泥水盾构工作原理PPT学习教案.pptx

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1、会计学1泥水盾构工作泥水盾构工作(gngzu)原理原理第一页，共41页。目目 录录一、泥水盾构的基本原理一、泥水盾构的基本原理(yunl)和特点和特点二、泥水盾构简介二、泥水盾构简介三、泥水盾构工作原理三、泥水盾构工作原理(yunl)介绍介绍四、泥水处理系统四、泥水处理系统五、泥水盾构施工的几点经验五、泥水盾构施工的几点经验第1页/共41页第二页，共41页。一、泥水平衡一、泥水平衡一、泥水平衡一、泥水平衡(pnghng)(pnghng)式盾构的基本原理和特点式盾构的基本原理和特点式盾构的基本原理和特点式盾构的基本原理和特点n n 1 1、泥水平衡式盾构工作原理、泥水平衡式盾构工作原理n n 该

2、型式盾构是在机械式盾构的刀盘的后侧，设置一道封闭隔板，隔板与刀盘间的空间定名为泥水仓。该型式盾构是在机械式盾构的刀盘的后侧，设置一道封闭隔板，隔板与刀盘间的空间定名为泥水仓。把水、粘土及其添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水仓，待泥水充满整个泥水仓，并具有一定压把水、粘土及其添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水仓，待泥水充满整个泥水仓，并具有一定压力，形成泥水压力室。通过泥水的加压作用和压力保持机构，能够维持开挖工作面的稳定。盾构推进时，力，形成泥水压力室。通过泥水的加压作用和压力保持机构，能够维持开挖工作面的稳定。盾构推进时，旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流

3、体输送方式送到地面旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面(dmin)(dmin)泥水分离系泥水分离系统，将碴土、水分离后重新送回泥水仓，这就是泥水加压平衡式盾构法的主要特征。因为是泥水压力使掘统，将碴土、水分离后重新送回泥水仓，这就是泥水加压平衡式盾构法的主要特征。因为是泥水压力使掘削面稳定平衡的，故得名泥水加压平衡盾构，简称泥水盾构。削面稳定平衡的，故得名泥水加压平衡盾构，简称泥水盾构。第2页/共41页第三页，共41页。泥水平衡(pnghng)盾构工作原理图地地 层层切削刀盘切削刀盘进浆进浆管管排浆管排浆管膨润土溶液膨润土溶液压缩空气压缩空气气垫室气垫室

4、膨润土液区膨润土液区第3页/共41页第四页，共41页。n n2 2、泥水盾构施工的特点：、泥水盾构施工的特点：n n在易发生流沙的地层中能稳定开挖面，可在正常大气压在易发生流沙的地层中能稳定开挖面，可在正常大气压下施工作业；下施工作业；n n泥水传递速度快而且均匀，开挖面平衡土压力泥水传递速度快而且均匀，开挖面平衡土压力 的控制精的控制精度高，对开挖面周边土体的干扰少，地面沉降量控制精度高，对开挖面周边土体的干扰少，地面沉降量控制精度高；度高；n n盾构出土，减少了运输车辆，进度快；刀盘、刀具磨损盾构出土，减少了运输车辆，进度快；刀盘、刀具磨损小，适合长距离施工；小，适合长距离施工；n n刀盘

5、所受扭矩小，更适合大直径隧道施工；刀盘所受扭矩小，更适合大直径隧道施工；n n适用于软弱的淤泥质粘土层、松散适用于软弱的淤泥质粘土层、松散(sngs(sngs n)n)的砂土层、的砂土层、沙砾层、卵石层和硬土的互层等地层。特别适用于地层沙砾层、卵石层和硬土的互层等地层。特别适用于地层含水量大、上方有水体的越江隧道和海底隧道。含水量大、上方有水体的越江隧道和海底隧道。第4页/共41页第五页，共41页。二、泥水二、泥水(n shu)盾构简介盾构简介n n泥水盾构分为英国体系、日本泥水盾构分为英国体系、日本(r bn)(r bn)体系和德国体系。目前使用体系和德国体系。目前使用比较广泛是日本比较广泛

