泥水平衡盾构技术基础.ppt

 泥水盾构技术介绍 泥水盾构机 1、盾构概述（基本概念，历史与现状）1.1盾构基本概念 盾构机（Shield Machine, Tunnel Boring Machine，TBM） —也称为隧道掘进机。 综合配有各种不同的挖掘、顶进、转向、支护、排渣、衬砌、运输机械，和自身配备的传感、测量与控制装置一起，形成一个完整的施工机械系统。 盾构实际上是盾构机的简称。它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的暗挖隧道的机械。 以盾构为核心的一整套完整的隧道施工方法称为盾构工法。 盾构工法的设想19世纪初产生于英国，已有200年的历史。 盾构工法问世以前隧道施工主要靠开挖法。但就城市隧道施工而言，开挖法存在受地形、地貌、环境条件的限制；开挖法给城市交通带来极大不便；开挖产生的地层沉降较大；施工机械的噪声和振动；施工对环境构成的污染等诸多不利因素。相对而言，盾构工法不存在这些缺陷，故受到人们的极大重视，并得以迅速发展。 人们不仅开发了软土盾构工法，而且还开发了适于卵石地层等多种其它地层的盾构工法。此外，还在提高安全性、提高工程质量、缩短工期及降低成本等方面作了精心的研究和开发，并取得了较大的成功。目前盾构工法在城市隧道施工技术中已确立了稳固的统治地位，且已成为一种必不可少的通用隧道施工技术。 1.2 盾构发展历史 1825/43, Brunel’ shield 1825/43, Brunel’ shield 1904/08, 9.35m 1.3 我国盾构应用情况 2.盾构机的分类与选型 一般将全断面隧道掘进机器(TBM)分为三类：即盾构机（shield machine）、岩石掘进机（tunnel boring machine,TBM）和顶管掘进机(pipe jacking machine)。这三种机器原理基本相似。随着科学技术的发展和机器的不断改进，盾构机与TBM的差别越来越小。 人工开挖式；机械开挖式 敞开式；密闭式 土压平衡式；泥水平衡式 软土盾构；硬岩盾构 现代盾构机主要分为土压平衡式、泥水平衡式、硬岩式、复合式等类型。 地层情况与盾构选型的关系 地层渗透性、水压与盾构机选型的关系 3、泥水平衡式盾构原理 泥水平衡盾构机的工作原理 泥水盾构机的泥水循环系统 泥水盾构气垫工作原理 泥浆性能指标 ?粘度25s～30s ?PH值 7～10 ?相对密度1.2 ?可渗比14--16 ?析水量小于5% 通过加压把泥浆中的悬浮颗粒挤压到开挖的掌子面上,形成一层泥膜,使开挖面不易坍塌,也就是所谓的 “泥浆护壁原理” 泥水加压平衡盾构机的技术优势 泥水加压平衡盾构机的操作（气泡调节原理）有如下优点： 在不稳定的、混合土层中能够安全地进行隧道开挖掘进 能够在高压状态下安全地进行隧道开挖掘进 减少地面受到影响的危险性（沉降、超挖、坍塌等） 对格栅/岩石破碎机区域的维保更加容易 泥水管路和保护格栅被堵塞的危险减小 断电时（例如高压电缆延伸时）和泥水回路停止运转时（管路延伸、进行维保等）有效的隧道掌子面压力支撑 减少大的障碍物(漂石等)进入排泥管、岩石破碎机的危险 人员能够安全进入格栅/岩石破碎机区域进行维保工作 4、泥水盾构机与配套设备 4.1、盾构机:刀盘，刀具，主驱动，推进系统，泥水输送设备，管片拚装机，注浆设备，电气设备，液压系统，冷却系统，PLC，台车等。 4.2、泥水处理设备，轨道运输设备，垂直运输设备，通风系统，配电设备，其它辅助设备 4.1穿黄盾构机基本参数 盾构机主要结构 激光导向系统 数据采集系统 液压系统 注浆系统 后配套门架台车 其它辅助装置 盾构机配套设备 配套设备 5、泥水平衡盾构施工 5.1组装 5.2始发 5.3开挖，推进，泥水压力平衡 5.4泥水输送，泥水处理， 5.5管片拚装，隧道防水 5.6管片注浆，辅助工作 5.7设备管理、维护保养与维修 5.8安全，质量，快速，文明施工 5.2始发 安全始发要点： ①稳固土体，防止破除洞门时塌方； 措施：加固、降水，冷冻。 ②止水；洞门密封，注浆 ③保持TBM始发阶段的正确姿态。 洞门止水装置安装 5.3开挖，推进，泥水压力平衡 泥水压力管理 泥水进出排量管理 刀盘扭矩变化 盾构机姿态管理 各种控制按钮操作顺序 各种异常情况处理 5.4泥水输送，泥水处理， 盾构机掘进中 5.5管片拚装，方向控制 管片生产、运输、喂片器 管片防水条与衬垫 管片清洁（真空吸盘） 管片拚装顺序 管片拚装定位 管片螺栓紧固 防止管片破损 管片拼装 外衬管片横剖面示意图 一环管片剖视图 管片尺寸1617.4/1582.6楔形量：33.8mm 4A+2B+1K，搭接长度为2/3管