泥水盾构
泥水平衡盾构简介
支承环
盾尾
刀盘
主驱动
泥水仓
进浆管 破碎机 推进油缸
排浆管 管片拼装机
13 盾构及掘进技术国家重点实验室
２．刀盘系统
刀盘是泥水盾构的主要工作部件，为各种盾构刀具提供安装位置， 根据工程实际需求，可分为常规泥水盾构刀盘和带常压换刀装置的刀盘。 前者厚度跟同尺寸的土压平衡盾构的刀盘厚度相当，后者厚度一般接近 2m或以上。
间接控制型泥水盾构控制 精度高，开挖仓内的泥水 压力波动小，一般在 0.01~0.02MPa之间变化。 掌子面压力的变化被迅速、 准确的平衡，降低了对地 层的扰动。
8 盾构及掘进技术国家重点实验室
３．泥水平衡原理
泥水稳定掌子面的方法源于地下连续墙的泥浆护壁原理，其基本原 理是通过在支撑环前面隔板的密封舱中，注入适当压力的泥浆，在开挖 面形成泥膜，支撑正面土体，并由安装在正面的刀盘切削土体表面泥膜， 与泥水混合后，形成高密度泥浆。
当泥水压力大于地下水压力时，泥水按照达西定律渗入土体，形成
与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，这些颗粒被捕获并积聚于土体与泥
水的接触区，逐渐形成泥膜。当泥膜抵抗力远大于正面地层压力时，产
生泥水平衡效果。
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盾构及掘进技术国家重点实验室
泥膜的类型
泥皮泥膜
无泥 膜
渗透泥膜
泥水几乎不渗透，只形 成泥膜
盾构及掘进技术国家重点实验室
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15 盾构及掘进技术国家重点实验室
➢ 刀盘的设计要求 (1) 能够降低对刀具的磨损； (2) 保护刀盘的钢结构，刀盘的结构材料为Q345B 、16MnR、 GS52或相
当于这种材料的铸钢； (3) 能够实现高的贯入度； (4) 选择降低刀具的磨损及维持掌子面稳定的最优刀盘开口率； (5) 幅轮设计以使每个旋转方向都有多个碴土出口； (6) 2 个旋转方向(正/反)； (7) 刀盘前面有独立的喷口用于防止刀盘结泥饼； (8) 连接到主驱动的连接臂（厚壁管）保证刀盘良好的稳定性； (9) 出碴通道的几何设计必须满足开挖仓容易出碴； (10) 大的物料通道从刀盘外缘通到刀盘中心区域，这样便于将挖掘的物
泥水大盾构方案
泥水大盾构方案1. 引言泥水大盾构是一种在地下挖掘隧道时使用的工程机械。
它能够在不影响地表和周围环境的情况下进行挖掘，因此广泛应用于城市交通、地铁及其他地下通道工程。
本文将介绍泥水大盾构的工作原理、优势以及施工方案。
2. 工作原理泥水大盾构是使用一个圆柱形的盾构机来挖掘地下隧道。
盾构机主要由盾构头、推进系统、控制室和环片组成。
在施工过程中，盾构机首先通过盾构头对土层进行剥离和挖掘。
同时，盾构机通过推进系统将盾构机向前推进，并在后方放上预制的环片来支撑隧道壁面。
随着盾构机的推进，工作区域会被不断挖掘和支撑。
冠状稀土液是利用注浆管通过泥水注浆系统向前注入地下，形成一个稳定的液态泥土环，以防止土层坍塌。
同时，冠状稀土液还能将挖掘出的泥土通过管道输送到地面。
3. 优势泥水大盾构相比传统的地下挖掘方法具有许多优势：•高效快速: 盾构机能够同时进行挖掘和支撑，施工速度快，提高了工作效率。
•安全可靠: 盾构机能够将群众和工人与挖掘工程隔离，减少了施工过程中的意外风险。
•环保低碳: 盾构机能够最大程度地减少对周围环境的影响，避免了大面积地表开挖和爆破带来的空气和噪音污染。
•适应性强: 盾构机能够适应各种地质条件，包括软土、沙层和岩石。
4. 施工方案4.1 准备工作在进行盾构施工之前，需要进行一系列的准备工作：1.调查勘探：对施工区域进行地质勘探，确定地下水位、土质情况以及任何可能影响施工的地质因素。
2.设计方案：根据勘探结果，设计盾构施工方案，包括隧道的路径、尺寸和施工进度。
3.材料采购：采购所需的盾构机、环片、注浆材料等。
4.现场准备：清理施工区域，搭建临时设施，确保施工现场的安全和通畅。
4.2 施工过程盾构施工可以分为以下几个步骤：1.开始挖掘：将盾构机定位到起始点，开启盾构机，开始挖掘。
2.推进隧道：盾构机通过推进系统向前推进，同时进行挖掘和固土。
3.安装环片：当盾构机挖掘到一定距离时，将预制的环片通过后方传送带安装到隧道壁上。
泥水平衡盾构技术基础
20 10 0 0,001 0,002 0,006 0,02 Grain Diameter d in mm
Slurry
0,06 0,2 0,6 2,0
-5 Coarse sand 10 -6 Medium sand 10 -7 Fine sand 10 Sandy, Silty clay 10- 8 Silt -9 10
