泥水盾构施工技术

泥水盾构施工技术（精选8篇）

篇1：泥水盾构施工技术

泥水盾构施工技术

通过对泥水盾构工作原理及泥水盾构施工技术的介绍,结合北京铁路北京站至北京西站地下直径线2标工程采用的.Ф11.97m泥水平衡盾构的始发施工的工程实例,对泥水盾构始发施工技术进行了总结.对类似工程有借鉴作用.

作 者：翟志国 ZHAI Zhui-guo 作者单位：中铁隧道集团二处有限公司,河北,燕郊,065201刊 名：水科学与工程技术英文刊名：WATER SCIENCES AND ENGINEERING TECHNOLOGY年，卷(期)：2009“”(2)分类号：U455.43关键词：泥水盾构 施工 技术

篇2：泥水盾构施工技术

本工程是我单位常规直径地铁盾构第一次采用泥水盾构机施工。在施工、操作方面可借鉴经验不多，造成在施工中走过了不少弯路，出现了许多问题。泥水盾构机操作的基本原则是：控制切口压力在技术交底范围内稳定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。切口压力的稳定是保证地面沉降、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，切口压力不稳定，波动较大的话，轻则沉降较大，重则引起地面塌方。所以在操作泥水盾构机的时候，每一个操作手必须清楚的明白，保证切口压力稳定的重要性。而盾构机姿态是决定我们的施工是否按设计路线施工，如果出现姿态超限，轻则隧道管片出现错台、开裂、漏水等质量问题，重则需要联系设计单位和业主，进行调线。通过一年多的泥水盾构机施工经验，结合自己以前土压平衡盾构机的操作经验，对泥水盾构机的施工和质量控制方面的一些想法做如下总结。

一．工程概况：

东莞市城市快速轨道交通R2线工程（东莞火车站～东莞虎门站段）[2303A标：榴花公园站、茶山站～榴花公园站区间]土建工程施工项目，位于方中路上的茶山站后，正线隧道与出入段线隧道并行约100m由东向西穿越宽约200米的寒溪河，进入东岸大片农田（此时出入段线进入寒溪河东岸的东城车辆段）、通过中间风井及河西岸的数幢别墅后进入莞龙路。线路继续沿莞龙路前行，绕避了数架人行天桥后到达榴花公园前的榴花公园站结束。

本标段起讫里程YDK2+298.728~ YDK5+502.598，包含1个明挖车站（【榴花公园站】）和1个区间（【茶山站～榴花公园站区间】），1条出段线盾构隧道（【中间风井~出段线盾构井】），1条入段线盾构隧道（【茶山站~入段线盾构井】）。其中正线段茶山站~榴花公园站区间左线起讫里程为：ZDK2+301.000~ZDK3+497.720、ZDK3+653.485~ZDK4+118.812，左线长1662.041m;右线起讫里程为：YDK2+298.728~YDK3+434.162、YDK3+601.659~ YDK4+110.000，右线长1643、775m；区间正线总长3406.628m。其中ZDK3+653.485~ZDK3+746.000、YDK3+601.659~ YDK3+690.000采用矿山法开挖，盾构管片衬砌。

二.操作注意事项：

（一）泥浆粘度控制

在泥水盾构中，泥浆的作用有两种：维持开挖面稳定和运送弃土。泥水盾构机施工时稳定开挖面的原理为：以泥水压力来抵抗开挖面的土压力和水压力以保持开挖面的稳定，同时，控制掌子面变形和地面沉降；在掌子面形成弱透水性泥膜，保持泥水压力有效作用于掌子面。泥浆作为一种运输介质将开挖下来的渣土以流体形式输送，经地面泥水处离处理设备分离，将处理过的渣土运至弃土场。

泥浆的比重和粘度等性能决定它稳定开挖面和携带渣土的能力。（1）泥浆比重

为保持开挖面的稳定，即把开挖面的变形控制到最小限度，泥浆比重应比较高。从理论上讲，泥水比重最好能达到开挖土体的密度。但是，泥浆比重大会引起泥浆泵超负荷运转以及地面泥水分离设备处理困难；泥浆比重小虽可减轻泥浆泵的负荷，但因泥粒渗走量增加，泥膜形成慢，对掌子面稳定不利，容易造成地面沉降。因此，在选定泥浆比重时，必须充分考虑土体的地层结构，在保证开挖面的稳定的同时也要考虑泥水分离设备的处理能力。一般情况下，在砂层中，泥浆比重要求偏大一些，在1.20~1.25g/cm3,在粘土层中应当偏小一点，一般在1.10~1.15g/cm3。

（2）泥水粘度

泥水必须具有适当的粘性，以收到以下效果：

①防止泥水中的粘土、砂粒在土仓内的沉积，保持开挖面稳定； ②提高粘性；

③使开挖下来的弃土以流体输送，经泥水分离设备处理后滤除废渣，将泥水分离。泥浆粘度太低，达不到携带弃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，并造成刀盘及土仓结泥饼。在实际掘进中，我们应当结合地层分布情况、泥水分离系统的出渣情况、进出口泥浆粘度和比重的差值、环流系统是否顺畅、地表沉降等原因综合考虑。

（二）环流系统控制

环流系统控制受外界影响较大，有的可控，有的无法控制。

1、地层因素

地层的影响对切口的压力最为关键，而我们环流操作的目的就是稳定切口压力。不同的地层、埋深需要的切口压力值不一样，所以每一个操作手必须了解和熟悉在掘进状态下盾构机所处在的地层、埋深。当地层发生改变时，操作手提前做好掘进数据记录，方便在相应的地层中寻求最佳的掘进参数。

2、环流液位的控制

环流液位的上升与下降直观的反映出切口环压力的波动，客观的反映出土仓里面泥渣的堆积情况。

A、当液位上升快时，如果进出管流量差不大时，应留意切口环压力和你的推进速度，当切口环压力也随液位上升而上升时，适当的降低掘进速度，通过阀的切换和泵的转速来重新保持环流平衡。

B、当液位上升快时，如果进出管流量差大时，应当减少进出管流量差（加大出浆量或者减少进浆量，一般采用加大排浆量），或者少开阀来慢慢稳定环流平衡（对于易结泥饼的6、7、8号地层，在 开阀的时候必要保证一定的进浆压力，否则容易刀盘结泥饼）。

C、液位下降快时，应减少进出管流量差，对于6、7、8号易结泥饼地层，进浆流量应该保持在800~900立方每小时的高流量（海瑞克盾构机），进浆压力不小于2.2bar。全断面砂层中流量保持在500~650立方每小时，进浆压力保持在1.5~2.0bar。

3、环流系统控制

泥水盾构机操作最重要的就是环流控制，环流控制是否适当直接影响切口压力的稳定。环流的控制主要靠泵和阀来控制，一般来说，在环流不怎么堵管的时候，尽量不要调动泵的转速，多切换阀，顺利的将土仓中的泥渣带出，来保证切口环压力的稳定进行正常掘进。对于不同的地层，环流的控制手法应该是有所不同的，掘进速度有快慢之分。

