泥水平衡盾构施工技术培训教材

一、泥水盾构施工技术 1、原理
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。
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一、泥水盾构施工技术 3、功能组成
(1) 盾构掘进系统 掘进系统包括泥水加
压平衡盾构掘进部分和 使其运转的动力设备、 装载动力设备以及与掘 进机同时前进的后方车 架。泥水加压平衡盾构 掘进部分由刀盘、盾壳 、刀盘动力驱动马达、 推进千斤顶和管片拼装 机等设备组成。
右图是Φ6260 泥水平 衡式盾构机主体结构简 图
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一、泥水盾构施工技术 3、功能组成
(2) 泥水加压和循环系统 泥水加压平衡盾构的特征之一是将泥水送往开挖
面, 通过对开挖面加压使其达到稳定, 并用流体输送砂 土。泥水通过泥浆泵进行循环、加压、流体输送土砂 、泥水分离后重新循环到开挖面, 这一系统称为泥水 加压、循环系统。
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一、泥水盾构施工技术
1、原理 2、适用条件 3、功能组成 4、施工工艺流程
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一、泥水盾构施工技术 1、原理
泥水加压式盾构是在机械切削式盾构的前部 刀盘后侧设置隔板, 它与刀盘之间形成泥水压力室, 将加压的泥水送入泥水压力室, 使泥水对切削面上 的土体作用有一定压力, 来达到开挖面的稳定。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的 泥水分离系统, 待土、水分离后, 再把滤除切削土砂 的泥水重新压送回压力室, 如此不断循环完成切削 、排土、推进。因为是泥水压力使切削面稳定平衡 的, 故称泥水加压平衡盾构法,简称泥水盾构。
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一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ泥水盾构施工技术 2、适用条件
泥水盾构对硬岩也有较强的适应性：◇ ⑴泥水盾构可以降低施工风险 ⑵采用泥水盾构能使现场施工条件要求 降低：
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一、泥水盾构施工技术 3、功能组成
泥水加压平衡盾构机主要由五大系统组成: (1)盾构掘进系统; (2)泥水加压和循环系统; (3)控制系统; (4)泥水分离处理系统; (5)壁后注浆系统。
一、泥水盾构技术 二、泥水平衡盾构机操作 三、操作质量控制 四、掘进中常见问题的处理
1、原理 2、适用条件 3、功能组成 4、施工工艺流程 1、泥浆粘度控制 2、泥浆循环系统控制 3、盾构机姿态控制 4、其他操作 1、管片选型控制 2、管片拼装控制 3、注浆控制 1、盾尾漏浆处理 2、地表沉降处理 3、渗漏水处理
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一、泥水盾构施工技术 1、原理
泥水加压式盾构开挖面土体是依靠泥水 压力对开挖面上的水土压力发挥平衡作用以 求得稳定。泥水压力主要是在掘进中起支护 作用。
此外, 由于泥水中的粘粒受到上述压力 差作用在开挖面形成一层泥膜, 对提高开挖 面的稳定性起到极其重要的作用, 尤其在均 匀系数较小的砂层中的稳定作用尤为显著。
泥水加压、循环系统的控制包括：
泥浆循环模式的选择；
泥浆循环参数的选择；
泥浆中碎石的处理；
管路的延伸。
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一、泥水盾构施工技术 3、功能组成
(2) 泥水加压和循环系统
该系统需要达到以下两个目的:
①流体输送掘削出来的土砂(含砾石);
②控制开挖面水压的稳定。
泥水在盾构机至泥水处理系统之间的循环是 由泥水输送系统实现的, 盾构机开挖下来的土砂进 入切削仓, 经搅拌后的高密度泥水由泥水泵泵送至 泥水处理系统, 在泥水场进行处理, 通过一次分离 设备和二次分离设备将土砂从泥水中分离排除, 分 离后的泥水经调整密度, 粘度等指标后再泵回开挖 面, 如此循环。
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一、泥水盾构施工技术 2、适用条件
泥水加压平衡盾构工法采用泥水加压平衡刀盘 切削面, 能使开挖面保持稳定, 确保隧道施工安全, 具有对地层扰动小和沉降小等优点。
泥水平衡式盾构机工作特点：适应土层为中细 砂、粗砂和砂砾石等各类软土地层。最适宜于开挖 区难以稳定、滞水砂层、含水量高的松软粘性土层 及隧道上方有水体的场合。
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20世纪60年代英国隧道专家建议在隔舱板前用喷水“水力盾 构”，但水不能支护开挖面，无法阻止开挖面不停地流动。
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20世纪70年代日本的泥水盾构机 上海斯美科汇建设工程咨询有限公司
日本的大直径泥水平衡盾构机 上海斯美科汇建设工程咨询有限公司
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一、泥水盾构施工技术 1、原理
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。
盾构施工技术
现代盾构机主要分为土压平衡式、泥 水平衡式、硬岩式、复合式等类型。传统 的盾构施工法大多有赖于气压、降水、注 浆加固等措施来对付不稳定地层的局面, 而泥水加压式盾构是用泥浆加压确保切削 面稳定, 用管道输送代替轨道出土, 加快 了掘进速度, 改善了劳动条件和施工环境, 能较好地稳定开挖面和防止地表隆陷, 成 为当今一种划时代的盾构新技术。
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一、泥水盾构施工技术 3、功能组成 (2) 泥水加压和循环系统
泥浆循环模式包括： ①旁通模式（待机模式）：拼装管片时用，将开挖面的 泥浆隔离； ②开挖模式：通过流量泵来控制泥浆的压力、流量； ③反循环模式：泥浆逆向流动，在开挖室堵塞或清理管 路时使用； ④隔离模式：与地面泥浆系统完全隔离，在管路延伸时 使用； ⑤长时间停机：开挖室保压、此时泥浆液面自动校正。