泥水盾构操作及常见问题处理方法参考文档

1、中铁隧道集团二处有限公司,二,一五年十月,郑州,二、泥水盾构的结构原理,五、泥水盾构操作技术,三、泥水盾构各系统的组成,一、泥水盾构简介,六、泥水盾构常见问题处理方法,四、泥水盾构地质适应范围,泥水加压平衡盾构,slurry pressure balance shield,简称,SPB,盾构或泥水盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与,刀盘之间形成泥水仓,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水仓内，在,开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水,压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以,泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的,泥水进行质量调整，再输送到开挖面,泥

2、水盾构根据泥水舱构造形式和对泥浆压力的控制方式的不同，泥,水盾构可分为,直接控制型和间接控制型,泥水直接控制,直接控制型泥水盾构工作原理,为：送泥泵从地面泥浆池将新鲜泥,浆输入盾构泥水舱，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，而稀泥浆流向调,浆池，再对泥浆密度和浓度进行调,整后，重新输入盾构循环使用,泥水间接控制,地,层,刀盘,进泥,管,排泥,管,泥浆,压缩,空气,连通,管,压缩,空气,泥模形,成区,间接控制型泥水盾构的控制原,理为：其泥水系统由泥浆和空气双,重回路组成。在盾构的泥水舱内插,装一道半隔板，在半隔板前充以压,力泥浆，在半隔板

3、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,间接控制型泥水盾构,/,0.05bar,与直接控制型泥水盾构,/-1.0bar,相比，因间接控制型泥,水盾构采用气压控制泥浆压力，气,压具有缓冲作用，所以泥水压力的,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。本,文主要讨论间接控制型泥水盾构的,操作及常见问题处理方法,两种控制体系的比较,刀盘,刀盘结构：六主梁,六副梁,开口率,40,刀盘的开口位置分散,均布，使盘面没有大面积的面板

4、,扭矩传递：刀盘依靠四牛腿及两道,环形圈梁传递扭矩,刀盘开口形状设计利于碴土径向流,动,刀盘正面图,2.1,刀盘主体结构,碴土流动方向,根据已经成功的案例,除了,在隔板上设,计有,中心冲刷装置外，在外环隔板上也,配有冲刷装置,保证,刀盘背部所有开口,都有喷口能够覆盖到,冲刷装置为由,扬,程,70m,高压冲刷泵,提供高压泥浆（泵出,口压力可调,泥岩地段连续使用，在,其他地段间断使用,根据已有施工以验,只要进浆压力大于泥水仓压力,3bar,即可将冲洗浆液送到刀盘背部,防泥饼,效果较好,冲,刷,覆,盖,所,有,滚,刀,轨,迹,防泥饼措施,刀盘全断面冲刷系统,采用液压驱动,2.6m,进口轴承,德国,R

5、othe Erde,，驱动功率,630kW,额定扭,矩,4500KNm,脱困扭矩,5500KNm,扭矩系数,18,扭矩储备较大。既可以在全断面风化岩,地层提供高转速（最高,4.5rpm,，也可以在砂砾地层提供较大扭矩,630kW,扭矩曲线,主驱动总成,2.2,主驱动,2.3,铰接装置和密封,中盾和尾质铰接处采用两道双唇密,封，密封性能可靠,由于盾构直径,小长度长，则,必然灵敏度差,所以必须设,置铰接油缸,以提高盾构动,作的灵敏度,满足本工程的,最小曲线半径,的掘进要求,主动铰接力,1200T,泥水盾构盾尾设置,4,道密封刷,提高了盾尾,密封性能,2.4,盾尾密封,气垫仓下部通道易为输送盲区，在

6、破碎机及闸门位置容易堆积渣,在破碎机左右两侧增加冲刷管路,2.5,气垫仓底部冲刷装置,管片拼装机具有,6,个自由度,回转速度,02rpm,并可实,现微调。所有动作可遥控，便,于与拼装机配合操作。轴向油,缸行程,2000mm,可实现洞,内更换两排尾刷,管片拼装机各动作采用比例,阀控制，对于管片拼装的控制,精度高，速度快，且拼装管片,质量好,2.6,管片拼装机,2.7,推进油缸与管片适应情况,推进油缸采用,20,组单、双缸规则,布置，满足管片,10,个点位拼装要求,总推力达到,3991T,吊机布置形式为双梁式，行走,形式为链轮链条式，能够满足,运行坡度,50,以及更大坡度的,需求,起吊葫芦有快速和