泥水盾构技术介绍
盾构技术基础内容
1、盾构机概述（基本概念，历史与现状）
2、盾构机的分类 3、泥水盾构基本工作原理 4、泥水盾构机与配套设备 5、泥水平衡盾构施工 6、关键技术问题
泥水盾构机
1、盾构概述（基本概念，历史与现状） 1.1盾构基本概念
盾 构 机 （ Shield Machine, Tunnel Boring Machine，TBM） —也称为隧道掘进机。 综合配有各种不同的挖掘、顶进、转向、支护、排 渣、衬砌、运输机械，和自身配备的传感、测量与 控制装置一起，形成一个完整的施工机械系统。
Mittel-
Permeability
Cobbles Coarse gravel
–– –– –– –– ––
10 1 10 10 10 10
-1 -2 -3 -4
Siebkorn
Fein-
Medium gravel
Mittel-
Massenanteile der Körner <d in % der Gesamtmenge
人工开挖式；机械开挖式 敞开式；密闭式 土压平衡式；泥水平衡式 软土盾构；硬岩盾构 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。
泥水平衡式
开式
复合式盾构
泥水盾构工法
注浆施工
在管片拼装完成后，进行注浆施工， 对隧道周围土体进行加固处理。
施工监测与评估
施工监测
对施工过程中各项参数进行监测，如 盾构机掘进姿态、泥浆压力和流量、 管片拼装质量等。
施工评估
根据监测数据对施工过程和成果进行 评价，及时发现和解决施工中存在的 问题，确保工程质量和安全。
在施工过程中，泥水舱内的泥水压力需要与地层压力保持动 态平衡，以维持地层的稳定性。同时，泥水舱内的泥水压力 也需要与泥水舱的几何形状相匹配，以确保施工安全。
泥水处理与循环利用
泥水处理与循环利用是泥水盾构工法的关键技术之一，通 过将挖掘出的泥水进行分离、筛选、搅拌等处理，实现泥 水的循环利用。
在施工过程中，挖掘出的泥水需要进行分离，去除其中的 大颗粒和杂质，然后通过搅拌和添加适量的化学药剂，使 其达到所需的物理和化学性能指标。处理后的泥水可以再 次用于控制地层压力、冷却刀盘和润滑管片等施工操作。
泥水盾构工法适用于各种土壤 和软岩地层，具有广泛的适用
性。
泥水盾构工法的缺点
泥水处理问题
挖掘过程中产生的泥水需要妥善处理，否则 会造成环境污染。
成本较高
相对于其他工法，泥水盾构工法的设备成本 和运营成本较高。
施工精度要求高
由于泥水盾构的挖掘精度受多种因素影响， 因此对施工精度要求较高。
施工条件受限
远程监控与决策支持系统
建立远程监控与决策支持系统，实现施工过程的实时监控和远程控 制，提高施工管理的智能化水平。
06 泥水盾构工法案例分析
案例一：某地铁区间隧道泥水盾构施工
总结词：成功应用
详细描述：某地铁区间隧道采用泥水盾构工法进行施工，通过合理的泥水处理和掘进控制，成功穿越了复杂的地质条件和重 要建筑物，保证了施工安全和质量。
泥水盾构施工方案
泥水盾构施工方案一、工程概况泥水盾构是一种根据现场特点和需要，采用盾构机械设备，进行地下连续隧道施工的一种方法。
泥水盾构广泛应用于城市地铁、地下通道等工程中，具有施工速度快、效率高、安全可靠等特点。
本施工方案以城市地铁建设项目中的盾构段为例进行介绍。
二、施工内容本次施工的是一条盾构孔洞，总长度为1500米，深度为30米。
施工采用盾构法，施工孔径为8.8米。
挖掘过程中需要进行泥水隔离和盾构管片的安装。
具体施工内容如下：1.前期准备（1）确定盾构线路，设计施工计划。
根据地质勘查数据和设计要求，确定盾构的盾体截面尺寸、盾构机的型号和配置。
（2）搭建临时设施，包括施工办公区、设备堆场等，并配备相应的施工设备和人员。
（3）采取护坡措施，确保施工区域的安全。
（4）清理现场，处理掉施工区域内的废弃物和杂物。
2.盾构机械设备调试（1）搭建盾构机工作平台，并进行必要的调整和检查，确保设备运行正常。
（2）安装盾构机后方的螺旋输送机、水平切割机和尾部封隔装置，确保设备各部分配合良好。
（3）进行盾构机的试运行，检查设备的运行情况和参数是否符合要求。
（4）根据实际情况，对盾构机进行调整和优化，以保证施工顺利进行。
3.泥水隔离（1）在盾构机前方进行泥土的掘进，同时在掘进区域内设置泥水隔离装置，以确保隧道内的泥浆不会向外漫溢。
（2）采用浆液泵将盾构机前方掘进的土壤通过泥水隔离装置输送出来，并进行处理。
（3）在隔离工作面内设置围壁，以隔离泥浆和泥土，并进行清理和处理。
4.盾构管片安装（1）在盾构机后方设置安装组，负责盾构管片的制作、运输和安装。
盾构管片的材料和尺寸需要根据具体要求进行选择。
