土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理
盾构的分类及其工作原理
盾构的分类及其工作原理盾构作为一种现代化的隧道掘进技术,广泛应用于隧道建设和地下管网工程中。
它的分类和工作原理是大家在学习和了解盾构技术时必须掌握的基础知识。
一、盾构的分类根据盾构机的工作原理和结构特点,盾构可分为以下几类:1. 土压平衡盾构:土压平衡盾构是最常见的一种盾构类型,适用于稳定的软土和黏土层。
其工作原理是通过对盾构机前部施加适当的土压力来平衡管道周围土层的压力,保持隧道面的稳定。
土压平衡盾构一般配备有刀盘,刀盘上装有刀具,能够切削和推进土层。
2. 水压平衡盾构:水压平衡盾构主要用于软土层、淤泥和水下地层的掘进。
其工作原理是通过在盾构机前部与周围水压力相等的水力平衡,来消除土层和水的差异压力,保持隧道面的稳定。
水压平衡盾构一般需要在盾构机前部设置压力室,通过泥浆注入来维持水力平衡。
3. 双层壳体盾构:双层壳体盾构是一种特殊的盾构类型,它结合了土压平衡盾构和水压平衡盾构的优点,适用于不同地层的掘进。
双层壳体盾构的前部设有泥浆注入区和土压平衡区,可以根据不同地层的要求进行调整和切换。
4. 泥水平衡盾构:泥水平衡盾构主要用于稠密的粉质土和泥质土的掘进。
其工作原理是通过在盾构机前部注入泥浆来平衡土层的压力,同时利用泥浆的密度控制土层的稳定性。
泥水平衡盾构适用于较敏感的地层,能够减小地层沉降和地面沉降的风险。
二、盾构的工作原理盾构机的工作原理可以简单概括为:切削土层、推进管片、注浆补偿和排土运输。
1. 切削土层:盾构机前部的刀盘装有刀具,可以切削土层。
盾构机在掘进过程中,通过转动刀盘和推进盾构机来切削和破碎土层,实现隧道的掘进。
2. 推进管片:盾构机在切削土层的同时,还需要推进管片来支撑和构建隧道。
盾构机后部设有一个推进系统,可以将管片逐个推进到切削区域,并与前部的土层形成一环环的支护结构。
3. 注浆补偿:在盾构机掘进过程中,为了保持隧道的稳定,需要通过注浆来补偿土层的失去。
注浆可以填充土层中的空隙,增加土层的支撑能力,同时还可以降低地下水位和地层的沉降风险。
“土压+泥水”双模式盾构机原理及应用分析
“土压+泥水”双模式盾构机原理及应用分析摘要:进入21世纪以来,我国各大城市出现地铁修建的高潮,尤其是一线城市及新一线城市地铁修建速度特别快。
但是,由于国内各地地质水文情况差别较大,对盾构设备的技术、功能以及规格参数要求不一致,尤其是我国华南地区具有硬岩地层,岩石强度高、地下水含量丰富,地层内裂隙水多等特点。
本论文主要探讨了土压+泥水双模式盾构机的工作原理,通过对双模式盾构机在工程应用中的分析,发现土压+泥水双模式盾构机具有更高的施工效率和更好的适应性,可以满足复杂地质环境下的建设需求,是一种值得推广使用的盾构机。
同时,通过分析其优缺点,提出了未来发展方向及相关建设建议,为该领域的研究和应用提供一定的指导意义。
关键词:双模盾构机;工作原理;应用分析前言随着城市化进程的加速和基础设施建设的加强,地下隧道建设的需求越来越大。
作为地下隧道建设的核心设备之一,盾构机的发展也愈加迅速。
在现有的盾构机种类中,土压和泥水模式盾构机是主流类型之一。
然而,这两种盾构机各自都存在一些使用的局限性,因而提出了土压+泥水双模式盾构机。
该盾构机既具有土压模式和泥水模式的特点,又克服了两种盾构机单一模式的弱点,在实际工程中有着广泛的应用前景和发展空间。
因此,本论文将详细地介绍土压+泥水双模式盾构机的工作原理和优点,并通过应用案例分析与比较分析,探讨了其未来的发展趋势,为该领域的研究和应用提供一定的参考意义。
一、研究背景和意义随着城市化进程的不断加速,交通网络的布局和构建变得越来越丰富和复杂,因此地下隧道建设显得尤为重要。
而盾构机作为地下隧道建设的核心设备之一,在隧道建设中扮演着举足轻重的角色。
然而,盾构机在实际应用中还存在一些问题,例如对地质环境的适应性不强,施工效率不高等问题。
为了解决这些问题,土压+泥水双模式盾构机应运而生。
土压+泥水双模式盾构机集土压和泥水两种模式于一体,既能适应固结岩体和软土环境,又能有效地控制地面沉降,有效地提高了盾构机的施工效率和质量,对于复杂地质环境下的隧道建设有着广泛的应用前景。
土压平衡与泥水平衡盾构
土压平衡与泥水平衡盾构
土压平衡和泥水平衡是两种常见的盾构方式,它们的主要区别在于维持掌子面稳定的方式。
土压平衡盾构主要以渣土为主要介质平衡隧道开挖面地层压力,通过螺旋输送机出渣,适用于从粘土、砂土至软硬不均复合地层。
这种盾构施工时无需泥浆处理场,施工占地较少,对环境的影响相对较小。
泥水平衡盾构则以泥浆为主要介质平衡隧道开挖面地层压力,通过泥浆输送系统出渣,适用于富水高压和地面沉降要求高的隧道施工。
这种盾构需要较大的施工场地,因为需要设置泥浆处理场。
虽然对周边环境影响较大,但能更好地控制开挖工作面稳定性、地表沉降,保证施工进度和施工安全。
选择使用哪种盾构需视具体工程需求和地质条件来决定。
盾构构造与施工原理(土压与泥水)
二、盾构机的构成
盾构掘进机一般由盾构壳、推进千斤顶、正面支撑机构、挖土及运输 组、衬砌拼装机构、液压系统、注浆系统和盾尾装置组成。
1、刀盘 盾构机的刀盘是安装在盾构机前面的旋转部分。它是用于开挖岩土、切
削土层的主要部件,通过在刀盘上安装不同的刀具,就可分别完成软土和硬 岩的开挖,以适应不同地质施工的要求。
19世纪末~20世纪初——城市隧道工程促进了闭胸式盾构的产生,盾构工法相 继传入美国、日本、法国、德国等国家。
20世纪60年代至80年代——盾构工法迅速发展,完善了气压盾构、挤压(网格 )盾构、插刀盾构、泥土加压盾构、泥水盾构等,盾构工法在地铁、市政隧道、公 路隧道等的建设中得到广泛应用。
20世纪80年代至今——研制出了加气泡盾构,同时大直径盾构、异形断面盾 构(方形、椭圆形、马蹄形等)、双圆盾构、三圆盾构等得到发展。
润滑油脂泵等)
二号台车(操作室、注浆罐、注浆泵等) 三号台车(变频柜、膨润土系统、注浆系
皮带机 泡沫发
注浆气
生器
动阀 四三号号台台车车((左左))
管片六五吊号号台台车车((左左))
统液压站等)
四号台车(主配电柜、泡沫系统等)
喂片机
五号台车(循环水系统、主变压器、皮带
机驱动、出碴口等)