7、慢速两个选,择档位，用于空载和重载两种,工况；行走部分包括运行小车,和驱动部分，运行速度约,10m/min,2.8,管片吊机,2.9,液压泵站,液压站采用力士乐远,程动态恒压变量泵，位,于二号拖车上，控制阀,采用电液换向阀进行方,向的切换，每组控制阀,组配有电比例流量、压,力阀，可以对推进方向,进行精确调整,破碎机,设计独立的液压泵站,2.10,盾尾油脂系统,盾尾密封采用,4,道尾刷，形成三个空腔，配置有,18,路油脂管路，每腔,6,个注入点,且注入系统主管路为,DN50,分管管径为,DN25,管路不易堵塞,系统由主司机在主控制室操作，有自动（行程控制模式）和手动两种,模式,2.11,电控系统

8、,在重要系统（如推进,系统等）设置安全继电,器保护回路，采用紧急,按钮、安全继电器双接,点保护、复位按钮等一,系列装置，实现对重要,系统的保护,人行闸配有在压缩空气下操作所必,需的电路和标准装置，包括：压缩,空气阀连通气闸室、调节器、压力,计、时钟、电话、温度计、绝缘凳,照明（包括紧急照明）、记录仪,表、加热器等,人行闸及承压隔板上有,1,个直径为,600mm,圆形闸门以进入开挖室,2.12,人行闸,1,油脂集中润滑的目的是为刀,盘驱动密封和中心回转接头装置,提供润滑脂,2,稀油集中润滑系统,稀油集中润滑的目的是为刀盘驱,动大轴承和小齿轮供给润滑油,由,1,台稀油润滑泵将润滑油从齿轮,箱通过分

9、布网络输送到润滑点处,2.13,集中润滑系统,2,个双活塞注浆泵共有,4,个独立压力出口,安装在后配套右侧，每个压力出口直,接接在注浆管上并由压力传感器监视。注浆泵的注浆量可以根据所需来设定。这,是由带有流量计的液压泵来实现的。注浆泵的砂浆通过由工地提供的砂浆车来供,给,注浆系统图,2.14,同步注浆系统,22,SEPARATION,DRYING,PREPARATION,BENTONITIC MUD TANK,PUMP P1,PUMP P3,PUMP P2,BACK UP,进浆泵,破碎机,排浆泵,泥浆管延伸机构,泥水处理系统,2.15,泥浆循环系统,泥水循环系统界面,泥水循环系统循环模式简介,

10、旁通模式,掘进模式,换管模式,保压模式,维修保压模式,停机保压模式,旁路模式,所有模式的基础，转到其他模式均需通过旁通模式,旁通模式时，用于盾构不进行开挖时执行其它功能。这个模式也用于当,盾构从一种功能切换到另一种功能时。特别是，旁通主功能是用于安装,管片的情况,掘进模式,开挖时使用此模式。根据气垫室里泥浆的液位以及所要求的排,渣流量，对,P1.1,和,P2.1,的转速分别进行调整。调整,P1.1,泵的转,速用以校正泥浆,气垫界面液位达到所要求的值,1,维修保压模式（泥浆门处于关闭状态）,2,停机保压模式,保压模式,逆冲洗模式,冲洗前需要降低气垫仓液位，可能重复多次冲洗,换管模式,泥浆泵选型及

11、管路设计,排泥泵,进泥泵拟采用德国,WARMAN Slurry Pump,盾体排浆口管路需考虑耐磨,泵出口弯头位置、弯头半径需重点考虑,减少弯头、加大半径、加大抗磨性,等,拉,线,式,液,位,传,感,器,气垫仓、泥水仓连通管路,超声波传感器,泥水循环系统,元器件,3.1,泥水系统的作用,1,及时向开挖面密闭舱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,2,及时把切削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,3,泥水系统与盾构机的选型、掘进速度、地质条件等紧密联系,在一起的，不同的地质工况条件

12、取决了不同的泥水系统模式,3.1.1,支护泥水的作用,支护泥水在泥水盾构掘进中起着重要作用,1,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,2,支承、稳定正面开挖面土体,3,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,4,对刀盘和刀头等切削设备有冷却和润滑作用,3.1.2,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,3.1.3,泥水的技术指标,1,泥水比重,为保证开挖面的稳定，须将开挖面的变形

13、，要控制在最低限度以,内，所以泥水盾构施工的泥水比重控制尤为重要。比重高的泥水会,使送泥泵处于超负荷状态，将招致泥水处理上的困难，同时容易引,起刀盘结泥饼、堵舱等现象；而比重低的泥水虽具有减低泵的负荷,等优点，但却产生了逸泥量的增加、推迟泥膜的形成，容易引起地,面沉降、坍塌等现象,一般的泥水比重d在,1.051.3,范围内较适,宜,2,泥水的粘度,可通过将泥水从漏斗形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,漏斗形粘性是,19,秒,通常是采用,2540,秒,500cc,左右值的泥水,3.1.4,泥膜形成机理,类型,1,几乎不让泥水渗透过，仅形成泥膜,类型,2,地

