泥水盾构施工技术.ppt.ppt

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1、陈馈二００七年十月十七日隧道工程师继续教育讲座第二讲泥水盾构施工技术1提纲1泥水盾构的概念2泥水盾构工作原理3泥水盾构的类型4泥水盾构的组成5泥水系统的作用和组成6泥水盾构施工实例2１　泥水盾构的概念泥水盾构是在机械式盾构的刀盘后面设置隔板，隔板与刀盘之间形成泥水仓，将加压的泥水送入泥水仓，当泥水仓充满加压的泥水后，通过加压作用和压力保持机构，来维持开挖面的稳定。盾构推进时由刀盘旋转切削土砂，经搅拌后形成高浓度泥浆，然后用流体输送方式送到地面，在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后，再输送到开挖面。3２　泥水盾构工作原理泥水盾构通过向密封的泥水仓内输送加压的泥水来获得

2、开挖面的稳定，对于不透水性的粘土，泥浆压力适当大于围岩主动土压力，就可以保证隧道开挖面的稳定；对于透水性大的砂性土，泥浆会渗入到土层内一定深度，并在很短时间内，在土层表面形成泥膜，有助于改善围岩的自稳能力，并使泥浆压力在开挖面上发挥有效的支护作用。通过泥膜，产生与作业面上的土压、水压相抗衡的泥水压，以保持作业面的稳定。4当泥水仓内的泥水压力大于地层压力和水压力时，地表将会隆起；当泥水仓内的泥水压力小于地层压力和水压力时，地表将会下沉。因此泥水仓内的泥水压力应与地层土压力和水压力平衡。5泥水压力与水压力及土压力平衡6泥水压力小于水压力及土压力之和7泥水压力大于水压力及土压力之和83泥水盾构

3、的类型◆泥水盾构有两种体系。即日本体系和德国体系日本体系为直接控制型，德国体系为间接控制型9直接控制型泥水盾构日本和英国一般采用直接控制型泥水盾构●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。●泥水仓中泥浆压力，可通过调节送泥泵转速或调节控制阀的开度来进行。由于送泥泵安在地面，控制距离长而产生延迟效应不便于控制泥浆压力，因此常用调节控制阀的开度来进行泥浆压力调节。10间接控制型泥水盾构◆德国采

4、用间接控制型泥水盾构，其泥水系统由泥浆和空气双重回路组成。在盾构的泥水仓内插装一道半隔板，在半隔板前充以压力泥浆，在半隔板后面盾构轴心线以上部分充以压缩空气，形成空气缓冲层，气压作用在半隔板后面与泥浆的接触面上，由于接触面上气、液具有相同压力，因此只要调节空气压力，就可以确定和保持在开挖面上相应的泥浆支护压力。地层刀盘送泥管排浆管泥水压缩空气气垫室泥膜11两种体系的比较间接控制型泥水盾构与直接控制型泥水盾构相比，泥水压力的波动小,对开挖面土层支护更为稳定，对地表变形控制也更为有利。124泥水盾构的组成泥水盾构由以下五大系统组成：①一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进的盾构掘进系统；②可调

5、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（也称泥水输送系统）；③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；④泥水分离处理系统；⑤壁后同步注浆系统。135泥水系统的作用和组成泥水系统的作用一是及时向开挖面的泥水仓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；二是及时把切削下来的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。泥水系统与盾构的选型、掘进速度、地质条件等紧密联系在一起的，不同的地质条件应采用不同的泥水系统模式。14支护泥水作用支护泥水在泥水盾构掘

6、进中起着重要作用：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。支承、稳定开挖面土体。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。对刀盘和刀头等切削设备有冷却和润滑作用。15泥水配比设计主要由膨润土、CMS、纯碱和水组成膨润土的作用提高泥水粘度、比重、悬浮性、触变性CMS（缩甲基淀粉）的作用降低失水率、增加粘度纯碱（碳酸钠）调节PH值、分散泥水颗粒16泥水的技术指标泥水比重为使开挖面稳定，须将开挖面的变形控制在最低限度以内，希望泥水比重要相当高。但比重高的泥水使得送泥泵处于超负荷状态，并将导致泥水处理的困难；而比重低的泥水虽具有减低泵的

7、负荷等优点，但却产生了逸泥量的增加、推迟泥膜的形成。一般的泥水比重在1.05~1.3范围内较适宜。泥水的粘度可通过将泥水从漏斗容器流出的时间来判定泥水的粘性，表示出外观的粘性(在清水中500cc漏斗粘性是19秒)。通常是采用25~40秒/500cc左右值的泥水。17泥膜形成机理类型1：几乎不让泥水渗透，仅形成泥膜。类型2：地层土的间隙较大，仅让泥水渗透过去，没有形成泥膜。类型3：是上述两种类型的中间状态，边让泥水渗透，边形成泥膜。1