泥水循环系统及设备

掘削面的稳定机理
泥水的功用： 1.形成泥膜及稳定掘削面； 2.运送排放掘削土砂； 3.对刀盘，到头等掘削设备有冷却和润滑作用； 4.在泥水分离阶段，掘削的土砂能按规定的要
求分离
掘削面的稳定机理
掘进速度与泥膜的关系： 泥水盾构处于正常掘进状态时，刀头并不
直接切削土体，而是对刀盘正面已形成的泥膜 进行切削。在切削后的一瞬间，又形成了下一 层泥膜。由于盾构刀盘转速是一定值而且盾构 推进速度最大能力又受到一定限制，因此掘进 速度只和切入土体的深度有关，而和泥膜无关。 但是当泥水盾构在不正常掘进状态时，特别当 泥水质量和切口水压达不到设计要求时，泥膜 需经过较长时间才能形成，这样就约束了掘进 速度。高质量泥水形成泥膜的时间为1~2s。
• 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。
反循环模式
• 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 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\气垫界面液位的控制仍 需维持。
掘削面的稳定机理
对泥水特性的基本要求 1.物理稳定性 2.化学稳定性
plant
P LF V01
V03
V02
V04
V05
V06
P HMT6,6 5
P
V07
V09
V08
V10
V11
V12
P
V14 P
V16 V15
V13
V17
P P.2.1 P
M
FD
F
D
Depuis l'usine de production de boue From the bentonite plant
• 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\气垫界面液位。然而泥浆\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 能需要补充泥浆（只要注入管道压力许可的话）或排出泥 浆以调整这个液位。
开挖模式：
Vers usine de traitement de boue To slurry treatment
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，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。
泥浆比重的调整：
• 泥浆的进浆比重，由泥水处理厂控制，对于盾构 掘进而言，对既有的进浆比重，只能通过掘进速 度的改变来调整出浆的比重。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1.05～1.25之间，出浆比重在1.1～1.4之 间。
隔离模式
• 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 时的情况。
• 各排渣泵（P2.1，P2.2）停止运转。而P1.1仍保持运行， 以保持制备厂和分离厂之间回路的循环。始发井中的旁通 阀V18控制着这个回路。
掘削面的稳定机理
泥膜的形成机理： 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。
长时间停机模式
• 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。当气垫室泥浆 液位低于预定的低限时，便进行校正。
泥水循环控制
流量和液位的控制：
• 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，必须具备一定的流速，对于不同的 地质，其要求的流速是不同的，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，通过增大进浆泵 和出浆泵的转速来实现。由于携带渣土的原因，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 节进浆流量，使气垫仓液位保持在某一个中间的稳定位置。
泥水循环系统
2.配管设备： 送泥管 排泥管 伸缩管装置 测量装置
泥水循环系统
泥水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环模式：旁通模式、开挖模 式、反循环模式、隔离模式、长时 间停机模式。
旁通模式
• 这个模式是待机模式，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，旁通功能是用于安装管片衬砌环的情况。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。
PM P P.1.1
P P.1.i P
M
M
P P.2.i P
V22
V20
V19
V18
V21
PM P
V24
P.3
V23
• 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。
泥水循环系统
概述： 泥水输送系统是将新浆和调整浆通过泵与
管道输送至盾构开挖面。刀盘切削下来的渣土 和水混合成的泥浆通过泵与管道将泥水送往地 面的处理系统进行调整。泥水输送系统主要由 泵、阀、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。
泥水循环系统
泥水循环系统
泥水输送设备： 1.泥浆泵 送泥泵 排泥泵 中继泵 井下泵