泥水平衡盾构泥水压力控制

Ka
式中：Pf1 ,P2—分别指切口水压力下限值、主动土压力（kPa） P1 ,P3—分别指地下水压力、变动土压力（kPa） Ka—主动土压力系数 Cu—土的粘聚力
7.泥水压力控制 （1）直接控制型
如下图流程管理。其中，用压力信号发送器No.2接受 由P1泵送出的送泥压力，并送往泥水压力调节器，由 自动调节来操作控制阀CV—3，通过调节阀的开闭进 行压力调整。用压力信号发送器No.1接受开挖面泥水 压力，并送往开挖面泥水压力保持调节器。在这里把 它和设定压力的差作为
12. 江河湖海底的盾构泥水压力控制
控制切口水压波动范围。当发现江底冒浆时， 如果是轻微的冒浆，在不降低开挖面水压下向 前推进，同时，适当加快推进速度，提高拼装 效率，使盾构尽早穿过冒浆区。 当冒浆严重不能推进时，适当降低开挖面切 口水压，提高泥水密度和粘度，为能使盾构向 前推进，检查盾构掘削干砂量，确认有无超挖； 掘进一段距离后，进行充分的壁后注浆；将开 挖面水压返回到正常状态，进行正常掘进。
泥水平衡盾构泥水压力控制问题
1.泥水平衡盾构的工作原理
（1）泥水盾构是将一定浓度的泥浆，泵入泥水盾构 的泥水室中，随着刀盘切下来的土Leabharlann Baidu和地下水顺着 刀槽流入开挖室中，泥水室中的泥浆浓度和压力逐 渐增大，并平衡于开挖面的泥土压和水压，在开挖 面上形成泥膜或泥水压形成的渗透壁，对开挖面形 成稳定挖掘。 （2）泥水平衡理论中，泥膜的形成是至关重要的。 ①泥膜形成的机理： 当泥水压力大于地下水压力时，泥水按照达西定 理渗入土壤，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，从而形成泥膜。
8.盾构出动时的切口水压
盾构在出洞口建立泥水平衡，必须要具备较好 的洞口止水条件，即防止大量泥水侵入井内，又 能保证泥水舱的水压平衡与稳定，因此，止水装 置的效果甚为重要。 出动段施工时，由于盾构处于加固区域，切口 水压的设定不宜过高。应用“盾构法隧道施工辅 助决策系统”预测各类施工参数设定值，进行初 步预测，再经过理论公式计算，得到切口水压设 定值。
4.设备简介 （1）盾构掘进机
（2）掘进管理系统（中央控制室） （3）泥水处理系统
（4）泥水输送系统 （5）同步注浆系统
5.泥膜形成的基本条件 （1）最大粒径
渗透系数与泥水最大粒径相匹配，超过一定粒径不能形 成泥膜。
（2）颗粒级配
颗粒分布对泥膜形成有很大影响
（3）泥水浓度
提高泥水浓度会使泥水屈服值升高，同时也加强了泥膜的 稳定性。
10.逆洗时的压力控制 逆洗是掘进过程中较为常用的防止和消 除排泥管吸口堵塞的方法。 在掘进过程中如发现排泥不畅，应及时 转换至“旁路”状态。如发现吸口堵塞， 必需进行逆洗清除障碍物，每次逆洗的时 间应控制在2~3分钟以内。 逆洗时应提高排泥流量，但不能降低切 口水压，整个逆洗过程中必须密切注意开 挖面的稳定情况。
（4）泥水压力
在高质量泥水条件下，增加泥水压力能提高开挖面的稳定。
6.掘进主要参数的设定 （1）切口水压的设定 切口泥水压力应介于理论计算值上下限 之间，并根据地表建筑物的情况和地质条 件做适当调整。 ①切口水压上限值的计算 Pfu=P1+P2+P3 =rw×h+K0[(r- rw) ×h+r×(H-h)]+20
适用的具体地质情况： （1）隧道上方有江、河、湖、海等大水体 地层； （2）由粘性土、砂性土、粉土等多层互层 构成的地层； （3）滞水砂层及其他松散地层； （4）高水压层和高承压水地层； （5）砾石直径不大但砾石数量多的地层。
3.主要特点 （1）在易发生流沙的地层中能稳定开挖面，可 在正常大气压下施工作业，无需用气压法施工； （2）泥水压力传递速度快而均匀，开挖面平衡 土压力的控制精度高，对周边开挖土体干扰少， 地面沉降量的控制精度高； （3）盾构出土由泥水管道输送，速度快而连续； 减少了电机车的运输量，施工速度快； （4）刀具、刀盘磨损小，易于长距离盾构施工.
②泥水平衡的产生
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，泥膜的抵抗力远大于正面土压时， 产生泥水平衡效果，使开挖面保持相对稳定。
2.泥水平衡的适用范围 在软弱的淤泥质黏土层、松散的砂土层、砂砾层、 卵石砂砾层、沙砾和硬土等地层，尤其适用于地 层含水量大、上方有大水体的越江隧道和海底隧 道的施工采用泥水平衡式盾构。
式中：Pfu —切口水压的上限值（kPa） P1，P2，P3—分别指地下水压力、静止土压力、变动 土压力（kPa） h,H—分别指地下水位一下至隧道中心埋深、地面至 隧道中心埋深（m） K0—静止土压力系数 r ,rw—土的容重、水的容重
② 切口水压下限值计算 Pf1=P1+P2+P3 =rw×h+Ka[(r- rw)×h+r×(H-h)]-2×Cu × +20
（2）间接控制型
如下图，间接控制型的工作特征是由空气和泥水双 重系统组成。在泥水盾构室里，有一道半隔板，前面充 满泥浆，后面充满压缩空气，形成气压缓冲层。由于在 接触面上的气、液具有相同的压力，因此调节空气压力， 就可以确定开挖面上的支护压力。当盾构掘进时，由于 泥浆的流失或盾构推进速度变化，进出泥浆量将失去平 衡，空气和泥浆接触面位置就会出现上下波动现象。根 据液位传感器，可以根据液位的变化控制泥浆泵的转速， 使液位恢复到设定位置，以保持开挖面支护压力的稳定。 当液位达到最高极限位置时，可以自动停止供泥泵，当 液位到达最低极限位置时，可以自动停止排泥泵。
11.管路延长时的泥水压力调节 在盾构推进过程中，进排泥管路需不断 伸长，管阻亦随之增大。为了保证保证切 口水压力稳定和管道中恒定的流速，排泥 泵转速应随时做相应改变，因而排泥泵必 须自动调整。当泵满足不了要求，必须增 加泵的数量，做好各个泵之间的协调和自 动化控制。为了保证切口泥水压力和盾构 掘进质量，在进、排管路上分别装设流量 计和密度计，及时检测，及时反馈数据， 调节水压。
9. 盾构速度与泥水泥水压力控制 （1）盾构重启时，盾构操纵员必须检查千斤 顶是否靠足，开始推进和结束推进之前的速度 不宜过快，与泥水压力相匹配，保证开挖面的 稳定和对地层的干扰。 （2）一环掘进的过程中，掘进速度值应尽量保 持恒定，减少波动，以保证切口水压稳定和送、 排泥管的畅通。 泥水加压平衡盾构掘进是一个均衡、连续 的施工过程，在掘进中要密切注意各个施工参 数的变化情况，在掘进结束后根据采集到的各 种数据进行分析，做出适当的调整，准备下一 环的指令。