（2）将盾构机后方的开挖区域占据的土壤进行处理，并通过输送带将盾构管片送到安装位置。
（3）通过液压系统将盾构管片一片片安装到盾体上，并进行连接和固定。
（4）在安装过程中对盾构管片进行检查，确保质量和尺寸满足设计要求。
5.施工完成（1）完成盾构孔洞的全部挖掘和管片安装后，进行最后的检查和测试。
泥水盾构机工作原理
泥水盾构机工作原理泥水盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用设备，它的工作原理主要包括盾构机的结构组成、施工过程和工作原理等方面。
首先，我们来了解一下泥水盾构机的结构组成。
泥水盾构机主要由盾构壳体、推进系统、泥水处理系统、电气控制系统等部分组成。
盾构壳体是泥水盾构机的主体部分，它由前部掘进室、中部推进室和后部尾部室组成，前部掘进室安装有刀盘和刀盘推进液压缸，中部推进室用于安装隧道衬砌机构，后部尾部室则安装有尾部密封系统。
推进系统由主推进液压缸、副推进液压缸、推进齿轮和推进链条等组成，主要用于推动盾构壳体前进。
泥水处理系统用于处理盾构施工过程中产生的泥浆和废水，保证施工现场的清洁和环境的保护。
电气控制系统则是泥水盾构机的智能控制中心，通过对各种传感器和执行机构的监测和控制，实现盾构机的自动化施工。
在了解了泥水盾构机的结构组成之后，我们来看一下它的施工过程。
泥水盾构机的施工过程主要包括掘进、推进、衬砌和尾部封闭等步骤。
首先是掘进过程，盾构机通过刀盘的旋转和推进系统的作用，不断地向地下挖掘，同时泥浆和废水通过泥水处理系统进行处理。
接着是推进过程，推进系统通过主推进液压缸和副推进液压缸的作用，推动盾构壳体向前推进，同时隧道衬砌机构对挖掘的隧道进行衬砌。
衬砌过程是将预制的隧道衬砌环片逐个安装在挖掘好的隧道内，形成完整的隧道结构。
最后是尾部封闭过程，尾部密封系统对尾部空间进行封闭，保证施工现场的安全和环境的保护。
了解了泥水盾构机的结构组成和施工过程之后，我们来看一下它的工作原理。
泥水盾构机的工作原理主要是利用刀盘的旋转和推进系统的作用，不断地向地下挖掘，并通过泥水处理系统处理泥浆和废水，同时通过隧道衬砌机构进行隧道的衬砌，最终完成隧道的开挖和建设。
盾构机的推进系统通过主推进液压缸和副推进液压缸的作用，推动盾构壳体向前推进，同时保证施工现场的安全和环境的保护。
电气控制系统对各种传感器和执行机构进行监测和控制，实现盾构机的自动化施工，提高施工效率和施工质量。
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
泥水平衡盾构
气垫室
泥膜
压缩空气 泥水
地层
刀盘
送泥管
排浆管
泥水平衡盾构机出土（渣）的工作原理是：利用泥水室的泥水 压力来平衡切削面的土、水压力，切削下来的土体与泥水室内 的泥水充分混合后,由泥水输送系统输送到泥水分离系统进行分 离,废弃渣土,泥水经改良后,再次由管路输送回泥水室循环使用。
泥水平衡盾构 泥水盾构有两种体系，即直接控制型和间接控制型 。日本和英国一般采用直接控制力平衡盾构
土压平衡盾构机出土（渣）的工作原理是：刀盘旋转开挖工作 面的土体，挖掘下来的土料作为稳定开挖面的介质，土料由螺 旋输送机旋转运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺 旋输料器出土量(旋转速度)进行调节。
土压力平衡盾构
马达驱动刀盘旋转切 削土体，同时盾构机液压 千斤顶将盾构机向前推进， 并向密封仓内加入塑流化 改性材料，与开挖面切削 下来的土体经过充分搅拌， 形成具有一定塑流性和透 水性低的塑流体。同时通 过伺服控制盾构机推进千 斤顶速度与螺旋输送机向 外排土的速度相匹配，经 舱内塑流体向开挖面传递 设定的平衡压力，实现盾 构机始终在保持动态平衡 的条件下连续向前推进。
直接控制型泥水盾构
间接控制型泥水盾构
泥水平衡盾构
直接控制型泥水系统流程如下：送泥泵从地面泥浆池 将新鲜泥浆送入盾构的泥水仓，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，经分离后排除土碴，而稀泥浆流向泥浆池，再 对泥浆密度和浓度进行调整后，重新送入盾构的泥水 仓循环使用。
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
目前常用的盾构机主要有土压平衡和泥水平衡盾构机，除 了其出土（渣）的方式不同外，其基本的工作原理是一致 的。 泥水平衡盾构机出土（渣）的工作原理是：利用泥水室的 泥水压力来平衡切削面的土、水压力，切削下来的土体与 泥水室内的泥水充分混合后,由泥水输送系统输送到泥水 分离系统进行分离,废弃渣土,泥水经改良后,再次由管路输 送回泥水室循环使用。
土压平衡和泥水平衡盾构
土压平衡和泥水平衡盾构
