊。對于蒸泥漿的推液位，兄為避免嚷泥水倉允壓力波冠動太大蜜，需要臉保證泥獸漿液位鼠的相對罪穩(wěn)定，燃液位的貞穩(wěn)定通款過調(diào)節(jié)為進漿和炎出漿的技流量差掉值來實寬現(xiàn)。流車量的調(diào)腹節(jié)，通鑄過增大咽進漿泵努和出漿籠泵的轉(zhuǎn)利速來實侮現(xiàn)。由氣于攜帶劣渣土的招原因，益進漿流蒼量和出錦漿流量毯存在一籮定的差理值，操稠作時，它其流量砍調(diào)節(jié)的坑基準(zhǔn)是鉛調(diào)節(jié)出禽漿泵的貪轉(zhuǎn)速，尾確保最葡低的出乎漿流量挨（根據(jù)捐理論計吳算和實殿踐證實恢相結(jié)合狠確定）貸，此時睬根據(jù)根族據(jù)液位灶變化，尼調(diào)節(jié)進窩漿流量白，使氣施墊倉液互位保持?jǐn)D在某一塌個中間丈的穩(wěn)定啊位置。泥漿童的壓唉力控稿制：泥漿計的壓編力調(diào)駕整是濟個被齊動參啟數(shù)，啊為能喂夠保榴證足艘夠的套流量眾，調(diào)打整泥廚漿泵盜的轉(zhuǎn)董速，瞧其泥頑漿泵正的進蹦出口乎的壓否力均戰(zhàn)因之?dāng)U而變舟化。窩對于各系統(tǒng)束壓力菠，根耗據(jù)泵燒的工腦作能聾力，蜓一般債只限育制最畜高值謝。泵館的壓么力隨陰著管譽路的任延長彩，延醫(yī)程損其失的游增加睛而增葵加。泥漿埋比重談的調(diào)含整：泥漿的頃進漿比灰重，由縣泥水處保理廠控欣制，對章于盾構(gòu)哈掘進而鐵言，對松既有的銅進漿比傻重，只到能通過規(guī)掘進速絲式度的改榨變來調(diào)紹整出漿啄的比重漲。如果照出漿比第重很高隆，可以展通過降寸低推進猾速度來補降低泥御漿比重號。一般誤進漿比愚重在1.恐05～1.2葡5之間，教出漿比孝重在1.1～1.4之間克。3.3碎石機為保證宰泥漿循婦環(huán)的順亭暢，對塞于大塊巧的石塊禾需要進禽行破碎敗。在泥業(yè)水盾構(gòu)碰的氣倉穴底部，拘排漿管覽的入口難處，一箱般布置阿有碎石鴨機和隔請柵。碎石宅機的振動作革，海貓瑞克學(xué)有兩盜種模皮式，雅即破注碎模蹦式和叢擺動懼模式棚，破矩碎模其式主嘴要目互的使瞞對巖叼石進摟行破果碎，濃擺動磨模式斬主要穗是對免底部羞渣土蓮的攪助拌，巡壽避免陳淤塞至進漿漲口。3.歌4管路葬延伸羊及其愚泥漿頂處理掘進綿循環(huán)宜達(dá)到浮一定重距離漆，需滋要延盤伸泥序漿管勁，泥械漿管懸延伸搶裝置稻，目膛前了迫解有卵兩種買方式侵，一緊種是踏活塞育式，截一種匯是軟趙管式掀。活塞雕式軟管式活塞式徐延伸時兔，先將窩泥漿管戚內(nèi)泥漿主泵送到雅刀盤里檢，再進塑行活塞負(fù)收縮，躲然后安限裝泥漿董管，再鳴重新進扶行連接踏。軟管式最延伸時隱，先用悠清水將潔延伸管難內(nèi)的止鋼漿塞推恢入隧道符內(nèi)的泥煩漿管內(nèi)嗽，然后暢移動收農(nóng)回軟管捧，此時戒因為止線漿塞的額在隧道辟內(nèi)的泥粗漿管內(nèi)遭，能夠礦阻止泥疊漿的倒出流進入卸隧道。戰(zhàn)這時安紅裝新的激泥漿管授后，重幕新連接女，再漿遲止?jié){塞屬打回原蓮有的延免伸系統(tǒng)吹內(nèi)。4、氣糾體保欠壓系卸統(tǒng)泥水此盾構(gòu)配的有狹一套揭氣體深保壓筋系統(tǒng)蹈，該鄰系統(tǒng)尊作用腸是專挎門提來供壓鄙力穩(wěn)霸定泥行水倉議的壓較力。栗這也鋪是間節(jié)接控夠制式西泥水冰盾構(gòu)遠(yuǎn)的主繁要特護點。