气垫式泥水盾构施工风险及控制

1北京铁路地下直径线气垫式-泥水盾构施工风险及控制孙善辉盾构及掘进技术国家重点实验室中国.郑州中铁隧道集团有限公司2一、泥水盾构工作原理二、基本构造三、施工风险及控制四、结束语交流目录一、泥水盾构工作原理两种掘进模式：泥水平衡模式（直接控制）和气压平衡模式（间接控制、又叫D模式）。泥水平衡模式：刀盘后侧设置隔板，它与刀盘之间形成泥水压力室，将加压的泥水送入并充满泥水压力室后，通过加压作用和压力保持机构，来谋求开挖面的稳定。对于不透水的粘土，使泥浆压力适当大于围岩主动水土压力来保证隧道开挖面的稳定；对于透水性大的砂性土，泥浆渗入到土层内一定深度，于很短时间内在土层表面形成泥膜，改善围岩的自承能力，并使泥浆压力在开挖面上发挥有效的支护作用。

气压平衡模式：也叫间接控制模式或“D”模式，它由空气和泥水双重系统组成。在盾构的泥水室内，装有一道隔板，将泥水室分割成两部分，在隔扳的前面充满压力泥浆，隔板后面（盾构轴线以上部分）加入压缩空气，形成气压缓冲层，气压作用在隔板后面的泥浆接触面上，因此可通过泥水和空气双重系统来控制开挖面的支护压力。该过程由操作者根据液位、压力传感器信息控制，设备上还有自锁系统进行自我保护，故该模式更适合于围岩不稳定和沉降控制要求高的地质情况。优缺点对比：日系、德系。地层适应性。泥水盾构特点1.在复杂及不稳定地层中能稳定开挖面；2.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；3.刀盘、刀具磨损小，出土采取泥浆携带；4.刀盘所受扭矩小，更适合大直径隧道施工；5.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、上方有水体的江河湖海隧道。6、缺点：费用高，泥水处理场占地面积大。二、基本构造及部分系统下面以气压平衡式泥水盾构为例，介绍泥水盾构特有的系统，主要内容包括盾构构造介绍、泥水循环系统、气体保压系统等。泥水风盾构财构造泥水少盾构善结构藏主要蚀包括拴刀盘乒、盾土体、筛主驱绪动、稿人仓遗、管喇片安闻装机免、设克备梁嗽及吊符机、古推进非缸、倍保压谁装置灯、破股碎机援等，皆拖车间上布呈置的祥设备柴主要码包括酸主排初浆泵盘、控残制室向、空敌压机刮、砂宴浆管贿、电犯器设士备、听水泵刑水箱迫、泥概浆管使延伸薪装置互等。丑不同嗓的盾损构厂则家，拍其布揭置不僻同。刀盘前盾中盾盾尾管片开挖仓气垫室泥水仓门管片拼装机设备桥推进油缸主驱动电机米字梁主轴承破碎机人仓门人仓进浆管排浆管减速角器盾尾密封刷真空吸盘盾构政后配卫套拖丙车泥水肌循环饰系统泥浆就循环冰的方忠式包而括旁臂通模蜘式、归开挖屑模式嚼、反防循环伟模式宜、隔敢离模谜式和年长时南间停录机模姻式。旁通母模式开挖衫模式反循床环模依式隔离见模式长时棒间停梨机模犁式气体挤保压祥系统该系缴统的欲主要棕功能门就是搁保证降开挖仪面的矩压力尖稳定蝴。这猎也是客间接磁控制升式泥融水盾想构的艳主要疏特点组。泥水渣仓的州压力旅稳定摸是直宴接关栗系到终掌子恼面稳护定的翅重要喷因素举，为护保证布工作残面压间力的裤稳定谁，泥贿水盾畜构提姜供了蛋一套建专门民的压霉缩空冰气系守统。寇该系科统气邪源由筛空压挡机提对供。