土压盾构和泥水盾构施工工艺分析
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土压盾构和泥水盾构工作原理比较
• 土压盾构
• 泥水盾构
土压平衡盾构机是利用安装在 泥水平衡盾构机是在支撑环前面装
盾构机最前面的全断面切削刀 盘，使正面土体切削下来进入 刀盘后面的储留密封舱内，并 使仓内具有适当压力与开挖面 水土压力保持平衡，以减少盾
置隔板的密封舱中，注入适当压力 的泥浆使其在开挖面形成泥膜，支 撑正面土体，并由安装在刀盘上的 刀具切削土体表层泥膜，与泥水混 合后，形成高密度泥浆，由排浆泵 及管道输送至地面处理，整个过程
泥水平衡盾构泥水系统的组成
泥水盾构的泥水系统由四大部分组成 ⑴造浆分系统 ⑵泥水输送分系统 ⑶泥水处理分系统 ⑷泥水监控分系统
造浆分系统
➢包括泥水拌制分系统和浆液调整分系统
• 盾构在掘进过程中，需要进行新旧泥浆交替补充到盾构开挖 面，形成一定厚度的泥膜便于刀盘切削。
• 当旧浆液浆量不足，需要及时补充新鲜浆液，造浆系统根据 浆液的粘度、比重等技术指标进行调整。以便及时向盾构泥 水舱补充浆液，使开挖面快速形成泥膜，便于开挖面稳定和 盾构顺利掘进。
处理，去除团状和块状等粗大颗粒。粗颗粒的分离一般采用 双层或三层振动筛。
泥水监控分系统
•泥水系统的运行和操纵由泥水监控分系统来实现。 •泥水监控分系统由PLC程序实现。通过泥水监控分系统的运用， 随时为盾构施工提供可靠的信息和采集泥水系统的技术数据。 •泥水监控分系统以旁通模式、掘进模式、反循环模式、隔离模 式和长时间停机模式控制等五种不同的状态进行监控。
中铁隧道集团二处有限公司
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析比较
2018年8月25日
土压盾构机
-
土压平衡盾构的概念
➢土压平衡盾构是在机械式盾 构的前部设置隔板，在刀盘 的旋转作用下，刀具切削开 挖面的泥土，破碎的泥土通 过刀盘开口进入土舱，使土 舱和排土用的螺旋输送机内 充满切削下来的泥土，依靠 盾构推进油缸的推力通过隔 板给土舱内的土碴加压，使 土压作用于开挖面以平衡开 挖面的水土压力。
-土压平Biblioteka 盾构的基本配置• 刀盘 • 刀盘驱动 • 刀盘支承 • 渣土改良系统 • 螺旋输送机 • 皮带输送机 • 同步注浆系统 • 盾尾密封系统 • 管片安装机 • 数据采集系统 • 导向系统
土压平衡盾构出渣系统的组成
土压盾构的出渣系统由三大部分组成 ⑴渣土改良系统 ⑵螺旋输送机 ⑶皮带输送机
➢土压平衡盾构用开挖土料作为支撑开挖面稳定的介质，要求具有 良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。一般土壤不 能完全满足这些特性，要进行改良。改良的方法通常为：加水、 膨润土、粘土、CMC、聚合物和泡沫等，根据土质情况选用。
渣土改良系统
➢主要有膨润土添加系统和泡沫系统。
➢是盾构掘进的调节媒介。采用该系统，对于不同的地质条件，通 过添加膨润土及泡沫，改善盾构土舱内切削土体的塑流性，既可 实现平衡开挖面水土压力，又能向外顺畅排土，拓宽了土压平衡 盾构的适应范围。
螺旋输送机
➢螺旋输送机由伸缩筒、出渣筒、液压马达、螺旋轴、出渣闸门组 成。是土压平衡盾构的排土装置，主要有以下三个功能： 1、将盾构土仓内的土体向外连续排出， 2、土体在螺旋输送机内向外排出的过程中形成密封土塞，阻止 土体中的水分散失，保持土仓内土压的稳定。 3、将盾构土仓内的土压值自动与设定土压值进行比较，随时调 整向外排土的速度，控制盾构土仓内实现连续的动态土压平衡过 程，确保盾构连续正常向前掘进。
plant
PM P
P.1.1
P P.1.i P
M
M
PP.2.i P
V22
V20
V19
V18
V21
PM P
V24
P.3
V23
泥水处理分系统
• 泥水处理分系统的作用是将刀盘切削土砂形成的泥水进行颗 粒分离。
• 选择泥水处理设备时，必须考虑两个方面： ①必须能有效地分离排泥浆中的泥土和水分； ②必须具有与推进速度相适应的处理能力。 • 采用振动筛作为首道初级分离，振动筛的作用是对泥水作预
构机要推进对地层土体的扰动， 通过建立在地面中央控制室内的泥
从而控制地表沉降。在出土时， 水平衡自动控制系统统一管理。
由安装在密封舱下部的螺旋输
送机向排土口连续地将渣土排
出。
-
土压盾构施工的基本特点
-
泥水盾构施工的基本特点
-
土压盾构地质适应范围
➢土压平衡盾构主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层 等粘稠土壤的施工。该类型土壤在螺旋输送机内压缩形成防水土 塞，使土舱和螺旋输送机内部产生土压力来平衡掌子面的土压力 和水压力。
• 拌制泥浆的主要材料是膨润土、CMS等。
泥水输送分系统
• 泥水输送分系统将调整浆通过送泥泵与送泥管道输送至盾 构泥水舱。
• 刀盘切削下来的土砂和泥水舱中的泥水合成的泥浆，通过 排泥泵与排泥管道送往地面的泥水处理分系统进行分离。