14、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，边让泥水渗透过，边形成泥膜,3.1.5,控制泥水成本途径,新浆,控制膨润土掺入比,控制,CMS,掺入比,控制纯碱掺入比,调整浆,新浆,回收浆,新浆,回收浆,CMS,缩甲基淀粉,回收浆,CMS,回收浆,膨润土,碱,3,2,泥水系统的组成,泥水盾构的泥水系统由四大部分组成,造浆系统,输送系统,处理系统,泥水监控系统,3.2.1,造浆系统,包括泥水拌制系统和浆液调整系统,1,盾构在掘进过程中，需要进行新旧泥浆交替补充到盾构开挖面,形成一定厚度的泥膜便于刀盘切削,2,当旧浆液浆量不足，需要及时补充新鲜浆液，造浆系统根据

15、浆液,的粘度、比重等技术指标进行调整。以便及时向盾构泥水舱补充浆,液，使开挖面快速形成泥膜，便于开挖面稳定和盾构顺利掘进,3,拌制泥浆的主要材料是膨润土,CMS,等,1,泥水拌制系统,1,泥水拌制系统由新浆槽、新浆泵、新浆搅拌器、新浆贮备槽,CMS,搅拌槽,CMS,搅拌器,CMS,泵、分配阀和加水设备组成,2,CMS,搅拌槽贮存化学浆糊、新浆槽贮存膨润土等材料，将搅拌后的,CMS,化,学浆糊送入新浆槽进行混合搅拌制成新鲜浆液,2,浆液调整系统,浆液调整系统由调整槽,剩余槽、调整槽搅拌器、剩余,槽搅拌器、调整泵、剩余泵,密度泵、进浆泵和加水设备等,组成，调整槽对新旧浆液进行,调整、剩余槽贮存新旧

16、浆液,分别由搅拌器进行搅拌，由密,度泵进行密度检测，而后由进,浆泵将调整好的浆液送往盾构,泥水舱,3.2.2,泥水输送系统,1,泥水输送系统将调整浆通过进浆泵与进浆管道输送至盾构泥水舱,2,刀盘切削下来的土砂和泥水舱中的泥水合成的泥浆，通过排浆与排浆管道,送往地面的泥水处理系统进行分离,3,泥水输送系统主要由进排浆泵、阀、进排浆管道及配套部件等组成，通过,泥水监控系统进行自动化操作,HMT6,6,5,F,D,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,Vers usine de,traitement de boue,To slurry treatment,plant,Depuis lusine d

17、e,production de boue,From the bentonite plant,LF,M,P.3,M,M,P,F,D,P,P,M,P,P,M,P.2.i,P.1.1,P.2.1,P.1.i,V01,V03,V02,V04,V05,V06,V07,V09,V11,V12,V08,V10,V13,V17,V15,V16,V14,V20,V19,V18,V21,V24,V23,V22,3.2.3,泥水分离系统,泥水处理分系统的作用是将刀盘切削土砂形成的泥水进行颗粒分离,选择泥水处理设备时，必须考虑两个方面,必须能有效地分离所排泥浆中的泥土和水分,必须具有与推进速度相适应的处理能力,采用振

18、动筛作为首道初级分离，振动筛的作用是对泥水作预处理，去除,团状和块状等粗大颗粒。粗颗粒的分离一般采用双层或三层振动筛,根据计算所得：进浆流量约,858m3/h,排浆流量约,970m3/h,选择泥水处理系统时必须考虑,必须能有效地分离排泥浆中,的泥土和水分,必须具有与推进速度相适应,的处理能力,泥水分,离设备总成,自主研发钢制筛网图,VS-2139,粗筛,粗筛,筛面面积,35.28,盾,构排浆比重在,1.2,1.3,时，最,大通过量,2200m3,h,平均通过,量,2000m3,h,因此得出：粗筛,完全可以,满足两台盾构总的,1940m3,h,的最大排浆量,经粗,筛分离后把,2,4mm,以上的颗

19、,粒分离出去堆放在渣场，其含,水率小于,25,可直接汽车运,输,一级脱水,3D,设计图,一级脱水筛筛分渣土含水率,25,一级处理,单支旋流器处,理量,550m,3,h,该系统采用,4,支,旋流，一级处理总处理量为,2200m,3,h,主要处理,2-0.074mm,的颗粒,一级旋,流器分级浓缩后底流经沉砂,嘴进入一级脱水筛。一级脱,水筛处理后的渣土,含水率小,于,25,可直接汽车运输,二级旋流器组,二级高频脱水筛筛分渣土含水率,25,二级处理,单支旋流器处理,量,33.5m3,h,该系统采用,60,支,旋流，二级处理总处理量为,2010m3,h,主要处理,0.074,0.02mm,的颗粒,二级旋