爸气体疯通过政空压耗机出垫口上胸方的洋粗滤战器，塘然后队通过躺两条踢独立可的管茧线分创配到污人闸淋和开朝挖室消。该察系统梨布置粉了两占套独琴立的活压力煤调节贴系统券，能继根据今设定兄值，搅自动昆调节孤气仓愉内压姨力，支使气袋仓内闸压力仁一直左稳定庄在设被定值聋。目前则是使耳用的涝一般币是SA仿MS到ON公司枕产品胃。其勒原理帽为，倚当压铃力降粮低或桌升高肥，与甚设定阔值有菊偏差崭时，狸通过定压力坡的反御馈，祸调整旋进气揪阀或器者排缩慧气阀促，对饶气仓帝内进树行补伐气或研排气阔，使层压力驰逐渐戒升高惨或降赴低到惠设定冰压力肾值，支直至伐与设毛定值叫平衡礼。因灯为掘阿进时束液位活总是草存在符一定脆的波润动，抢其压盏力有援一定怖变化康，SA勺MS哭ON系统仅能根跌据压为力的监反馈孕，及升时对烂气压袜进行列调整袍。压力药调节孟器进排踏气阀三、施工风险及控制措施下面轰以北端京铁脾路直螺径线12挨m级泥乘水盾启构为译例，河从盾箩构运追输、喇组装超调试今、始屋发、浇接收划、穿舅越风羞险源剪及盾疮构机晓主要下部件傻及系减统(刀盘部刀具炒、主披驱动定、推欣进系财统、洒循环剧系统擦等)等方沸面，云介绍唇其技宝术难院点、喝风险顷及对瓜策措惹施。（1）工派程概搞论隧道鱼全长62纺82织m，其碍中51为75铜m隧道笛采用厕盾构卵法施坝工。蛇盾构嘉法隧寺道采离用一怎台全英新的Φ1宿1.淘97冤m膨润遍土—气垫晚式泥罢水加摔压平后衡盾己构机胞施工自。盾构莲由天急宁寺犯桥北4#竖井磁始发戴，沿斜天宁蛾寺桥孝、西铅便门须桥、硬宣武权门西嫌大街采，前桶门东滚大街舌，最求后到克达终课点祈誓年大板街和酒暗挖歌扩大笔段对乡丰接后舌，在析洞内借解体酿拆除插吊出劲地面钩。盾构错隧道社管片胜内径挠Φ10街.5难m，管岭片外债径Φ11阔.6配m，环艇宽1.截8m。管每片环重采用裹通用腰楔型盏环，央每环和管片棵由6块标写准块罗、2块邻垄接块毛和1块封终顶块聚共九沈块组韵成。（一）盾构始发盾构甩隧道称主要驰穿越赌的地泰层以笋卵石丘土、羽圆砾架、中座砂、惯粗砂抱为主贫，向顾西卵米石粒沈径逐胜渐加止大。冲一般抄粒径20～40街mm，最扮大粒尤径为55宜0m毫m，大痒于20杨mm的颗舒粒含婶量约翅占总妄重的60畜%，亚孤圆形质砾石风，中老粗砂鲜充填认。盾构矩隧道裳所在失地层泼主要央为空劲隙潜泽水和吼孔隙眯承压绩水，菊地层摇最大悄渗透符系数K=健15腐0标m/箱d潜水撤，最歇大水旋土压摄力为3b难ar。地紧下水牛位埋棋深为23若.1递3～24虎.3绿1。（2）盾烧构始镜发1）端餐头加厘固效盘果检千查①端毙头加啦固土得体强才度检妙查；②地石下水状位检并查。2）洞束门凿询除为了馋防止昌洞门攻破除串后发护生涌脾水涌回砂现脊象，蜂先将勿1m途厚的脊地下勒连续蜻墙凿虾除0尖.6丘m,裁剩余浩0.爆4m肉的保侍护厚掉度，珍洞门蠢中心邮鱼尾楼刀部熟位Ф播1.所4m心范围肯内多冷凿除和0.册2m狼，并屑将外你露的门玻璃轿纤维有筋全夜部割何除取些出，余气下连桨续墙撞由刀眼盘直随接破咐除。3）始蒸发件蝇安装①设撇计：浩强度秒、刚贪度、德精度怜要求掉；②安蔑装：狂精度拴、安饼装顺蕉序、自安装赢质量垂；③始佛发件匀相对脆位置贵、模租拟掘毛进。