一般在全断面的砂层中，速度控制在28~35mm/mim,进浆流量控制在550~650立方每小时，进出管流量差宜在60~80立方每小时。泥浆粘度宜控制在32~38秒。

中部底部以7#，8#为主，上部存在3-1#，4-1#，在隧道上部依然是3-1#，属于典型的上软下硬地层，这种复合地层中盾构机土仓内和刀盘最容易结泥饼，在进行环流操作时，尽量控制流量高点，一般来说，流量控制到800~900m3/ h时，土仓内不会有泥渣积累造成堵管现象。泥浆粘度情况需根据出渣比例进行调节。为防止刀盘结泥饼，尽可能的将通向土仓的阀全开，或者频繁切换土仓进浆阀，适当选用高转速（刀盘转速必须结合当前的地质实际情况，需防止由于转速高引起超挖造成地表沉降过大）。

对于全断面的7#、8#地层，掘进速度不宜过快，15~20mm/min为宜，泥浆粘度控制在20~25s。环流重点要注意的部位是在土仓与气泡仓的出口处，所以通向土仓底部的阀门可以全开启，或者开一个，频繁切换。进出浆的流量要大，一般控制在850~950 m3/h，而冲洗碎石机和出口格栅两旁的浆管至少各开一个，以保持出口处通畅。

在掘进期间要注意土仓压力，土仓压力慢慢上升，适当的加大进浆压力，多冲洗土仓，同时加大排浆量，通过液位升降来维持切口环压力（加大排浆量的同时防止液位抽空）稳定。等土仓压力慢慢回落到原来设定值时再重新调节环流平衡。

若土仓压力瞬间上升，马上打开旁路，等到土仓压力回落到原来掘进数值时再切换到掘进模式，并清洗格栅处。等到压力稳定后恢复掘进，先以慢速推进（实现一边推进一边清洗土仓和气压仓），在环流比较稳定的条件下再适当加快推进速度。

（4）液位计联锁控制

液位连锁原理是当液位上升或者下降到某一液位指示等亮时，循环系统自动切换到旁路，停止掘进。其原理时防止液位在人为操作情况下继续上升或下降，引起切口环压力大的波动，从而关闭或者开启进浆阀。液位连锁还有一个优点是，可以更好的协调交接班，防止上一个班组由于操作不当引起气压仓或者土仓堵塞问题。

（5）刀具配置

应尽量避免滚刀的偏磨，顺利通过软弱地层及上软下硬地层地段，进入到全断面岩层。因此如何防止滚刀偏磨是一个重要问题。根据经验，在软土地层中，滚刀磨损量很少，几乎没有。因此，重点控制在上软下硬地层中的掘进。根据本项目掘进情况，滚刀偏磨可能主要由泥饼引起，由于形成泥饼后使滚刀无法滚动，从而造成偏磨，特别是中心滚刀，由于开口率小，刀具布置密集，容易形成泥饼，因此在推进时应注意控制环流，采取各项措施防止泥饼形成。另外，在上软下硬地层中，滚刀容易产生破坏，应合理控制刀盘转速和推进速度，若发现异常及时上报。

（三）盾构机姿态控制

1、影响盾构机姿态的主要原因：（1）地层变化，（2）掘进参数不合理，（3）设备存在缺陷（如刀具配置不合理）。

2、在正常掘进过程中应当保持盾构机水平和垂直姿态在±30mm，垂直姿态控制在0~-30mm更理想，这样的姿态无论对于超限和隧道上浮都有一定纠偏余地。在上软下硬的复合地层中，盾构机保证一定的俯角（-2~-5）推进，在沙层中保持+2~+4的仰俯角推进，这样更有利于姿态的控制。

3、滚动角应当控制在±5，根据滚动角的变化随时更换刀盘转向，一环中有需要的话可以多次转变刀盘转向，这样可以防止由于滚动角大造成隧道管片扭转。

4、在曲线掘进时，在盾构机进入暖和曲线前，做好盾构机姿态调节，常规下一般姿态向曲线内侧偏移-10~-25mm比较合适。

5、推进油缸行程原则上控制在至1730mm至1760mm的时候应停止掘进，除非特殊情况下推进油缸行程可以适当多走一点（如需接大管）但行程不宜过长，如果行程到1850后不能接大管要求，等管片拼装后再往前推进到满足要求。推进油缸行程差不宜超过50mm，行程差过大，则盾尾刷容易露出，管片脱离盾尾较多，变形较大，易导致管片姿态变差；行程差过大，易使盾体与盾尾之间的夹角增大，如果推进油缸行程差比较大时，应当合理的进行管片选型，通过管片楔形量来调整推进油缸的行程差。

6、铰接油缸伸出的长度，直接影响到掘进时盾构机的姿态，应减少铰接油缸的长度差，尽量将长度差控制在20mm以内，将铰接油缸的行程控制在40~60mm之间为宜。铰接油缸行程差加大，盾构机推力增大，同时造成管片选型困难。

7、管片选型要合理，在管片选型上，不能仅凭盾尾间隙草率选定管片，应当以盾尾间隙为原则，结合铰接油缸行程和盾构机走向趋势来进行综合选型。

（三）质量控制

质量控制主要体现在三个方面：

1、管片选型控制

管片选型的两个原则：第一，管片选型要适合隧道设计线路；第二，管片选型要适应盾构机姿态。这两者是相辅相成的，前者影响整个隧道管片的需求计划，后都影响隧道掘进和隧道轴线与设计轴线的偏差。所以在管片选型上，我们要结合盾尾间隙、推进油缸行程差、铰接油缸行程、设计轴线等方面原因进行正确选型。

2、管片拼装控制

管片拼装时，必须将盾尾清理干净，将管片冲洗干净，避免管片间夹有杂物，使相邻管片环面不平整，使管片局部受力过大产生开裂、破损。检查管片止水条是否有脱落现象，管片拼装时先就位底部管片，然后自下而上左右交叉安装，每环相邻管片均布摆匀并控制环面平整度和封口尺寸，最后插入封顶管片成环。管片拼装成环时，其连接螺栓应先逐片初步拧紧，脱出盾尾后再次复紧。拼装完后及时调整千斤顶撑靴，防止千斤顶撑靴压坏止水条，造成管片拼缝位置渗漏。在曲线段管片拼装时，人为意识的将管片向曲线内侧水平偏移2mm-3mm，这样有利于减少管片在转弯处出现错台。

3、注浆控制

注浆按其注浆方式为同步注浆和二次补浆，按浆液性能分单夜浆和双液浆。

（1）同步注浆

同步注浆是指在盾构掘进过程中，盾构机向前行进，管片脱出盾尾与围岩形成建空隙的同时，从位于盾尾的注浆管路注入浆液填充形成的建筑空隙。管片之间的连接相对管片的刚度而言表现为柔性，因此在同步注浆时必须控制好注浆压力和注浆量，使之既能达到有效的填充建筑空隙，又不会对管片的成环质量产生影响。由于在盾构掘进中，对周围土体产生一定的扰动，因此，在注浆时，不仅考虑到浆液要充满管片背后的空隙，同时还要渗透至周边的土层中，所以要求注浆量比计算的空隙要大些，一般取为理论空隙体积的130％～180％为系数，甚至更大。注浆的速度要结合掘进速度，而注浆量需结合地表沉降。