• 泥水输送分系统主要由送排泥泵、阀、送排泥管道及配套 部件等组成，通过泥水监控分系统进行自动化操作。
P LF V01
V03
V02
P HMT6,6 5
P
V05
V07
V04 V06
V09
V08 V10
V11
V12
P
V14 P
V15
V16
V13
V17
PP.2.1 P
M
FD FD
Depuis l'usine de production de boue Fromthebentoniteplant
Vers usine de traitement de boue To slurry treatment
皮带输送机
➢皮带输送机将渣土从螺旋输送机的出渣口运到渣车内。
泥水盾构机
-
泥水加压平衡盾构的概念
• 泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield），简称 SPB盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水 舱,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水舱内，在开挖面上用泥浆形成 不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开 挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通 过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送
到开挖面。
分离站
调浆池
送泥泵
排泥泵 -
中继泵
泥水平衡盾构基本配置
➢泥水盾构主要由以下五大系统构成： 一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进的盾构掘进系统； 可调整泥浆物性，并将其送至开挖面，保持开挖面稳定的
泥水循环系统； 综合管理送排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况
的综合管理系统； 泥水分离处理系统； 壁后同步注浆系统。
土压盾构和泥水盾构工作原理比较
• 土压盾构
• 泥水盾构
土压平衡盾构机是利用安装在 泥水平衡盾构机是在支撑环前面装
盾构机最前面的全断面切削刀 盘，使正面土体切削下来进入 刀盘后面的储留密封舱内，并 使仓内具有适当压力与开挖面 水土压力保持平衡，以减少盾
置隔板的密封舱中，注入适当压力 的泥浆使其在开挖面形成泥膜，支 撑正面土体，并由安装在刀盘上的 刀具切削土体表层泥膜，与泥水混 合后，形成高密度泥浆，由排浆泵 及管道输送至地面处理，整个过程
泥水平衡盾构泥水系统的组成
泥水盾构的泥水系统由四大部分组成 ⑴造浆分系统 ⑵泥水输送分系统 ⑶泥水处理分系统 ⑷泥水监控分系统
造浆分系统
➢包括泥水拌制分系统和浆液调整分系统
• 盾构在掘进过程中，需要进行新旧泥浆交替补充到盾构开挖 面，形成一定厚度的泥膜便于刀盘切削。
• 当旧浆液浆量不足，需要及时补充新鲜浆液，造浆系统根据 浆液的粘度、比重等技术指标进行调整。以便及时向盾构泥 水舱补充浆液，使开挖面快速形成泥膜，便于开挖面稳定和 盾构顺利掘进。
处理，去除团状和块状等粗大颗粒。粗颗粒的分离一般采用 双层或三层振动筛。
泥水监控分系统
•泥水系统的运行和操纵由泥水监控分系统来实现。 •泥水监控分系统由PLC程序实现。通过泥水监控分系统的运用， 随时为盾构施工提供可靠的信息和采集泥水系统的技术数据。 •泥水监控分系统以旁通模式、掘进模式、反循环模式、隔离模 式和长时间停机模式控制等五种不同的状态进行监控。
中铁隧道集团二处有限公司
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析比较
2018年8月25日
土压盾构机
-
土压平衡盾构的概念
➢土压平衡盾构是在机械式盾 构的前部设置隔板，在刀盘 的旋转作用下，刀具切削开 挖面的泥土，破碎的泥土通 过刀盘开口进入土舱，使土 舱和排土用的螺旋输送机内 充满切削下来的泥土，依靠 盾构推进油缸的推力通过隔 板给土舱内的土碴加压，使 土压作用于开挖面以平衡开 挖面的水土压力。
-土压平Biblioteka 盾构的基本配置• 刀盘 • 刀盘驱动 • 刀盘支承 • 渣土改良系统 • 螺旋输送机 • 皮带输送机 • 同步注浆系统 • 盾尾密封系统 • 管片安装机 • 数据采集系统 • 导向系统
土压平衡盾构出渣系统的组成
土压盾构的出渣系统由三大部分组成 ⑴渣土改良系统 ⑵螺旋输送机 ⑶皮带输送机
➢土压平衡盾构用开挖土料作为支撑开挖面稳定的介质，要求具有 良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。一般土壤不 能完全满足这些特性，要进行改良。改良的方法通常为：加水、 膨润土、粘土、CMC、聚合物和泡沫等，根据土质情况选用。
渣土改良系统
➢主要有膨润土添加系统和泡沫系统。
