土压平衡盾构机碴土改良技术及脱困处理.ppt

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1、主讲：苏东中铁隧道股份有限公司土压平衡盾构机碴土改良技术及脱困处理盾构机简介盾构机碴土改良之一泡沫系统盾构机碴土改良之二膨润土系统盾构机施工被困案例及对策2021/9/182内容提要目前，在国内外地下工程的施工中，机械设备的使用已经占了很大的比例，尤其是在城市地下交通运输工程的建设中更为明显，其中土压平衡盾构最为常见。土压平衡盾构机是一种用于软土隧道暗挖施工的隧道施工机械，能使隧道一次成形。其具有金属外壳，主机壳内装有主要掘进设备并配套辅助设备，在金属壳的掩护下进行土体开挖、土碴排运、整机推进和管片安装等作业。与传统的钻爆法相比，其具有对地质扰动小，施工

2、沉降易控制，施工安全系统数高等优点，其缺点是：适应性有一定的局现性，特别是在不良地质施工中，易发生堵仓、困刀盘，盾体等，处理时间较长，要求的技术施工人员具有较高的技术及管理水平。2021/9/183土压平衡盾构机简介土压平衡盾构机二维图在土压平衡盾构的施工中，开挖的渣土不仅需要支撑掌子面的稳定，同时要便于传送，所以，渣土必须具有塑性变形，软稠度良好，内摩擦角及渗透率小的特性。一般土壤不具备这些特性，要进行改良。添加泡沫是一种很好的渣土改良手段，根据渣土情况、压力要求，通过一些元器件去实现加入量调节控制，再通过布设的管路输送到盾构机的刀盘、泥仓和螺旋输送机等

3、工作部位对碴土进行改良。泡沫系统是土压平衡盾构机设备众多系统中的一个子系统，在刀盘、泥仓和螺旋输送机三个位置向盾构机开挖的渣土中喷入泡沫，从而达到改良渣土状态、便于渣土输送、改善盾构机掘进参数、提高盾构机掘进功效的目的。泡沫系统主要由泡沫箱、泡沫泵站、泡沫发生器、控制元件（电动调节阀、球阀等）、检测元件（流量计、传感器）、输送管路、喷头和控制系统（操作面板等）组成。泡沫系统在土压平衡式盾构机施工中的主要作用如下：2021/9/185泡沫系统简介1.减少盾构机机械的磨损。土压平衡式盾构机在摩擦性较大土体中掘进时，与土体发生作用的刀具极易磨损，通过在刀盘上注入

4、泡沫材料，可以降低土体的摩擦性，减小刀具的磨损程度。2.调整土仓内土体塑性流动性。土压平衡盾构法掘进过程中，土仓内土体性质如何，将直接影响盾构的顺利掘进，切削后的渣土具有良好的塑性流动性，不但能够使开挖面维持较好的支护压力，而且能保证排土顺利进行。2021/9/186泡沫系统简介在盾构掘进中，由于地层的变化，未经处理进入土仓土体通常难以获得希望的塑性流动性，因此土仓内容易发生“泥饼”、“堵塞”等问题，严重影响掘进效率。泡沫的注入可以有效解决上述问题。3.降低渣土的透水性。土压平衡盾构机在强透水层施工时，刀盘开挖面上部地层水，由于底部受到破坏会经过螺旋输送机

5、输出口大量流出，严重时会发生喷涌，影响掘进的顺利进行，注入泡沫可以有效降低渣土的渗透性，有效防止掘进中喷涌的发生。4.有效降低刀盘扭矩，防止机器能耗过高发热而发生故障。泡沫系统简介盾构机刀盘喷出的泡沫泡沫系统简介国内、外研究现状国外对土压平衡盾构机的使用比较早，对泡沫系统在改良渣土、提高盾构机掘进效率方面的作用已经有十分深入的认识，国外在这方面的研究已经十分成熟，并且已成功地运用到盾构机的配套系统中。目前，只要用户根据工程具体地质情况向盾构机厂家提出要求，厂家都可以按照要求进行泡沫系统的生产并配套于盾构机制造中。国内90年代末，我国逐步引进国外盾构机时，由

6、于国内对泡沫系统的研究和制造还处在初级阶段，一些盾构机制造厂家对泡沫系统的认知和理解不够深入，认为泡沫系统只是盾构机的一个辅助系统，可有可无，有些泡沫系统作为盾构机一个标准配置进口到国内，被闲置起来；其次，国内一些施工单位单方面认为加注泡沫会增加工程成本，不配置泡沫系统，或者配置后也很少使用。近几年，随着国内修建地铁的城市逐渐增多，盾构机的使用也日趋普遍，因为没有很好的使用泡沫系统，在一些地层条件下，盾构机频繁出现堵仓、刀盘被卡、刀具异常损坏、喷涌、地表沉降、掘进效率降低等问题。众多问题的出现使得人们重新认识到泡沫系统和渣土改良的重要性。现在，盾构机配置、

7、使用泡沫系统日益普遍。国内外盾构机泡沫系统的使用对比表序号盾构名称注水加泥注入泡沫使用时间1德国海瑞克公司-S195有有有，泡沫泵5～300L/min,0.75KW，水泵133L/min1997.62上海地铁盾构设备有限公司1～9＃盾构有，30KW，15m3/min有有2002.43上海地铁盾构设备有限公司11～14＃盾构有有，11KW,0.2m3/min无，加泥系统可用于注入泡沫，但不包括泡沫发生装置2002.44上海地铁盾构设备有限公司-ERP有，30KW，15m3/min有有2003.115日本小松盾构（TM634PSX）有，170L/min，15k

8、W有，泵流量170L/min,功率15KW,数量2套，容量6.8m