六号台车(空压机、储气罐、二次通风机、
刀具实物图
刮刀
贝壳刀
鱼尾刀
超挖刀
2、盾体
盾体的盾壳是一个用厚钢板 焊接成的圆柱筒体,厚度为45mm, 是承受地下水压、土压力、盾构 千斤顶的推力、管片拼装时的附 加力及各种施工载荷的承力钢结 构,同时也保护操作人员安全。
盾体内的主要结构部件包括 刀盘驱动马达、人闸、推进油缸、 铰接油缸等。
试谈土压平衡盾构机的工作原理(doc 14页)
试谈土压平衡盾构机的工作原理(d o c 14页)土压平衡盾构属封闭式盾构,土压平衡盾构在掘进过程中,随着刀盘不断切削岩土,在沿圆周布置的液压千斤顶推力下,盾构机不断向前推进。
当盾构机向前推进一个管片的长度时,便可以用管片拼装机将若干管片依从下而上的顺序拼装成环。
渣土经由有轨电瓶机车运至洞外。
下面来了解下土压平衡和泥水平衡盾构的区别。
一、土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘,将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内,并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡,以减少盾构推进对地层土体的扰动,从而控制地表沉降,在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。
螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量,出土量要密切配合刀盘切削速度,以保持密封舱内始终充满泥土而又不致过于饱满。
这种盾构避免了局部气压盾构主要缺点,也省略了泥水加压盾构投资较大的控制系统、泥水输送系统和泥水处理等设备。
二、土压平衡和泥水平衡盾构的区别1、结构不同土压平衡盾构:前端刀盘旋转掘削地层土体,切削下来的土体进入土舱。
当土体充满土舱时,其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡,使得掘削面与盾构面处于平衡状态。
泥水平衡盾构:在盾构用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。
开挖面的密封隔仓内注入泥水,通过泥水加压和外部压力平衡,以保证开挖面土体的稳定。
2、作用不同土压平衡盾构:初步或最终隧道衬砌建成前,主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用,能够承受来自地层的压力,防止地下水或流砂的入侵。
泥水平衡盾构:推进时开挖下来的土进入盾构前部的泥水室,经搅拌装置进行搅拌,搅拌后的高浓度泥水用泥水泵送到地面,泥水在地面经过分离,然后进入地下盾构的泥水室,不断地排渣净化使用。
3、盾构方式不同土压平衡盾构:盾构靠螺旋输送机将碴土排送至土箱,运至地表。
由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量,确保掘削面稳定。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备,它通过推进土壤来完成隧道的开挖和支护。
盾构机工作原理是基于土压平衡原理和推进系统的配合运作。
1. 土压平衡原理盾构机的工作原理基于土压平衡原理,即在推进过程中,盾构机的推进力与地下土壤的土压力相平衡,以保持隧道的稳定。
盾构机前部有一个巨大的盾构壳体,它可以抵御来自土壤的压力,并通过液压缸提供推进力。
2. 推进系统盾构机的推进系统由盾构壳体、推进液压缸、推进螺旋、推进管道等组成。
推进液压缸通过液压系统提供推进力,推进螺旋将推进力转化为推进运动,推进管道将土壤排出。
3. 土壤的处理在盾构机推进过程中,土壤会被推进螺旋带动向后方运动,通过推进管道排出。
同时,盾构机还会通过注浆系统注入混凝土,形成隧道的衬砌。
4. 支护系统为了保证隧道的稳定,盾构机还配备了支护系统。
支护系统通常由隧道衬砌、预制衬砌片、液压支架等组成。
隧道衬砌是由盾构机在推进过程中注入混凝土形成的,它能够提供隧道的结构强度。
预制衬砌片则是在盾构机后部安装,用于加固和支撑隧道。
5. 监测系统为了确保盾构机的安全和施工质量,盾构机还配备了各种监测系统。
这些系统可以实时监测盾构机的推进速度、土压力、地下水位等参数,并及时调整盾构机的工作状态。
总结:盾构机工作原理是基于土压平衡原理和推进系统的配合运作。
通过推进液压缸提供的推进力,盾构机可以顺利推进并开挖隧道。
在推进过程中,土壤通过推进螺旋带动向后方运动,并通过推进管道排出。
同时,盾构机还通过注浆系统注入混凝土形成隧道的衬砌,并配备支护系统和监测系统以确保施工的安全和质量。
土压平衡盾构工作原理和结构
土仓压力=地下水压+土压
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㈢土仓压力控制原因
增大/减小推动速度
地下水压/土压
增大/降低碴土排量
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㈣土仓压力对地表旳影响
压力过小地表 沉降
压力过大地表 隆起
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土压平衡盾构构成
按构造分:主机和后配套。 按功能分:控制系统、主驱动系统、推动系统、出碴系统、管片运送及 拼装系统、注浆系统、注脂系统、碴土改良系统、供电系统等。
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㈡类型及模式
为适应多种不同类型地层及盾构工作方式旳不同,盾构主要有 下列三种类型、四种模式:
三种类型: ☆软土盾构机; ☆硬岩盾构机; ☆混合型盾构机。
四种模式: ☆敞开式; ☆半敞开式; ☆土压平衡式; ☆气压式。
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6
㈠工作原理
刀盘旋转切削泥土经过刀盘开口被压进土舱,经过螺旋机转到皮带 机上,然后输送到碴车里。盾构在推动油缸旳推力作用下向前推动,盾 壳对挖掘出旳还未衬砌旳隧道起着临时支护作用,承受周围土层旳土压 和水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳旳 掩护下进行。
