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。流量和扇液位的隸控制：對于辜掘進唇循環(huán)紹，泥若漿的寇循環(huán)辰流量匹的目復(fù)的是財攜帶殺渣土臺。為封能夠助攜帶奮渣土哭避免存沉淀復(fù)，必掏須具悉備一國定的朝流速降，對紫于不咸同的史地質(zhì)影，其岡要求產(chǎn)的流嶄速是底不同泡的，眾與渣焦土的岡比重雕、泥漏漿的吐粘度須有關(guān)逢。對愛于泥騎漿的奴液位性，為亂避免論泥水濁倉壓艙力波桿動太墾大，獅需要秀保證頌?zāi)酀{迷液位菜的相井對穩(wěn)暢定，遇液位醒的穩(wěn)男定通噴過調(diào)歡節(jié)進嫂漿和植出漿搬的流隆量差趟值來倒實現(xiàn)戒。流制量的賓調(diào)節(jié)辮，通糠過增方大進處漿泵逐和出調(diào)漿泵廣的轉(zhuǎn)恰速來岔實現(xiàn)費。由英于攜賭帶渣腦土的羽原因貞，進落漿流競量和朽出漿義流量臭存在當(dāng)一定朵的差何值，灣操作陜時，誓其流苦量調(diào)盈節(jié)的便基準(zhǔn)園是調(diào)誓節(jié)出視漿泵榆的轉(zhuǎn)簽速，音確保余最低逝的出參漿流包量（腎根據(jù)奔理論伸計算晨和實檢踐證牽實相盲結(jié)合均確定惡），笨此時膨根據(jù)妙根據(jù)適液位那變化添，調(diào)瘋節(jié)進堡漿流餡量，扮使氣屑墊倉球液位臥保持棟在某僅一個五中間脊的穩(wěn)境定位滴置。泥漿叛的壓唇力控汽制：泥漿井的壓喬力調(diào)守整是耽個被跟動參割數(shù)，療為能登夠保紐奉證足俘夠的架流量砌，調(diào)扒整泥灣漿泵龍的轉(zhuǎn)叢速，榮其泥陵漿泵航的進餐出口蘆的壓膜力均詢因之乓而變膠化。揉對于寶系統(tǒng)著壓力宜，根催據(jù)泵水的工緩作能恨力，撞一般槍只限駛制最通高值煤。泵都的壓棟力隨郵著管粗路的餐延長關(guān)，延犯程損矩失的蠅增加濟而增腐加。泥漿歷比重定的調(diào)足整：泥漿滾的進告漿比趣重，擱由泥喚水處頌理廠畢控制術(shù)，對決于盾淚構(gòu)掘哀進而誰言，逝對既父有的褲進漿厚比重錫，只心能通戒過掘艙進速辯度的潮改變奶來調(diào)異整出劇漿的嚇比重墳。如峽果出禽漿比武重很拆高，擇可以枕通過氣降低粱推進棒速度妻來降棵低泥染漿比辰重。催一般妻進漿正比重脖在1.0北5～1.2尸5之間覺，出湊漿比誘重在1.朵1～1.扮4之間拋。3.野3碎石晃機為保湊證泥烈漿循界環(huán)的型順暢對，對羽于大豎塊的杠石塊惱需要臨進行砍破碎榜。在銅泥水吐盾構(gòu)芬的氣爺倉底內(nèi)部，袖排漿遍管的匪入口烏處，裳一般點布置根有碎社石機蓬和隔屯柵。碎石屑機的惱動作緞，海偶瑞克減有兩亮種模怨式，遼即破款碎模切式和選擺動肥模式脹，破吳碎模麥?zhǔn)街飨镆績|的使很對巖瞧石進反行破柿碎，簽擺動盼模式吉主要幫是對獲底部傲渣土翅的攪合拌，機避免徑淤塞妄進漿障口。3.允4管路延嚼伸及其繼泥漿處腥理掘進循能環(huán)達到枝一定距幫離，需庫要延伸萌泥漿管零，泥漿船管延伸腔裝置，添目前了孕解有兩天種方式積，一種把是活塞格式，一繭種是軟帳管式?；钊杰浌馨交钊槭窖邮厣鞎r孔，先菠將泥洋漿管子內(nèi)泥趁漿泵枕送到佛刀盤仁里，撐再進詞行活福塞收那縮，宴然后立安裝閥泥漿秀管，坊再重駕新進價行連聞接。軟管式寸延伸時鵲，先用蒼清水將當(dāng)延伸管瞧內(nèi)的止日漿塞推察入隧道脅內(nèi)的泥翼漿管內(nèi)珠，然后德移動收攤回軟管李，此時荷因為止集漿塞的納在隧道謹內(nèi)的泥市漿管內(nèi)茂，能夠?qū)氉柚鼓嗑緷{的倒紡流進入泰隧道。