泥水平衡盾构简介

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➢ 刀盘的设计要求 (1) 能够降低对刀具的磨损； (2) 保护刀盘的钢结构，刀盘的结构材料为Q345B 、16MnR、 GS52或相
当于这种材料的铸钢； (3) 能够实现高的贯入度； (4) 选择降低刀具的磨损及维持掌子面稳定的最优刀盘开口率； (5) 幅轮设计以使每个旋转方向都有多个碴土出口； (6) 2 个旋转方向(正/反)； (7) 刀盘前面有独立的喷口用于防止刀盘结泥饼； (8) 连接到主驱动的连接臂（厚壁管）保证刀盘良好的稳定性； (9) 出碴通道的几何设计必须满足开挖仓容易出碴； (10) 大的物料通道从刀盘外缘通到刀盘中心区域，这样便于将挖掘的物
料运输到开挖仓； (11) 碴土开口设计限制大的石块进入，能通过的石块复合泥水仓格栅和
颚式破碎机的粒径限制。
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➢ 安装的刀具 （1）刮刀
①刮刀安装在碴土通道的一侧； ②高质量的碳质刀刃； ③宽度 100mm左右； ④可以从刀盘后面更换刀具。
（2）铲刀 ： ①铲刀的设计保证了快速、清洁的开
当泥水压力大于地下水压力时，泥水按照达西定律渗入土体，形成
与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，这些颗粒被捕获并积聚于土体与泥
水的接触区，逐渐形成泥膜。当泥膜抵抗力远大于正面地层压力时，产
生泥水平衡效果。
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泥膜的类型
泥皮泥膜
无泥 膜
渗透泥膜
泥水几乎不渗透，只形 成泥膜
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此只要调节空气压力，就可以确定和保持在开挖面上相应的泥浆支护压
力。
泥水仓
气垫仓
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3）比较 间接控制型泥水盾构与直接控制型泥水盾构相比，泥水压力的波动
小，对开挖面土层支护更为稳定，对地表变形控制也更为有利。
直接控制型泥水盾构开挖 仓内的泥水压力波动较大， 一般在0.05~0.1MPa之间变 化
间接控制型泥水盾构控制 精度高，开挖仓内的泥水 压力波动小，一般在 0.01~0.02MPa之间变化。 掌子面压力的变化被迅速、 准确的平衡，降低了对地 层的扰动。
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３．泥水平衡原理
泥水稳定掌子面的方法源于地下连续墙的泥浆护壁原理，其基本原 理是通过在支撑环前面隔板的密封舱中，注入适当压力的泥浆，在开挖 面形成泥膜，支撑正面土体，并由安装在正面的刀盘切削土体表面泥膜， 与泥水混合后，形成高密度泥浆。
对于渗透系数大的砂砾层，泥膜形成的快慢与掺入泥水中砂粒的最 大粒径和含砂量（砂粒重/黏土颗粒重）关系密切，为发挥砂粒填堵土体 空隙的作用，砂粒的粒径应该比土体孔隙大且其含量应适中。
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二 泥水平衡盾构组成
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１．盾构主机简介
切口环 气垫仓
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。 ➢ 泥水仓中泥浆压力，可通过调节送泥泵转速或调节控制阀的开度来进 行。由于送泥泵安在地面，控制距离长而产生延迟效应不便于控制泥 浆压力，因此常用调节控制阀的开度来进行泥浆压力调节。
泥水平衡盾构简介
陈桥
盾构及掘进技术国家重点实来自百度文库室 2017年3月
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汇报提纲
一 泥水平衡盾构概述 二 泥水平衡盾构组成 三 泥水平衡盾构地质适应性范围 四 泥水平衡盾构应用案例
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一 泥水平衡盾构简介
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１．概念
泥水平衡盾构机（Slurry Pressure Balance Shield，简称SPB盾构）， 是一种通过控制泥水仓压力来平衡掌子面水土压力的盾构机。泥水盾构 是在机械式盾构的前部设置隔板，装备刀盘及输送泥浆的送排泥管和推 进油缸，在地面上还配备有泥水处理设备。
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2）间接控制型泥水盾构的特点
间接控制型泥水盾构，其泥水系统由泥浆和空气双重回路组成。在
盾构的泥水仓内插装一道半隔板，在半隔板前充以压力泥浆，在半隔板
后面盾构轴心线以上部分充以压缩空气，形成空气缓冲层，气压作用在
半隔板后面与泥浆的接触面上，由于接触面上气、液具有相同压力，因
挖； ②它们可以双向进行开挖，同时保证
了开挖直径的稳定不变。 ③铲刀用可更换的螺纹固定到钢结构
上，因此，可以被单独更换。
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（3）仿形刀 刀盘上安装了仿形刀。安装的仿形刀通过一个短行程的油缸进行操 作。仿形刀的伸缩则在主控室内按每10°事先加以设置控制。 盾构具有仿形超挖功能是目前盾构中较为先进的一种，其仿形超挖 方位、超挖量可根据不同的施工要求而调整。
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２．分类
按照控制开挖面泥浆方式的不同，泥水盾构可分为两种：一种是日 本体系的直接控制型；另一种是德国体系的间接控制型（气压复合控制 型）。
间接控制型
泥模形 成区
压缩空气 连通管
地层
泥浆
刀盘
进泥管 排泥管
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直接控制型
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1）直接控制型泥水盾构的特点 ➢ 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
泥水全部渗透， 不产生泥膜
介于前二者之间，即渗
透又形成泥膜
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类型1：泥皮泥膜，泥皮泥膜的建膜速度慢，密封性好，对泥浆指标 变化的敏感度高，泥浆滤失量小，一般用于开挖面的静态支护。缺点是 失水易开裂和剥落。易形成在渗透系数小的黏性土层；
类型2：渗透泥膜，渗透泥膜的建膜速度快，对泥浆指标变化的敏感 度低，适用于盾构掘进中开挖面的动态支护，缺点是泥浆滤量大。易形 成在砂质土层中。
支承环
盾尾
刀盘
主驱动
泥水仓
进浆管 破碎机 推进油缸
排浆管 管片拼装机
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２．刀盘系统
刀盘是泥水盾构的主要工作部件，为各种盾构刀具提供安装位置， 根据工程实际需求，可分为常规泥水盾构刀盘和带常压换刀装置的刀盘。 前者厚度跟同尺寸的土压平衡盾构的刀盘厚度相当，后者厚度一般接近 2m或以上。