同步注浆施工时应注意以下事项：

①在推进油缸行程达到1600-1650mm之间时，停止注入浆液，改打膨润土液清洗注浆管并将管内浆液压入开挖空隙，以免浆液在管路中停滞过久堵塞注浆管路；

②每掘进完成一环应检查清洗注浆管路一次； ③注浆压力不能大于盾尾油脂腔的压力，一般在5bar以内；（2）二次注浆

盾构施工过程中，因同步注浆效果不理想，浆液未能有效填充管片衬背后建筑空隙,造成地面沉降大，管片上浮，漏水等缺陷。为改善这种现象，利用管片吊装孔二次补充注入浆液。二次注浆一般以双液浆为主，也有部分采用二次补充注单液浆。在控制管片上浮、控制地表沉降时多采用注双液浆。

二次注浆量和压力要视情况而定。一般以注浆压力来控制。二次注浆时应注意一下事项：

①在注浆前应查看管片情况并在注浆过程中进行跟踪观察，如有异常情况应立即停止注浆。

②在注入过程中应严格控制注浆压力。

③在注入过程中出现压力过高但注入效果不明显的情况时应检查注浆泵及注浆管路是否有堵管现象，并立即进行清理。

④在进行二次双液注浆前应将同步注浆管路的所有球阀全部关闭。

⑤注浆前应查看盾尾油脂腔的压力，如果压力偏低，应适当手动注入盾尾油脂，以保证在注浆过程中有足够的压力避免盾尾漏浆

⑥在注浆前应查看管片情况及土仓压力情况并在注浆过程中进行跟踪观察，如有异常情况应立即停止注浆。

⑦注浆位置一般选定在盾尾内数倒数第五环管片以后，避免浆液流向盾构机，造成盾尾固死。除了注浆方式不一样以外，在不同地层中掘进其浆液类型也有所区别，在砂层中用双液浆效果更为理想。

(四)掘进中常见事故处理

1、盾尾漏浆处理

盾尾漏浆是盾构施工最常见的，也是最麻烦的问题。特别是在富水层中掘进，如果盾尾刷受损，盾尾间隙差，浆液凝固时间长，注浆压力大等原因，漏浆的频率高很多。

盾尾漏浆有两种形式：漏泥浆和漏砂浆（实际掘进中盾尾还会漏水）。

造成盾尾漏浆的主要原因：

（1）盾尾刷在掘进过程中由于盾尾间隙差，盾尾刷受管片挤压导致失去弹性或者脱落造成盾尾漏泥浆和砂浆及清水。

（2）浆液凝固时间过短,造成浆液不能充分填充管片后空隙,而是堆积在注浆口附近,造成注浆通道受限制,后续浆液压力必然剧增,当浆液压力高于盾尾刷和油脂的抗压力时,就会击穿盾尾刷和油脂衬背而造成盾尾漏砂浆，长期下去就会导致盾尾漏泥浆和砂浆及清水。

所以在防止盾尾漏浆最有效的措施是保护好盾尾刷和控制好注浆压力与浆液的凝固时间。在掘进过程中盾尾漏浆，首先应当了解漏 浆情况，具体位置在哪个部位，漏浆量有多大，盾尾间隙如何，注浆压力有多大，根据情况进行处理。

（1）如果漏浆量不大，而盾尾间隙比较合理的情况下，对漏浆位置进行手动补盾尾密封油脂（对漏泥浆或者砂浆都可行），漏浆部位崭停注浆。

（2）如果漏浆量大，而盾尾间隙比较合理的情况下，在对漏浆位置进行手动补盾尾油脂的同时往盾尾晒海绵条，漏浆部位崭停注浆。

（3）如果漏浆量大，而盾构间隙差的情况下，在手动补盾尾油脂的同时往盾尾塞海绵条，漏浆部位崭停注浆。管片选型往间隙大的部位走，在掘进下一环过程中注意盾构机姿态尽量不要摆动来进行纠偏。

（4）控制好盾尾密封油脂的注入，盾尾油脂的损耗与掘进速度成正比，速度过快则注入盾尾的密封油脂在单位时间内不能满足其消耗量,若不及时调整油脂泵注脂率,则盾尾刷内的油脂量和注入油脂的压力不能及时密封盾尾,势必造成尾刷的密封效果减弱,形成盾尾漏浆。

在掘进中多注意保护盾尾刷，控制好注浆压力，使用配比合理的浆液，从根源上解决漏浆问题。在判断盾尾刷受损严重时，有条件更换盾尾刷的应马上更换尾刷。

2、地表沉降处理

地面沉降一般发生在软弱地层中，沉降分为两种，一是推进过程 中刀盘位置发生沉降，二是后期管片脱出盾尾后沉降。推进过程中发生沉降的主要原因可能是切口压力波动大，造成超挖使地层发生变形沉降；还有可能是切口环压小造成局部塌方或超挖，从而使地表地层沉降，一般这种情况发生在隧道上覆地层为软弱地层的时候，由于软弱地层稳定性差，对变形敏感，变化很快传递到地面产生地表沉降。后期沉降的产生与推进和注浆有关。即使地层稳定，若推进过程中发生超挖现象，而注浆没有相应增加，则有可能造成部分施工空隙没有填充，导致地层缓慢变形，最终产生地面沉降。在地下水丰富的地层中，若注浆没有及时凝固，浆液被地下水稀释带走也造成注浆的不足，从而引发地面沉降。对只有单液注浆系统的盾构机，后期沉降也可能受切口水压影响。由于单液注浆凝固时间长，注浆完成后其压力可能迅速消散，直至其值与切口水压相同，若所设定的切口水压过低，则有可能使地层缓慢变形后形成地面沉降。

篇3：泥水盾构施工技术

珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工4标段为4站3区间:桂城-朝安-普君北路-祖庙盾构区间,每区间最低处均设一联络通道。隧道埋深15.2~23.2m;最小曲线半径350m;最大坡度2.8%;管片内径∅5 400mm,厚300mm,宽1 500mm;分块形式为6块[3A+2(B、C)+1K]。隧道主要经过<3-1>粉细砂、<3-2>中粗砂、<3-3>砾砂、<4-1>粉质粘土粉土、<4-2>淤泥质土、<5-2>硬塑状残积土、<7>强风化和<8>中风化地层。桂城站-朝安站区间共有178根C30素混凝土桩;采用德国海瑞克公司间接控制型泥水盾构由桂城站始发、在朝安站过站,在普君北路站一端接收。普君北路-祖庙盾构区间由另2台泥水盾构施工。桂城站-普君北路站区间长1 900m;本文着重阐述桂城站-普君北路站区间泥浆输送系统的组成及计算。

2 泥浆输送系统的组成

本区间采用间接控制型泥水盾构,泥浆输送系统由泥浆和压缩空气双重回路组成。在盾构的泥水室内插装1道半隔板,在半隔板前面充以压力泥浆,在半隔板后面盾构轴心线以上部分充以压缩空气形成空气缓冲层,气压作用在隔板后面与泥浆接触面上。由于接触面上气、液具有相同压力,因此只要调节空气压力,操作控制更为简化,对开挖面土层支护更为稳定,对地表变形控制也更为有利。