6、是日本(r bn)(r bn)体系和德国体系。日本体系和德国体系。日本(r bn)(r bn)体系为直接体系为直接控制模式，由泥浆液体直接支护开挖面并提供维持平衡压力的盾控制模式，由泥浆液体直接支护开挖面并提供维持平衡压力的盾构，德国体系是间接控制式盾构，其通过支护液体的压力插入一构，德国体系是间接控制式盾构，其通过支护液体的压力插入一个空气缓冲层加以控制，即通过空气缓冲层的压力控制，间接控个空气缓冲层加以控制，即通过空气缓冲层的压力控制，间接控制开挖面的压力。制开挖面的压力。第5页/共41页第六页，共41页。两种泥水两种泥水两种泥水两种泥水(n shu(n shu)盾构的主要区别如下盾构的主

7、要区别如下盾构的主要区别如下盾构的主要区别如下n n日本体系泥水盾构的泥浆压力，在循环掘进时，通过调整进浆泵的转速或者调整进浆泵出口节流阀的开口比值来实现压力控制的。因此掘进速度、地层变化、掘进深度及其掘进长度(chngd)对压力均有影响。调节泵的压力是通过中心控制室的自动调节完成。第6页/共41页第七页，共41页。n n德国体系的空气室的压德国体系的空气室的压力力(yl)(yl)是根据开挖面是根据开挖面需要的支护泥浆压力需要的支护泥浆压力(yl)(yl)设定的，空气压设定的，空气压力力(yl)(yl)可通过空气控可通过空气控制阀使压力制阀使压力(yl)(yl)保持保持恒定。同时由于空气缓恒定

8、。同时由于空气缓冲层的弹性作用，即使冲层的弹性作用，即使液位波动或出现突然的液位波动或出现突然的泄漏，对土仓压力泄漏，对土仓压力(yl)(yl)也无明显影响。也无明显影响。间接控制型泥水平衡盾构与直接控制型相比，控制系统更为简化，对开挖面土层(t cn)支护更为稳定，对地表沉陷的控制更为方便。第7页/共41页第八页，共41页。三、泥水盾构原理三、泥水盾构原理(yunl)介绍介绍n n泥水盾构与土压盾构工作系统和结构上，有很多相同之处，这里以德国体系的泥水盾构为例，介绍泥水盾构特有(t yu)的系统，主要内容包括盾构结构简单介绍、泥水平衡原理、泥水循环系统、气体保压系统、泥水处理系统等。第8页/

9、共41页第九页，共41页。1 1、泥水盾构结构简单、泥水盾构结构简单、泥水盾构结构简单、泥水盾构结构简单(ji(ji ndn)ndn)介绍介绍介绍介绍n n泥水盾构结构主要包括刀盘、前体、中体、盾尾、主轴承、人仓、安装机轨道梁、管片(un pin)安装机和吊机、拖车结构以及在拖车上布置的设备包括控制室、空压机、电器设备、水泵水箱、泥浆管延伸装置等。不同的盾构厂家，其布置不同。第9页/共41页第十页，共41页。泥水(n shu)盾构主机图第10页/共41页第十一页，共41页。n n主机前体部分为两个仓室，分别是泥水仓（或称刀盘仓）和主机前体部分为两个仓室，分别是泥水仓（或称刀盘仓）和气垫仓。其中

10、泥水仓掘进时一般充满泥水，气垫仓在掘进时气垫仓。其中泥水仓掘进时一般充满泥水，气垫仓在掘进时一般底部为泥水，上部为压缩空气。泥水仓主要功能为切削一般底部为泥水，上部为压缩空气。泥水仓主要功能为切削渣土的携带，气仓的主要功能为储存足够体积的压缩空气，渣土的携带，气仓的主要功能为储存足够体积的压缩空气，以保证压力稳定的需要。以保证压力稳定的需要。n n碎石机结构：在气仓底部设置排浆口，在排浆口布置有专用碎石机结构：在气仓底部设置排浆口，在排浆口布置有专用的碎石结构即碎石机，对大颗粒的岩石进行破碎，避免大颗的碎石结构即碎石机，对大颗粒的岩石进行破碎，避免大颗粒进入粒进入(jnr)(jnr)泥浆循环系

11、统损坏相应部件。泥浆循环系统损坏相应部件。n n泥浆门结构：泥浆门布置在泥水仓和气仓之间的隔板底部，泥浆门结构：泥浆门布置在泥水仓和气仓之间的隔板底部，主要作用是通过泥浆门的关闭，将气仓和泥水仓隔离，使作主要作用是通过泥浆门的关闭，将气仓和泥水仓隔离，使作业人员能在长压下进入业人员能在长压下进入(jnr)(jnr)气仓，在气仓里进行维修或气仓，在气仓里进行维修或检查等作业。泥浆门的布置位置有所不同，海瑞克和检查等作业。泥浆门的布置位置有所不同，海瑞克和NFMNFM有有所不同。海瑞克的布置在气仓侧，所不同。海瑞克的布置在气仓侧，NFMNFM公司的布置在泥水仓公司的布置在泥水仓内。内。第11页/共

