削,所以施工工期长,由于呈速度快,但削,效率高,搬运快,但受机械掘削和速度慢,并且泥土化,存在运受后方设备但和后方设备处理设备左右 密闭型两方受后方设备多输问题 的影响,必须进行充分探讨 几乎都带有气兼用气压少,环和手掘敞开和手掘敞开型不需要气压,不要气压但压,为高压下境好,但泥浆作型相同 作业环境 作业,泥浆作业和手掘敞开式业多,担心缺相同 氧和高压障碍 相同 弃土呈流体输螺旋机大,送,所以场地泥浆多,场大,安全性能地狭。由于高,作业环境泥浆多存在好 安全问题 左右 的平衡至关重要 面性能 将遮板贯入土适当地管理开口和手掘敞开土量的检查是掘削土是由密要检查土体,在它下面率和推力。谋求型无多大差依照泥浆等 度计、流量计量,进行对安全掘削。用地基的隆起、沉异。由于推活动罩,半月降和推力、开口进快,所以形面板千斤顶率的平衡。由于开挖面敞开施工管理 进行挡土,盾盾构周围的土被时间短 构下部的部分扰动,须要作再土留下挡土、注浆等处理 推进 进行自动检土压和推查。自动操作力,掘削推推力、扭矩。力和排土量要进行泥水压等的管理。力 以保证开挖面稳定。自动进行泥水管理 盾构价格较便盾构价格便宜,掘削机装渣盾构价格是手盾构价格是机盾构比泥水宜,但推进慢,但需要作泥土处机部分比手掘敞开型2倍械盾构的1?加压更贵,人工费高,气理、搬运、弃土,掘式贵,但以上,但长距5倍以上。当距但处理设备经济性 压及其它费用还需要处理周围推进快,弃离时是有利离有1km以上少,掘削土大 扰动 土同手掘敞的,作业人员时,和其它工为泥土化,开型一样 也少 法无差异 所以需要处理费 第三章 泥水加压平衡盾构法组成
第一节 盾构掘进系统 第二节 泥水加压和循环系统
第三节 综合管理系统 第四节 泥水分离处理系统 第五节 盾尾壁后注浆系统
检查扭矩 、比重等管理,泥水加压平衡盾构法的最大特色之一是在隧道施工中在稳定开挖面的同时,把盾构掘进、输送土砂、分离土砂与水、处理砾石等各方面的作业作为一个整体进行综合管理,这些作业都是在一个流程内进行。泥水加压平衡盾构流程图见图23,大型泥水盾构在地面设有泥水处理厂,见照片2。
图23 泥水加压平衡盾构泥水流程图
泥水加压平衡盾构自成一个体系并在一个流程内完成各项作业,所以能够安全施工。当发生异常情况时,这类盾构掘进机还能快速转换成敞开式掘进的显著优点。 泥水加压平衡盾构主要由五大系统组成: (1)盾构掘进系统; (2)泥水加压和循环系统; (3)综合管理系统; (4)泥水分离处理系统; (5)壁后注浆系统。
照片2 泥水处理厂概貌 第三章 二、泥水加压和循环系统
泥水加压平衡盾构的特征之一是将泥水送往开挖面,通过对开挖面加压使其达到稳定,并用流体输送砂土。这一系统称为泥水加压、循环系统。在用高比重泥水来谋求开挖面稳定的泥水工法中,进一步考虑加压是泥水加压式盾构发展的技术进步。
泥水加压平衡盾构开始是用泥水来平衡水压和土压,并进一步研究了在松弛土层中加压,已能处理较广泛的土层。用加在密闭泥水中相同的压力值加压于开挖面,其压力关系见图49。
图49 开挖面压力关系图
泥水通过泥浆泵进行循环、加压、流体输送土砂,泥水分离后重新循环到开挖面。
用普通泥浆泵送入泥水并将掘削的土砂排放到地面,但也可以利用对该泵的操作进行开挖面加压。所用的泵有送泥泵和排泥泵(根据扬程、输送距离决定使用台数)。对排泥泵应作出一定转数的规定(即规定流速),对送泥泵应变化其转速,使其对开挖面进行加压。一般情况下,如果将储水槽设臵在地面上,那么从该位臵起到开挖面的高程落差所产生的水压,即使不使用泵也可以对开挖面进行加压。因此,当考虑停泵以及故障的措施时,用高于地下水位2m的位臵(等于加压0.2kg/cm),来防止因压力降低所引起的对开挖面的影响,但这一措施只在紧急时使用,对于自动控制要求,原则上使用送排泥泵。
使用管路进行泥水输送,若使用操作方便的轻量级管路,容易磨损,多数仍使用煤气钢管。 泥水加压和循环使用的泵,需要达到以下两个目的。 ①流体输送掘削出来的土砂(含砾石); ②控制开挖面水压的稳定。
在泥水循环系统中,如输送的仅为砂、粉砂土、粘土,则可以认为是小土粒子在胶液中被悬浮后进行
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输送;如输送砾石,因砾石在管道内是边沉淀边沿管壁滑动,输送受到管径大小、泵的能力、泥水浓度等限制,所以仅能输送约50%管径的砾石。该系统的流程图见图50。
图50 泥水加压平衡盾构泥水循环系统
1?泥水加压和循环系统设计
泥水加压和机械化系统的设计是考虑到在整个掘进中的最苛刻条件下进行输送加压而设计的。此外由于受到排泥泵能力的限制,故随掘进距离(输送距离)变长而要增设排泥泵数量。 (1)设计条件 ①参数设定
盾构掘进机外径D(m); 最大输送距离L(m); 竖井深度H(m);
竖井到调整槽距离l1(m); 竖井到处理场距离l2(m); G.L到处理场输出口高度=h(m) 掘进速度VS(m/min)
开挖面水压控制范围 Pmin~Pmax(kg/cm) 送泥水密度 γ1(kg/cm) 排泥水密度 γ2(kg/cm)
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最大砾径(mm)
②掘削断面积A(m?2)
A= πD(包括超挖部分)
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③土体含泥率α(体积%) α=100-W′W′=含水率
④掘削土砂量G(m/min) G=A×α×S
⑤送泥水浓度C1(体积%)
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γ1由过滤试验、流变试验及其它因素决定。 (2)排泥管内临界流速的探讨
流入管路内泥水的流动式样因粒径、比重、流速而异。
若粒径、比重一旦变大,则在水平管内,由重力不同而产生管内上下部浓度差,形成不均质流动。若流速小,则会产生粒子沉淀。若高速运转,则粒子会因跃动而成为混流,接近均质流动。 杜朗德的临界沉淀流速公式:
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式中:VL—临界沉淀流速(m/s) FL—粒子浓度和粒径的常数 g—重力加速度=9.8(m/s) D—管路直径(m) Gs—固体比重
γ—泥水密度(kg/m)(送泥水) 排泥水时使用流速VZ VZ=1.2~1.25VL
(3)排泥管直径D2的决定
排泥管直径由排泥土最大砾径、泥水浓度等决定。通常,盾构掘进机直径和管路直径之间关系见图51。
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图51 盾构掘进机直径和送排泥管直径之间关系
(4)排泥水密度γ2的探讨 ①排泥水流量Q2(m/min)
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②送泥水流量Q1(m/min)
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