見這時安瞇裝新的鍬泥漿管彩后，重劉新連接走，再漿替止?jié){塞廁打回原巖有的延妻伸系統(tǒng)量內(nèi)。4、氣晉體保訊壓系家統(tǒng)泥水漠盾構(gòu)銳的有榨一套劈燕氣體界保壓鑰系統(tǒng)小，該藥系統(tǒng)稀作用助是專玻門提譽供壓毒力穩(wěn)敘定泥嬸水倉能的壓貢力。勿這也腐是間關(guān)接控扒制式珠泥水違盾構(gòu)嫂的主根要特逼點。泥水倉到的壓力龜穩(wěn)定是械直接關(guān)必系到掌母子面穩(wěn)聞定的重租要因素均，為保內(nèi)證工作甲面壓力箭的穩(wěn)定蝕，泥水欠盾構(gòu)提鈴供了一性套專門符的壓縮掛空氣系灑統(tǒng)。該蠶系統(tǒng)氣逝源一般拌由一臺炭空壓機變提供。伍氣體通材過空壓單機出口織上方的大粗濾器櫻，然后揚通過兩逆條獨立碰的管線屢分配到盯人閘和花開挖室乳。該系舌統(tǒng)布置案了兩套媽獨立的促壓力調(diào)鴨節(jié)系統(tǒng)尾，能根邪據(jù)設(shè)定唯值，自嚼動調(diào)節(jié)兔氣倉內(nèi)碗壓力，礦使氣倉泊內(nèi)壓力值一直穩(wěn)自定在設(shè)津定值。堡由于氣孕倉和泥拐水倉聯(lián)概通，因跳此能夠濃穩(wěn)定泥照水倉的移壓力在白某一個鈴設(shè)定值希范圍內(nèi)墻。氣壓拋調(diào)節(jié)辛系統(tǒng)目前凝是使蘭用的狀一般慮是SA乓MS張ON公司產(chǎn)濤品。其徑原理為葛，當(dāng)壓渠力降低奔或升高作，與設(shè)衣定值有批偏差時啄，通過求壓力的憲反饋，利調(diào)整進下氣閥或微者排氣窩閥，對舞氣倉內(nèi)閘進行補直氣或排遲氣，使論壓力逐販漸升高多或降低殺到設(shè)定居壓力值擾，直至幫與設(shè)定坡值平衡挺。因為離掘進時扣液位總渡是存在轎一定的派波動，江其壓力茶有一定煎變化，SAM嚼SON系統(tǒng)能鄭根據(jù)壓針力的反江饋，及摸時對氣逮壓進行蹄調(diào)整。壓力調(diào)駐節(jié)器進排緒氣閥一般氣撒倉壓力蜜一經(jīng)設(shè)猶定，一體個掘進遵循環(huán)內(nèi)柔不再進向行調(diào)整峰，所以風(fēng)掘進循條環(huán)內(nèi)，削刀盤壓晚力穩(wěn)定刷在某個縫恒定值箭。只有傘當(dāng)掘進備條件發(fā)艙生變化脂，需要遼調(diào)整掘噸進壓力飯時，再胞對壓力旺調(diào)節(jié)器覆重新進斜行壓力雨設(shè)定。氣壓調(diào)耀節(jié)系統(tǒng)洽功能是雖保證泥域水倉的潔壓力，蘇泥漿循鼠環(huán)系統(tǒng)栗的功能薄是出渣淚。四、泥竹水處理蹄系統(tǒng)泥水盾見構(gòu)掘進泳，其泥刑漿質(zhì)量昆是控制找盾構(gòu)掘賠進質(zhì)量抽的重要迫基礎(chǔ)，眾對于盾馳構(gòu)掘進匠循環(huán)回央來的污島漿，其浸性能不志能滿足吵循環(huán)使算用要求堡，為能駐夠保證屑掘進質(zhì)輕量，需鋼要對泥吵漿的比害重、粘我度、顆晶粒等進推行處理捷，其中債泥水分撒離設(shè)備侵是對泥臨漿性能褲有最直附接影響溉的設(shè)備1、泥水殼分離設(shè)牙備主要懂用于將僻含有渣被土的泥懷水進行玻分離，擊使渣土麥被分離首脫水后氏，直接學(xué)外運，撇分離后寧的泥水禮經(jīng)過調(diào)攤整重新瞧回到盾義構(gòu)使用冷。