12、41页第十二页，共41页。2、泥水平衡原理、泥水平衡原理(yunl)简述简述n n泥水加压式盾构工作面土体是依靠泥水压力对工作面上的水压力发泥水加压式盾构工作面土体是依靠泥水压力对工作面上的水压力发挥平衡作用以求得稳定。泥水压力主要是在掘进中起支护作用。工挥平衡作用以求得稳定。泥水压力主要是在掘进中起支护作用。工作面任何一点的泥水压力总是大于地下水压力，从而形成了一个作面任何一点的泥水压力总是大于地下水压力，从而形成了一个(y(y )向外的水力梯度，这是保持工作面稳定的基本条件。向外的水力梯度，这是保持工作面稳定的基本条件。在泥水平衡理论中，泥膜的形成是在泥水平衡理论中，泥膜的形成是至关重要的

13、，当泥水压力大于地下至关重要的，当泥水压力大于地下水压力时，泥水渗入土壤，形成与水压力时，泥水渗入土壤，形成与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，被捕获并集聚与泥水的接触表面，被捕获并集聚与泥水的接触表面，泥膜就此形成。随着时间的推移，泥膜就此形成。随着时间的推移，泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强。当泥膜抵抗力远大于正逐渐增强。当泥膜抵抗力远大于正面面(zhngmin)(zhngmin)土压时，产生泥水土压时，产生泥水平衡效果。平衡效果。第12页/共41页第十三页，共41页。3、泥水、泥水(n shu)循环系统循环系统泥水循环系统的控

14、制包括泥浆循环模式的选择泥浆循环参数选择泥浆碎石处理管路延伸以及止浆处理等。3.1泥浆循环模式介绍泥浆循环的方式包括旁通模式、开挖(ki w)模式、反循环模式、隔离模式和长时间停机模式。第13页/共41页第十四页，共41页。旁通旁通旁通旁通(pn(pn tn tn)模式模式模式模式n n这个模式是待机模式，用于盾构不进行开挖时执行这个模式是待机模式，用于盾构不进行开挖时执行(zhxng)(zhxng)其它功能。这个模式也用于当盾构从一种功能切其它功能。这个模式也用于当盾构从一种功能切换到另一种功能时。特别是，旁通功能是用于安装管片衬砌换到另一种功能时。特别是，旁通功能是用于安装管片衬砌环的情况

15、。它使开挖室被隔离。在旁通模式，各泥浆泵都根环的情况。它使开挖室被隔离。在旁通模式，各泥浆泵都根据泵的超载压力和所要求的排渣流量所控制的转速保持旋转。据泵的超载压力和所要求的排渣流量所控制的转速保持旋转。n n由于此时开挖室没有泥浆的供给，因此理论上并不需要控制由于此时开挖室没有泥浆的供给，因此理论上并不需要控制泥浆泥浆 气垫界面液位。然而泥浆气垫界面液位。然而泥浆 气垫界面的液位可能由于水气垫界面的液位可能由于水从界面上流失或进入而发生变动。在这些情况下，可能需要从界面上流失或进入而发生变动。在这些情况下，可能需要补充泥浆（只要注入管道压力许可的话）或排出泥浆以调整补充泥浆（只要注入管道压力

16、许可的话）或排出泥浆以调整这个液位。这个液位。第14页/共41页第十五页，共41页。开挖开挖开挖开挖(ki w)(ki w)模式：模式：模式：模式：n n这个模式于开挖这个模式于开挖(ki w)(ki w)时使用。根据气垫室里泥浆的液位以及所要时使用。根据气垫室里泥浆的液位以及所要求的排渣流量，对伺服的泵求的排渣流量，对伺服的泵P1.1P1.1和和P2.1P2.1的转速分别进行调整。调整的转速分别进行调整。调整P1.1P1.1泵的转速用以校正泥浆泵的转速用以校正泥浆 气垫界面液位达到所要求的值，同时确气垫界面液位达到所要求的值，同时确保它沿程的下一个泵的超载压力要大于所要求的净吸压头。保它沿程

