泥水盾构操作及常见问题处理方法

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的粘度、比重等技术指标进行调整。以便及时向盾构泥水舱补充浆 液,使开挖面快速形成泥膜,便于开挖面稳定和盾构顺利掘进。
(3)拌制泥浆的主要材料是膨润土、CMS等
1、泥水拌制系统 (1)泥水拌制系统由新浆槽、新浆泵、新浆搅拌器、新浆贮备槽、CMS搅拌槽 、CMS搅拌器、CMS泵、分配阀和加水设备组成。 (2)CMS搅拌槽贮存化学浆糊、新浆槽贮存膨润土等材料,将搅拌后的CMS化 学浆糊送入新浆槽进行混合搅拌制成新鲜浆液。
片质量好。
2.7推进油缸与管片适应情况
推进油缸采用20组单、双缸规则
布置,满足管片10个点位拼装要求
,总推力达到3991T。
2.8管片吊机
吊机布置形式为双梁式,
行走形式为链轮链条式,能够 满足运行坡度50‰以及更大坡
度的需求。
起吊葫芦有快速和慢速两个 选择档位,用于空载和重载两 种工况;行走部分包括运行小 车和驱动部分,运行速度约 10m/min。
维修保压模式
停机保压模式
旁路模式
所有模式的基础,转到其他模式均需通过旁通模式
旁通模式时,用于盾构不进行开挖时执行其它功能。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,旁通主功能是用于安装 管片的情况。
掘进模式
开挖时使用此模式。根据气垫室里泥浆的液位以及所要求的排 渣流量,对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。
气垫仓下部通道易为输送盲区,在破碎机及闸门位置容易堆积 渣,在破碎机左右两侧增加冲刷管路。
2.6管片拼装机
管片拼装机具有6个自由 度,回转速度0~2rpm,并可实 现微调。所有动作可遥控,便
于与拼装机配合操作。轴向油
缸行程2000mm,可实现洞内更 换两排尾刷。
管片拼装机各动作采用比
例阀控制,对于管片拼装的控 制精度高,速度快,且拼装管
2.11电控系统 在重要系统(如推
进系统等)设置安全继 电器保护回路,采用紧 急按钮、安全继电器双 接点保护、复位按钮等
一系列装置,实现对重
要系统的保护。
2.12人行闸
人行闸配有在压缩空气下操作所必 需的电路和标准装置,包括:压缩 空气阀连通气闸室、调节器、压力 计、时钟、电话、温度计、绝缘凳 、照明(包括紧急照明)、记录仪 表、加热器等。 人行闸及承压隔板上有1个直径 为600mm圆形闸门以进入开挖室。
3.1.4泥膜形成机理
类型1:几乎不让泥水渗透过,仅形成泥膜。 类型2:地层土的间隙较大,仅让泥水渗透过去,没有形成泥膜。 类型3:是上述两种类型的中间状态,边让泥水渗透过,边形成泥膜。
3.1.5控制泥水成本途径 新浆 控制膨润土掺入比 控制CMS掺入比 控制纯碱掺入比 调整浆 新浆+回收浆 新浆+回收浆+CMS(缩甲基淀粉) 回收浆+CMS 回收浆+膨润土+碱
泥水循环系统-元器件
拉 线 式 液 位 传 感 器
超声波传感器
气垫仓、泥水仓连通管路
3.1泥水系统的作用
(1)及时向开挖面密闭舱提供掘进施工需求的泥浆,用优质膨润 土配制的泥浆的比重、粘度等技术指标必须满足在高透水砂层 中形成泥膜和稳定开挖面的要求; (2)及时把切削土砂形成的混合泥浆输送到地面进行分离和处理 ,再将回收的泥浆调整利用。 (3)泥水系统与盾构机的选型、掘进速度、地质条件等紧密联系 在一起的,不同的地质工况条件取决了不同的泥水系统模式。
2.9
液压泵站
液压站采用力士乐 远程动态恒压变量泵, 位于二号拖车上,控制
阀采用电液换向阀进行
方向的切换,每组控制 阀组配有电比例流量、 压力阀,可以对推进方 向进行精确调整。破碎 机设计独立的液压泵站
2.10盾尾油脂系统
盾尾密封采用4道尾刷,形成三个空腔,配置有18路油脂管路,每腔 6个注入点,且注入系统主管路为DN50,分管管径为DN25,管路不易堵塞。 系统由主司机在主控制室操作,有自动(行程控制模式)和手动两种模 式。
①必须能有效地分离所排泥浆中的泥土和水分;
②必须具有与推进速度相适应的处理能力。 采用振动筛作为首道初级分离,振动筛的作用是对泥水作预处理,去除 团状和块状等粗大颗粒。粗颗粒的分离一般采用双层或三层振动筛。
3.1.2泥水配比设计