土压平衡盾构和泥水平衡盾构是两种地下隧道施工的机械设备，它们用于挖掘隧道，但在不同的地质条件下采用不同的施工方法。
1. 土压平衡盾构（Earth Pressure Balance Shield）：土压平衡盾构是一种用于在不稳定的土壤或岩石条件下挖掘隧道的机械设备。
它在挖掘隧道时使用一个压力平衡系统，以维持机器内外的土压平衡，防止隧道坍塌。
这种类型的盾构机适用于软土、黏土、沙土、粉土等土壤条件。
土压平衡盾构通常需要在机器内部维护一个特定的土压平衡，并使用搅拌器来混合挖掘的土壤，以确保隧道的稳定性。
2. 泥水平衡盾构（Slurry Balance Shield）：泥水平衡盾构是一种用于在水饱和土壤或淤泥中挖掘隧道的机械设备。
在挖掘隧道时，它使用泥浆（一种特殊的液体混合物，通常由水和粉状材料组成）来维持平衡，并防止隧道坍塌。
泥水平衡盾构通常适用于河床、湖底、泥浆或淤泥等具有高度不稳定性的条件。
泥水平衡盾构通常能够挖掘较大直径的隧道，并在挖掘过程中通过泥浆输送土壤和岩石碎片。
这两种盾构机都是在地下施工中非常重要的工具，可以用于各种地质条件下的隧道挖掘工程。
它们的设计和操作方法取决于具体的施工要求和地质条件。
这些盾构机通常需要高度技术和工程知识，以确保安全和有效的隧道施工。
泥水平衡盾构施工技术概论章龙管课件
粗颗粒含量高的碴土不能形成具备这种 功能的碴土，因而不能实现土压平衡,只能借 助于泥水平衡盾构大比重的泥浆悬浮液，形 成泥膜并传递压力。
从掘进的角度，泥水平衡盾构机也适用 于细颗粒土层，但细颗粒浆液的泥水分离难 度大，投入大，场地要求高。
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4、管片安装和盾尾壁后注浆系统
主要作用是为开挖后的空间提供支撑和及时充填盾构机外 壳前移后留下的空间。包括管片安装机、吊机、注浆泵和相 应管路。
管片安装机结构示意图
同步注浆示意图
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第四章 术
泥水平衡盾构施工关键技
33
盾构始发 盾构到达
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（一） 盾构始发、到达
一般来说，盾构始发和到达技术的关键在于洞口地基加固范围、效 果和洞圈止水密封的效果。
运输轨线
高压电缆 备用管路 循环水管 排污管
人行走道
40
成型隧洞
（二）泥水压力设置 • 泥水压力采用静止土压力（水土分算）作为控制上限，
主动土压力作为控制下限。穿越密集建筑物时压力设定 值靠近上限。一般根据地层性质，砂土、粉土、粉质粘 土等渗透系数较大的地层，采用水土分算。地面荷载偏 压的情况下，压力设定值宜取超载和无荷载的中间值。 • 判断合理性的依据： • A、压力设定要不断摸索，通过地表沉降及时修正。 • B、在渗透性大的地层，利用泥浆漏失量作为检验压力 设定是否合理为依据是可行的。 • 工程施工过程中，根据各项参数分析，总结出适应于该 工程的泥水压力参考计算公式。
44
盾构控制
盾构掘进同步注浆控制
盾构掘进
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（四）壁后注浆
泥水盾构操作及常见问题处理方法
检查主轴承的润滑和散热系统是否正常，及时清理轴承箱内的杂质和更换润滑油，降低轴承温度。
04 泥水盾构操作安全措施
人员安全防护措施
01
02
03
人员培训
所有参与泥水盾构操作的 人员必须经过专业培训， 熟悉操作规程和安全要求。
穿戴防护用品
操作人员必须穿戴符合安 全标准的防护服、手套、 安全鞋等，以防止意外伤 害。
泥水输送异常处理方法
泥水输送管路堵塞
检查输送管路的连接是否牢固，清理 管路内部的杂物，保持管路畅通。
泥水输送泵故障
检查输送泵的轴承、密封件等是否正 常，及时更换损坏的零部件，确保泵 的正常运转。
泥水分离异常处理方法
泥水分离器效果差
检查分离器的筛网是否堵塞，清理筛网上的杂质，提高泥水分离效果。
泥水分离器溢流口堵塞
泥水盾构操作注意事项
• 在泥水盾构操作过程中，需要注意以下几点：首先，要严格控 制盾构机的推进速度和出土量，避免超挖和欠挖；其次，要密 切关注泥水仓的压力和流量，防止泥水泄漏和土渣涌入；第三， 要加强设备的维护和保养，防止设备故障影响施工进度和质量； 第四，要做好洞口止水与加固工作，防止隧道坍塌和渗漏；最 后，要加强施工现场的安全管理，防止发生安全事故。
该水利工程采用大型泥水盾构机，针对复 杂的地质条件和环境因素，采取了一系列 科学合理的施工方案和技术措施。工程不 仅规模宏大，而且技术难度高，为地区经 济发展和民生改善发挥了重要作用。
失败案例一