17、的下一个泵的超载压力要大于所要求的净吸压头。n n调整调整P2.2P2.2泵的转速，用以校正排渣流量达到所要求的排渣模式的值，泵的转速，用以校正排渣流量达到所要求的排渣模式的值，同时确保沿程的下一个泵的超载压力要大于所要求的净吸压头。同时确保沿程的下一个泵的超载压力要大于所要求的净吸压头。P2.2P2.2泵的转速必须能确保排渣的流体能被泵送到地面的分离厂。调泵的转速必须能确保排渣的流体能被泵送到地面的分离厂。调整整P2.2P2.2泵的转速以便在泥浆分离厂入口处达到必要的压力。泵的转速以便在泥浆分离厂入口处达到必要的压力。第15页/共41页第十六页，共41页。反循环模式反循环模式反循环模式反循环

18、模式(msh)(msh)n n这个模式使开挖室里的泥浆逆向流动。仅用于一这个模式使开挖室里的泥浆逆向流动。仅用于一些特别的情况，特别是在开挖室内发生阻塞，或些特别的情况，特别是在开挖室内发生阻塞，或用于清理盾构内的排渣管道。为了不让泥浆充满用于清理盾构内的排渣管道。为了不让泥浆充满开挖室，气垫压力与泥浆开挖室，气垫压力与泥浆 气垫界面液位的控制气垫界面液位的控制(kngzh)(kngzh)仍需维持。仍需维持。第16页/共41页第十七页，共41页。隔离隔离隔离隔离(gl)(gl)模式模式模式模式n n这个模式使隧道里的泥浆管道系统与地面系统处于完全隔离这个模式使隧道里的泥浆管道系统与地面系统处于

19、完全隔离的状态，但此时设在地面的分离厂和制备厂之间的回路仍保的状态，但此时设在地面的分离厂和制备厂之间的回路仍保持连通。特别是，这种模式是用于隧道泥浆管道延伸时的情持连通。特别是，这种模式是用于隧道泥浆管道延伸时的情况。况。n n各排渣泵（各排渣泵（P2.1P2.1，P2.2P2.2）停止运转）停止运转(ynzhu(ynzhu n)n)。而。而P1.1P1.1仍保持仍保持运行，以保持制备厂和分离厂之间回路的循环。始发井中的运行，以保持制备厂和分离厂之间回路的循环。始发井中的旁通阀旁通阀V18V18控制着这个回路。控制着这个回路。第17页/共41页第十八页，共41页。长时间停机模式长时间停机模式

20、长时间停机模式长时间停机模式(msh)(msh)n n这个模式是自动控制的。此时所有泵都停止运转。这个模式是自动控制的。此时所有泵都停止运转。开挖面压力由压缩气回路来控制。当气垫开挖面压力由压缩气回路来控制。当气垫(q din)(q din)室泥浆液位低于预定的低限时，便进行校正。室泥浆液位低于预定的低限时，便进行校正。第18页/共41页第十九页，共41页。3.23.2泥浆循环参数泥浆循环参数泥浆循环参数泥浆循环参数(cnsh)(cnsh)控制控制控制控制n n泥浆循环参数包括泥浆流量和液位、泥浆循环参数包括泥浆流量和液位、压力、比重等，循环部件包括进出压力、比重等，循环部件包括进出泥浆泵、流

21、量计、比重计、各种泥泥浆泵、流量计、比重计、各种泥浆阀门等。对于不同浆阀门等。对于不同(b tn(b tn)厂家厂家的盾构的，其泥浆循环略有区别。的盾构的，其泥浆循环略有区别。n n泥浆循环的控制包括：泥浆循环的控制包括：n n流量和液位的控制流量和液位的控制n n泥浆压力的控制泥浆压力的控制n n比重的控制等。比重的控制等。第19页/共41页第二十页，共41页。流量流量流量流量(liling)(liling)和液位的控制：和液位的控制：和液位的控制：和液位的控制：n n对于掘进循环，泥浆的循环流量的目的是携带渣土。为能够对于掘进循环，泥浆的循环流量的目的是携带渣土。为能够携带渣土避免沉淀，必

22、须具备一定的流速携带渣土避免沉淀，必须具备一定的流速(li s)(li s)，对于不，对于不同的地质，其要求的流速同的地质，其要求的流速(li s)(li s)是不同的，与渣土的比重、是不同的，与渣土的比重、泥浆的粘度有关。对于泥浆的液位，为避免泥水仓压力波动泥浆的粘度有关。对于泥浆的液位，为避免泥水仓压力波动太大，需要保证泥浆液位的相对稳定，液位的稳定通过调节太大，需要保证泥浆液位的相对稳定，液位的稳定通过调节进浆和出浆的流量差值来实现。流量的调节，通过增大进浆进浆和出浆的流量差值来实现。流量的调节，通过增大进浆泵和出浆泵的转速来实现。由于携带渣土的原因，进浆流量泵和出浆泵的转速来实现。由于