主要作用: ☆实现主机旳向前推动 ☆实现掘进速度旳调整 ☆实现盾构方向旳调整
上 部
左部
右部
下部 28
⑸碴土改良系统
主要作用: ☆改善碴土流塑性,有利于碴土顺畅排出 ☆降低碴土密实度并减小摩擦 ☆拓宽盾构旳适应范围
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⑹注浆系统
主要作用: ☆管片壁后空隙填充,控制地表沉降 ☆形成壁后屏障,形成防水层 ☆稳定管片与周围岩体一体化
1—刀盘;2--土舱;3—承压 隔板;4—人舱;5—推动千 斤顶;6—盾尾密封;7—管 片;8—皮带机;9—拼装机;
10—主驱动;11—螺旋机
盾构机构造及工作原理简介(一)
盾构机构造及工作原理简介(一)伴随着2012年我司在新行业拓展上的力度不断加大,轨道交通这个名词也越来越多的出现在公司会议及公告中。
而盾构机作为我司进入轨道交通行业的切入点,在我司的发展战略中占据着重要地位。
那么盾构机究竟是一种什么样的设备呢?盾构机是如何工作的呢?而我们港迪电气的产品在盾构机这样一个大型设备中又起到了什么作用呢?下面,本文会通过盾构机的起源及发展史、盾构机在中国的发展历程、盾构机概述、盾构机的构造及工作原理、盾构机上的电力系统,中国盾构机的现状及发展前景六个方面来介绍盾构机的产生与发展,并逐渐解答上述问题。
一、盾构机的起源和发展史盾构发明于19世纪初期,首先应用于开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。
1818年,法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从蛀虫钻孔得到启示,最早提出了用盾构法建设隧道的设想,并在英国取得专利。
下图为布鲁诺尔注册专利的盾构。
布鲁诺尔构想的盾构机机械内部结构由不同的单元格组成,每一个单元格可容纳一个工人独立工作并对工人起到保护作用。
采用的方法是将所有的单元格牢靠地装在盾壳上。
当时布鲁诺尔设计了两种方法,一种是当一段隧道挖完后,整个盾壳由液压千斤顶借助后靠向前推进;另一种方法是每一个单元格能单独地向前推进。
(第一种方法后来被采用,并得到了推广应用,演变为成熟的盾构法)。
此后,布鲁诺尔逐步完善了盾构结构的机械系统,设计成用全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳,衬彻紧随其后的方式。
1825年,他第一次在伦敦泰晤土河下开始用一个断面高6.8m、宽11.4m,并由12个邻接的框架组成的矩形盾构修建隧道。
如下图,第一台用于隧道施工的盾构机,其每一个框架分成3个舱,每一个舱里有一个工人,共有36个工人。
泰晤士河下的隧道工程施工期间遇到了许多困难,在经历了五次以上的特大洪水后,直到1843年,经过18年施工,才完成了全长458m的第一条盾构法隧道。
1830年,英国的罗德发明“气压法”辅助解决隧道涌水。
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
泥水平衡盾构
气垫室
泥膜
压缩空气 泥水
地层
刀盘
送泥管
排浆管
泥水平衡盾构机出土(渣)的工作原理是:利用泥水室的泥水 压力来平衡切削面的土、水压力,切削下来的土体与泥水室内 的泥水充分混合后,由泥水输送系统输送到泥水分离系统进行分 离,废弃渣土,泥水经改良后,再次由管路输送回泥水室循环使用。
泥水平衡盾构 泥水盾构有两种体系,即直接控制型和间接控制型 。日本和英国一般采用直接控制力平衡盾构
土压平衡盾构机出土(渣)的工作原理是:刀盘旋转开挖工作 面的土体,挖掘下来的土料作为稳定开挖面的介质,土料由螺 旋输送机旋转运出,泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺 旋输料器出土量(旋转速度)进行调节。
土压力平衡盾构
马达驱动刀盘旋转切 削土体,同时盾构机液压 千斤顶将盾构机向前推进, 并向密封仓内加入塑流化 改性材料,与开挖面切削 下来的土体经过充分搅拌, 形成具有一定塑流性和透 水性低的塑流体。同时通 过伺服控制盾构机推进千 斤顶速度与螺旋输送机向 外排土的速度相匹配,经 舱内塑流体向开挖面传递 设定的平衡压力,实现盾 构机始终在保持动态平衡 的条件下连续向前推进。
直接控制型泥水盾构
间接控制型泥水盾构
泥水平衡盾构
直接控制型泥水系统流程如下:送泥泵从地面泥浆池 将新鲜泥浆送入盾构的泥水仓,与开挖泥土进行混合 ,形成稠泥浆,然后由排泥泵输送到地面泥水分离处 理站,经分离后排除土碴,而稀泥浆流向泥浆池,再 对泥浆密度和浓度进行调整后,重新送入盾构的泥水 仓循环使用。
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
目前常用的盾构机主要有土压平衡和泥水平衡盾构机,除 了其出土(渣)的方式不同外,其基本的工作原理是一致 的。 泥水平衡盾构机出土(渣)的工作原理是:利用泥水室的 泥水压力来平衡切削面的土、水压力,切削下来的土体与 泥水室内的泥水充分混合后,由泥水输送系统输送到泥水 分离系统进行分离,废弃渣土,泥水经改良后,再次由管路输 送回泥水室循环使用。
土压平衡和泥水平衡盾构
土压平衡和泥水平衡盾构
土压平衡盾构和泥水平衡盾构是两种地下隧道施工的机械设备,它们用于挖掘隧道,但在不同的地质条件下采用不同的施工方法。
1. 土压平衡盾构(Earth Pressure Balance Shield):土压平衡盾构是一种用于在不稳定的土壤或岩石条件下挖掘隧道的机械设备。
它在挖掘隧道时使用一个压力平衡系统,以维持机器内外的土压平衡,防止隧道坍塌。
这种类型的盾构机适用于软土、黏土、沙土、粉土等土壤条件。
土压平衡盾构通常需要在机器内部维护一个特定的土压平衡,并使用搅拌器来混合挖掘的土壤,以确保隧道的稳定性。
2. 泥水平衡盾构(Slurry Balance Shield):泥水平衡盾构是一种用于在水饱和土壤或淤泥中挖掘隧道的机械设备。
在挖掘隧道时,它使用泥浆(一种特殊的液体混合物,通常由水和粉状材料组成)来维持平衡,并防止隧道坍塌。
