降重_泥水盾构泥浆管路磨损与减震处理技术.docx

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1、泥水盾构泥浆管路磨损与减震处理技术（到底是减震还是减振，文中出现了振动，两个是否为专业术语，建议稍加区分）董伯让（中铁十四局隧道工程有限公司）摘要：大粒径卵砾石地层对会导致泥浆管路磨损异常严重，所以本文对排浆管路弯管部分进行了防磨损处理，采用普通耐磨钢管内衬,用并通过高铬钼抗磨合金钢浇筑形式，使之具有较高的高合金钢的高抗磨性、较高的机械强度和较高的抗冲击性能；同时对震动较大的部位采取减震喉处理措施，施工结果表明该防磨损与减震技术后效果十分明显，能够有效保障为了下穿黄河段的连续施工提供了有效保障，给对类似工程施工提供了借鉴经验。关键词：泥水盾构；泥浆管路；磨损；减震0引言泥浆循环系

2、统[1-4]主要由进、排浆泵、进、排浆管路、控制阀门、采石箱和管路延伸机构等组成，是泥水盾构的核心系统，起着在开挖面维稳、渣土运输和隧道排污等方面具有重要作用。泥水盾构在卵砾石地层中掘进时，大量掘进产生的石块需通过泥浆循环管路运送至隧道外部。在此过程中，石块与泥浆管路内壁之间的相对运动会造成管路内壁的严重磨损[5-6]，在弯管与接头处，由于石块运动方向的改变，还将对管路造成剧烈冲击，引发强烈振动[7-8]。本文以兰州市城市轨道交通1号线某标段泥水盾构施工为背景对象，对泥水盾构泥浆管路的磨损与减震处理[9]进行分析探讨，并提出了相应的解决措施。1工程概况1.1工程简介兰州市城市轨道

3、交通1号线某标段区间左线长984.791m，右线长982.250m。区间采用1台开挖直径6.48m的泥水平衡盾构机施工，盾构机始发后自西向东下穿黄河，下穿黄河段长度约为317m。区间隧道最大纵坡坡度为27‰。线路埋深为12.8～35m，最小平面曲线半径为500m。1.2工程地质水文条件区间自始发到接收穿越为全断面3-11卵石层，卵石层呈灰黄色、青灰色，饱和，局部夹有薄层或透镜状砂层，广泛分布于河漫滩及二级阶地下部。据颗分资料及现场勘探，该层粒径大于200mm的漂石、卵石平均含量占64.53％，一般粒径20mm～60mm（如图1所示）；漂石含量较少，最大粒径为500mm；粒径2mm

4、～20mm的圆砾平均含量占14.82％。卵石、圆砾母岩成份主要为砂岩、花岗岩、石英岩、硅质岩、钙质泥岩和燧石等。级配不良、磨圆度较好、分选性较差。泥质弱胶结，局部呈钙质弱胶结，胶结特点为：该层顶板附近300mm～600mm厚的钙质胶结层，卵石呈半成岩特征，据钻孔岩心局部可形成柱状岩心，其下胶结较弱。该层分布稳定，层顶埋深10.0m～17.60m，厚度大，勘探最大深度60m，未揭穿该层。据区域资料得知该层厚度可达200m～300m。图1地层卵石大小2泥浆管路磨损与振动分析该标段所采用的泥水盾构泥浆循环管路的直径为300mm，进浆流量为900m3/h，出浆流量为950m3/h，所采用

5、泥浆的比重为1.16g/cm3，苏式漏斗粘度为20~35s。盾构机气垫室底部安装有一台碎石机，用于大粒径卵石的破碎。2.1泥浆管路磨损与振动情况盾构机始发（业内术语？能否改成启动？）之后，自西向东掘进。该段地层中卵砾石含量占80%，在泥水盾构环流系统的整个管路中，对以排浆管路的磨损很最为严重，其磨损主要表现为接触疲劳磨损及冲击磨损。当盾构机始发掘进至246m时，六号台车换管器直角弯管被磨穿，掘进至321m时，六号台车上部S管被磨穿，其管路磨损情况程度（如图2所示）。由于破石机破碎周期长，无法对大量卵石进行充分破碎，仍有超大粒径进入泥浆循环系统，对管路与排浆泵造成剧烈冲击，从而引起

6、强烈振动。因此在从始发到300环掘进的过程中，已损坏2个排浆泵泵壳遭到损坏。图2六号台车直角弯管磨穿采用TT3000型超声波测厚仪（测量范围0.75~30mm，分辨率0.01mm）对泥浆循环系统的关键部位的管壁进行了管壁测量。测量时对每个位置进行4次测量，记录其取测量最小值作为该处的管壁厚度。可以得到各部位管壁厚度与时间的关系（如图3所示）。从图中可以看出由图可知，泥浆循环系统各关键部位的管壁磨损量与时间基本成正比关系。同时，从图中还可以明显看出，管壁磨损速度与管道形状有关，六号台车直角弯管与排浆泵出口弯管的磨损速度较大，每周平均磨损量分别为1.4mm和1.1mm，采石箱进口直管

7、与六号台车S弯管磨损速度较小，每周平均磨损量分别为0.8mm和0.9mm。图3泥浆循环管路壁厚与时间的关系2.2泥浆管路磨损与振动原因分析盾构机在卵砾石地层掘进过程中，盘形滚刀对掌子面上的大粒径卵砾石进行初次破碎，然后通过刮刀将其刮入开挖仓内。卵砾石在泥浆流动与重力作用下，卵砾石聚集在于气垫仓底部聚集，在接受经历过破石机的二次破碎后，最终进人泥浆循环系统中。管道磨损实质上是管道与固体颗粒碰撞产生的冲击力和摩擦阻力共同作用的结果。在泥浆管路渣土运输过程中，掘进产生的石块以一定的角度