20、流器,分级浓缩后底流经沉砂嘴进,入二级脱水筛。经二级脱水,筛处理后的渣土含水率小于,25,可直接汽车运输,按照盾构机掘进技术数据和地层结构特点分析：泥水分离设备的分离,效能为,85,单台每环弃渣量为,46.5m3,15%=7m3,每环总弃渣,14m3,弃浆按,1.3,计算，总弃浆为,56m3,R,考虑到地层有很多不可预见的因,素,不可预见系数为,1.4,两台盾构每环弃浆量约,78.4m3,R,掘进效率,约为,1R/h,离心机选用,2,台,CS26-4HC,处理能力为,100m3,h,效率,85,6.3.3,离心机选用,1,基座,2,较重液相出口,4,液相,5,固相,3,较轻液相出口,6,固相出

21、口,7,进料管,8,主电机,离心机系统,由离心机、加药设备组成，根据南昌市轨道,交通,1,号线,4,标和北京直径线盾构施工经验，配置,2,台离心,机，基本上满足盾构施工需求,考虑到地质条件的变化,及掘进效率的提高，可备用一台离心机,离心机处理，实现达标排放,离心机,3.3.4,泥水监控系统,1,泥水系统的运行和操纵由泥水监控系统来实现,2,泥水监控系统由,PLC,程序实现。通过泥水监控系统的运用,随时为盾构施工提供可靠的信息和采集泥水系统的技术数据,3,泥水监控系统以旁通模式、掘进模式、反循环模式、管路延,伸模式和长时间停机模式控制等五种不同的状态进行监控,泥水加压盾构最初是在冲积粘土和洪积砂

22、土交错出现的,特殊地层中使用，由于泥水对开挖面的作用明显，因此在软,弱的淤泥质土层、松动的砂土层、砂砾层、卵石、砂砾层,砂砾和坚硬土的互层等地层中均适用,目前泥水加压盾构工法对地层的适用范围不断扩大，即,使处于恶化的施工环境和存在地下水等的不良条件下，由于,有相应的处理方法，因而几乎能适应所有的地层,粘性土层,粘土矿物经相互间电化学结合而形成的粘性土层，近似变质,了的琼胶块状体，由泥水比重和加压带来的力容易形成对开,挖面的稳定，不论粘性土层的软弱状态如何，都适合于用泥,水盾构施工。泥水盾构也适用于粉砂土地层施工,砂层,不含水的砂层由于漏浆，不能保持住对开挖面的加压和稳定,通常，在含有某一数量的

23、粉砂土、粘土的冲积层中，几乎都,有一定的含水量，全部都是细砂的地层是少见的，干燥的松,弛砂也很少有，由于砂层内摩擦角有许多是在=28左右,所以大部分可用泥水加压来保持开挖面的稳定。松弛的含水,层，在其它盾构工法中很难保持土层稳定，可采用泥水盾构,并提高其泥水比重量多的砂、粘度和压力,砾石层,对于水分多、不含有作为粘合剂的粉砂土及粘土等的砾石层和有,大直径的砾石层，可采用泥水盾构施工，并在泥水舱内安装砾,石破碎装置,贝壳层,贝壳层很难称为一种土层，但含有水存在于土体中的贝壳很多,同上述砾石层一样更加坚硬，开挖面很难稳定，但使用泥水并,用刀盘挖土就可以成为能适应的地层,泥水盾构能适用于各类地质的土

24、层，对开挖面难以稳定的土,质特别有效，还能克服地面条件和其它地下条件的因素所造成的,种种困难，譬如上部是河或海等有水体的地方；有道路、建筑物,的地方；适合于要减少沉降的地方等。在这些场所采用泥水加压,盾构，无论在工法上还是经济上都是有效的,泥水盾构机操作的基本原则是：在控制开挖面压力在要求,范围内和盾构机姿态在设计要求范围内的前提下，实现盾构机,正常掘进。开挖面压力的稳定是保证隧道正常、安全掘进的前,提条件，而盾构机姿态决定隧道走向是否与设计路线符合，成,型隧道符合设计要求的先决条件。如果在掘进期间，开挖面压,力不稳定，波动较大的话，轻则沉降较大，重则引起地面塌陷,而盾构机姿态是决定盾构施工是

25、否按设计路线施工，如果出,现姿态超限，轻则隧道管片出现错胎、崩缺、漏水等质量问题,重则需要联系设计单位和业主，进行调线,5.1,泥浆参数设定,泥浆的比重和粘度是泥浆性能的两个重要指标，其决定了它稳定开,挖面和携带渣土的能力。泥浆比重小，开挖面泥膜形成慢，对开挖面稳定,不利；泥浆比重大，有利于稳定开挖面，但比重过大则加重设备负担，影,响出碴效率。此外，泥浆粘度太低，达不到携带渣土能力和稳定开挖面的,要求；粘度太高，会影响它的运输能力，并造成刀盘结泥饼。因此，在选,定泥浆参数时，必须根据施工地质情况，在保证掘进正常、开挖面的稳定,的前提下，同时也要考虑配套设备的处理能力。一般情况下，在砂层中,泥浆