主要由膨润土、CMS、纯碱和水组成, 膨润土的作用提高泥水粘度、比重、悬浮性、触变性 CMS(缩甲基淀粉)的作用降低失水率、增加粘度 纯碱(碳酸钠)调节PH值、分散泥水颗粒
3.1.3泥水的技术指标
(1)泥水比重 为保证开挖面的稳定,须将开挖面的变形,要控制在最低限度以 内,所以泥水盾构施工的泥水比重控制尤为重要。比重高的泥水会 使送泥泵处于超负荷状态,将招致泥水处理上的困难,同时容易引 起刀盘结泥饼、堵舱等现象;而比重低的泥水虽具有减低泵的负荷 等优点,但却产生了逸泥量的增加、推迟泥膜的形成,容易引起地 面沉降、坍塌等现象。 一般的泥水比重γ d在1.05~1.3范围内较适 宜。 (2)泥水的粘度 可通过将泥水从漏斗形容器流出的时间来判定泥水的粘性,表示 出外观的粘性 ( 在清水中 500cc 漏斗形粘性是 19 秒 ) 。通常是采用 25~40秒/500cc左右值的泥水。
3.2泥水系统的组成
泥水盾构的泥水系统由四大部分组成 ⑴造浆系统 ⑵输送系统 ⑶处理系统 ⑷泥水监控系统
3.2.1 造浆系统
包括泥水拌制系统和浆液调整系统 (1)盾构在掘进过程中,需要进行新旧泥浆交替补充到盾构开挖面, 形成一定厚度的泥膜便于刀盘切削。
(2)当旧浆液浆量不足,需要及时补充新鲜浆液,造浆系统根据浆液
2.2 主驱动
采用液压驱动,2.6m进口轴承(德国Rothe Erde ),驱动功率630kW,额定扭 矩4500KNm,脱困扭矩5500KNm。扭矩系数18,扭矩储备较大。既可以在全断面风化岩
地层提供高转速(最高4.5rpm),也可以在砂砾地层提供较大扭矩。
630kW扭矩曲线
主驱动总成
2.3 铰接装置和密封
3.1.1支护泥水的作用
支护泥水在泥水盾构掘进中起着重要作用: (1) 在开挖面土体表面形成泥膜,泥膜厚度随渗透时间增加而增 加,从而有效提高渗透抵抗力。 (2)支承、稳定正面开挖面土体。 (3)盾构借助泥水压力与正面土压产生泥水平衡效果,有效支承 正面土体。 (4)对刀盘和刀头等切削设备有冷却和润滑作用。
V20
V02 V05
V04 V16 V06 V15
M
V19
V18
P P
HMT6,6 5
V21
V07
V09 V13 V17
P P.2.1 P F
M
M
P
M
P
V24
D P P.2.i P
V22 V23
V08
V10
P.3
V11
V12
P
3.2.3 泥水分离系统
泥水处理分系统的作用是将刀盘切削土砂形成的泥水进行颗粒分离。 选择泥水处理设备时,必须考虑两个方面:
Vers usine de traitement de boue To slurry treatment plant
Depuis l'usine de production de boue From the bentonite plant
P
M
P
P.1.1 P
LF V01 V03 V14
P F D P P.1.i P
配有冲刷装置,保证刀盘背部所有开口
都有喷口能够覆盖到。冲刷装置为由扬 程70m高压冲刷泵提供高压泥浆(泵出 口压力可调)。泥岩地段连续使用,在 其他地段间断使用。根据已有施工以验 ,只要进浆压力大于泥水仓压力3bar, 即可将冲洗浆液送到刀盘背部,防泥饼 效果较好。
冲 刷 覆 盖 所 有 滚 刀 轨 迹
保压模式:
1.维修保压模式(泥浆门处于关闭状态)、2.停机保压模式
逆冲洗模式
冲洗前需要降低气垫仓液位,可能重复多次冲洗
换管模式
泥浆泵选型及管路设计 排泥泵 、进泥泵拟采用德国WARMAN Slurry Pump,盾体排浆口管路需考虑耐磨 ,泵出口弯头位置、弯头半径需重点考虑减少弯头、加大半径、加大抗磨性等。
注浆系统图
2.15泥浆循环系统 泥水处理系统 进浆泵
DRYING PREPARATION
SEPARATION
PUMP P1 BENTONITIC MUD TANK
破碎机
排浆泵
泥浆管延伸机构
BACK UP
PUMP P2
PUMP P3
22
泥水循环系统界面
泥水循环系统循环模式简介
掘进模式 旁通模式 换管模式 保压模式
2.13集中润滑系统
1 )油脂集中润滑的目的是为刀 盘驱动密封和中心回转接头装置 提供润滑脂。 2)稀油集中润滑系统 稀油集中润滑的目的是为刀盘驱
动大轴承和小齿轮供给润滑油。
由 1 台稀油润滑泵将润滑油从齿轮 箱通过分布网络输送到润滑点处 。