总结词
安全意识淡薄、管理混乱、技术失误
详细描述
该隧道工程在泥水盾构施工过程中发生事故， 主要原因是施工单位安全意识淡薄，管理混 乱，以及技术失误。事故造成了人员伤亡和 财产损失。通过该案例分析，应加强施工现 场的安全管理，提高施工人员的安全意识和 技术水平，确保泥水盾构施工的安全顺利进 行。
泥水盾构泥浆参数测试
泥水盾构泥浆参数测试泥水盾构泥浆参数测试是指在盾构施工过程中，对泥浆进行测试，以确定其性能和适应性。
泥水盾构是一种在地下开挖隧道时常用的施工方法，其核心是通过在推进头周围注入一定浓度的泥浆来保持隧道的稳定性，同时顺利推进。
泥水盾构泥浆参数测试对工程的顺利进行起到了至关重要的作用。
1.密度测试：泥浆的密度是指单位体积泥浆的质量。
密度测试可以通过测量单位体积泥浆的质量和体积来进行。
泥浆的密度要根据具体工程要求进行控制，密度过高或过低都会导致推进困难或者隧道不稳定。
2.黏度测试：泥浆的黏度是指泥浆流动时所产生的内阻力。
黏度测试可以通过旋转式黏度计来进行。
泥浆的黏度要根据盾构施工的需要进行控制，黏度过大会使泥浆流动困难，黏度过小则无法形成足够的支撑力。
3.PH值测试：泥浆的PH值是指泥浆中氢离子的浓度。
PH值测试可以通过PH电极仪来进行。
泥浆的PH值一般要控制在中性范围内，过高或过低都会对盾构机械设备和盾体产生腐蚀作用。
4.过滤损失测试：过滤损失是指泥浆在通过滤纸时的液体流失量。
过滤损失测试可以通过滤失仪来进行。
过滤损失的大小可以反映泥浆中的固体颗粒、聚合物等成分的含量和粒径分布，对泥浆的稳定性和隧道支护起到了重要作用。
5.粘度变化测试：在长时间盾构施工过程中，泥浆的粘度会随时间变化。
粘度变化测试可以通过维生素C试验仪来进行。
粘度的变化情况可以反映泥浆中聚合物的降解程度和溶解性。
除了以上常规测试参数外，还可以根据具体施工要求进行其他测试，例如泥浆中固体含量测试、离子浓度测试、流变性能测试等。
泥水盾构泥浆参数测试的目的是为了保证泥浆的性能符合工程要求，同时提供实时数据供施工人员进行导向调整和优化。
只有通过综合考虑泥浆参数，合理调整盾构施工过程中的注浆参数，才能保证盾构机械设备的正常运行，同时确保隧道施工的安全和质量。
泥水盾构工艺流程
泥水盾构工艺流程
泥水盾构是目前较为先进的隧道掘进技术之一,其主要工艺流程包括: 1. 立坑开挖:根据设计要求开挖启动立坑和接收立坑,立坑底板要达到设计高程。
2. 盾构机安装:在启动立坑内安装好盾构机,对其进行调试,确保所有系统正常工作。
3. 切入作业:盾构机在立坑底板上进行切入作业,形成一个圆形的孔洞,以便盾构机进入。
4. 盾构推进:盾构机在掘进过程中,不断填加预拌泥浆来保持掘进面稳定。
同时安装预制片衬砌隧道。
5. 泥水循环系统:将掘进产生的破碎土石与泥浆分离,再将清水泥浆重新送回掘进面,实现泥水循环利用。
6. 掘进监测:设置激光导向系统实时监测掘进路径和方位,保证隧道精确达标。
7. 后续支护:隧道掘进后,根据设计要求在隧道内进行二次衬砌、注浆等支护措施。
8. 接收作业:盾构机掘进至接收立坑后,进行接收作业,完工后拆卸盾构机。
通过上述工艺流程的实施,可以确保泥水盾构施工高效、精准、安全,完成预定的隧道掘进任务。
泥水平衡盾构施工方案
泥水平衡盾构施工方案一、工程概述本次泥水平衡盾构施工工程旨在高效、安全地完成隧道挖掘任务，确保隧道施工质量、进度及环境安全。
工程地点为[具体地点]，隧道设计长度为[具体长度]，直径为[具体直径]米，隧道覆土深度为[具体深度]米。
工程将采用泥水平衡盾构法施工，以适应地质条件复杂、地层变化大的特点。
二、施工前准备对施工区域进行详细的地质勘察，了解地层分布、地下水位、土质特性等，为盾构机的选型与配置提供依据。
完成施工图纸的设计及审批，确保施工图纸与实际施工条件相符。
编制施工组织设计，明确施工流程、人员分工、机械设备配置等。
对施工现场进行清理，确保施工场地平整、无障碍物。
三、盾构机选型与配置根据地质勘察结果，选择适合的盾构机型号，并配置相应的掘进、出土、注浆等设备。
确保盾构机能够满足施工需求，提高施工效率。
四、临时设施搭建在施工现场搭建临时设施，包括办公区、生活区、材料存放区等。
临时设施应符合安全、卫生、环保等要求，确保施工人员的正常生活与工作。
五、护坡与现场清理在隧道口周围设置护坡，防止施工过程中发生边坡失稳、坍塌等事故。
对施工现场进行定期清理，保持场地整洁，确保施工进度顺利进行。
六、盾构机安装调试对盾构机进行安装，确保各部件安装正确、紧固可靠。
对盾构机进行调试，包括电气系统、液压系统、掘进系统等，确保盾构机能够正常运行。
七、泥水隔离与掘进采用泥水平衡法进行掘进，确保掘进过程中隧道壁面的稳定。
通过泥浆循环系统，实现掘进过程中的泥水分离与循环利用，降低施工成本。