（3）盾尺构组巨装调望试1）编撕制相攀关专身项方妈案，秃组织你召开陡专家照论证怠会；2）大底件吊甘装、冲翻身刊安全搭（规恰范、织试吊魂、溜智钩）之；3）大悦件运伏输进冷场顺翻序应欲与下健井组透装顺心序相列协调叔；4）盾抵构组暴装调滨试过钢程严乓格管善控，减防止寄关键叙遗漏改、错消装；5）刀甘盘主哲驱动兴的连华接、庙液压竟管路吧的连纠接、讨主驱活动油训脂管插路的循连接贿、盾填体的户连接类及焊暮接等勿；6）相竹关验傲收工股作（掠盾构夺组装某调试旧验收线、始诊发条申件的喝验收捕、配奋套系礼统的滥验收放等）浑。（4）试太掘进1）风疏险：罗始发朱基座助、反位力架继变形小；洞锋门密讲封外揭翻、扛喷涌谜；掌芹子面毛坍塌冒；盾素构姿黄态差服等。2）始爽发注屯意事堂项①第解一环月负环闲管片程拼装沉质量垦（焊裹接临涂时反埋力装搭置、嫁与反夹力架孝垂直末密贴耻、防献椭圆糠变形底措施定等）贴；②第混一环博负环应缓慢激平稳疫推出警盾尾版，及思时支耳撑稳绍定；③防冷扭块调的作伪用及写割除④刀金盘初絮始贯因入洞钢门注轨意事终项（码润滑节油脂研、刀京盘初数始转洁动等之）⑤初屿始泥围浆循累环及劣贯入励连续奥墙注手意事茧项（螺无需愿减压石，仅危保持恰泥浆袍循环昆维持羞盾构觉掘进酷即可贩）⑥掌苏子面扇压力晕建立姑（在肠盾构靠主机艺进入驼洞门按前，近压力逃从小给到大淹逐渐凭建立穗），丽泥浆绘循环扯不可感长时副间不业掘进牌状态倚下进布行掘滑进模备式循地环；⑦及慎时封烂闭至饶关重贩要。粉质铁粘土估地层砂砾铸石/砂卵有石地唱层砂砾壤石、滚砂与阁粘土慈交互免地层典型浑地层（二）盾构地质适应性1、刀竖盘刀锻具改粱造与拴地层颗适应右性第一之次刀胶盘改遥造对从比图砂卵伙石板测结地巴层抗压蜘强度23繁MP苏a原切首、刮竿刀原切编、刮傲刀新切票、刮秘刀保护蹈刀刀具名称原有数量改造后数量切刀296把296+48+16=360把重型撕裂刀320周边刮刀1632中心刀12把切刀鱼尾状5把双联滚刀双刃滚刀034单刃滚刀08焊接合金刀096刀盘外周和过渡区撕裂刀052其中26把焊接可更换，26把不可更换改造民情况练表第二爬次刀使盘改冷造（疾带压隆动火床）改造求原因上：①厉滚刀壮刀间吓距过萌大无费法有屯效松闪动土喇层；何②严没重的肉“泥兴饼”冒及“姓土包眠石”沃严重唱磨损你、破悟坏刀工盘刀敬具；穗③切诊、刮莫刀螺信栓受脑大卵撇石剧稍烈冲皆击疲秩劳断短裂，恳导致曲大批垂掉落违；④砍刀打笔刀。刀座蓬改造第三慎次刀攻座改录造（满带压袭动火版）①刀协盘刀膝具主甩要磨除损、倡破坏脖情况⑴刀合盘本砖体发朵生较汇大磨据损，篇主要手是M2继8刀轨依迹对螺应的牲刀盘骂半径5.绿33梅6米周侄圈；M1掉4、M1役5号刀壁对应怨的3.研14晴m半径骗周圈鸡；M4、M8刀箱奏对应禁的1.议59宾-2倘.1助9m半径茅周圈臭；M9刀箱斜对应看的半刚径为2.茧19休-2配.5雷1m周圈脆；其贯中1.扯81风m半径辽周圈探磨损千最为任严重殃，经择测量且磨损刮深度对最大紧达到35翠cm；⑵殖刀盘抢中心们区滚停刀刀夕箱磨竖损破遵坏严叨重（M1、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M1天1、M1秆3、M1管4、M1傅5），客已无羽法安递装滚减刀；絮⑶周亭边刮跨刀、香切刀扰崩齿土、掉搭落破斩坏严剩重。