泥水盾构工作原理

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泥水盾构主机图
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主机前体部分为两个仓室，分别是泥水仓（或称刀盘仓） 和气垫仓。其中泥水仓掘进时一般充满泥水，气垫仓在掘 进时一般底部为泥水，上部为压缩空气。泥水仓主要功能 为切削渣土的携带，气仓的主要功能为储存足够体积的压 缩空气，以保证压力稳定的需要。
碎石机结构：在气仓底部设置排浆口，在排浆口布置有专 用的碎石结构即碎石机，对大颗粒的岩石进行破碎，避免 大颗粒进入泥浆循环系统损坏相应部件。
• 泥水加压式盾构工作面土体是依靠泥水压力对工作面上的 水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。工作面任何一点的泥水压力总是大于地下
水压力，从而形成了一个向外的水力梯度，这是保持工作 面稳定的基本条件。
在泥水平衡理论中，泥膜的形
成是至关重要的，当泥水压力 大于地下水压力时，泥水渗入
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；
刀盘所受扭矩小，更适合大直径隧道施工；
适用于软弱的淤泥质粘土层、松散的砂土层、沙砾层、 卵石层和硬土的互层等地层。特别适用于地层含水量 大、上方有水体的越江隧道和海底隧道。
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二、泥水盾构简介
• 泥水盾构分为英国体系、日本体系和德国体系。
为方便。
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三、泥水盾构原理介绍
• 泥水盾构与土压盾构工作系统和结构上，
有很多相同之处，这里以德国体系的泥 水盾构为例，介绍泥水盾构特有的系统， 主要内容包括盾构结构简单介绍、泥水 平衡原理、泥水循环系统、气体保压系 统、泥水处理系统等。
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1、泥水盾构结构简单介绍
泥水盾构结构主要包括刀盘、前体、中 体、盾尾、主轴承、人仓、安装机轨道 梁、管片安装机和吊机、拖车结构以及 在拖车上布置的设备包括控制室、空压 机、电器设备、水泵水箱、泥浆管延伸 装置等。不同的盾构厂家，其布置不同。
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泥水平衡盾构工作原理图
气垫室
膨润土液区
地层
切削刀盘
进浆管
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压缩空气 膨润土溶液
排浆管
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2、泥水盾构施工的特点：
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，对开挖面周边土体的干扰少，地面沉降量控 制精度高；
h
地下水压力
泥水压力 地下水位
土壤，形成与土壤间隙成一定
比例的悬浮颗粒，被捕获并集 聚与泥水的接触表面，泥膜就 H 此形成。随着时间的推移，泥 膜的厚度不断增加，渗透抵抗
Y 盾构机
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。
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3、泥水循环系统
泥水循环系统的控制包括 泥浆循环模式的选择 泥浆循环参数选择 泥浆碎石处理 管路延伸以及止浆处理等。 3.1泥浆循环模式介绍 泥浆循环的方式包括旁通模式、开挖模式、
由于此时开挖室没有泥浆的供给，因此理论上并不需要控
制泥浆\气垫界面液位。然而泥浆\气垫界面的液位可能由
于水从界面上流失或进入而发生变动。在这些情况下，可
能需要补充泥浆（只要注入管道压力许可的话）或排出泥
浆以调整这个液位。
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开挖模式：
P LF V01
V03
V02
P HMT6,6 5
P
V05
反循环模式、隔离模式和长时间停机模式。
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旁通模式
这个模式是待机模式，用于盾构不进行开挖时执行其它功 能。这个模式也用于当盾构从一种功能切换到另一种功能 时。特别是，旁通功能是用于安装管片衬砌环的情况。它 使开挖室被隔离。在旁通模式，各泥浆泵都根据泵的超载 压力和所要求的排渣流量所控制的转速保持旋转。
目前使用比较广泛是日本体系和德国体系。日本 体系为直接控制模式，由泥浆液体直接支护开挖 面并提供维持平衡压力的盾构，德国体系是间接 控制式盾构，其通过支护液体的压力插入一个空 气缓冲层加以控制，即通过空气缓冲层的压力控 制，间接控制开挖面的压力。
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两种泥水盾构的主要区别如下
• 日本体系泥水盾构的泥浆压 力，在循环掘进时，通过调 整进浆泵的转速或者调整进 浆泵出口节流阀的开口比值 来实现压力控制的。因此掘 进速度、地层变化、掘进深 度及其掘进长度对压力均有 影响。调节泵的压力是通过 中心控制室的自动调节完成。
V07
V04 V06
V09
V08 V10
V11
V12
P
V14 P
V15
V16
V13
V17
பைடு நூலகம்
PP.2.1 P
M
FD FD
Depuis l'usine de production de boue From the bentonite plant
泥浆门结构：泥浆门布置在泥水仓和气仓之间的隔板底部， 主要作用是通过泥浆门的关闭，将气仓和泥水仓隔离，使 作业人员能在长压下进入气仓，在气仓里进行维修或检查 等作业。泥浆门的布置位置有所不同，海瑞克和NFM有所 不同。海瑞克的布置在气仓侧，NFM公司的布置在泥水仓 内。
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2、泥水平衡原理简述
泥水盾构施工简介
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目录
一、泥水盾构的基本原理和特点 二、泥水盾构简介 三、泥水盾构工作原理介绍 四、泥水处理系统 五、泥水盾构施工的几点经验
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一、泥水平衡式盾构的基本原理 和特点
• 1、泥水平衡式盾构工作原理 该型式盾构是在机械式盾构的刀盘的后侧，设置一道封闭隔
板，隔板与刀盘间的空间定名为泥水仓。把水、粘土及其添加剂 混合制成的泥水，经输送管道压入泥水仓，待泥水充满整个泥水 仓，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 输送方式送到地面泥水分离系统，将碴土、水分离后重新送回泥 水仓，这就是泥水加压平衡式盾构法的主要特征。因为是泥水压 力使掘削面稳定平衡的，故得名泥水加压平衡盾构，简称泥水盾 构。
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• 德国体系的空气室的压 力是根据开挖面需要的 支护泥浆压力设定的， 空气压力可通过空气控 制阀使压力保持恒定。 同时由于空气缓冲层的 弹性作用，即使液位波 动或出现突然的泄漏， 对土仓压力也无明显影 响。
• 间接控制型泥水平衡盾构与直接控制型
相比，控制系统更为简化，对开挖面土
层支护更为稳定，对地表沉陷的控制更