八、管片选型与拼装根据隧道设计要求，选择合适的管片类型与规格。
对管片进行拼装，确保管片之间的连接紧密、平整，满足隧道防水、受力等要求。
九、注浆与质量控制在管片拼装完成后，进行注浆作业，填充管片之间的空隙，确保隧道壁面的密实性。
对施工质量进行全过程监控，确保隧道轴线偏差、管片拼装质量、注浆效果等符合设计要求。
十、问题处理与应急措施在施工过程中，对出现的地质变化、设备故障等问题进行及时处理，确保施工进度与质量。
泥水加压平衡盾构机
通过调节泥水加压系统的压力，使泥 水压力与地层压力保持平衡，从而保 持工作面的稳定。
应用领域
01
02
03
04
地铁建设
在地铁建设中，泥水加压平衡 盾构机广泛应用于地铁隧道的
掘进施工。
铁路建设
在铁路建设中，泥水加压平衡 盾构机可用于铁路隧道、桥梁
等工程的掘进施工。
公路建设
在公路建设中，泥水加压平衡 盾构机可用于高速公路、城市
某大型水利工程的泥水加压平衡盾构机实践
总结词：高效挖掘
详细描述：在某大型水利工程中，泥水加压平衡盾构机展现了高效挖掘能力。通过优化刀具设计和泥浆循环系统，大幅提高 了挖掘效率，缩短了工期，降低了工程成本。
国际上先进的泥水加压平衡盾构机介绍
总结词：技术领先
详细描述：国际上先进的泥水加压平衡盾构机采用了最先进的技术和材料，具有更高的稳定性和耐用 性。同时，这些盾构机还配备了智能化控制系统，能够实现远程监控和自动控制，进一步提高施工效 率和安全性。
特点
泥水加压平衡盾构机具有高效率、高 精度、低地层损失、低环境污染等优 点，广泛应用于地铁、铁路、公路、 水利等隧道工程建设。
工作原理
泥水循环
泥水加压平衡盾构机通过泥水循环系 统将切削下来的泥土和地下水进行分 离，分离后的泥土被输送到土方堆放 处，而水则被循环利用。
压力控制
切削与推进
切削盘将地层切削下来，并通过推进 系统将切削下来的泥土和盾构向前推 进。
泥水加压平衡盾构机
目录
• 泥水加压平衡盾构机概述 • 泥水加压平衡盾构机的结构 • 泥水加压平衡盾构机的操作与维护 • 泥水加压平衡盾构机的发展趋势与未来展
望 • 泥水加压平衡盾构机的案例分析
公路隧道泥水盾构施工技术指南
公路隧道泥水盾构施工技术指南一、引言公路隧道是连接两地的重要交通设施，对于交通运输的发展和经济的发展起着至关重要的作用。
而泥水盾构技术作为一种先进的隧道施工技术，具有施工周期短、安全性高、对周边环境影响小等优点，因此在公路隧道施工中得到了广泛的应用。
本文将对公路隧道泥水盾构施工技术进行详细分析，旨在为相关施工人员提供一份实用的施工技术指南。
二、泥水盾构概述泥水盾构是一种利用液压举升系统来推进的隧道掘进机械。
其主要特点是采用土压平衡掘进的方式，能够适应不同地质条件下的隧道施工，在软土、泥土等复杂地质条件下有着很好的适应性。
同时，泥水盾构在施工过程中也可以有效地控制地下水位，降低隧道施工风险，因此在公路隧道工程建设中得到了广泛的运用。
三、泥水盾构施工工艺1.前期准备工作在进行泥水盾构施工前，需要进行充分的前期准备工作。
首先，需要对隧道地质情况进行详细的勘察和分析，了解地下水位、地层情况等重要信息。
其次，需要进行现场测量和定位，确定隧道线路和工程标高。
最后，需要进行现场环境的清理和整治，保证施工区域的安全和整洁。
2.施工设备准备泥水盾构施工需要用到一系列专业设备，如盾构机、液压举升系统、混凝土搅拌站等。
在施工前需要进行设备的检测和维护，确保设备运转正常和安全。
同时，对施工人员进行相关技术培训和安全教育，提高施工人员的专业素养和施工安全意识。
3.掘进施工泥水盾构施工的关键环节是隧道的掘进工作。
在进行掘进工作时，需要根据地质情况和施工进度进行合理的掘进方案设计，确保施工的顺利进行。
同时，需要不断监测和分析地质变化和地下水位变化，及时调整施工参数和掘进速度。
4.地下水位控制在泥水盾构施工中，地下水位的控制是非常重要的。
地下水位的过高会对施工造成较大的影响，因此需要采取适当的地下水位降低措施，如加固隧道围岩、使用地下水抽水系统等，确保地下水位在可控范围内。
5.环境保护在进行泥水盾构施工时，需要充分考虑周边环境的保护。
泥水平衡盾构施工
泥浆泵
将处理后的泥浆通过管道输送到盾构 机内部。
泥浆搅拌器
将处理后的泥浆搅拌均匀，以供盾构 机使用。
注浆设备
注浆管
将浆液注入到隧道周围， 起到止水、加固等作用。
注浆泵
将浆液通过注浆管注入到 隧道周围。
压力注浆机
用于高压注浆，提高隧道 结构的稳定性。
其他辅助工具
测量仪器
用于监测盾构机的位置和姿态，确保 隧道施工精度。
泥水平衡盾构施工
目 录
• 泥水平衡盾构施工概述 • 泥水平衡盾构施工设备与工具 • 泥水平衡盾构施工流程 • 泥水平衡盾构施工质量控制 • 泥水平衡盾构施工安全措施 • 泥水平衡盾构施工案例分析