23、携带渣土的原因，进浆流量和出浆流量存在一定的差值，操作时，其流量调节的基准是和出浆流量存在一定的差值，操作时，其流量调节的基准是调节出浆泵的转速，确保最低的出浆流量（根据理论计算和调节出浆泵的转速，确保最低的出浆流量（根据理论计算和实践证实相结合确定），此时根据根据液位变化，调节进浆实践证实相结合确定），此时根据根据液位变化，调节进浆流量，使气垫仓液位保持在某一个中间的稳定位置。流量，使气垫仓液位保持在某一个中间的稳定位置。第20页/共41页第二十一页，共41页。泥浆的压力控制：泥浆的压力控制：泥浆的压力调整是个被动参数，为能够保证足够的流量，泥浆的压力调整是个被动参数，为能够保证足够的流量，

24、调整泥浆泵的转速，其泥浆泵的进出口的压力均因之调整泥浆泵的转速，其泥浆泵的进出口的压力均因之而变化。对于系统压力，根据泵的工作能力，一般只而变化。对于系统压力，根据泵的工作能力，一般只限制最高值。泵的压力随着管路的延长，延程损失的限制最高值。泵的压力随着管路的延长，延程损失的增加而增加。增加而增加。泥浆比重的调整：泥浆比重的调整：泥浆的进浆比重，由泥水泥浆的进浆比重，由泥水(n shu(n shu)处理厂控制，对于盾构处理厂控制，对于盾构掘进而言，对既有的进浆比重，只能通过掘进速度的掘进而言，对既有的进浆比重，只能通过掘进速度的改变来调整出浆的比重。如果出浆比重很高，可以通改变来调整出浆的比重

25、。如果出浆比重很高，可以通过降低推进速度来降低泥浆比重。一般进浆比重在过降低推进速度来降低泥浆比重。一般进浆比重在1.051.051.251.25之间，出浆比重在之间，出浆比重在1.11.11.41.4之间。之间。第21页/共41页第二十二页，共41页。3.33.3碎石机碎石机碎石机碎石机n n为保证泥浆循环的顺畅，对于大块的石块需要进行破碎。在为保证泥浆循环的顺畅，对于大块的石块需要进行破碎。在泥水盾构的气仓底部，排浆管的入口处，一般布置有碎石机泥水盾构的气仓底部，排浆管的入口处，一般布置有碎石机和隔栅。和隔栅。n n碎石机的动作，海瑞克有两种模式，即破碎模式和摆动模式，碎石机的动作，海瑞克

26、有两种模式，即破碎模式和摆动模式，破碎模式主要目的使对岩石进行破碎，摆动模式主要是对底破碎模式主要目的使对岩石进行破碎，摆动模式主要是对底部渣土部渣土(zh t(zh t)的搅拌，避免淤塞进浆口。的搅拌，避免淤塞进浆口。第22页/共41页第二十三页，共41页。3.43.4管路管路管路管路(u u n l)n l)延伸及其泥浆处理延伸及其泥浆处理延伸及其泥浆处理延伸及其泥浆处理n n掘进循环达到一定距离，需要延伸掘进循环达到一定距离，需要延伸(ynshn)(ynshn)泥浆管，泥浆泥浆管，泥浆管延伸管延伸(ynshn)(ynshn)装置，目前了解有两种方式，一种是活塞装置，目前了解有两种方式，一

27、种是活塞式，一种是软管式。式，一种是软管式。活塞式软管(run un)式 活塞式延伸时，先将泥浆管内泥浆泵送到刀盘里，再进行活塞收缩，然后安装泥浆管，再重新进行连接。活塞式延伸时，先将泥浆管内泥浆泵送到刀盘里，再进行活塞收缩，然后安装泥浆管，再重新进行连接。软管式延伸时，先用清水将延伸管内的止浆塞推入隧道内的泥浆管内，然后移动收回软管，此时因为止浆塞的在隧道内的泥浆管内，能够阻止泥浆的倒流进入隧道。这时安装新的泥浆管后，重新连接，再浆止浆塞打回原有的延伸系统内。软管式延伸时，先用清水将延伸管内的止浆塞推入隧道内的泥浆管内，然后移动收回软管，此时因为止浆塞的在隧道内的泥浆管内，能够阻止泥浆的倒流

