大型泥水盾构现场施工中的泥水处理

精心整理大型泥水盾构施工中的

泥

水

分

第一章绪论

一、泥水加压式盾构及其泥水分离处理系统概述

盾构法施工已有170余年历史，随着科学水平的不断提高，盾构技术也得到不断发展和完善。至今，盾构已发展成为软土地层修建隧

施工提供了广阔的舞台。

泥水加压式盾构是在机械掘削式盾构的前部刀盘后侧设置隔板，它与刀盘之间形成压力室，将加压的泥水送入泥水压力室，当泥水压力室充满加压的泥水后，通过加压作用和压力保持机构，来谋求开挖面的稳定。盾构推进时由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。在地面调整槽中，将泥水调整到合适地层土质状态后，由泥水输送泵加压后，经管路送到开挖面泥水压力室，泥水在稳定开挖面的同时，将刀盘切削下来的土砂搅成浓泥浆，再由排泥泵经管路输送到地面。被送到地面的泥水，根据土砂颗粒直径，通过一次分离设备和二次分离设备将土砂分离并脱

在实际施工中，泥膜的形成是至关重要的。当泥水压力大于地下水压力时，泥水理论按达西定律渗入土壤，形成与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，在“阻塞”和“架桥”效应的作用下，被捕获并积聚于土壤与泥水的接触表面，泥膜就此形成。随着时间的渐渐推移，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。

2、泥水管理控制

（1）、进浆泥水指标

泥浆能否在渗入土壤时形成优质泥膜，能否稳定切口前方土体，

泥水的比重是一个主要控制指标。掘进中进泥比重不易过高或过低，前者将影响泥水的输送能力，后者将破坏开挖面的稳定。

泥水比重的范围应在1.15～1.30 g/cm3，下限为1.15 g/cm3，上限根据施工的特殊要求而定，在砂性土中施工、保护地面建筑物、盾构穿越浅覆层等，可达1.30 g/cm3。甚至可达1.35 g/cm3。

✧黏度

泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮要求来讲，要求泥水的粘度越高越好，考虑到泥水处理系统的自造浆能力，随着推进环数增加，泥浆越来越浓，比重会呈直线上升，但比重的增加并非说明泥浆的质量越来越高，若在砂性土中施工，粘度甚至会下降，

淤泥质粘土中掘进时，由于粘性颗粒不断增加，使排放的泥浆浓度越来越高，添加清水进行稀释则成为主要手段。

第二章大连路越江隧道盾构施工中的

泥水分离处理系统

一、工程概况

上海市大连路隧道工程是市府为改善交通的重大通道工程之一，

工填土、②褐黄～灰黄色粉质粘土、③1灰色淤泥质粉质粘土、③2灰色粘质粉土、③3灰色淤泥质粉质粘土、④灰色淤泥质粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤1-2灰色粉质粘土、⑥暗绿～草黄色粘土、⑦1-1草黄色砂质粉土、⑦1-2草黄色粉细砂。隧道主要埋置于⑤1-1灰色粘土、⑤1-2灰色粉质粘土、⑥暗绿～草黄色粘土、⑦1-1层草黄色砂质粉土中。

大连路隧道出洞推进隧道主要穿越④灰色淤泥质粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤1-2灰色粉质粘土的土层。各层土物理、力学性质指标如下表：

地基土的物理学性质指标表一

三、泥水分离处理系统设计原理

一级泥水处理：

盾构排泥管排出的带有切削土质的泥水密度为ρ＝1.352T/m3,排入沉淀池，经沉淀池S形走道，泥水密度约降低0.022即ρ＝

为防止设备意外故障，影响盾构掘进，本系统设置三种应急模式：应急模式0－调整槽进浆发生故障，其内泥水将被用完影响到掘进时，启动应急模式0，将沉淀池浆水直接送入调整槽并同时向调整槽加水，临时应急；

应急模式1－1#泥浆槽进浆发生故障，其内水位降低至低1位时，

启动应急模式1，将沉淀池浆水直接送入1#泥浆槽，临时应急；

应急模式2―2#泥浆槽进浆发生故障，其内水位降低至低1位时，启动应急模式2，将沉淀池浆水直接送入2#泥浆槽，临时应急；

四、泥水分离处理系统使用情况总结

难搅碎的块状土，⑦1-1层草黄色砂质粉土中小砂粒较多，可见各土层参数不一样，故整个系统设计时，应充分考虑不同土层的特性。实际使用过程中泥水分离并没有有效的针对措施，而是主要采取沉淀池沉淀＋挖机挖掘，只适用于⑥较难搅碎的块状土，对于0.2以下⑦主要颗粒由于较难沉淀，挖机无能为力，故在⑦1-1推进时，挖机挖掘

量较小，沉淀池尾部比重特别高，有时达1.50，还是主要靠旋流器分离，这样就增加了旋流器的负担，由于旋流器进口比重较高，影响了其工作效率，使系统处理量降低，而且比重无法降低到设计要求，不得不添加大量新浆予以稀释，增加了成本。

2、弃土方式存在问题，弃土效率低，浆液浪费严重；

弃土方式主要为挖机挖掘装车＋弃浆泵送，如前所述，在⑤1-1灰色粘土中小颗粒粘粒较多，⑦1-1层草黄色砂质粉土中小砂粒较多，挖机效率很低，主要靠弃浆排放，且挖机挖出的弃土含水量很高，真正挖出的土方量很小，且装车困难，污染环境，而弃浆排放同时带走

根据数据统计，大连路两条隧道推进使用的膨润土总量为7400吨，而延安路隧道相应的的使用量为2400吨，该数据充分说明大连路泥水分离系统在成本控制方面存在一定的问题。根据数据统计，大连路两条隧道推进使用的膨润土总量为7400吨，而延安路隧道相应的的使用量为2400吨，该数据充分说明大连路泥水分离系统在成本控制

第三章复兴东路泥水分离处理系统的方案优化

大连路泥水分离处理系统为复兴东路泥水系统的设计提供了技术准备，大连路的一些不合理处需要在复兴东路加以改进，同时通过对石油钻井行业的考察，使我们对复兴东路泥水处理的方案优化有了

浆池中预先拌制比重为1.12的膨润土浆液，然后开启该离心机，离心机的两个出口分别排出泥浆和面团状固状物，经测试，排出的泥浆比重为1.04，从现场试验的情况来看，该离心机分离效果确实不错。

附：LW450×1000-N离心机主要技术参数