②主与要完床成情秧况修复笛滚刀间刀箱13个、睛中心劝刀刀阶箱5个、柴辐条8根；叠新焊捷切刀建刀座12扫9把、璃新型壳撕裂窑刀38把、萝耐磨鉴钢板32卸6块、咬合金婚刀3把。刀箱途已损殿坏已更挽换刀玩具需更落换刀经具待确洪认刀作具下页萄图片聚备注90度辐填条0度辐你条27苗0度辐距条18卧0度辐拨条08袄#15临#04嘱#09做#5#中心蚁刀2#06朵#14考#13榜#28雁#26片#28椒A刮刮刮刮35松#16耕#29剖#10均#01熊#24守#29葡A#34签#30射#25逐#27炭#31伴#18浇#17茅#23执#22垃#21愁#20蛇#12#19赛#11#07根#03独#33并#38且#39#36供#32碗#37酿#刮00星#27蝇0度辐节条修伏复前码后对沉照图2、带送压进村仓刀锤具更罩换及款动火化焊接①带逗压进层仓准今备工改作：剥高质邀量泥着浆制闷备—刀盘扭舱泥令浆置老换—旋转本刀盘—封堵照漏气筹点—保压—人、江材、备料、颜机到协位—降低念液位—液位高、压留力、钉补气赔量稳职定后主准备遮进仓般。②带芬压进氧仓程愈序：馅专业京操舱过人员念到位—合格谋进仓跑人员钳到位—交清季工作振内容棒和注欠意事细项—进仓帝加压—气垫粱仓通雾水、廉电、栏风—工作轨时间点达到榜规定上要求—通知柳出舱—人员叮关闭跪仓门慕确认姜安全罗后—掌子享面补凤浆并馋开始球减压—出仓兰交清善工作吸所完性成情脖况。③刀辰盘舱贞带压季条件慰下动井火焊两接工煮作原定理：拣在常概规带旧压作均业基录础上公，通绿过增毒设一荐些特浇殊设燃备设抱施、表仪器要仪表索、人耗员防外护及丸相应亡盾构城改装烦，实跃现作蠢业人闭员在绸刀盘谜舱压泡力状摸态下馆的焊蓝接作朽业，刘并保题证作犯业人滚员能馒够呼贤吸足厚量的该新鲜啊空气得，焊挤接产聋生的崭废气虹能够啦及时康排出联，同姥时保铸证刀鄙盘舱个压力扭恒定茎、掌搭子面缺稳定感及作韵业人药员的读健康疼安全墙。作晨业过辱程中浅，全赌程由乖摄影抛、进怠排气流流量找计、桨氧气套及有泻害气第体浓纤度检亿测仪没和吸晨氧控丑制器开等专狸用设迟备设舞施监藏控，刑从而瞒保证射作业茂期间启的安扑全高质臂量泥毁膜泥膜玻开裂概念晓：饱缓和潜锦水、万盾构啊饱和纵气体唐带压橡进仓程序辩：首渠先作阁业人瓜员进免入高委压居右住舱简，按团照加测压表条缓慢傻加压良至预予定压域力，男然后年全天命侯高悬压环报境下鄙观察蚕其作颗业人餐员身产体、怕心理月及生赔活状糟态，箱确认疯安全乎后，隐然后完将中息转舱珠与生刑活舱幕对接闲，进痰舱换扔刀作杠业人销员进寻入转讲运舱仓，然回后将盲中转煌舱转额移到束盾构袭人舱六进行漠对接富，作学业人艇员进屋入盾截构人摊舱，拘然后妥到达煎刀盘并舱开之始工充作，再每次寸单舱挂作业纠完成过后，究人员务再经剩转运伍舱进旁入高隐压生猜活舱椒继续存生活近，直烛至所谨有换乡丰刀作脱业完焦成后仆，最墓后一甚次性扶减压清。3、饱讯和气税体带蚊压进昌仓法国70叨1m，中职国48捡0m，俄的罗斯可发现20坐00取m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