28、进入隧道。这时安装新的泥浆管后，重新连接，再浆止浆塞打回原有的延伸系统内。第23页/共41页第二十四页，共41页。4 4、气体、气体、气体、气体(qt(qt)保压系统保压系统保压系统保压系统n n泥水盾构的有一套气体保压系统，该系统作用是专门提供压力稳泥水盾构的有一套气体保压系统，该系统作用是专门提供压力稳定泥水仓的压力。这也是间接控制式泥水盾构的主要特点。定泥水仓的压力。这也是间接控制式泥水盾构的主要特点。n n泥水仓的压力稳定是直接关系到掌子面稳定的重要因素，为保证泥水仓的压力稳定是直接关系到掌子面稳定的重要因素，为保证工作面压力的稳定，泥水盾构提供了一套专门的压缩空气系统。工作面压力的稳

29、定，泥水盾构提供了一套专门的压缩空气系统。该系统气源一般由一台空压机提供。气体通过空压机出口上方的该系统气源一般由一台空压机提供。气体通过空压机出口上方的粗滤器，然后通过两条独立的管线分配到人闸和开挖室。该系统粗滤器，然后通过两条独立的管线分配到人闸和开挖室。该系统布置布置(bzh)(bzh)了两套独立的压力调节系统，能根据设定值，自动调了两套独立的压力调节系统，能根据设定值，自动调节气仓内压力，使气仓内压力一直稳定在设定值。由于气仓和泥节气仓内压力，使气仓内压力一直稳定在设定值。由于气仓和泥水仓联通，因此能够稳定泥水仓的压力在某一个设定值范围内。水仓联通，因此能够稳定泥水仓的压力在某一个设定

30、值范围内。第24页/共41页第二十五页，共41页。气压气压气压气压(qy)(qy)调节系统调节系统调节系统调节系统n n目前是使用的一般是目前是使用的一般是SAMSONSAMSON公司产品。其原理为，当压力降低或升高，与设公司产品。其原理为，当压力降低或升高，与设定值有偏差时，通过压力的反馈，调整进气阀或者定值有偏差时，通过压力的反馈，调整进气阀或者(huzh)(huzh)排气阀，对气仓内排气阀，对气仓内进行补气或排气，使压力逐渐升高或降低到设定压力值，直至与设定值平衡。进行补气或排气，使压力逐渐升高或降低到设定压力值，直至与设定值平衡。因为掘进时液位总是存在一定的波动，其压力有一定变化，因为

31、掘进时液位总是存在一定的波动，其压力有一定变化，SAMSONSAMSON系统能根系统能根据压力的反馈，及时对气压进行调整。据压力的反馈，及时对气压进行调整。压力(yl)调节器 进排气阀 一般气仓压力一经设定，一个掘进循环内不再进行调整，所以掘进循环内，刀盘压力稳定在某个恒定值。只有当掘进条件发生变化，需要调整掘进压力时，再对压力调节器重新进行压力设定。气压调节系统功能是保证泥水仓的压力，泥浆循环系统的功能是出渣。第25页/共41页第二十六页，共41页。四、泥水四、泥水四、泥水四、泥水(n shu(n shu)处理系统处理系统处理系统处理系统n n泥水泥水(n shu(n shu)盾构掘进，其泥

32、浆盾构掘进，其泥浆质量是控制盾构掘进质量的重要质量是控制盾构掘进质量的重要基础，对于盾构掘进循环回来的基础，对于盾构掘进循环回来的污浆，其性能不能满足循环使用污浆，其性能不能满足循环使用要求，为能够保证掘进质量，需要求，为能够保证掘进质量，需要对泥浆的比重、粘度、颗粒等要对泥浆的比重、粘度、颗粒等进行处理，其中泥水进行处理，其中泥水(n shu(n shu)分分离设备是对泥浆性能有最直接影离设备是对泥浆性能有最直接影响的设备响的设备第26页/共41页第二十七页，共41页。n n1 1、泥水分离设备主要用于将含有渣土的泥水进行分离，、泥水分离设备主要用于将含有渣土的泥水进行分离，使渣土被分离脱水