泥水平衡盾构通常适用于河床、湖底、泥浆或淤泥等具有高度不稳定性的条件。
泥水平衡盾构通常能够挖掘较大直径的隧道,并在挖掘过程中通过泥浆输送土壤和岩石碎片。
这两种盾构机都是在地下施工中非常重要的工具,可以用于各种地质条件下的隧道挖掘工程。
它们的设计和操作方法取决于具体的施工要求和地质条件。
这些盾构机通常需要高度技术和工程知识,以确保安全和有效的隧道施工。
土压平衡盾构和泥水平衡盾构的特点及适应性分析
研
作面土体摩擦力大,刀具磨损量大,不利于长距离
(2) 泥水平衡盾构在掌子面根据要求添加泥水 究
掘进。
(浆),对掌子面的地层进行了改良,泥水平衡盾构设
(3) 在地层中富含水时,根据施工经验,土压平 置卵石破碎机,对孤石进行破碎处理,所以泥水平衡
衡盾构对高水压(0.3 MPa 以上)的地层适应性差。由 盾构对高水压和砂、黏性、含孤石等地层都能适应。
较差
境良好
施工场地
渣土呈泥状,无需进行任何处理即可运送,所以占 在施工地面需配置必要的泥水处理设备,占地面积
地面积较小
较大
经济性
只需要出渣矿车和配套的门吊,整套设备购置费用 需要泥水处理系统,整套设备购置费用高
低
通过对两种盾构的施工风险对比分析,本文认 为对目前地下施工通用的两种盾构的选择使用,主 要应根据工程的地质条件,并结合效率、施工场地、 施工的经济性来综合考虑。对于使用土压平衡盾构 还是使用泥水平衡盾构,其前提是保证施工工程的
关键词:土压平衡盾构 泥水盾构 地质条件 掘进机理 适应性
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目前,国内外盾构施工工程主要是土压平衡盾 构机和泥水平衡盾构机两种机型,针对特定的地质 条件,合理地选用盾构将使施工风险降低。本文从土 压平衡盾构和泥水平衡盾构的掘进机理及对不同地 质的适应性进行分析,对多种与盾构施工相关的因 素进行比较,以期对目前通用的两种盾构选型有一 定的帮助。
工程机械
Te s t a nd Re s e a rch
地层中掘进时,由于砂料在螺旋输送机上输送连续 构施工过程连续性好,效率高,且刀具在泥水环境中 试 验
性差,土压平衡盾构就不易形成土塞效应,掌子面 工作,由于泥水的冷却与润滑作用,刀具磨损小,有
盾构土压平衡和泥水平衡
盾构土压平衡和泥水平衡盾构土压平衡和泥水平衡,这听起来可能有点复杂,别担心,我来给你说说这俩玩意儿。
想象一下,有一天你在城市的地下挖一个大洞,别问为什么,可能是为了建地铁,也可能是为了修个什么管道,地上热闹得很,地下却是一片宁静。
你手里拿着一台超级厉害的机器,叫做盾构机。
听着名字就挺牛逼的,像是电影里那种超级英雄的装备。
它的作用就是把地下的土挖出来,然后把你需要的隧道给打通。
可别小看这台机器,里面可讲究多了。
说到土压平衡,这个就像是玩一场平衡木的游戏。
盾构机在挖土的时候,周围的土壤压力就像一双无形的手,时刻想把你推回去。
为了防止这种情况,盾构机内部会注入一些泥浆,嘿,这泥浆可不是普通的泥,里面有一些特别的配方,能让土壤的压力和机器内部的压力保持平衡。
想象一下,就像你在秋千上荡来荡去,一边推一边拉,保持那种完美的平衡感,真的是需要点技术的。
土压平衡的原理,就是把周围的土压和盾构机的内部压力调到一个和谐的状态。
要不然,土就会像发了疯一样冲上来,把你埋了。
然后说到泥水平衡,嘿,这又是个神奇的东西。
泥水平衡就像是给盾构机喝水,没水就没法干活。
这个泥浆的作用在于保护盾构机,同时还能给土壤加点“润滑油”,让它不那么容易塌方。
泥浆的成分就像是调配鸡尾酒,得掌握好比例,才能喝得舒服。
太稠了,盾构机就像卡在了牛角尖;太稀了,又没法支撑周围的土壤。
说白了,泥浆是个调皮的家伙,但只要你掌握得当,它就能给你带来意想不到的效果。
你知道吗,盾构机在运作的时候,周围的环境其实就像是一场变幻莫测的秀。
你一会儿在沙土里,一会儿又钻进黏土里,像是在跟土壤玩捉迷藏。
每挖一步,都会遇到不同的土质,简直像是探险一样,充满了惊喜。
有时候你会遇到石头,盾构机就得像是个壮汉,奋力一击;有时候是水,哎呀,那可得小心了,不然就成了“水灾”。
想想看,在地下十几米深的地方,你就是个勇敢的探险者,跟着机器一路摸索,真是又刺激又有趣。
不过,盾构土压平衡和泥水平衡不光是技术活,还真得有点艺术。
土压平衡式盾构机的工作原理
土压平衡盾构机的工作原理一、盾构机的工作原理:1、盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转,同时启动盾构机推进油缸,将盾构机向前推进,随着推进油缸的向前推进,刀盘持续旋转,被切削下来的碴土充满泥土仓,此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上,后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中,再通过盾构井口垂直运至地面。
2、掘进中控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时,开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大,当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时,开挖面就能保持稳定,开挖面对应的地面部分也不致坍塌或隆起,这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时,开挖工作就能顺利进行。
3、管片拼装盾构机掘进一环的距离后,通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片,使隧道—次成型。
二、盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用盾构机的刀盘直径为6.28m,总长80余m,其中盾体长8.5m,后配套设备长72m,总重量约480t,总配置功率1577kW,最大掘进扭矩 5300kN•m,最大推进力为36400kN,最快掘进速度可达8cm/min。
盾构机主要由9大部分组成,他们分别是刀盘、盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。