01
泥水平衡盾构施工概述
定义与特点
定义
泥水平衡盾构施工是一种使用盾 构机在地下挖掘隧道的施工方法 。
注浆充填作业
按照施工要求进行注浆充填，确保隧道结构稳定和止水效果。
施工监测与评估
位移监测
对隧道轴线、衬砌结构等进行 位移监测，及时发现异常情况
。
沉降监测
对施工区域周边地面进行沉降 监测，确保施工安全。
应力监测
对衬砌结构进行应力监测，评 估衬砌结构的受力状态。
施工效果评估
根据监测数据和实际施工情况 ，对施工效果进行评估，及时
。
衬砌管片安装
1 2
管片拼装设计
根据隧道断面尺寸和衬砌厚度，设计管片拼装方 案。
管片运输与堆放
将管片运至施工现场并合理堆放，方便后续拼装。
3
管片拼装作业
按照设计方案将管片拼装成环，形成隧道衬砌结 构。
注浆充填
注浆材料选择
根据工程要求选择合适的注浆材料，如单液浆、双液浆等。
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双管片行车
双管片行车作为管片运输系统中重要设备，最大起重 量为40T，每次可搬运两块管片，节省管片运输时间。 工作时，由2#台车后端起吊，通过台车内部运输至前 端，将管片放置在单管片接收平台上。整个运输过程可 以实现人工及半自动两种控制方式。
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中交隧道局南京Leabharlann 三路过江通道制浆系统 全自动制浆系统QZJ-200从上料（水）、称重、搅 拌到输送全过程均为自动控制运行（亦可人为干预）， 具有制浆速度快，浆液搅拌均匀等特点。通过上位机预 设定水灰比，可灵活配制从1.05～1.20g/cm3之间不同 密度的浆液。制浆时间可调，每个制浆周期耗时最多 3～5分钟。足以满足应急补浆所需。
单管片行车
该行车位于1#台车后部，主要用于油脂搬运及接受 平台上管片的转移，最大起重量为20T，每次可起吊一 块管片。当行车起吊接收平台上放置的管片时，运用液 压油缸实现管片开启和闭合，运用旋转马达将管片整体 旋转±90°。通过液压系统还可以调整管片位置精度，并 放置在管片供给装置末端接收段。
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3 泥水处理系统 2
筛分 压滤系统 制浆系统 调浆系统
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筛分
泥浆处理系统由筛分系统、压滤系统、制浆系统、 调浆系统等构成，通过管路连接使各系统单元组合在一 起，达到盾构机泥水循环泥浆指标要求的目的。
本项目泥水处理系统采用型号为ZX-3000筛分处理 设备，总机泥水处理量为3×1000m3/h，筛分设备分 为三个泥水处理单元，每个单元又由9个框架3层结构构 成，设备总重量108t，装机功率1500KW。筛分设备结 构图如下。
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南京纬三路越江隧道工程采用开挖直径 φ 15.02m 泥水平衡复合 式盾构机，设计满足施工水压达 0.77MPa ，石英含量高达 50 ％的砂 卵层、强度可达120MPa的岩层、粘土层、特别是上软下硬的复合地 层施工技术要求。盾构机全长133m，分为盾体和后配套设备两部分， 其中盾体长度为 14.58m，包括切口环、承压环、盾尾三部分组成， 气垫舱则位于切口环内，通过高压气体平衡开挖面土体的稳定性；后 配套分3节台车，采用衍架结构，台车之间通过连接销和牵引油缸连 接。按工作内容和性质主要可划分为刀盘、推进系统、拼装系统、同 步注浆系统、环流系统、管片运输系统、空气系统、冷却系统、润滑 系统等。
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刀具配置设计理念
盾构机在粘土层、砂层中掘进时，主要依靠先行刀和可 更换式切削刀挖掘软土（距离面板高度为200mm），刀具 可通过磨损检测装置检查，当需要更换切削刀时，可采用常 压换刀方式，作业人员通过常压通道进入密闭辐条内，按作 业流程更换切削刀。盾构机穿越砂卵层、岩层前，先加装刀 座将切削刀回缩100mm。此后，掘进过程中主要依靠辐条 面板上预装滚刀挖掘岩土（距离面板高度为160mm），并 且面板布置38把备用可推出式滚刀，与面板高度齐平。当检 查滚刀磨损严重时，可通过带压换刀方式进行滚刀更换。
中交隧道局南京纬三路过江通道工程
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目录
1. 泥水平衡盾构简介 2. 泥水处理系统
3.