➢是盾构掘进的调节媒介。采用该系统，对于不同的地质条件，通 过添加膨润土及泡沫，改善盾构土舱内切削土体的塑流性，既可 实现平衡开挖面水土压力，又能向外顺畅排土，拓宽了土压平衡 盾构的适应范围。
螺旋输送机
➢螺旋输送机由伸缩筒、出渣筒、液压马达、螺旋轴、出渣闸门组 成。是土压平衡盾构的排土装置，主要有以下三个功能： 1、将盾构土仓内的土体向外连续排出， 2、土体在螺旋输送机内向外排出的过程中形成密封土塞，阻止 土体中的水分散失，保持土仓内土压的稳定。 3、将盾构土仓内的土压值自动与设定土压值进行比较，随时调 整向外排土的速度，控制盾构土仓内实现连续的动态土压平衡过 程，确保盾构连续正常向前掘进。
plant
PM P
P.1.1
P P.1.i P
M
M
PP.2.i P
V22
V20
V19
V18
V21
PM P
V24
P.3
V23
泥水处理分系统
• 泥水处理分系统的作用是将刀盘切削土砂形成的泥水进行颗 粒分离。
• 选择泥水处理设备时，必须考虑两个方面： ①必须能有效地分离排泥浆中的泥土和水分； ②必须具有与推进速度相适应的处理能力。 • 采用振动筛作为首道初级分离，振动筛的作用是对泥水作预
构机要推进对地层土体的扰动， 通过建立在地面中央控制室内的泥
从而控制地表沉降。在出土时， 水平衡自动控制系统统一管理。
由安装在密封舱下部的螺旋输
送机向排土口连续地将渣土排
出。
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土压盾构施工的基本特点
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泥水盾构施工的基本特点
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土压盾构地质适应范围
➢土压平衡盾构主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层 等粘稠土壤的施工。该类型土壤在螺旋输送机内压缩形成防水土 塞，使土舱和螺旋输送机内部产生土压力来平衡掌子面的土压力 和水压力。
• 拌制泥浆的主要材料是膨润土、CMS等。
泥水输送分系统
• 泥水输送分系统将调整浆通过送泥泵与送泥管道输送至盾 构泥水舱。
• 刀盘切削下来的土砂和泥水舱中的泥水合成的泥浆，通过 排泥泵与排泥管道送往地面的泥水处理分系统进行分离。
• 泥水输送分系统主要由送排泥泵、阀、送排泥管道及配套 部件等组成，通过泥水监控分系统进行自动化操作。
P LF V01
V03
V02
P HMT6,6 5
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V05
V07
V04 V06
V09
V08 V10
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V12
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V15
V16
V13
V17
PP.2.1 P
M
FD FD
Depuis l'usine de production de boue Fromthebentoniteplant
Vers usine de traitement de boue To slurry treatment
皮带输送机
➢皮带输送机将渣土从螺旋输送机的出渣口运到渣车内。
泥水盾构机
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泥水加压平衡盾构的概念
• 泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield），简称 SPB盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水 舱,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水舱内，在开挖面上用泥浆形成 不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开 挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通 过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送
到开挖面。
分离站
调浆池
送泥泵
排泥泵 -
中继泵
泥水平衡盾构基本配置
➢泥水盾构主要由以下五大系统构成： 一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进的盾构掘进系统； 可调整泥浆物性，并将其送至开挖面，保持开挖面稳定的
泥水循环系统； 综合管理送排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况
的综合管理系统； 泥水分离处理系统； 壁后同步注浆系统。