26、比重及粘度高于粘土地层,5.2,气垫舱压力的设定,气垫舱压力的设定应综合考虑切口水压的上限值、下限,值和极限分析值，由于切口水压的上限值与下限值数值相差,范围较大，通常取两者的平均值作为参考值，同时，根据覆,土厚度，为防止地层沉降或击穿，气垫舱保压值应根据切口,水压力设定，最终气垫舱压力的设定值以切口水压中间部位,的极限分析值为基准，同时考虑安全储备，预加,4,10kPa,左,右浮动压力,5.3,液位控制,液位的上升与下降，直观地反映出切口水压的波动，也客观,反映出泥水舱内泥渣的堆积情况。注意观察液位的升降趋势,发现液位的升降趋势较大时，要及时通过调节进浆流量,出浆流量、掘进速度等参数，使液位

27、升降趋势趋于稳定,为避免泥水舱压力波动太大，需要保证泥浆液位的相对稳定,液位的稳定则需通过调节进浆和排浆的流量差值来实现,进、排浆流量的调节，通过调整进浆泵和排浆泵的转速来实,现。由于携带渣土的原因，进浆流量和排浆流量存在一定的,差值，操作时，其流量调节基准是调节排浆泵的转速，在确,保排浆流量能够达到盾构掘进携渣能力的前提下，根据液位,变化，调节进浆流量，使液位保持在某一个相对的稳定位置,在盾构实际操作中，气垫舱的保压值通常是以开挖面中心,的压力值来设定的，所以液位应该控制在,50,左右波动范围,地,层,刀盘,进泥,管,排泥,管,泥浆,压缩,空气,连通,管,压缩,空气,泥模形,成区,5.4,进

28、、排浆量控制,泥浆循环的目的是携带渣土，为避免渣土沉淀，泥浆必须具备一定,的流速，对于不同的地质，其要求的流速是不同的，与泥浆的比重及粘度,有关,为了保证盾构掘进速度，首先必须保证进、排浆量。进、排浆流量,应根据泥水舱内液位以及盾构掘进速度，进行及时调整。当盾构掘进速度,较高时，单位时间内切削下来的渣土量就多，此时应选择与之适应的进,排浆流量，以保证能够将切削的渣土及时排出；反之当盾构掘进速度较低,时，可适当减小进、排浆流量,5.5,带压进仓降低液位操作,泥水盾构带压进舱作业时，为了便于进舱作业，需要将,液位降低到可作业的位置。进舱液位根据工作需要而定：换,切刀时液位可保持在,55,以上，换滚

29、刀、周边刮刀时，液位不,高于,40,具体操作为,1,开启泥浆舱内循环模式，排出气垫舱内浆液，同时,对气垫舱补气稳定开挖舱压力。当气垫舱内液位降低到,10,左,右时，切换到旁通模式，同时开启人舱处的连通阀（使气垫,舱内气体进入开挖舱,2,当气垫舱的液位上升时，重新切换到舱内循环模式,并保持液位处在进舱需求值范围内,3,待液位稳定后，关闭泥浆舱内循环模式，切换到长,时间停机模式，调整开挖舱及气垫舱的气压至带压作业工作,设定气压值，并对气垫舱内空气进行通风换气保证空气质量,5.6,管路延伸及其泥浆处理,掘进循环达到一定距离，需要延伸泥浆管，泥浆管延伸装置,目前了解有两种方式，一种是活塞式，一种是软管

30、式,管路延伸装置,伸,缩,式,换,管,装,置,软,管,延,伸,式,换,管,装,置,驱,动,链,轮,不适合小曲,线掘进,加工难度大,适合小曲线,掘进,加工相对简,单,如需进行泥浆管延伸，停机前必须通过泥浆循环旁通模式保证,管路内渣土排放干净，然后将泥浆循环模式切换到管路延伸模式,此时延伸管路与刀盘及隧道内的管路处于隔离状态，打开延伸管处,的泄压阀，待管路内压力卸载完成后，再进行延伸管与隧道内管路,之间的螺栓拆除，螺栓拆除完成后，回收延伸管，并确保回收的距,离能够满足新安装管路的长度需求，最后通过起重设备进行管路安,装。泄压时应对泄压口通畅情况进行检查，防止渣土堵塞误判断为,已泄压完成，避免渣土喷

31、涌伤人；回收软管式延伸管时，应派专人,在延伸管平台上观察，防止异物刮伤管路；安装新管路时，应确保,管路法兰连接处平整，密封垫放置到位，确保密封效果,5.7,泥浆循环操作技巧,管路堵塞：掘进时流量变小,措施：降低掘进速度；提高泥浆循环流量；提高浆液粘度,管路冲击：症状是震动和爆管,措施：合理利用泥浆冲刷装置及破损机，保证排渣口畅通,及时根据排浆泵出口压力变化调整排浆泵转速,管路磨损和损坏：症状是管漏和破裂,措施：减少软管数量；增加弯头外弧厚度,管路分配：症状是掘进时堵管频率高,措施：合理布置管路，尽量选择直线，减少弯头数量,故障特征,P2.1,泵进口压力很小甚至为负值，出口流量低,原因分析,P2