泥水稈分離設(shè)桂備流程穴圖如下頓：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）其處幼理過幫程為麻：盾懸構(gòu)機臘排出濾的污崇漿，清由排存泥泵鍛送入饒泥漿鴉分離咸站，頭經(jīng)過經(jīng)第一仿步預(yù)嶄篩分嶄器的情粗篩妄振動愿篩選萌后，郵將粒天徑在3m至m以上的捕渣料分抽離出來雪；篩余市的泥漿場由渣漿燦泵加壓愧，沿輸康漿軟管坑從旋流陣除砂器她進漿口尖切向泵求入，經(jīng)吉過旋流瞇除砂器才分選，74決μm以上粒模徑微細興的泥砂鼓由下端型的沉砂奏嘴排除喂落入細子篩；細制篩脫水狗篩選后奔，干燥取的細渣講料分離釋出來；期經(jīng)過篩廢選的泥澤漿經(jīng)渣秤漿泵泵腎送，循筒環(huán)再進綿入二級吸旋流器鞋，分選30毀μm以上的黎顆粒，求由細篩欣脫水分籌離。分也離后的棕泥漿進富入儲漿鑰池，再豪經(jīng)過處咽理后進竊入盾構(gòu)友機。分趁離后漿錯液，在娃必要的欣情況下尿，可以副通過離勢心機、耍濾壓機仔或帶壓浮機分離構(gòu)出漿液字中的更攻細的微奇粒，以揮確保滿脊足環(huán)境務(wù)要求。對于不領(lǐng)同廠家披的設(shè)備鼻或不同疤地質(zhì)，存預(yù)篩、監(jiān)一級旋誰流和二躬級旋流偶的分選子顆粒大測小有所蒸不同。比重度的調(diào)撒整：逝盾構(gòu)法持續(xù)障掘進糾時，挽因為衡地層殃中含偉有一完些泥販水分披離設(shè)頸備分土離不敞了的濾微細笛顆粒欄，該雪顆粒港在漿高液中繪累積且，會羽導(dǎo)致編漿液座比重朵逐漸尚升高霜，此章時需革要對杏漿液閘比重變進行斜處理劈燕?；虼日邔I漿液倆進行芹部分憶丟棄掠補充及新漿蝴方式幟，或礦者采廊用更孤精細施的分盜離設(shè)希備對訊漿液眠中的翁微細錯顆粒腫進行貸處理纖。粘度噸調(diào)整趣：為海獲得非高質(zhì)淹量漿踩液，工需要鈴對泥乎漿的洽粘度曬進行有調(diào)整獎。粘休度的異調(diào)整勝通過弊添加荷一些俊輔助犯材料茂的方伐式實垮現(xiàn)。2、漿液玩調(diào)整五、泥隸水盾構(gòu)飼施工的徐幾點經(jīng)停驗本人參惑與了重話慶過江班隧道和糠武漢長蜂江隧道躬的整個井泥水盾調(diào)構(gòu)施工蜂過程，般在泥水輔盾構(gòu)施紗工的過瞎程中，程有一些錘經(jīng)驗和稀教訓(xùn)，潔這里與淺大家介貧紹一下奴，希望兔能有借族鑒意義脈。1、刀盤傲的結(jié)構(gòu)束及其操氏作重慶踏刀盤競切削愚直徑忍圍6.6皆m，前盾貞直徑圍6.午57擠m實際工卻況：換刀頻繳繁推力蹈大卡盾鹽殼刀盤炕的直棵徑刀盤的僚切削控湊制癥哲狀：顆刀具墨損壞猶、正賣反扭云矩差奶值大原吐因：秧控制構(gòu)加固摸體強牙度掘進控睬制，正肌反操作組比例不腿平衡措施與：控制創(chuàng)加固體號強度及柴其輔助張材料的輝強度合理分哥配正反瓦轉(zhuǎn)比例2、氣石墊倉情內(nèi)問脾題處唐理氣墊紛倉內(nèi)碎條件撥惡劣陽，處擁理困以難常見的陶問題：泥漿門氏問題：梯泄漏、墳異常損兵壞碎石機掙問題：揚泄漏、磨淤塞、拘管路損柜壞、異逼常損壞傳感計器問漫題：扣工作降不正啟常、極損壞原急因：管路磨賢損安裝找質(zhì)量保護管侄路泄漏措霉施:預(yù)防：生嚴(yán)格試聽運轉(zhuǎn)和涉防護和傍固定，疏并認真妥檢查管閉路和連繼接情況姑，并對雹油缸進興行加壓夫試驗。處理：營關(guān)閉泥濕漿門，眼創(chuàng)造常熄壓處理捏故障的漁條件：慈特殊情胞況為泄紫漏量大噸和泄漏炭量小時帶壓辭進倉厚：3、管片侮破損癥狀溜：轉(zhuǎn)旋彎半葵徑為80唱0m時，管劇片破損暖嚴(yán)重原因：損盾殼失稼圓處理措汁施：管片常拼裝合點位姥選擇掘進使姿態(tài)講控制4、注秘漿控粱制癥狀史：管棄路堵痰塞，警清理剝困難原因耗：注黎漿配適比及弦其原津材料