泥水平衡盾构掘进技术
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3 泥水平衡盾构简介 1
泥水平衡盾构基本原理
泥水平衡盾构特点 泥水平衡盾构工作原理
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泥水平衡盾构是在机械式盾构刀盘的后侧，设置一道封 闭隔板，隔板与刀盘间的空间定义为泥水仓舱，把水、膨 润土、及添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水舱， 待泥水充满整个泥水舱，并具有一定压力，形成泥水压力 室。通过泥水的加压作用和压力保持机构，能够维持开挖 工作面的稳定。盾构推进时，旋转刀盘削切下来的土砂经 搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地 面泥水分析系统，将碴土、水分离后重新送回泥水舱，这 就是泥水气压平衡盾构法的主要特征。
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注浆装置位于1#台车中间，主要包括三个注浆泵、 浆液箱及管路等组成。盾尾注浆管共计12个（6用6备） 均匀分部在盾尾上。盾构机掘进时，注浆泵将浆箱中的 浆液泵送至盾尾同步注浆管，浆液凝固后就可以起到稳 定管片和地层的作用。 为了适应掘进速度的快慢，可根据盾尾压力来控制 注浆量的大小，同步注浆时，应注意以下两点，一是保 证盾尾油脂密封不会被击穿，管片不会受到过大的压力， 二是保证周围土层较小扰动。本系统采用自动注浆方式， 预先设定好注浆流量值，当盾构机掘进时，自动进行盾 尾注浆。
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刀盘系统 推进系统 拼装系统 同步注浆系统 环流系统 管片运输系统
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刀盘刀具的配置情况
刀盘采用辐条—面板式，开挖直径达15.02m，开口率 25.7%。其主要材料采用合金结构钢Q345B，结构表面焊接 耐磨板（HARDOX500），辐条及面板厚度100mm，外周 圆弧板厚度120mm。驱动方式采用电机驱动 （250KW×6P×690V×40Hz×15个）。中心回转接头配置 液压油管和磨损检测线路，可以实现刀盘部分刀具的动作以 及刀具磨损情况分析。
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管片拼装机是隧道施工用的盾构掘进机中的重要部 件之一。可以用于安装预制好的钢筋混凝土管片以及铺 设1#台车轨道船底板。盾构机向前掘进后,必须用管片 拼装成隧道衬砌,以此保护开挖好的隧道表面土体稳定 性。管片拼装系统由中心支撑回转机构、水平行走机构 及径向油缸伸缩机构等组成。管片的对中、就位则通过 真空吸盘来调整拼装精度。从而实现平移、回转、升降、 偏转、俯仰、横摇6个自由度。连锁保护装置设置，平 移油缸行程3272mm，k—segment，伸缩油缸行程 2000mm，k管片行程500mm。
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推进系统泵单元由 4个液压泵，1 个先导泵组成 .通 过若干电磁先导液压阀块控制流体介质的流量、方向、 压力三个参数，从而实现油缸的伸缩功能。本盾构机采 用58根 （29组） 液压油缸，分为上、下、左、右四个 区 域 ， 油 缸 最 大 行 程 3200mm ， 通 过 检 测 NO1 、 NO15 、 NO29 、 NO44 号油缸来测定该区油缸行程。 每组油缸端部设有万向接头撑靴，表面加装防护板。当 盾构掘进时，运用油缸撑靴与管片之间反作用力，为盾 构及后配套设备提供前进动力。
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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； 泥水传递速度快而且均匀，开挖面平衡土压力的控制 精度高，对开挖面周围土体的干扰少，地面沉降量控 制精度高； 盾构出土，减少了运输车辆，进度快；刀盘、刀具磨 损小，适合长距离施工； 刀盘扭矩小，更适合大直径盾构隧道施工； 适用于软弱的淤泥质黏土层、松散的砂土层、砂砾层、 卵石层和硬土的互层等底层，特别适用于地层含水量 大、上方有水体的过江隧道和海底隧道。
管片供给装置
该装置位于1#台车下方，船 底板上方，通过牵引油缸与盾构 台车连接。装置末端可接收单管 片行车输送的管片，运送方式通 过集成液压千斤顶群整体移动管 片。此外，为了防止管片破损， 加装橡胶等保护材料。在盾构机 掘进时，整个装置可储存一环管 片，通过有线界面可控制管片供 给装置的前进、后退和搬运速度。
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泥水气压平衡式盾构机
适用于地下水压大（一般0.25-0.3Mpa以上），土体渗 透系数大的地质状况。依靠泥水在切削面形成泥膜，通过加 气压来调整泥水的压力达到切削面的稳定，其特点是泥水输 送系统不参与压力调节。其压力舱由泥水舱（开挖舱）和气 垫舱组成，通过改变气垫舱的压力，间接调整泥水舱的工作 压力，这种控制方式反应灵敏，控制精度高。泥水舱内部的 泥水在压力作用下，能够迅速渗入开挖面形成泥膜。由于泥 水输送系统不参与压力调节，因此，可以选用更大功率的输 送泵将开挖的渣土以泥浆的形式泵送至隧道外，可以选用大 管径的输送管，具有作业效率高、环境清洁的特点。 地面需要设置泥水处理系统，以供给适合的泥水，处理 切削出的渣土。
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调浆系统 调浆系统由不同功用的泥浆池、泵组、管阀、自动 检测仪器以及相关的控制部分组合而成。其主要功能是 对泥浆处理系统的泥浆进行分配、循环、沉淀和调整。 操作人员可以在集中控制室对泥浆的流向、比重和流量 予以监控。调浆系统的组成为：循环泵1套、补浆泵1套、 供浆泵1套、清水泵2套、清淤泵2套、化学泵2套、污 水泵若干、自行式机械式搅拌器3套、泥浆比重计1套、 液位传感器若干、阀门若干、沉淀池若干、清水池1个、 药池2个、膨化池1个、储浆池1个、调浆池1个、和回 浆池1个。
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纬三路泥水平衡盾构机刀盘系统
刀具种类
A、先行刀-----预松岩土 B、主切刀-----切削岩土 C、刮 刀-----铲土入仓 D、滚 刀-----挖掘岩层
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刀盘驱动滑动装置
通过对盾构机刀盘—驱动部深化设计，创新研制出 刀盘—驱动部滑动装置，运用其功能特性，使刀盘整体 脱离开挖面土体。不仅在刀具更换过程中，给新刀具留 有足够的余量，减小刀具安装阻力；而且在盾构施工中 可作为刀盘脱困应急方案。当刀盘扭矩达到上限时，通 过该系统可减少掌子面土体作用在刀盘上的扭矩，使盾 构机恢复到正常掘进工作中。滑动装置工作机理是通过 液压油缸（4000KN×150S×35MPa×24个）作用于驱 动部，使总重达1000T刀盘—驱动装置整体纵向移动 100mm，通过锁紧油缸（17KN×280S×14MPa×24 个）实现滑动装置制动功能。