泥浆输送系统由地面P1.1进浆泵组、开挖室内的鄂式破碎机、盾构自带的P2.1排浆泵组,隧道内的接力泵组、阀门及进排浆管路(内径∅305mm)等组成(图1)。P1.1进浆泵组固定在调制设备附近。P2.1排浆泵固定在盾构上;隧道内的中继泵组随隧道的延伸在隧道的一侧安装。每套中继泵组由10kV高压开关柜、500kVA变压器、变频泵控柜、350kW电机、10/8渣浆泵及其它辅助设备等组成。

3 泥浆输送系统流量计算

盾构的推进速度一般按照盾构区间总工期安排的月掘进进度计划,根据施工工序确定的纯掘进时间并考虑一定的储备系数,以每分钟掘进的行程(cm/min)标定。据目前国内盾构施工水平,大多数施工企业盾构掘进速度一般在3~6cm/min之间。该速度范围适合于目前国内多数地铁盾构施工的综合进度指标。该范围内的盾构掘进速度,由适合于具体工程地质条件的刀盘刀具参数、刀盘转速、扭矩以及相应的功率、推进油缸的推力及推进液压系统的功率来获得。在盾构选型中,这些参数是盾构用户比较关注的。现以开挖直径为∅6 250mm的地铁隧道为例,按照盾构推进速度6cm/min试计算泥浆输送系统的能力。

3.1 工程技术参数

盾构直径∅(m) 6.25

开挖面积A(m2) 31

掘进速度V(cm/min) 6

开挖碴土量Q碴(m3/h) 111.6

挖掘总长L(m) 1 900

工作井深H1(m) 16.84m

泥浆处理设备高H2(m) 8

隧道高差H3(m) 5

工作井至泥水处理站距离I1(m) 40

排浆密度P排(t/m3) 1.28

进浆密度P进(t/m3) 1.12

碴土密度P碴(t/m3) 2.35

3.2 泥浆物理特性计算

进浆量Q进=Q碴(ρ碴-ρ排)/(ρ排-ρ进)=111.6×(2 350-1 280)/(128-1 120)=746m3/h

排浆量Q排=Q进+Q碴=746+111.6=858m3/h

浆体的体积浓度CV=Q碴/Q排=111.6/858=13%

浆体重量浓度Cw=(ρ碴×Q碴)/(ρ碴×Q排)=(111.6×2.35)/(858×1.28)=23%

碴土Q碴ρ碴=262.26t/h

膨润土浆Q进ρ进=839.62t/h

混合物Q排ρ排=1 106.72t/h

临界沉降流速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,在水平管内由重力不同而产生管内上下浓度差,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。当管径D>200mm时,用凯夫公式计算临界沉降流速VL=1.04×0.3D(ρ碴-1)0.75Ln(D50/16)×0.13Ln(60/CV)。其中:D50为中值粒径(1 000μm)。则

当管径为∅254mm时排浆计算临界沉降流速VL=3.75m/s。

当管径为∅304mm时排浆计算临界沉降流速VL=3.96m/s。

根据管内径D与管内流速V的计算公式V=4Q/(3.14D2):当泥水回路中进浆管Q=800m3/h,排浆管Q=900m3/h,管径为∅254mm时,进浆管和排浆管内的泥水流速分别为4.5m/s和5.1m/s,管径为∅305mm时,进浆管和排浆管的泥水流速分别为3.14m/s和3.54m/s。

3.3 泥水回路的布置

根据广佛地铁实际泥水回路布置情况,测算泥水回路水平管路、垂直管路和弯头当量等长度,计算泥水回路中继泵的数量。

3.3.1 泥水回路水平管路

隧道长1 900m,工作井到泥水处理站长40m,合计:L=1 940m。

3.3.2 泥水回路垂直管路

工作井深度H1=16.84m;泥浆处理设备高H2=8m;隧道高差H3=5m;合计H=30m。

3.3.3 等径管管路

初步设定90°弯头10个。每个弯头当量长度7.92m;共计79.2m。L=1 940+79.2≈2 020m。

3.3.4 排浆回路扬程计算

坡降Δp=6.5m/100m;

管路损失ΔHpipe=131m;

排浆扬程H=ΔHpipe+30=161m。

根据以上计算结果,排浆回路扬程161m。排浆回路初选3台渣浆泵(10/8S-GH Q=900m3/h,H=56m)。1台已安装在盾构上,另2台安装在地铁盾构区间里。地铁盾构区间里中继泵配套电力变压器(包括相关控制设备)、变频控制柜、电动机及水泵进出口2套压力传感装置。

3.3.5 进泥回路扬程计算

坡降Δp=4m/100m;

管路损失ΔHpipe=80m;

进泥泵倒灌高21m;

到盾构刀盘距离20m;

故进浆泵总扬程ΔHpipe=80-21+20=79m。

根据以上计算结果,进浆回路扬程79m。进浆回路初选2台渣浆泵(10/8S-GH Q=900m3/h,H=56m)。1台已安装在泥水处理站,另1台安装在地铁盾构区间里。地铁盾构区间里中继泵配套电力变压器(包括相关控制设备)、变频控制柜、电动机及水泵进出口2套压力传感装置。

4 结束语

泥浆输送系统是泥水盾构施工中的重要系统,其功能和性能参数几乎是泥水盾构掘进进度指标的底线。盾构性能参数达到某一指标并不表示盾构施工就能达到这一指标。施工企业通常关注盾构性能参数,会忽略泥浆输送系统与盾构施工的匹配问题。盾构施工时不确定因素较多,因而其施工能力储备较大。相对而言泥浆输送系统故障要少一些,因而常被忽视。泥浆输送系统一旦选择失误,对地质的适应性不佳或能力太低,那么泥浆输送系统的问题反过来会成为盾构掘进的主要问题。该工程前期策划时,公司高度重视泥浆输送系统的配置,经过多次流体水学计算及系统比选,确定本文所述泥浆输送系统的配置。工程从2009年5月份盾构始发至2011年元月普君北路站盾构接收,设备共计运行21个月。从设备使用情况来看,所配置的泥浆输送系统运行良好,设备的性能、配置生产能力满足本工程施工的要求,较好的完全了本工程的施工任务。

参考文献

篇4：泥水盾构始发关键技术分析与处理

【关键词】泥水盾构；盾构始发；负环拼装；洞门密封

1、工程概况

1.1、秋中区间由赣江西岸秋水广场起，穿越赣江、沿江中大道，经中山西路后与东端的滨江大道站相连接。设计长度为 1886m。区间最大坡度为 28‰，线路最小竖曲线半径为 360m。区间 3 座联络通道。区间隧道采用2台泥水平衡盾构机施工从秋水广场站始发，到达中山西路站接收井结束。设计盾构进出洞处采用搅拌桩和旋喷桩加固。确定圆形区间隧道结构内径为φ5400mm。管片强度采用工厂化预制，混凝土强度等级采用 C50，抗渗等级对于区间埋深大于 20m的部分为 P12，其余为 P10。工程管片的厚度采用 300mm。

