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1、泥水盾構泥水系統(tǒng)技術傅德明上海申通地鐵集團公司2010.31泥水盾構簡介n1818年，英國的布魯諾從蛀蟲鉆孔得到啟示，提出盾構掘進隧道設想。n1825--1843年，布魯諾在倫敦泰吾士河下用盾構法修建458m長的矩形隧（11.4m×6.8m）。n1830年，英國的羅德發(fā)明“氣壓法”輔助解決隧道涌水。1874年Greathead提出泥漿盾構專利1896年，開始應用刀盤式盾構掘進機不n20世紀60年代初，穿越不穩(wěn)定和含水地層的隧道工程輔助技術有：降水法、氣壓法、地層加固法和凍結法。n氣壓法最經(jīng)濟有效，由于安全和健康等原因，希望有一
2、種能不干擾地面和使工人不在氣壓下施工的隧道掘進機，歐洲國家提出“局部氣壓方法”，但這種對工作面不能提供不變的和有規(guī)則的支護。n英國隧道專家建議在隔艙板前用噴水“水力盾構”，但水不能支護開挖面，無法阻止開挖面不停地流動。這種情況與充滿水的挖槽相類擬，從而提出在開挖面用類同槽壁法的支護，這樣就誕生了泥水加壓盾構掘進機。n1967年，英國開發(fā)成功首臺泥水加壓平衡盾構。n1974年，日本開發(fā)成功首臺土壓平衡盾構。n1987--1991年，英國、法國采用11臺盾構掘進深50km長的英法海峽隧道，創(chuàng)造單臺盾構連續(xù)掘進21km的記錄。n19
3、89--1996年，日本采用8臺世界最大直徑14.14m泥水加壓盾構，掘進東京灣海峽隧道，2條隧道各長9.4km。英國體系泥水盾構n1964年英國Mott,Hay和Anderson的JohnBartlett申請了泥水加壓平衡盾構掘進機原理專利(英國專利號)。n1971年開挖直徑4.1m、長140m的試驗段。英國體系泥水加壓平衡盾構掘進機與同類德國體系相對照，其研制的特征是有長槽的鼓輪狀的切削頭、提取來自壓力室的泥漿，有粗和細兩套分離裝置，以及以控制棄土出口壓力(閥或泵)的方法保持開挖面的壓力。當時，英國由于缺乏能適合促進這種技
4、術的隧道工程，這種技術的發(fā)展受到了限制。日本體系泥水盾構n日本工程師相信液體支護隧道開挖面的原理、他們稱為“泥水加壓平衡盾構”(即泥水加壓平衡盾構)。n1970年日本鐵建公司在京葉線森崎運河下，羽田隧道工程中采用了直徑7.29m的泥水加壓盾構施工，土質(zhì)為沖積粉砂土層和洪積砂層，N值為2-50，施工長度為865×2條=1712延米，見圖1。n直徑7.29m泥水加壓盾構掘進機，在隧道施工中獲得了極大的成功，它是當代時最大直徑的泥水加壓平衡盾構。n縱觀日本在近30年的泥水盾構發(fā)展，自日本泥水盾構問世以來，泥水盾構一直持續(xù)發(fā)展。n在2
5、0世紀70年代，還不到十年的時間里，日本就用直徑的泥水盾構施工了20km隧道。n就當時技術發(fā)展水平來說，認為日本對于一切的細顆粒土地層較豐富的經(jīng)驗，日本泥水盾構常利用開挖出來的泥土作為開挖泥漿，并只要加上膨潤土或其它材料就可調(diào)制成用于泥水盾構的泥漿性能、而當時英國的經(jīng)驗僅僅局限于膨潤土這一種泥漿材料。n1986年日本研制世界上第一臺雙圓泥水加壓式盾構，由日立造船株式會社為日本熊谷組承包商制造。n這臺雙圓泥水加壓式盾構是由兩個直徑為7.42m的盾構組合而成，盾構橫向總寬度為12.19m，刀盤呈半重疊狀。n1988年用于日本新建京
6、葉線的京橋雙線隧道施工，長度約620m，這是日本首次使用MFMulti-pleFacc)盾構修建隧道。n90年代中，日本又研制成世界上第一個三圓泥水盾構，并成功地作大阪市地鐵7號線“商街公園”車站工程施工。n商街公園地鐵車站(BsakaBusinessPark)是大阪地鐵7號線工程中施工難度最大的一個車站，深約32m，長155m。位于IMP摩天大樓及盾構施工大斷面下水道隧道的正下方，處在深度大、水壓高易塌方地層中。全用球墨鑄鐵管片，共計105環(huán)(105m),日掘進2~3環(huán)，于1994年1月~4月就完成了約107m在完成一次襯砌
7、，立柱的托換亦于同年10~11月順利完工。法國NFM公司Framatome?14.87名泥水氣平衡盾構,n泥水盾構，帶有泡沫空氣n主要參數(shù):n盾構1900tons直徑=14,87mn后掛系統(tǒng)1420tons,總計3320tons,長度120mn盾構功率3,500kW,扭矩=136000KNmn總頂進壓力184,000tonn泥水流率2,500m3/hr2泥水系統(tǒng)的作用和組成2.1泥水系統(tǒng)的作用n一是及時向開挖面密閉艙提供掘進施工需求的泥漿，用優(yōu)質(zhì)膨潤土配制的泥漿的比重、粘度等技術指標必須滿足在高透水砂層中形成泥膜和穩(wěn)定開挖面的
8、要求；n二是及時把切削土砂形成的混合泥漿輸送到地面進行分離和處理，再將回收的泥漿調(diào)整利用。n泥水系統(tǒng)與盾構機的選型、掘進速度、地質(zhì)條件等緊密聯(lián)系在一起的，不同的地質(zhì)工況條件取決了不同的泥水系統(tǒng)模式。支護泥水作用支護泥水在泥水盾構掘進中起著重要作用：n在開挖面土體表面形成泥膜，