1.盾体盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分,这三部分都是管状筒体,其外径是分别为6250mm、6240mm和6230mm。
前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动,同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离,推进油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上,以起到支撑和稳定开挖面的作用。
承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器,可以用来探测泥土仓中不同高度的土仓压力值。
前盾的后部是中盾,中盾和前盾通过法兰以螺栓连接。
中盾内侧的周边位置装有推进油缸,推进油缸杆上安有塑料撑靴,撑靴顶推在后部已安装好的管片上,通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力。
土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理
2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理上海市土木工程学会1土压平衡盾构的结构原理1.1 土压平衡盾构的基本原理图1 土压盾构基本形状土压平衡盾构属封闭式盾构。
盾构推进时,其前端刀盘旋转掘削地层土体,切削下来的土体进入土舱。
当土体充满土舱时,其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同,故掘削面实现平衡(即稳定)。
示意图如图6.1所示。
由图可知,这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱,运至地表。
由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量,确保掘削面稳定。
1.1.1 稳定掘削面的机理及种类土压盾构稳定掘削面的机理,因工程地质条件的不同而不同。
通常可分为粘性土和砂质土两类,这里分别进行叙述。
1.1.1.1粘性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏,故变得松散易于流动。
即使粘聚力大的土层,碴土的塑流性也会增大,故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进行控制。
对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。
地层含砂量超过一定限度时,土体流性明显变差,土舱内的土体发生堆积、压密、固结,致使碴土难于排送,盾构推进被迫停止。
解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材,并作连续搅拌,以便提高土体的塑流性,确保碴土的顺利排放。
1.1.1.2砂质土层掘削面的稳定机理就砂、砂砾的砂质土地层而言,因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大;渗透系数大。
当地下水位较高、水压较大时,靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。
再加上掘削土体自身的流动性差,所以在无其它措施的情况下,掘削面稳定极其困难。
为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材,不断搅拌,改变掘削土的成分比例,以此确保掘削土的流动性、止水性,使掘削面稳定。
1.1.1.3土压盾构的种类按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种,见表1。
表1 土压盾构的种类图2 土压平衡盾构种类面板式土压盾构辐条式土压盾构,不1.1.2. 构成系统采用土压盾构时,必须根据地层土质条件建立一个施工系统。
土压平衡式盾构机的工作原理
土压平衡盾构机的工作原理一、盾构机的工作原理:1、盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转,同时启动盾构机推进油缸,将盾构机向前推进,随着推进油缸的向前推进,刀盘持续旋转,被切削下来的碴土充满泥土仓,此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上,后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中,再通过盾构井口垂直运至地面。
2、掘进中控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时,开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大,当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时,开挖面就能保持稳定,开挖面对应的地面部分也不致坍塌或隆起,这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时,开挖工作就能顺利进行。
3、管片拼装盾构机掘进一环的距离后,通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片,使隧道—次成型。
二、盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用盾构机的刀盘直径为6.28m,总长80余m,其中盾体长8.5m,后配套设备长72m,总重量约480t,总配置功率1577kW,最大掘进扭矩5300kN・m,最大推进力为36400kN,最快掘进速度可达8cm/山皿。
盾构机主要由9大部分组成,他们分别是刀盘、盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。