33、使渣土被分离脱水(tu shu(tu shu)后，直接外运，分离后的泥水后，直接外运，分离后的泥水经过调整重新回到盾构使用。泥水分离设备流程图如下：经过调整重新回到盾构使用。泥水分离设备流程图如下：脱水后的碴土脱水后的碴土返回盾构循环使用返回盾构循环使用盾构机携碴浆液第一步预筛分第一步预筛分第二步（一级旋流）第二步（一级旋流）第三步（二级旋流）第三步（二级旋流）第四步（压滤或离心分离）第四步（压滤或离心分离）第27页/共41页第二十八页，共41页。n n其处理过程为：盾构机排出的污浆，由排泥泵送入泥浆分离站，其处理过程为：盾构机排出的污浆，由排泥泵送入泥浆分离站，经过第一步预筛分器的粗筛振动筛

34、选后，将粒径在经过第一步预筛分器的粗筛振动筛选后，将粒径在3mm3mm以上的以上的渣料分离出来；筛余的泥浆由渣浆泵加压，沿输浆软管从旋流渣料分离出来；筛余的泥浆由渣浆泵加压，沿输浆软管从旋流除砂器进浆口切向泵入，经过旋流除砂器分选，除砂器进浆口切向泵入，经过旋流除砂器分选，74m74m以上粒径以上粒径微细的泥砂由下端的沉砂嘴排除落入细筛；细筛脱水筛选后，微细的泥砂由下端的沉砂嘴排除落入细筛；细筛脱水筛选后，干燥的细渣料分离出来；经过筛选的泥浆经渣浆泵泵送，循环干燥的细渣料分离出来；经过筛选的泥浆经渣浆泵泵送，循环再进入二级旋流器，分选再进入二级旋流器，分选30m30m以上的颗粒，由细筛脱水分离

35、。以上的颗粒，由细筛脱水分离。分离后的泥浆进入储浆池，再经过处理后进入盾构机。分离后分离后的泥浆进入储浆池，再经过处理后进入盾构机。分离后浆液浆液(jingy)(jingy)，在必要的情况下，可以通过离心机、滤压机或，在必要的情况下，可以通过离心机、滤压机或带压机分离出浆液带压机分离出浆液(jingy)(jingy)中的更细的微粒，以确保满足环境中的更细的微粒，以确保满足环境要求。要求。n n对于不同厂家的设备或不同地质，预筛、一级旋流和二级旋流对于不同厂家的设备或不同地质，预筛、一级旋流和二级旋流的分选颗粒大小有所不同。的分选颗粒大小有所不同。第28页/共41页第二十九页，共41页。n n比

36、重的调整：盾构持续掘进时，因为地层中含有一些泥水分离设备分离不了的微细颗粒，该颗粒在浆液中累积，会导致浆液比重逐渐升高，此时需要对浆液比重进行处理。或者(huzh)对浆液进行部分丢弃补充新浆方式，或者(huzh)采用更精细的分离设备对浆液中的微细颗粒进行处理。n n粘度调整：为获得高质量浆液，需要对泥浆的粘度进行调整。粘度的调整通过添加一些辅助材料的方式实现。2、浆液(jingy)调整第29页/共41页第三十页，共41页。五、泥水盾构施工五、泥水盾构施工(sh gng)的几点经验的几点经验n n 本人参与了重庆过江隧道和武汉长江隧道的整个本人参与了重庆过江隧道和武汉长江隧道的整个泥水盾构施工过

37、程，在泥水盾构施工的过程中，有泥水盾构施工过程，在泥水盾构施工的过程中，有一些经验和教训，这里与大家一些经验和教训，这里与大家(dji)(dji)介绍一下，希望介绍一下，希望能有借鉴意义。能有借鉴意义。第30页/共41页第三十一页，共41页。1、刀盘的结构、刀盘的结构(jigu)及其操作及其操作重庆刀盘切削(qixio)直径围6.6m，前盾直径围6.57m实际(shj)工况：换刀频繁 推力大 卡盾壳刀盘的直径第31页/共41页第三十二页，共41页。刀盘的切削刀盘的切削刀盘的切削刀盘的切削(qixio)(qixio)控制控制控制控制n n症症 状：刀具损坏、正反扭矩差值大状：刀具损坏、正反扭矩差