2.14同步注浆系统
2个双活塞注浆泵共有4个独立压力出口, 安装在后配套右侧,每个压力出口 直接接在注浆管上并由压力传感器监视。注浆泵的注浆量可以根据所需来设定。 这是由带有流量计的液压泵来实现的。注浆泵的砂浆通过由工地提供的砂浆车来 供给。
重回路组成。在盾构的泥水舱内插 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
泥模形 成区
地层
泥浆的接触面上,由于接触面上气
、液具有相同压力,因此只要调节 空气压力,就可以确定和保持在开
排泥 管
挖面上相应的泥浆支护压力。
两种控制体系的比较
由于盾构直径 小长度长,则 必然灵敏度差 ,所以必须设 置铰接油缸, 以提高盾构动 作的灵敏度, 满足本工程的 最小曲线半径 的掘进要求。
主动铰接力1200T
中盾和尾质铰接处采用两道双唇密 封,密封性能可靠
2.4 盾尾密封
泥水盾构盾尾设置4道密封刷,提高了盾尾 密封性能。
2.5 气垫仓底部冲刷装置
2、浆液调整系统
浆液调整系统由调整槽、 剩余槽、调整槽搅拌器、剩余
槽搅拌器、调整泵、剩余泵、
密度泵、进浆泵和加水设备等 组成,调整槽对新旧浆液进行
调整、剩余槽贮存新旧浆液,
分别由搅拌器进行搅拌,由密 度泵进行密度检测,而后由进
浆泵将调整好的浆液送往盾构
泥水舱。
3.2.2 泥水输送系统
(1)泥水输送系统将调整浆通过进浆泵与进浆管道输送至盾构泥水舱 (2)刀盘切削下来的土砂和泥水舱中的泥水合成的泥浆,通过排浆与排浆管道 送往地面的泥水处理系统进行分离。 (3)泥水输送系统主要由进排浆泵、阀、进排浆管道及配套部件等组成,通过 泥水监控系统进行自动化操作。
间接控制型泥水盾构(+/-
0.05bar )与直接控制型泥水盾构
(+/-1.0bar)相比,因间接控制型泥 水盾构采用气压控制泥浆压力,气 压具有缓冲作用,所以泥水压力的 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。本 文主要讨论间接控制型泥水盾构的 操作及常见问题处理方法。
刀盘
中铁隧道集团二处有限公司 二〇一五年十月 · 郑州
一、泥水盾构简介 二、泥水盾构的结构原理 三、泥水盾构各系统的组成 四、泥水盾构地质适应范围 五、泥水盾构操作技术 六、泥水盾构常见问题处理方法
泥水加压平衡盾构(slurry pressure balance shield), 简称SPB盾构或泥水盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板,与 刀盘之间形成泥水仓,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水仓内,在
泥水直接控制
浆输入盾构泥水舱,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
ห้องสมุดไป่ตู้
分离后排除土碴,而稀泥浆流向调
浆池,再对泥浆密度和浓度进行调 整后,重新输入盾构循环使用。
间接控制型泥水盾构的控制原
泥水间接控制
压缩 空气 连通 管 压缩 空气 泥浆 刀盘 进泥 管
理为:其泥水系统由泥浆和空气双
2.1 刀盘主体结构: 刀盘结构:六主梁+六副梁; 开口率:40%刀盘的开口位置分散 均布,使盘面没有大面积的面板; 扭矩传递:刀盘依靠四牛腿及两道
环形圈梁传递扭矩;
刀盘开口形状设计利于碴土径向流 动。
碴土流动方向
刀盘正面图
防泥饼措施—刀盘全断面冲刷系统
根据已经成功的案例,除了在隔板上设 计有中心冲刷装置外,在外环隔板上也
开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜,通过该泥膜的张力保持水
压力,以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以 泥浆形式输送到地面,通过泥水处理设备进行分离,分离后的 泥水进行质量调整,再输送到开挖面。
泥水盾构根据泥水舱构造形式和对泥浆压力的控制方式的不同,泥 水盾构可分为:直接控制型和间接控制型 直接控制型泥水盾构工作原理 为:送泥泵从地面泥浆池将新鲜泥
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