1.盾体盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分,这三部分都是管状筒体,其外径是分别为6250mm、6240mm和6230mm。
前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动,同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离,推进油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上,以起到支撑和稳定开挖面的作用。
承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器,可以用来探测泥土仓中不同高度的土仓压力值。
前盾的后部是中盾,中盾和前盾通过法兰以螺栓连接。
中盾内侧的周边位置装有推进油缸,推进油缸杆上安有塑料撑靴,撑靴顶推在后部已安装好的管片上,通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力。
浅谈“双模式盾构机技术”的原理及应用
以有效控 制地表沉降 ,确保隧道施工 的质量 、安 全。双模式盾构机 ,既具备 土压
盾构机 掘进高效的特点 ,又能达到泥水盾构机 沉降控制好的优点 。双模式 盾构机 在广州地 铁岩溶地区已成功应用 ,表 明了双模式 盾构机在模式快速切换 、掘ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模 式功能互补及 对复杂地层 的适应性等方面而言 , 具有很好 的经济效益和社会效益 , 而且可 以有效降低施工 中的风险 ,保证在复杂地层 中盾构施工 的安全 、施 工质量 及施工进度 。 双模式盾构机还具备 以下耗 点:1 、技术先进 。融合泥水 、土压两种模式 ,最 广泛 地适应复杂多变 的复合地层 和市 区环境 ,能在最大程度地控制工程 风险的同 时, 实现优质 高效掘进 。2 、功能齐全 。配备复合式刀盘 ,大功率的主驱动和推进 系统 ,大扭矩 的螺旋机 ,单管单泵 的泡沫 系统 ,单双液两套注浆系统 ,P ( 】 泵 小循 环系统 ,且具备逆循环掘进功能 、顶 置人闸等 ,两个模式可独立运行 又可互相支
硬 岩敞开模式开挖两 种不同掘进模式之间实现快捷地 相互切换。既保证工程优质
高效 ,又确保隧道施 工的质量安全 。在转换模式 时,不需 要拆装任何东西 ,只要 通 过控制系统就可 以实现土压平衡盾构机和泥水 平衡 盾构机之间的转换 ,以实现 在 两种模式情况下 的正常掘进。在设备布局上 ,因盾构 机在隧道内作业 ,其工作 空间受到很大 的制 约 ,本身单一模式盾构机 的设 备布局都显得非常拥挤 。而双模
一
、
双模式盾构机技术原理
土压模式 ,以降低施工成本 ,提高工效 ;当土体 自稳性较差时 ,可采用泥水模式 ,
所谓 “ 双模式盾构机” 同时具 备泥水平衡掘进模式和土压平衡 掘进模式 ,渣 土排 出配备了螺旋输送 机和泥浆管 。双模式盾构机适用 大多数地层中的掘进 ,可 根据地 质及地面沉降控制要求 不同 ,采用泥水平衡掘进模式 和土压平衡掘进模式 中切 换。技术设计上 ,是集成 了土压平衡盾构机 、泥水平衡 盾构机的设计理念与 功 能 ,将土压和泥水 两套 系统 和设备安装在一 台盾构 机上 ,可根据不同地质 、地 层 的变化 ,利用可拆卸的刮料装置和互换型承压 隔板, 实现 了土压平衡模式开挖和
泥水盾构工作原理
开挖模式:
这个模式于开挖时使用。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P1.1和P2.1的转速分别进行调整。调整P1.1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。 调整P2.2泵的转速,用以校正排渣流量达到所要求的排渣模式的值,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。P2.2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。调整P2.2泵的转速以便在泥浆分离厂入口处达到必要的压力。
3.3碎石机
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,一般布置有碎石机和隔栅。 碎石机的动作,海瑞克有两种模式,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部渣土的搅拌,避免淤塞进浆口。
3.4管路延伸及其泥浆处理
2、泥水平衡原理简述
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,泥膜就此形成。随着时间的推移,泥膜的厚度不断增加,渗透抵抗力逐渐增强。当泥膜抵抗力远大于正面土压时,产生泥水平衡效果。
气压调节系统
目前是使用的一般是SAMSON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。因为掘进时液位总是存在一定的波动,其压力有一定变化,SAMSON系统能根据压力的反馈,及时对气压进行调整。
泥水平衡和土压平衡
泥水平衡和土压平衡1. 引言泥水平衡和土压平衡是土木工程领域中常用的两个概念。
它们分别指的是在土方工程施工过程中,为了保持施工现场的稳定性和安全性,需要采取的一系列措施。
本文将对泥水平衡和土压平衡进行详细介绍,包括定义、原理、应用以及相关的计算方法。
2. 泥水平衡2.1 定义泥水平衡是指在土方开挖过程中,通过控制挖土量与注浆量之间的关系,使得挖土与注浆达到动态平衡状态。
泥水平衡的目标是保持施工现场的稳定性,并防止因挖土引起地面沉降、坍塌等不良后果。
2.2 原理泥水平衡的实现依赖于注浆技术。
注浆是通过向地下空洞或孔隙中注入一定浓度和流动性的浆液,在地层内形成固结体,并提高地层的强度和稳定性。
通过控制注浆量和注浆位置,可以实现对土体的加固和稳定。
2.3 应用泥水平衡广泛应用于地铁、隧道、基坑等土方工程中。
在这些工程中,需要开挖大量土方,并保持周围环境的稳定。
通过采用泥水平衡技术,可以有效控制地面沉降和坍塌的风险,确保施工过程的安全性。
