泥水盾构出渣量及出浆比重计算

1、长沙市南湖路湘江隧道泥水盾构泥水处理对于泥水平衡盾构掘进来说,最重要的一点就是保持进出浆动态 平衡,以及掘进速度与进出浆比重匹配.一泥水动态平衡进出浆流量为 Q,进浆比重p 1,出浆比重p2,掘进速度 丫,盾构直径为D,围岩比重p 3,不同岩层原状土比重分别p a3, p b3, P c3.,下面为正常掘进动态平衡式：2Q：2 QR =.二 D21Q-进出浆流量,单位n3/hP 1-进浆比重,单位,KG/m3P 2-出浆比重单位,KG/n3丫 -掘进速度,m/h盾构机的掘进速度一般情况都是 mm/min,而不是m/hP 3-围岩比重,KG/n3D-盾构外壳直径,m此计算式表示单位时间匀速掘进一

2、定进尺,实际出渣量、理论出渣量与进出浆比重的匹配关系.二盾构掘进状态1 按掘进状态是否连续可分为正常掘进状态和非正常掘进状态.1正常掘进状态正常掘进状态为在掘进施工中建立科学合理的泥水压力,并保证 进浆泥浆具有良好的携渣性能,各项指标均符合要求,掘进当中不出 现压力非正常波动情况,根据方案设定速度保持相对均匀速度连续掘进,掘进中盾构机相关设备运转正常,不出现停机情况.2非正常掘进状态非正常掘进状态是由于某些因素如泥浆站泥浆池满浆、设备故障 导致掘进不连续,此种不连续掘进状态增加了非正常的工序如泥水管循环？掘进速度的变化不利于出渣判断.三掘进出渣量计算及相关参数泥水盾构掘进中出渣的多少关系到地表

3、沉降、隧道成型及隧道稳定.所以在掘进中如何科学合理的限制出渣尤为重要,下面根据掘进 参数对出渣量的相关问题的进行分析.1出浆比重计算根据以上计算式1可得出浆比重:进出浆流量为800m3, p 1=1.30KG/m3,中风化圆砾岩 p3=2.43KG/m3,盾构外壳直径为11.65m,掘进速度取v =10 mm/min,即 v =0.6 m/min ,得：2.43父0.6父3.1411.65.2 +800父1.30p 2=2800= 1.49KG/m3 此处的掘进的速度的单位应当为 mm/min或者为m/h,应当保持单位的统一性；还有盾构机在正常掘进的时候的流量绝对不会是800 m3根据以上计算

4、与实际掘进中实测进出浆泥浆比重相符合而通常掘进岩层比重,盾构机直径及进浆比重可视为给定值, 那么(3)式可简化为如下:P 2=k + Pi(4)Q系数 K- K= P3 二 32而通常在不同地层当中,围岩比重可根据所占百分比取其平均 值,不同岩层原状土百分比分别为 A,B,C,., 比重分别p a3, p b3, P c3.,那么p 3按下式计算:p3=*3A- B . ：c3c .根据以上计算可以得出以下结论：(1)在流量一定的情况下,出浆比重是由进浆比重和掘进速度 决定的,通过泥浆站调配合理比重的进浆, 来保证泥浆具有良好的携 渣水平,同时通过限制掘进速度来限制出浆比重,预防出浆堵管和降低

5、对泥浆泵及相关设备的损耗,同时泥浆比重过大会导致泥浆流量降 低,单位时间出渣量减少,影响掘进进度.(2)根据(3)式可以看出,进浆比重可以通过泥浆站制调浆系 统调制,掘进速度一定时,增加流量也会降低出浆比重,而增大流量 会极大的增加泥浆泵负荷,尤其对于比重较大的情况下,容易造成泥 浆泵等重要泥水水循环系统设备发生故障,所以一般情况流量都是根 据泵的负载水平和泥浆泵配备设定的.2、出渣量计算泥水盾构掘进出渣是指在进出浆动态平衡保持掌子面平衡状态 下,通过具有一定比重和良好携渣水平的进浆, 进入泥水仓经刀盘转 动搅拌形成比重较大的泥浆将刀盘切削下来的围岩通过出浆管携带 出仓实现掘进的过程.通过上述

6、定义可以将出渣理解为在进出浆流量相同的情况下,通过比重不同的泥浆来携带出渣实现掘进的过程.而实际掘进中由于泥水压力建立不合理、掌子面失稳或掌子面涌水导致出浆流量要比进浆 流量高出60100ns流量.此种情况也可理解为在比重不能保证出渣 顺畅时可通过增加出浆流量来增加出渣以保证出渣顺畅.那么在此种情况下出渣计算可表示如下：(Q2 P2 -QiPi)mL=VP3(1)此处的小l代表的是什么,大L又代表什么V什么呢)Ql-QJJ L那么出渣量为：V = (Q2 2 Q1 1) (2)P43实际出渣量表示为：丫.=口(%：(3)通过实际出渣与理论出渣可判断是否存在超欠挖,实际出渣为单位时间掘进一定进尺的空间,而理论出渣是根据掘进速度及进出浆状 态计算而得.(1)超挖情况：VaV ,会导致地面沉降,隧道不稳定.(超挖只是有可 能导致地面沉降,也可能导致塌方,具体要看是在什么样的地质之下)(2)不超挖不欠挖情况：Vo=V ,理想的掘进状态.(3)欠挖情况：VmV,会导致地面隆起.以上的情况只是在理想的状况下的计算公式,其实在实际的掘进中, 很多时候都不是这种状况,都是要从实际出发, 然后再根据盾构机掘进的事实参数,比照这些参数之后根据统计学的方法取掘金中的有效值