1.2、根据轨道一号线地形管线综合图和设计图，赣江两侧道路两侧地下管线复杂，影响范围内的主要有一根DN1000 雨水管（砼），埋深 5 m，位于世贸路下。

2、水文地质条件

2.1、地下水类型

根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件，拟建工程沿线按地下水类型可分为上层滞水、松散岩类孔隙水、红色碎屑岩类裂隙溶隙水三种类型。

2.2、含水岩组及其富水性

孔隙水主要赋存于第四系全新统冲积层的砂砾石层中，该层地下水为潜水，地下水位埋深较浅，本次勘察历时较长，但主要仍在丰水期间，穿越两端陆上钻孔内实测的水位埋深 6.50～11.60m，标高14.29～15.45m。该层地下水含量极为丰富，含水层渗透性强。地下水位年变幅与地表水变化密切相关，变化比较大。勘察期间抚河水位标高为 15 m，赣江水位标高为 14.5m。 主要赋存于第三系新余群含钙粉砂岩与钙质泥岩层段，厚度 20～50 米左右。该含水层富水性不均一，影响因素主要有风化网状裂隙与构造节理裂隙的发育程度，岩性差异（主要是钙质含量的变化） ，裂隙（节理）多呈闭合状，一般富水性极差，渗透系数多在 0.26～0.45m/d 之间。因受岩性变化所致，局部钙质泥岩、含钙砂岩层段，其构造节理发育时，多具一定的溶蚀现象，为碎屑岩层中地下水的相对富集地带，根据《江西省南昌市水文地质工程地质综合勘察报告》（1998年），其单井涌水量总体而言相对较大，含水层综合渗透系数达 5～15m/d，单井涌水量多在 300-800 m3/d 左右，最大可达 1500m3/d；已有资料与原有工程经验均反映，此类构造裂隙溶隙水富水区的分布与岩性、胶结物和构造发育有关，呈条带状分布于小兰——老福山一带。

2.3、各类地下水的补、迳、排条件及相互间关系

上层滞水主要接受大气降雨入渗补给，水位随气候变化大。赣江西侧赣江洪水期间，会对该层地下水形成局部返补。赣江东侧在汛期赣江和抚河也会对该层地下水形成局部返补。孔隙水与赣江及邻近抚河地表水体呈互为补排关系，连通性好。平水季节及枯水季节地下水补给地表水，地下水向赣江、抚河排泄；汛期赣江、抚河水位上涨，地表水体返补给地下水。碎屑岩类脉状裂隙水通过基岩裂隙发育段与上部孔隙水直接接触，形成互补关系，且多具承压性。水位基本和赣江地表水持平。

3、盾构始发

盾构开始向前推进到盾体完全进入土体后洞门封堵完成是泥水盾构始发的关键，在这个过程中应注意负环管片安装和盾构掘进参数的设置。

3.1、负环管片安装

盾构隧道施工中，一般称隧道洞门口处管片为0环管片，盾构井中用作传递反力的管片则称为负环管片。负环拼装时第一环负环的定位相当重要，对后面的管片拼装起着基准面的作用。为保证管片环面安装精度，负环管片采用闭口环安装方式，靠后的4环负环管片拼装均由盾构举重臂在盾构壳体内按顺序拼装成形，环向和纵向螺栓连接牢固后分别逐环将负环推到要求后座位置上。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷和负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木或型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。

4、泥水盾构始发关键技术

4.1、首先采用明挖法开挖竖井，在盾构始发竖井施工期间同步进行盾构始发端头土体加固；然后井下安装盾构始发基座及洞门密封，依次组装盾构后配套拖车，并将其拖入暗挖段；盾构主机安装、反力架下半部分，待管片安装机横梁安装完成后将反力架上半部分进行安装，随后将主机和后配套拖车连接，并完成盾构机整机调试；同时要完成泥水处理系统的安装调试。最后盾构达到始发条件。采用盾构直接掘削新型材料墙体的方式开洞门，开洞处的地下连续墙钢筋笼全部换用玻璃纤维筋代替普通钢筋，混凝土采用以石灰石为粗骨料的细石混凝土，混凝土抗压强度为C20，其余范围地下连续墙采用C30混凝土。

4.2、由于玻璃纤维筋与普通钢筋接头处抗拉力强度较低（只有普通钢筋抗拉强度的10%），而在始发洞门处的地下连续墙采用C20混凝土，因此为保证竖井开挖的安全性，在始发洞门前端施做2排M10砂浆桩。由于地面注浆受地下管线及现场其他因素的影响，导致加固区存在一定的盲区特别是管线下方土体，未能进行有效加固，给盾构始发造成一定隐患。为了保证端头土体加固的效果，保证盾构安全始发，采取在竖井内对端头土体进行水平注浆补强加固。采用水平地质钻机前进式分段成孔注浆，最后一次注浆结束，再成孔下50塑料管，进行补充注浆。为了防止洞门破除后发生涌水涌砂现象，先将1m厚的地下连续墙凿除0.6m，剩余0.4m的保护厚度，洞门中心鱼尾刀部位1.4m范围内多凿除0.2m，并将外露的玻璃纤维筋全部割除取出。洞门破除由人工利用风镐自上而下一次完成。洞门凿除后尽快将盾构机前移，使刀盘紧贴掌子面，保证掌子面的稳定，由刀盘切削剩余部分连续墙混凝土。

4.3、盾构始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力荷载和推进时的摩擦力，结构设计还需考虑盾构推进时的便捷和结构受力。由于盾构机重达1000多吨，所以始发基座必须具有足够的刚度、强度和稳定性。由于盾构主机在组装过程中盾壳间还需要进行焊接作业，所以需要始发基座在距洞门6 m处断开0.9m为盾构护盾焊接提供必要的焊接作业空间。

4.4、安装洞门密封装置

洞门预埋环是为满足盾构机进洞临时封堵洞门端头要求的环状钢板。环状钢板的内径为12212mm，外径为12960mm，环向每2.4预埋一个M24！90螺栓，共计预埋螺栓150个。为了环板能够牢固的嵌入竖井衬砌结构内，环板背面与盾构始发井衬砌结构钢筋连接牢固，并且每根预埋螺栓必须与竖井衬砌钢筋连接牢固，环板加工成型后，待竖井二次衬砌施工时及时预埋。洞门密封装置安装始发洞门临时密封采用双道密封装置，每道密封装置由帘布橡胶、扇形压板、止水箱、注浆管和螺栓等组成，两道密封间隔0.4m。

5、结束语

经过精心准备和科学施工，南昌市地铁1号线秋中区间泥水盾构始发已顺利完成。通过不断总结和摸索，使小断面盾构在过江隧道、城市繁华地段、砂卵石地层中的施工技术不断成熟，为类似工程地质的小断面泥水盾构施工总结了可借鉴的经验。

参考文献：

[1]刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京：中国铁道出版社，1991.