2.4 计算方法泥水平衡的计算方法主要包括挖土量计算和注浆量计算。
2.4.1 挖土量计算挖土量计算是根据工程设计要求和地层情况,确定需要开挖的土方体积。
通常采用测量法或者推测法进行估算。
测量法是通过实际测量开挖前后地面高程差来计算挖土体积;推测法则是根据设计图纸和现场勘察资料,结合经验估算出挖土体积。
2.4.2 注浆量计算注浆量计算是根据地层情况和加固要求,确定需要注浆的体积。
一般根据地质勘探数据和注浆设计要求来确定注浆量。
具体计算方法可以采用工程经验公式或者数值模拟方法进行。
3. 土压平衡3.1 定义土压平衡是指在地下工程施工过程中,通过控制土体的应力分布,使得土体内外的应力保持平衡状态。
土压平衡的目标是保持施工现场的稳定性,并防止因土体失稳引起的坍塌和沉降等问题。
3.2 原理土压平衡的实现依赖于土压平衡盾构机和注浆技术。
土压平衡盾构机是一种专门用于地下隧道开挖的设备,通过在隧道前端施加与土体内外应力相等的推进力,使得土体内外的应力达到平衡。
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2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理傅德明上海市土木工程学会1 土压平衡盾构的结构原理土压平衡盾构的基本原理土压平衡盾构属封闭式盾构。
盾构推进时,其前端刀盘旋转掘削地层土体,切削下来的土体进入土舱。
当土体充满土舱时,其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同,故掘削面实现平衡(即稳定)。
示意图如图所示。
由图可知,这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱,运至地表。
由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量,确保掘削面稳定。
1.1.1 稳定掘削面的机理及种类土压盾构稳定掘削面的机理,因工程地质条件的不同而不同。
通常可分为粘性土和砂质土两类,这里分别进行叙述。
1.1.1.1 粘性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏,故变得松散易于流动。
即使粘聚力大的土层,碴土的塑流性也会增大,故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进行控制。
对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。
地层含砂量超过一定限度时,土体流性明显变差,土舱内的土体发生堆积、压密、固结,致使碴土难于排送,盾构推进被迫停止。
解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材,并作连续搅拌,以便提高土体的塑流性,确保碴土的顺利排放。
1.1.1.2 砂质土层掘削面的稳定机理就砂、砂砾的砂质土地层而言,因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大;渗透系数大。
当地下水位较高、水压较大时,靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。
再加上掘削土体自身的流动性差,所以在无其它措施的情况下,掘削面稳定极其困难。
为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材,不断搅拌,改变掘削土的成分比例,以此确保掘削土的流动性、止水性,使掘削面稳定。
1.1.1.3 土压盾构的种类按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种,见表1。
表1 土压盾构的种类图1 土压盾构基本形状加水式土压盾构①面板一次挡土。
②向排槽内加水,与掘削面水压平衡,增土体的流动性。
③滞留于土舱内掘削土通过螺旋传送机滑动闸门作用挡土。
含水砂砾层亚粘土层高浓度泥水加压式土压盾构①面板一次挡土。
②高浓度泥水加压平衡,并确保土体流动。
③转斗排土器的泥水压的保持调节作用。
松软渗透系数大的含水砂层,砂砾层,易坍层加泥土压盾构①向土舱内注入泥土、泥浆或高浓度泥浆,经搅拌后塑流性提高,且不渗水稳定掘削面②检测土舱内压控制推进量,确保掘削面稳定。
软弱粘土层,易坍的含水砂层及混有卵石的砂砾层。
图2 土压平衡盾构种类面板式土压盾构辐条式土压盾构,不1.1.2. 构成系统采用土压盾构时,必须根据地层土质条件建立一个施工系统。
该系统由掘削推进装置、掘削面稳定装置、添加材注入装置、搅拌装置、碴土运出排放装置等装置构成。
因该施工系统与土压、地下水压、土质、最大粒径、颗粒级配、含水量,加材的种类、配比、浓度、注入量、注入速度,刀盘扭矩,推进速度、排土装置等诸多因素有关。
所以必须事先对这些因素的影响进行周密细致的调查,以便选择满足设计要求的有充足裕度的且可进行恰当管理的各种装置、设备、系统。
1.1.2.1 盾构机构造设计时的注意事项因土压盾构掘削面与隔板之间充满掘削泥土,各种机械零部件的更换和改造极为困难,所以必须考虑其耐久性和耐磨性。
各机械单元应注意的事项如下:(1)掘削刀盘的支承方式:必须根据土质条件选择可以充分发挥其特长的支承方式。
(2)刀盘①面板:要不要面板应根据掘削面的稳定性、土舱内检修和掘削刀具更换的安全性等条件确定。
使用面板时应据土质条件(粘聚力、砾石)、障碍物状况,总之以不妨碍泥土流入为原则选择面板开口的宽度和数量。
②扭矩:通常根据土质条件,有无砾石确定。
一般情况下,掘削时的摩擦扭矩、土的搅拌(向上)扭矩都比泥水盾构的情形要大,另外,也要考虑开挖面不能自立时的富裕度。
③盾尾密封:特别重要的是对于地下水压、壁后注浆压应具有良好的密封性,为了提高止水性能,止水带的设置层数不能太少。
④土压计:为测量土舱内的泥土压力,必须选用精度高、耐久性好的优质产品,并设置在适当的位置上。
⑤千斤顶安全锁:在开挖面土压力作用下,盾构始终受到正面土压作用,为了在管片组装等推进停止过程中盾构机不发生后退,液压系统应设置销定装置。