38、值大n n原原 因：控制加固体强度因：控制加固体强度n n 掘进控制，正反操作比例不平衡掘进控制，正反操作比例不平衡(pnghng)(pnghng)n n措措 施：控制加固体强度及其辅助材料的强度施：控制加固体强度及其辅助材料的强度n n 合理分配正反转比例合理分配正反转比例n n 第32页/共41页第三十三页，共41页。2 2、气垫仓内问题、气垫仓内问题、气垫仓内问题、气垫仓内问题(wnt)(wnt)处理处理处理处理气垫仓内条件恶劣，处理困难气垫仓内条件恶劣，处理困难常见的问题常见的问题(wnt)(wnt)：泥浆门问题泥浆门问题(wnt)(wnt)：泄漏、异常损坏：泄漏、异常损坏 碎石机问题

39、碎石机问题(wnt)(wnt)：泄漏、淤塞、管路损坏、异常损坏：泄漏、淤塞、管路损坏、异常损坏 传感器问题传感器问题(wnt)(wnt)：工作不正常、损坏：工作不正常、损坏原原 因：因：管路磨损管路磨损 安装质量安装质量 保护管路泄漏保护管路泄漏措措 施施:预防：严格试运转和防护和固定预防：严格试运转和防护和固定(gdng)(gdng)，并认真检查管路和连接情况，并对，并认真检查管路和连接情况，并对油缸进行加压试验。油缸进行加压试验。处理：关闭泥浆门，创造常压处理故障的条件：特殊情况为泄漏量大和泄漏量处理：关闭泥浆门，创造常压处理故障的条件：特殊情况为泄漏量大和泄漏量小时小时 带压进仓：带压进

40、仓：第33页/共41页第三十四页，共41页。3、管片、管片(un pin)破损破损n n症状：转弯半径为800m时，管片破损严重n n原因：盾壳失圆n n处理措施：n n 管片拼装点位选择(xunz)n n 掘进姿态控制第34页/共41页第三十五页，共41页。4、注浆控制、注浆控制(kngzh)n n症状：管路堵塞，清理困难n n原因：注浆配比及其原材料质量n n 地质原因n n措施：优化配比、严格材料进场n n 掌握管理清洗(qngx)技巧第35页/共41页第三十六页，共41页。5 5、泥浆循环操作、泥浆循环操作、泥浆循环操作、泥浆循环操作(cozu)(cozu)技巧技巧技巧技巧n n管路堵

41、塞：掘进时流量变小管路堵塞：掘进时流量变小n n 措施：降低掘进速度；提高掘进流速；提高浆液粘度措施：降低掘进速度；提高掘进流速；提高浆液粘度n n管路冲击：症状是震动和爆管管路冲击：症状是震动和爆管n n 措施：减小流量变化速度措施：减小流量变化速度n n n n管路磨损和损坏管路磨损和损坏(s(s nhui)nhui)：症状是管漏和破裂：症状是管漏和破裂n n 措施：减少软管数量措施：减少软管数量n n 增加弯头外弧厚度增加弯头外弧厚度n n管路分配：症状是堵管管路分配：症状是堵管n n 措施：合理分配管路措施：合理分配管路第36页/共41页第三十七页，共41页。6、泥浆、泥浆(njing

42、)质质量控制量控制比重控制比重控制：理论进浆比重1.051.25，出浆比重1.11.4武汉进浆比重，粘土(zhn t)段1.15 1.25之间，粗砂段1.07 1.17之间，比重有点偏高。比重偏高的影响主要是泵的负荷增大、泵阀的磨损加快。原因：分离设备分离极限达不到；废浆排放的成本考虑和环境受限；沉淀效果不理想。措施：优化沉淀效果和分离能力 优化掘进速度第37页/共41页第三十八页，共41页。粘度粘度粘度粘度(zhn d)(zhn d)控制：控制：控制：控制：理论要求粘度要达到理论要求粘度要达到18s18s（漏斗粘度）以上。（漏斗粘度）以上。武汉实际粘度武汉实际粘度17s17s左右。左右。主要影响：泥浆的携渣能力差；泥膜质量较主要影响：泥浆的携渣能力差；泥膜质量较差；差；原因：粘度高，影响分离设备效果，比重更原因：粘度高，影响分离设备效果，比重更高，比重和粘度进行折中高，比重和粘度进行折中(zhzhng)(zhzhng)考考虑虑措施：提高分离效率，对粘度进行再调整措施：提高分离效率，对粘度进行再调整第38页/共41页第三十九页，共41页。7 7、带压进仓、带压进仓重 点：泥膜的形成质量气压(qy)的波动处理第39页/共41页第四十页，共41页。n n完！谢谢(xi xie)大家第40页/共41页第四十一页，共41页。