篇5：泥水盾构施工技术

介绍了盾构机组装调试方案和施工组织,在此基础上阐述了盾构机组装的.具体步骤和方法及其调试程序,并提出了施工过程中的质量控制和安全控制措施,从而保障后期盾构施工的顺利进行,为今后类似工程提供指导.

作 者：孙宏伟 SUN Hong-wei  作者单位：中铁隧道股份有限公司,河南,郑州,450001 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 36(11) 分类号：U455.43 关键词：盾构机   主机   反力架   质量控制   风险  

篇6：泥水施工合同

甲方：长沙市建设工程集团有限公司搬运队宿舍及货运室项目部（以下简称甲方）

乙方：（以下简称乙方）

为便于管理，确保工程质量，施工安全，加快施工进度，甲方将泥工劳务分包给乙方施工。根据《中华人民共和国合同法》和《建筑法》及其他有关法律、行政法规，遵循平等、自愿、公平和诚实守信的原则，结合本工程具体情况，双方就本工程泥工工程事项经甲、乙双方协商一致，订立本合同。

一、工程地点：湖南长沙芙蓉北路国家粮食储备库

二、工程名称：湖南长沙芙蓉北路国家粮食储备库迁建项目（二期工程）

三、承包方式：以包工不包料包安全、包进度、包验收。

四、承包项目：

1、本工程所含的内灰、外灰及屋面工程

2、配合基础、主体、墙体的分中、放线及标高控制。

3、现场材料堆放所需地面硬化等。

4、建筑房屋内、建筑物周边10m内自身施工的建筑垃圾清理及转运至指定地点堆放。

5、砼施工：承保范围内所有垫层、墙、板、柱、梁、屋面砼工程。含前后台工作，布泵管、拆泵管、移泵管、清洗泵管、搭拆砼浇灌运输道、放料、振捣、收捡落地砼、配合试验取样、清洗各种设备、机具、用具及找平、收面压光、覆盖（包括覆盖物运输、清理）、垫块制作、养护等分部工作内容。乙方应正确使用和爱惜浇灌砼的机械设备，拆除的泵管按甲方指定地点堆放整齐。

6、砌体施工：所有内外墙体、女儿墙的砌筑，含放线分中、筛砂、砂浆搅拌与运输、材料场内转运、吊运、楼层转运、前后台运输、立皮数杆、挂线、吊直、选砖、铺灰、砌砖、湿水、过梁制作安装、安装砌体加固筋、预埋筋、铁件、木砖、配合水电组预留明（暗）管槽、灌缝、划缝、勾缝、清扫墙面及清理落地灰砖并运至现场指定地点堆放等，并包括砌筑操作脚手架和安全防护设施的搭拆、材料堆码等全过程。浇捣小体积砼（如：门窗过梁、压顶、线条、构造柱、圈梁等砼的前后台运输、捣固、收面）、抹防潮层、地梁砖胎模砌筑等全部工作内容，搅拌机周边保持清洁。

7、甲方提供商品砼以及砼的垂直运输设备、提供砌体工程使用的砖、砂、水泥、石灰浆等主要材料，甲方提供电源至二级配电箱。其它施工所需的设备、工具由乙方负责，如电线电缆、插头、移动箱，后浇带及梁柱接点不同砼标号时的钢丝网、锄头、箢箕、扁担、手套、灰桶、灰线、挂尺、铁铲、筛子、锤子、振动棒、振动器、尺条、斗车等。乙方自备的设备必须有质量合格证。

五、承包单价：

包干综合单价为元/m2，具体数量施工蓝图建筑面积计算，工程不分施

工部位，不分砼厚度和墙体厚度，包干单价中均已考虑。本劳务工程单价为包干价，均已包含为完成该工程所发生的所有人工费、劳务管理费、工具费、低值易耗费、小型机械费、工人社会保险费与人身安全保险费、劳保用品费、二次转运用工，为满足工程施工需要而发生的建筑工程以外的零星工程人工费，安全文明施工和不可预见费等，所有涉及本工程所发生的其他分包单位配合费也均包含在劳务工程单价中，乙方不得再向甲方及其它分包单位要求增补费用或签工。

六、决算方法：

按本幢楼建筑面积乘以单价为总工程款进行决算。

七、双方责任

1、甲方职责：

① 组织有关人员对乙方进场施工作业人员进行安全、质量、文明施工、综合治理等方面的教育，做好日常监管工作。

② 组织及负责对乙方施工作业人员进行施工技术、措施等方面的交底。

③ 负责对乙方施工人员的安全、工程质量、文明施工等方面的工作进行指导、监控，并按规定及时做好验收工作。

④ 按计划提供材料至施工现场。提供食宿位置、所有班组统一集中食宿，提供工人安全帽。

⑤ 提供施工水准点、轴线高程点。提供垂直运输机械。电源提供至二级配电箱。⑥ 按照合同约定，按时足额向乙方支付工程款。

2、乙方职责：

① 施工班组严格遵守一切规章制度、劳动纪律，遵纪守法，服从施工员指挥，做到文明施工，保证安全生产，杜绝安全事故发生。班组长必需24小时在工地上，如有事需向施工员请假、并委托他人负责。

② 按甲方的各项交底要求，严格按国家操作规范和施工验收规范，精心组织施工。按甲方的工期计划要求，认真编制施工作业计划，按时完成甲方的工期计划。

③ 教育职工遵守国家法令、法规，不得有偷盗和斗殴行为，违者送公安机关办理。④ 合同签订前，交一份施工方案和质量责任保证书给甲方存档，以促进后段工作的实施及考核依据。

⑤ 乙方进场必须提供花名册一套，三证必须齐全（身份证、计生证、暂住证），如果甲方代办，费用由乙方负责。

⑥ 按时足额支付劳务作业人员工资。

⑦ 乙方民工冲击甲方或辱骂管理人员，甲方有权将乙方驱逐施工现场，并处以

1000-3000元的罚款。

⑧ 自备工作所需雨衣、雨鞋、手套，二级配电箱以后电线电缆（含夜间照明）由乙方负责。

⑨ 乙方不得将无业游民、前科人员及犯罪潜逃人员滞留在工地，否则处以200～500元罚款。

八、进度要求：

为确保工程进度，乙方作业人员不管晴天下雨，白天黑夜，每天24小时听从施工

员安排，不得因短时间停电、停水、下雨而无故离开工地外出或回家，影响工程进度，乙方所组织的工人必须满足连续作业要求，把所承担的工程量按施工进度计划表提前完成，如在规定的时间内未完成施工任务，施工员有权调突击组完成，但工资按甲方点工的三倍支付给突击组，在乙方工资内扣除。乙方不能以任何理由停工、延误工期，因乙方进度和质量返工原因延误工期一天，罚款1000元（除天气影响外）。在施工中，承包人必须坚守工地，否则每缺一天罚款100元，并认真执行项目部制定的规章制度。开会不能缺席、迟到，否则每次罚款200元。必须配戴安全帽进入施工现场，违者每人每次处以100元罚款。