32、.1,泵进口堵塞吸浆口堵塞碎石机处格栅堵塞,处理方法,首先加大,P2.1,泵转速，增加碎石机的开启频率。打到旁通模式,观察旁通模式有无堵塞现象，若正常证明堵塞在旁通管路之前吸浆,口位置，在浆液特性比较好的情况下可以尝试反循环对管路进行疏,通。若反循环不能够达到效果可以将设备桥下预留,DN80,阀门接上冲,刷泵或注浆机但是此种方法一定要时刻关注泵口压力，绝对不允许,压力超过,12bar,防止压力过大把软连接打爆,故障特征,P2.1,泵出口压力很大进口压力正常，流量降低,原因分析,P2.1,泵出口堵塞；刚接完泥浆管阀门忘记开启或未开启完全,处理方法,首先检查排浆管路上各板阀是否完全开启，若未完全开

33、启则,必须打开；在阀门仍然开启的情况下，应增加,P2.1,泵转速，正常,情况下旁通模式可以解决此类问题，若没有明显效果则需要检查,管路堵塞位置；方法：用一小锤对排浆管路进行敲打听声音，管,路畅通的位置声音比较清脆，堵塞位置声音发闷，然后对管路进,行拆除进行疏通,故障特征,拖车上软连接或排浆管爆裂,原因分析,长时间使用磨损；操作不当，阀门误操作造成管路瞬间憋压,管路堵塞未能及时进行有效处理,处理方法,盾构停机期间加强对泥浆管路壁厚的检查力度及软连接的磨,损情况检查；主司机一定要注意阀门开关状况，防止误操作造成,爆管现象；泥浆浆管爆裂时切勿立即停机，减小排浆流量，保持,一定的进浆流量，保证仓内液位

34、，防止因爆管而造成掌子面失压,立即通知相关人员将管路阀门关闭，确保爆管两侧管路封死的,情况下再对其进行处理,故障特征,P2.1,泵突然抖动并且抖动幅度很大,原因分析,P2.1,泵进口吸空；有大的块状物将叶轮口堵塞,处理方法,首先检查液位传感器指示液位是否准确，防止因液位不准而,造成仓内泥浆抽空；若仓内液位正常，则证明泥浆泵堵塞，需停,止掘进将泵进口管拆除检查泵内有无块状物堵塞，将其取出便可,恢复正常,故障特征,泥水盾构如何控制地表沉降,原因分析,保压值设定的不合理；液位不能有效保持稳定（忽高忽低）；掘进速度,与循环流量不匹配；监控量测未能将数据及时反馈给主司机；浆液特性不佳,不能有效形成泥膜；

35、主司机未能及时跟泥浆站进行沟通造成出渣量不稳定,地层突然发生改变但是掘进参数未能及时纠正,处理方法,工程部对掘进参数的实时跟踪，设置合理的保压值；液位保持恒定，防,止因液位不问造成刀盘仓压力波动对掌子面造成扰动；根据具体的地质状况,设置合理的循环流量与掘进速度的函数曲线，实时下发掘进指令，不同的地,质实时进行调整；加强监控量测频率，实时将监控结果传达到上级有关部门,跟主司机；针对不同的地层调制不同的浆液使之能够在掌子面有效形成泥膜,在掘进过程中主司机实时跟泥水处理系统进行沟通，掌握地层状况及出渣,量，发现特殊情况第一时间上报上级有关部门，根据上级指令实时对掘进参,数进行调整；针对不同地质状况下

36、发相应的掘进指令；主司机根据实际掘进,状况及时跟技术部门进行沟通，必要情况下集体对现状进行商议，制定正确,的掘进参数，切勿盲目掘进,1,富水砂层中盾构掘进刀盘刀具的保护问题,砂层中盾构掘进，刀具的防过度磨损,非常重要，特别是周边的刀具和刀盘外圆周，由于周边的线速度比面板上刀具大的多,因此存在加速磨损问题，一旦周边刀盘刀具磨损超限，盾构穿越加固体就会变的异,常困难，因此砂层中刀盘刀具的保护尤为重要,6.1,南昌项目盾构掘进情况与困难,周边滚刀偏膜情况,刀盘周边磨损情况,2,上软下硬（上部砂砾石、下部强风化泥质粉砂岩）地层始发保压问题,盾构始发穿,越加固体后，由于尾部不能立即注浆封闭，泥水压力保持