(3)掘削面稳定测量为了判断开挖面的稳定性,可在盾构上装设土压、排土量、刀盘扭矩、盾构千斤顶推力等计测仪器和开挖面坍塌探测仪等。
通过实测数据的分析,判断掘削面的稳定状况。
(4)添加材注入装置土压平衡式盾构上的加材注入装置由添加材注入泵、设置在刀盘和土舱内等处的添加材注入口等组成。
注入位置、注入口径、注入口数量应根据土质、盾构直径、机械构造进行选择。
因注入口被土砂堵塞时,修理、清扫等都很困难,故应采用防堵结构。
添加材注入装置必须能跟踪刀盘扭矩的变动,及时改变注入材料在地层中的渗透,排出碴土的状态,土舱内的泥土压等参数,即调节注入压和注入量。
(5)搅拌装置搅拌装置必须在刀盘的开挖部位,取土部位有效地使土砂进行相对运动,防止发生共转、粘附、沉积等现象。
搅拌装置有以下几种,可单独使用,也可组合使用。
①刀盘(刀头、轮辐、中间梁)。
②刀盘背面的搅拌翼。
③调协在螺旋排土器芯轴上的搅拌翼。
④设置在隔壁上的固定翼。
⑤独立驱动搅拌翼。
(6)排土装置土压平衡式盾构上的排土装置必须是能够保持渣土和土压力、地下水压力的平衡,并具有按盾构推进量调节排土量的控制功能。
排土机构有以下方式:①螺旋式排土器+闸门方式②螺旋式排土器+排土口加压装置方式③螺旋式排土器+旋转式送料器(旋转料斗、阀门)方式④螺旋式排土器+压力泵方式⑤螺旋式排土器+泥浆泵考虑排土装置时,必须考虑与土质、砾石直径、地下水等地层条件和盾构直径、隧道内外条件选择最为合适的设备。
螺旋式排土器的型式大致区分为[有轴螺旋式排土器]和[无轴螺旋式排土器]。
挖掘砾石地层时,需按排土能力考虑输送机型式和尺寸大小(直径)。
尤其在透水性好的土质条件下使用无轴螺旋式排土器时,需认真研究止水性等压力保持能力。
削土加压式盾构削土加压盾构,即利用刀盘掘削下来的原状土稳定掘削面的盾构。
这种盾构主要适用的土质为粉砂粘土、细粉砂粘土、含少量砾石的细砂粘土等冲积层细粒软土(N值不超过15,天然含水率≥25%,渗透系数K<5×10-2cm/s),这些土体的摩擦角小,塑流性大)。
这种盾构是土压盾构的基本型式。
这种盾构靠刀盘掘削土体;靠刀盘、搅拌叶片及螺旋输土机的旋转破坏土体的压密性,降低其强度,提高其塑流性。
推进装置通过掘削土对掘削面施加被动土压实现掘削面的稳定。
在维持掘削面稳定的前提下,由螺旋输土机的出土口排土给土车,运送至隧道外部。
1.2.1 盾构机的构成特点(1) 刀盘: 掘削刀盘通常设置在盾构的前端,由加劲肋和面板构成。
加劲肋上装有刀具,用来掘削土体;面板是承受掘削面水、土压力的第一道挡土机构。
切削刀盘一般选择周边支承,刀盘辐条、进土孔和面板的尺寸及布设主要取决于盾构外径和土质特点,设计原是可使掘削土顺利地流向螺旋输土机,并避免土舱处周边外的掘削土的压密固结。
图3 刀盘和液压驱动, 图4 螺旋输送机(2)排土机构: 由螺旋碴土输土机、排土控制器及泥土输出设备构成。
(3)土体搅拌机构1.2.2运行管理这里只介绍掘土量和排土量的运行管理,其目的是确保掘削面稳定。
避免地层沉降过大给邻近构造物带来的不良影响。
具体运行管理方式有以下三种:①控制挖土量。
先将螺旋输土机的转速调整到某一定值,保持排土量基本不变,然后由设置在土舱内的土压计和刀盘的掘削扭矩的监测仪表控制盾构的推力和速度。
②控制排土量。
先将盾构的掘进速度调整到一定值,保持掘土量基本不变,然后由设置在螺旋输土机内的土压计的实测值控制螺旋输土机的转速,或转斗排土的转速。
③同时控制掘土量和排土量。
把上述两种方式组合起来同时控制。
效果较好,但运行管理复杂。
1.2.4 加水土压盾构1. 工作原理当掘削地层为渗水系数大的砂层、砂砾层时,若再利用削土加压土压盾构,尽管土舱内掘削土可以平衡掘削面上的土压,但由于孔隙率大(细粒成分少)无法阻止地下水的涌入,即地下水会从螺旋输土机的排土口喷出,使盾构掘进受阻。
作为阻止地下水涌入的措施,可在输土机的排土口处设置一个排土调整槽,该槽上部设一个加压水注入口,底部设一个泥水排放口。
由加压水注入口注入加压水,与掘削面上的水压平衡(阻止地下水涌入)起稳定掘削面的作用。
螺旋输土机把土舱内的掘削土运送给排土调整槽,掘削土在槽内与水混合成泥水,随后由管道输到地表,经地表的土、水分离后,分离水返回排土调整槽循环使用。
示意图如图2所示。
图5 加水式土压平衡盾构2.盾构机构造特点加水土压盾构是一种装有面板的封闭型盾构。
刀盘的构造与削土加压盾构基本相同,区别在于除可安装一般掘削刀具外,还装有可切割砾石的刀具。
刀盘的开口率按预计砾石的最大直径决定,一般为20%~60%。
螺旋输土机排土口处设有排土调整槽,用来送入有压水确保掘削面稳定输出泥水经管道排至地表。
舱, ,迟,3. 运行管理加水式盾构开挖面稳定的管理系指排土量的管理和加入水压力的管理,要求随时掌握盾构掘进的挖掘土量和排土量的关系,使土腔内的土保持在最佳滞留状态,同时要求加压水的压力与地下水压力平衡。
(1)排土率的管理:排土量基本上可由盾构的推进速度和螺旋输土机的转速来控制。
排土率可以通过盾构的推进速度和盾构开挖面的面积计算出的挖掘土量与装在入水管和排泥管上的流量计、密度计所反映的排土量相比较而求得(可用与泥水加压盾构相同的方法求得)。
为使土舱内的掘削土量保持最佳滞留状态,应对总推力、刀盘扭矩、螺旋输送机扭矩等进行测定,通过测定结果的反馈来进行最佳管理。
(2)加入水压力的管理:加入水压力的管理是以土舱内孔隙水压力的测定结果作为地下水的压力基准值,进而控制排土调整槽中的加入水压力。
加入水压力的控制可根据流体输送泵的转速、阀门的开度进行调整。
加入水压力的管理是以开挖面稳定、容易挖掘为准则(最佳加入水压力),依据地层土质条件和掘削情况来制定,但是,在管理上,除考虑了以上基本条件之外,还规定了一个以盾构中心水压力为准的上、下容许变动值,并在此范围内进行管理。
加泥土压盾构1.4.1 工作原理加泥式土压平衡盾构,是靠向掘削面注入泥土、泥浆和高浓度泥水等润滑材料,借助搅拌翼在密封土舱内将其与切削土混合,使之在成为塑流性较好和不透水泥状土,以利于排土和使掘削面稳定的一类盾构机。
掘进施工中可随时调整施工参数,使掘削土量与排土量基本平衡。
盾构机仍由螺旋输送机排土、碴土由出土车运输。
加泥式土压平衡盾构(以下简称加泥土压盾构)的构造见图6。
这类盾构主要用于在软弱粘土层、易坍塌的含水砂层及混有卵石的砂砾层等地层中隧道的掘进施工。