九、施工安全：

乙方应按国家规范做好自身完全防护措施。应严格遵守国家现行颁发的建筑安全

生产有关管理规定，严格按国家现行颁发的安全标准组织施工，杜绝违章作业，确保安全生产。乙方在施工全过程中，应服从甲方安全员，施工人员指挥。乙方应自始至终地做好安全思想教育，提高工人的安全生产思想意识，做好自身和他人安全思想教育。如若是乙方人员自身工伤亡事故或是由乙方引起伤害他人事故，应负经济和法律全部责任。同时乙方的所有人员应遵守社会治安的综合治理。严禁在施工场内出现打架、赌博及盗窃等行为，凡是由此产生一切恶果，一律由乙方自负全责。与甲方无关。不听甲方有关人员指挥，甲方有权对工人按规定处罚（扣乙方工程款）。凡乙方发生工

伤亡事故，违章施工，造成罚款或违反社会治安综合治理，造成恶果，以及工人暂住证、婚育证、劳务证等，应支付的费用和事故中产生的经济、法律等一切责任，一概由乙方承担，与甲方无干。

十、施工质量：

本工程质量要求应达到合格标准。质量验收标准，按现行国家行业的有关标准、规范及工程质量检验评定标准执行和验收。乙方应保证施工质量，如出现施工质量事故及不合格，返工造成材料损失，应负赔偿全责。

1、乙方必须熟悉图纸，严格按图纸和施工验收规范施工，每道工序必须做到工完场清。浇捣混凝土时确保混凝土密实与平整度，并养护好混凝土。砼工程应确保结构的几何尺寸、标高、轴线达到设计与规范要求，表面垂直度、平整度达到不找平的质量要求。

2、墙体砌筑必须做到灰浆饱满，表面平整度符合规范要求，主体验收时如因乙方原因造成砖砌体工程不能通过验收，则乙方负责无条件进行整改，同时应承担由此产生的一切损失。

3、凡乙方原因造成的质量问题返工全部由乙方负责，甲方所造成的经济损失由乙方承担。如在施工中发现混凝土柱、梁、墙、板浇捣有空洞或严重蜂窝及砼养护不到位烧坏，墙体轴线偏移与立面偏斜超过规范要求，处以每处200元罚款。做到现场文明施工，材料堆放整齐有序，并做好其他工程成品保护，如发现破坏成品，由乙方赔偿损失并处以重罚。工程质量必须达到优良，达不到优良验收标准，则按乙方总工资下浮5%。

十一、付款方式：

甲方按乙方月进度完成工程量付给乙方%进度款，粉刷完工后再付给乙

方%，（但质量评定必须达到合格）。余下%待本工程竣工验收合格后，月内付清。乙方如中途退场，工资一概不结付，且履约保证金不予退还。

十二、工期要求：

乙方应按甲方和监理方审批的施工组织方案的工期为依据。延误规定工期，甲方

有权每天按500元人民币累计，对乙方进行罚款。

十三、其它事项：

安全文明施工要求及处罚措施、安全、技术交底是合同的一部分。乙方负责人或

委托代理人必须全天靠在施工现场。

十四、本合同未尽事宜，有补充条款与本合同具有同等法律效力。本合同自双方签订之日起

即生效，工程价款付清后失效。望双方共同遵守执行。恐口无凭，今特凭立合同书一式肆份，甲、乙双方各执两份为据。

甲方代表：乙方代表：

年月

篇7：施工班组协议书泥水

发包方：（以下简称甲方）承包方：（以下简称乙方）

经双方协商将分项承包，双方达成协议如下：

一、承包方式：单包工。（包括：内外墙砌砖及抹灰、梁柱抹灰、外墙拉毛、线条抹灰、楼梯踏步及踢脚线抹光、外墙线条、屋面过面压光、保温保护层、天沟、倒砼。包括工具：斗车、砂浆机、振动器、灰桶、铝合金靠尺、粉刷条、铁锹、铲车、搅拌机等必须工具。工期：必须按甲方安排的工期完成。

二、承包单价：按设计图纸及更改从±0.00至屋面.倒砼元/㎡,砌砖元/㎡、内墙抹灰（包括梁柱）元/㎡，外墙抹灰元/㎡、外墙线条元/㎡，地面倒砼找平元/㎡，工程量按实计算。

三、工程质量：合格。若乙方原因造成工程质量不合格或影响进度，乙方需立即整改，如整改后仍不能满足合同双方约定要求，甲方有权要求乙方清退，只能结算完成工程量的70%，其余作为赔偿甲方损失。

四、付款方式：每月30日前结算，次月5日前付上月所完成工程量的80%，工程完工后支付至乙方所有工程量的95%，余款5%待工程验收合格后一个月内全部付清。

五、安全施工：乙方工人在施工过程中，应听从甲方现场管理人员的合理指挥，如因乙方违章操作造成工伤事故，均由乙方独立承担，甲方不承担任何责任。

六、如因乙方班组管理不善或不配合甲方现场管理人员的合理指挥，造成工人罢工及打架斗殴事件。甲方有权要求乙方按完成工程量的80%给予结算并退场，乙方并承担工人造成罢工及打架斗殴事件的经济是损失和法律责任。

七、本分项工程甲方按进度拨付进度款给乙方，乙方工人工资由乙方全权发放，如因乙方原因发生工人工资纠纷由乙方负责，甲方不承担任何责任。

八、本协议一式两份，具有同等法律效力，望双方共同遵守，待工程完工尾款付清后，本协议自行终止。

发包方：承包方：

代表：代表：

篇8：泥水盾构渣浆分离技术

关键词：泥水盾构,渣浆分离,设计,管理

泥水平衡盾构的环流系统除了可以平衡刀盘掘削面土体压力外,还有一个重要功能就是运输作用。盾构刀盘掘削下来的渣土与泥水混合,经搅拌后的高密度泥水由泥水泵泵送至地面泥水处理系统进行处理,渣浆分离后的泥水经调整密度、粘度等指标后再泵回开挖面,如此往复循环。此循环过程的关键是如何实现渣浆的分离,以下通过工程实例介绍泥水循环过程中渣浆分离的设计以及设备和参数的选择。

1 工程概况

珠江新城旅客自动输送系统土建1标工程为两站两区间,即天河南一路站~体育中心站区间、体育中心站、体育中心站~林和西站盾构区间、林和西站。线路从林和西站出发,穿过体育中心运动场和体育馆,于体育中心正门西侧设体育中心站,然后从体育中心站出发,下穿天河路和宏城广场,到达天河南一路站。工程双线采用2台德国海瑞克公司生产的∅6 260型泥水平衡盾构进行隧道掘进施工。隧道内径∅5 4 0 0 m m,外径∅6 000mm,管片厚度为300mm,隧道长度约为917m。

2 地质概况

区间隧道主要穿越<4-1>粉质粘土、<5-1>可塑粉质粘土、<5-2>硬塑粉质粘土、<8>中风化泥质粉砂岩,占区间穿越地层的80%左右,其他主要是<3-2>中粗砂层、<6>全风化泥质粉砂岩、少量的<7>强风化泥质粉砂岩以及<9>微风化泥质粉砂岩。