泥水倉童的壓力男穩(wěn)定是爆直接關(guān)汪系到掌筑子面穩(wěn)雀定的重雙要因素身，為保料證工作療面壓力斬的穩(wěn)定烈，泥水親盾構(gòu)提利供了一廳套專門古的壓縮誓空氣系給統(tǒng)。該累系統(tǒng)氣愚源一般峰由一臺廳空壓機灰提供。關(guān)氣體通渾過空壓浩機出口防上方的發(fā)粗濾器防，然后數(shù)通過兩室條獨立赤的管線燭分配到鋪人閘和數(shù)開挖室儀。該系晝統(tǒng)布置序了兩套雖獨立的公壓力調(diào)漫節(jié)系統(tǒng)青，能根殺據(jù)設(shè)定予值，自酸動調(diào)節(jié)淘氣倉內(nèi)跪壓力，憲使氣倉廈內(nèi)壓力從一直穩(wěn)紙定在設(shè)刮定值。懼由于氣筋倉和泥煮水倉聯(lián)櫻通，因瞇此能夠形穩(wěn)定泥堅水倉的盾壓力在枝某一個紛設(shè)定值揮范圍內(nèi)暖。氣壓調(diào)泛節(jié)系統(tǒng)目前是翁使用的把一般是SA遼MS紡ON公司填產(chǎn)品忠。其倡原理處為，顆當(dāng)壓疏力降圣低或晉升高壇，與番設(shè)定暢值有固偏差妖時，容通過蠢壓力往的反東饋，更調(diào)整餡進氣因閥或注者排娛氣閥里，對敲氣倉現(xiàn)內(nèi)進敬行補六氣或球排氣廳，使倒壓力莊逐漸川升高仿或降盛低到翠設(shè)定螞壓力志值，蚊直至圓與設(shè)旦定值新平衡鑼。因槳為掘陵進時蔑液位持總是狹存在野一定哭的波味動，局其壓艱力有關(guān)一定濁變化憂，SA裂MS杜ON系統(tǒng)裂能根赤據(jù)壓范力的什反饋愛，及著時對傳氣壓犬進行姥調(diào)整絡(luò)。壓力調(diào)移節(jié)器進排倉氣閥一般氣舉倉壓力乏一經(jīng)設(shè)刊定，一燥個掘進遙循環(huán)內(nèi)嬌不再進排行調(diào)整班，所以貌掘進循但環(huán)內(nèi)，量刀盤壓英力穩(wěn)定兇在某個巖恒定值營。只有修當(dāng)掘進歡條件發(fā)民生變化旋，需要彼調(diào)整掘取進壓力饅時，再星對壓力樸調(diào)節(jié)器擴重新進急行壓力支設(shè)定。氣壓茅調(diào)節(jié)馳系統(tǒng)令功能墳是保三證泥姓水倉曠的壓億力，技泥漿散循環(huán)測系統(tǒng)弟的功記能是饅出渣分。四、屋泥水架處理隱系統(tǒng)泥水盾請構(gòu)掘進銀，其泥邁漿質(zhì)量越是控制尼盾構(gòu)掘藥進質(zhì)量唇的重要謝基礎(chǔ)，碼對于盾掙構(gòu)掘進孝循環(huán)回障來的污臺漿，其下性能不粥能滿足涌循環(huán)使煉用要求純，為能訓(xùn)夠保證逆掘進質(zhì)于量，需冷要對泥斑漿的比抵重、粘沃度、顆異粒等進涼行處理探，其中碎泥水分米離設(shè)備屯是對泥牧漿性能閑有最直鳳接影響告的設(shè)備1、泥般水分薯離設(shè)失備主賺要用共于將鋒含有雹渣土皺的泥百水進聰行分部離，庭使渣斧土被引分離央脫水惕后，浸直接廊外運緒，分牙離后尚的泥壇水經(jīng)餃過調(diào)撫整重現(xiàn)新回顫到盾勸構(gòu)使呈用。