37、不好易引起前方土体坍塌,基坑开挖时揭露始发洞门上部为砂砾石、下部为强风化泥质粉砂岩，此种地层掘进沉,降控制较难，再加上盾构始发后即穿越赣江中大道和赣江大堤，掘进沉降控制风险极,大,3,上软下硬（上部砂砾石、下部强风化泥质粉砂岩）地层盾构掘进困难,区间前,300,多米为上部砂砾石、下部强风化泥质粉砂岩的上软下硬地层，由于强风化泥质粉砂岩较,软且容易和砂石形成有一定硬度的胶凝体，造成出碴困难，刀盘扭矩增大。泥质粉砂岩,含低于,20,微米以下颗粒较多，造成浆液比重增加迅速，给地面分离系统带来困难,出碴情况,泥水分离设备三级筛,4,气垫仓容易积碴，造成破碎机油管损坏和环流系统不畅,由于泥浆比重的增加，

38、吸,浆口出碴困难，大量的碴土堆积在气垫仓内，破碎机被碴土所包裹，启动扭矩增大，造,成油管爆裂和密封损坏，破碎机不能正常使用后，碴土更加难以排出，整个环流系统瘫,痪，掘进停止,气垫仓大量积碴,破碎机油管密封损坏,5,刀盘结饼导致扭矩剧增掘进困难,由于泥质粉砂岩细颗粒含量较大，浆液比重增大,后碴土流动不畅，泥岩和砂石混合后胶凝在刀箱、扭腿及面板处，导致刀盘扭矩和推力,增大，掘进速度下降；掘进期间亦采用半仓掘进等方法，但归根结底降低泥浆比重，加,大对刀盘的冲刷才能从根本上解决泥水盾构刀盘结饼问题,刀箱被泥砂包裹,刀盘结饼,6,强透水复合地层带压换刀风险性大,区间两端为上软下硬复合地层，地层透水性强,

39、泥质粉砂岩的粘性颗粒含量高，施工中刀具易发生磨损，存在江底换刀可能性。在,强透水复合地层泥水盾构带压换刀整个过程中，施工风险极大，如何确保人员、工程,设备的安全是个重难点,带压进仓作业人员,泥膜建立情况及刀盘结泥饼现象,6.2,施工措施及解决办法,1,优化刀盘刀具配置,吸取,NFM-007,掘进教训之后，海瑞,克,S367,在始发之前对刀盘道具进行了,改造,将最初,5,把中心双联滚刀换成,双刃撕裂刀，增大刀盘中心开口率,将原,18,把焊接撕裂刀割除，以便减小,刀盘扭矩。将,4,把边缘双刃滚刀更换成,双刃镶型球齿滚刀；球齿刀圈的凹凸,不平作用能增加掌子面岩土对滚刀的,主动转矩，进而减少滚刀偏磨发

40、生的,几率,圆环板2,固定环板A,帘布橡胶板,翻板,加筋板,预埋钢环,固定环板,帘布橡胶板,翻板,盾构主机直径6250,管片外径6000,注浆管,预埋钢环,止水箱环板,帘布橡胶板,2,利用双帘布橡胶密封解决软弱地层始发保压,问题,盾构机穿越加固体后，由于尾部不能立即,注浆封闭，若保压不好容易引起前方土体坍塌,采用两套密封装置可解决这一问题。当盾构刀盘,进入第二道密封装置后，可通过注浆孔，向两道,密封装置间的空腔压注盾尾油脂,成本较高,或粘,度在,120S,左右的膨润土泥浆,成本较低,并持续,保持充填物压力略高于盾构开挖仓泥水压，防止,开挖仓浆液通过帘布橡胶溢出，保证密封装置的,密闭性，提高止水

41、效果,3,富水砂层中解决地表沉降的方法,优质的泥,浆确保护壁及改良效果,南昌泥水盾构一般控制,泥浆黏度在,25S,左右，比重在,1.08 g/cm,3,上下,精确的水土压力计算保证水土平衡,由于赣江,水位经常变化，水土压力需测定实时水位再进行,计算,信息化的监控量测指导盾构司机掘进控制,监控测量数据需及时准确的传递到盾构司机手,中，盾构司机根据监控测量数据对掘进参数及时,调整,科学的现场管理保证施工连续快速,富水,砂层掘进需连续快速通过，科学的现场管理可达,到事半功倍的效果,4,解决泥水盾构泥浆比重上升过快问题,为处理泥浆比重上升过快问题，项目多次考察对比自,然沉淀、离心机和压滤机等泥浆处理方