根据工程初勘、详勘地质资料及补充勘察资料,各地层中不同粒径颗粒在各个地层中所占的比例见表1。

3 盾构掘进对泥浆处理系统的要求

根据工程设计、工期要求及盾构性能等条件,盾构掘进时对泥浆处理系统的主要要求如下:

1)对泥浆处理系统能力的要求:每台盾构对泥浆的需求量:10.0m3/min,每台盾构排浆量为660m3/h(以正常掘进排浆量计算),理论最大输送量为660×1.25=825m3/h(最大环流速度不超过正常环流速度的1.25倍)。

2)对泥浆性能指标(处理后)的要求:为了维护泥浆泵的性能,降低磨耗,减少配管的阻力,作为送入盾构的泥浆,其基本特性:①液体比重:1.10~1.25(P1泵的设计能力是按1.20的比重进行的,如果使用比重较大的泥浆,不仅会降低泥浆泵的能力,还会增加配管的阻力;相反,如果比重较小,则会降低开挖面的稳定性,导致界限沉降速度的增加,增加堵塞的危险性);②黏性:20~35sec(日本标准),使用黏性较低的泥浆,将会导致开挖面稳定性的下降;同时,由于泥浆不能包裹固体物质的颗粒,还会增加配管的阻力,加快配管、泥浆泵的磨耗;③含砂率要求7%以下,含砂率过大,比重大、黏性下降,增加泥浆泵、管的磨耗。

4 泥浆处理系统设计

4.1 泥浆处理工艺流程

为了实现泥浆的渣土分离以及保持再次循环的泥浆性能,并考虑泥水施工场地、盾构环流系统的流量以及地层条件等多方面因素,泥浆处理工艺流程设计如图1所示。

4.2 渣浆分离设备的选用

泥水处理系统中最关键的环节是渣土分离设备的选用。根据工程对泥浆处理系统的要求,工程采用4套宜昌黑旋风工程机械有限公司生产的ZX-500C型泥浆处理设备,每套ZX-500C包括1台YSC-600预筛分器、2台ZX-250A泥浆净化装置组成一次除砂系统。每台盾构配用2套ZX-500C型处理设备并联进行泥浆处理,单台处理机器最大处理能力为5 0 0 m 3/h,通过配置YSC-600预筛器,增大预筛面积,使用双层筛提高了初筛分的效果,减小了一次处理的压力。根据以往泥水盾构方面的经验,以及对Z X-5 0 0 C型处理设备的使用情况分析,在使用YSC-600预筛和双层筛后,根据设备的安全裕度分析,单台处理能力可达600m3/h,一套处理设备也基本可以满足正常掘进要求。为了保证泥浆处理效率及减小废浆的排放,在正常掘进过程中,2套ZX-500C型处理机同时开启,进行处理单条线的泥浆,如果某一套出现故障,可以适当减少送浆量,放缓掘进速度,利用一套设备进行泥浆处理,同时抓紧进行另一台的维修工作,尽量减小因为设备故障的停机时间,最大限度地提高掘进时间。

4.3 渣浆分离系统工作原理

每条线盾构采用2套ZX-500C并联进行泥浆处理。盾构排出的泥浆由排泥泵经分配器送入2套ZX-500C泥浆处理系统,经过预筛分器的两层粗筛振动筛选后,将粒径在3mm以上的渣料分离出来,该过程称一级处理。

筛余的泥浆分别进入2台ZX-250A泥浆净化装置的储浆槽。储浆槽内泥浆由渣浆泵抽吸泵入旋流除砂器。旋流除砂器可将泥浆中剩余的74µm粒径以上的砂质清除,并同时一次性清除掉大部分45µm粒径以上的泥质颗粒。经过旋流除砂器分选,粒径微细的泥砂由下端的沉砂嘴排出落入细筛,经细筛脱水筛选后,干燥的细渣料分离出来处理后的干净泥浆从旋流器溢流管进入中储箱,然后沿出浆管自流入调浆池。该过程称为二级处理。

当盾构在砂砾石层或细砂、中粗砂层掘进速度较低时,泥浆经一级除砂净化处理后足以满足需要。这时可转换中储箱出浆口阀门,将净化后的泥浆直接自流入调浆池,经调配后返回井下。

当盾构掘进速度较高或在粉土、粉砂层掘进时,一次除砂系统不足以将泥浆密度及含砂率降至合理范围内,可转换出浆口阀门使泥浆进入二次除砂系统的2台ZX-250C泥浆净化装置中(二次除砂的工作原理与一次除砂相同)。

当盾构掘进速度较高或在粘土、淤泥质粉质粘土层掘进时,二次除砂系统也不能将泥浆密度降至合理范围内,可将药池中的化学絮凝剂泵入调浆池中进行降粘处理。

当要求更高质量的泥浆时,可通过减少总进浆量,重复旋流除砂器中的泥浆分选过程以达到目的;也可利用外接管路和阀门切换形成二次循环净化回路。

5 泥浆处理系统的管理

5.1 施工连续性保障

系统应充分考虑盾构施工的连续性,要求设备完好率和处理能力必须能够匹配盾构掘进速度,正常状态下满足每台盾构每天10环的掘进速度,可回收利用的泥浆达90%以上,同时配备相关的废浆、废渣外运设备,确保及时运出施工现场,减少场地内废渣堆放时间。

1)开工前检查各设备是否正常,管路连接是否可靠,电气设备运行是否正常。始发掘进前利用制浆设备造浆,将调整池充填至设计标高,调整池内的浆液完全满足2台盾构掘进2环的需要。

2)每台盾构采用2套ZX-500C型泥浆处理设备,当一套出现故障时,另一套并联设备能够马上投入使用,确保系统可靠地运行。

3)调整槽安装有液位计和比重检测计,能确保盾构足够的送浆量,同时浆液质量符合盾构的送浆技术要求,减少送浆泵及送泵管的磨损,确保工作面的仓压稳定。

5.2 不同地质条件下泥浆系统管理

盾构施工时可根据环境系统的设计选配泵送系统,保证泥浆的合理流量及压力输送至一级除渣净化系统的预筛器内,预筛器将泥浆中3mm以上的砂砾筛除,并使泥浆均匀分配至2台Z X-250A泥浆净化装置中,经旋流除砂分离及细筛脱水后清除大部分74µm粒径以上的砂质颗粒。当盾构在砂砾石层或中砂层掘进时,泥浆经一级除砂净化系统后已满足要求,这时可转换出浆口阀门,净化后泥浆可直接进入回收泥浆槽,由制浆系统的高速制浆机在调配泥浆槽内适时调浆后泵送回井下。当盾构在粉土、粉砂层掘进时,一级除砂净化系统不足以使泥浆比重及含砂量降至合理范围内时,可转换出浆阀门使泥浆进入二级除砂净化系统,旋流除砂器可将泥浆中剩余的74µm粒径以上的砂质清除,并同时一次性清除掉大部分45µm粒径以上的泥质颗粒,二次除砂后的泥浆由出浆口自流入回收泥浆槽,经调浆后泵送回盾构开挖面。

参考文献

[1]卢智强,曾垂刚.盾构隧道施工泥浆处理过程数据计算方法探讨[J].隧道建设,2006,(4):1-2.