春泥水竊分離純設(shè)備乖流程四圖如厚下：脫水后的碴土返回盾構(gòu)循環(huán)使用盾構(gòu)機攜碴漿液第一步預(yù)篩分第二步（一級旋流）第三步（二級旋流）第四步（壓濾或離心分離）其處理鮮過程為散：盾構(gòu)蘋機排出秧的污漿時，由排昌泥泵送樹入泥漿船分離站責(zé)，經(jīng)過毒第一步綱預(yù)篩分在器的粗史篩振動妻篩選后傾，將粒誘徑在3mm以上鋪的渣煤料分確離出涉來；暑篩余植的泥炭漿由漂渣漿卷泵加目壓，業(yè)沿輸巨漿軟刺管從灰旋流攀除砂強器進陷漿口慨切向凍泵入采，經(jīng)萍過旋餐流除改砂器表分選汪，74μ換m以上紙粒徑汁微細(xì)待的泥伙砂由餓下端狠的沉們砂嘴象排除廳落入嶺細(xì)篩竟；細(xì)煮篩脫墳水篩辦選后磚，干技燥的根細(xì)渣伸料分父離出趨來；振經(jīng)過騾篩選如的泥妹漿經(jīng)烤渣漿幻玉泵泵造送，貪循環(huán)嗚再進鋒入二醬級旋融流器蜘，分乎選30僚μm以上端的顆越粒，枯由細(xì)漢篩脫婆水分辟離。樸分離誦后的滑泥漿升進入慣儲漿嚷池，樹再經(jīng)絞過處參理后矮進入釀盾構(gòu)醬機。鹿分離曠后漿批液，罷在必孤要的毯情況也下，川可以巡壽通過派離心專機、廢濾壓涼機或著帶壓故機分園離出檢漿液弄中的汪更細(xì)型的微飛粒，畏以確裹保滿訂足環(huán)甜境要悟求。對于不語同廠家正的設(shè)備逢或不同瀉地質(zhì)，愉預(yù)篩、霞一級旋檔流和二制級旋流服的分選脫顆粒大考小有所濾不同。比重的剖調(diào)整：翼盾構(gòu)持夾續(xù)掘進芒時，因橫為地層環(huán)中含有欲一些泥歷水分離口設(shè)備分濃離不了秘的微細(xì)撐顆粒，紋該顆粒均在漿液庫中累積罰，會導(dǎo)祥致漿液竄比重逐改漸升高利，此時漠需要對努漿液比招重進行惑處理。因或者對粒漿液進嚷行部分教丟棄補擇充新漿殃方式，田或者采炒用更精茅細(xì)的分寇離設(shè)備干對漿液泳中的微免細(xì)顆粒仔進行處丑理。粘度滴調(diào)整營：為鈔獲得郵高質(zhì)脈量漿瀉液，鑰需要蠅對泥差漿的誤粘度被進行榮調(diào)整腳。粘布度的平調(diào)整促通過腸添加禁一些仗輔助緒材料跨的方蓬式實鍬現(xiàn)。2、漿液肚調(diào)整五、泥涉水盾構(gòu)捆施工的呼幾點經(jīng)層驗本人挖參與儀了重岡慶過漠江隧傾道和僚武漢帳長江遞隧道瘦的整能個泥放水盾港構(gòu)施獄工過饒程，壞在泥窯水盾浪構(gòu)施即工的貞過程鋪中，棵有一抱些經(jīng)槐驗和孔教訓(xùn)腳，這黎里與臂大家栗介紹浪一下丹，希撈望能曾有借漸鑒意完義。1、刀鵲盤的瓶結(jié)構(gòu)系及其紋操作重慶鳳刀盤米切削燈直徑煮圍6.雪6m，前茂盾直僻徑圍6.刻57兇m實際工閘況：換刀頻撲繁推力梨大卡盾殼刀盤的幟直徑刀盤以的切院削控憤制癥裁狀：征刀具譜損壞夫、正烘反扭愿矩差境值大原抬因：對控制蘆加固似體強聰度掘進狗控制諸，正桃反操粗作比貞例不腐平衡措施濁：控制純加固體邀強度及授其輔助堵材料的府強度合理分能配正反鈴轉(zhuǎn)比例2、氣漂墊倉財內(nèi)問斬題處藏理氣墊朽倉內(nèi)比條件搭惡劣請，處排理困區(qū)難常見猛的問瓦題：泥漿羽門問繼題：妥泄漏禮、異歌常損輝壞碎石姐機問獲題：渴泄漏周、淤敵塞、幸管路套損壞板、異邪常損娘壞傳感器汽問題：些工作不頑正常、菊損壞原褲因：管路磨妻損安裝質(zhì)窗量保護管嶺路泄漏措遣施:預(yù)防：恰嚴(yán)格試細(xì)運轉(zhuǎn)和斤防護和餓固定，心并認(rèn)真刻檢查管秧路和連困接情況宜，并對娃油缸進清行加壓退試驗。處理：梅關(guān)閉泥劉漿門，伶創(chuàng)造常櫻壓處理論故障的端條件：閱特殊情纖況為泄芽漏量大滔和泄漏輸量小時帶壓碰進倉啦：3、管片姓破損癥狀：筐轉(zhuǎn)彎半遲徑為800惡m時，管暖片破損延嚴(yán)重原因煙：盾蔬殼失糾圓處理措矩施：管片戴拼裝待點位捆選擇掘進決姿態(tài)投控制4、注微漿控樹制癥狀：竿管路堵胡塞，清葉理困難原因羞：注評漿配痰比及必