42、式，最终根据泥,质粉砂岩的性质和浆液处理量，采用两台,100m,3,h,处理,能力的离心机对浆液处理，并形成回收和浆液稀释系统,有效解决了浆液比重上升过快问题,5,增设冲刷系统解决泥水盾构刀盘结饼问题,上软下硬地层（泥质粉砂岩,掘进容易在刀盘刀仓、扭腿,面板等部位结饼，造成扭矩大,贯入度降低等情况，在原有,进浆泵基础上增加一个,55KW,120m,3,h,流量、最大冲刷,8bar,的冲刷泵，在刀盘中心设一个,直径为,25mm,周边三个直径,为,25mm,的冲刷孔，确保对刀,盘全断面冲刷,6,组建高素质带压进仓队伍，掌握泥水盾构富水砂层带压进仓关键技术,由于过赣江,区间需长距离穿越上软下硬地层，

43、掘进期间难免会出现带压进仓的情况，项目在泥水,盾构进场前即进行了形成泥膜所需泥浆的实验室模拟配比试验，并借鉴国内成功的配,比，研制出了专门用于南昌富水砂层的进仓所需的泥浆；委外培训了一支,30,多人的专,业进仓队伍，并多次进行了富水砂层带压进仓任务，取得了圆满的成功,形成的高质量泥膜,带压进仓技术培训,7,针对性的设备改造、优化解决盾构适应性问题,本项目大部分施工设备为已有调转的设备，在施工前和施工中有针对性的对设备的部分功能和部,件进行了适应性优化和改造。如盾构需长距离穿越上软下硬地层，为保证中间不更换刀具，加焊了,不同高度的撕裂刀；针对泥质粉砂岩容易结饼现象，增设冲刷系统和泥浆环流系统改造

44、；针对,NFM-07,破碎机油管容易破裂，难于维修问题，进行带压进仓改造管路路径和连接方式，彻底解决,这一问题；其他还包括,NFM-07,管片安装机抓举头优化、泥浆门防坠落、电瓶车机械防溜车等等,球齿滚刀和加焊撕裂刀,增设泥浆门冲刷管,8,加强设备的“管、用、养、修”，确保施工快速，高效,编制维修保养计划，规定强制保养时间；成立维修保养班，每台设备专人负责,出台奖励机制，增强保养人员责任意识,投入维修保养资金，购置设备保养检测设,备,邀请厂家或专业人员对项目维保人员进行专业培训,进口液压油过滤器,维修旋转接头,6.3,工地组装、调试中遇到的主要问题,1,进、排泥浆伸缩管无法进行伸缩，用装载机将

45、伸缩管,从其套管里拉出，发现表面部分有磨损现象，委外镀铬,伸缩管用电瓶车拉不动,伸缩管表面有磨损,2,主油箱液压油冷却热交换器和内循环水冷却热交换器都,发现“漏水”现象，重新购买新的,分析为内部密封失效,所致,通水加压测试有漏水现象,外循环水通过热交换器,进入内循环水箱,4.6,主驱动马达减速箱制动器和拼装机右侧马达制动器都,出现了“漏油现象”，经拆解后发现制动器内部橡胶密封,圈磨损较严重所致，更换新的后恢复正常,刹车摩擦离合片,刹车油缸,5,故障回顾：在刀盘刹车松开、刀盘转速和旋向电信号都没,给的前提下，只开启刀盘主驱动,2,泵时刀盘就会自转，此时主,驱动,2,泵,A,口压力,20bar,B

46、,口压力,120bar,斜盘角度为,5,度,原因分析：该斜盘式变量柱塞泵采用用三位三通机液伺服,阀通过控制油路来控制泵的斜盘倾角（即排量），其中斜盘倾,角与伺服阀阀芯开度成正比，而伺服阀阀芯开度与其两端,X1,或,X2,处的控制油压力的大小成正比。当刀盘转速和旋向电信号都,没给时，若启动刀盘驱动泵,X1,和,X2,处的先导控制油压力应都,为零，因为控制油卸荷回油箱，此时三位三通机液伺服阀阀芯,处于中位，在伺服油缸的机械作用下，斜盘倾角应自动归零,无流量输出。从图纸分析故障原因可能是机液伺服阀或者伺服,油缸故障，导致斜盘角度不能归零,解决措施：返厂进行检修，发现伺服油缸有一定磨损且密,封磨损较严

47、重，这导致其动作异常，更换新的配件后，该泵斜,盘倾角能自动归零，故障解决,刀盘驱动泵液压原理图,第一次打开主轴承外密封齿轮油泄露监测孔,LA2,处球阀时，发现,有齿轮油流出，随后装备分别对主轴承外密封齿轮油腔,EP2,油,脂腔进行了静态建压测试，认为目前,S367,主驱动的密封性能满,足设备使用要求,外密封腔室,2,个钢带结合处刚好位于齿轮油腔室,主轴承齿轮油润滑系统,检测方法,a,对主驱动第二道密封腔,EP2,进行保压试验：当,EP2,油脂注入,压力达到,2.2Bar,后，将手动球阀关闭进行观察，约,20,分钟后第二道密封,腔压力降为,2.1Bar,1,个小时后第二道密封腔压力降为,2Bar,6,小时之后,