泥水盾構(gòu)泥水系統(tǒng)技術(shù).doc

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1、泥水盾構(gòu)泥水系統(tǒng)技術(shù)傅德明上海申通地鐵集團(tuán)公司2010.31泥水盾構(gòu)簡介n1818年，英國的布魯諾從蛀蟲鉆孔得到啟示，提出盾構(gòu)掘進(jìn)隧道設(shè)想。n1825--1843年，布魯諾在倫敦泰吾士河下用盾構(gòu)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(gòu)專利1896年，開始應(yīng)用刀盤式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)不n20世紀(jì)60年代初，穿越不穩(wěn)定和含水地層的隧道工程輔助技術(shù)有：降水法、氣壓法、地層加固法和凍結(jié)法。n氣壓法最經(jīng)濟(jì)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(jìn)機(jī)，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(hù)。n英國隧道專家建議在隔艙板前用噴水“水力盾構(gòu)”，但水不能支護(hù)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(hù)，這樣就誕生了泥水加壓盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。n1967年，英國開發(fā)成功首臺泥水加壓平衡盾構(gòu)。n1974年，日本開發(fā)成功首臺土壓平衡盾構(gòu)。n1987--1991年，英國、法國采用11臺盾構(gòu)掘進(jìn)深50km長的英法海峽隧道，創(chuàng)造單臺盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)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(gòu)，掘進(jìn)東京灣海峽隧道，2條隧道各長9.4km。英國體系泥水盾構(gòu)n1964年英國Mott,Hay和Anderson的JohnBartlett申請了泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)原理專利(英國專利號)。n1971年開挖直徑4.1m、長140m的試驗(yàn)段。英國體系泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)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(xì)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(dāng)時，英國由于缺乏能適合促進(jìn)這種技

4、術(shù)的隧道工程，這種技術(shù)的發(fā)展受到了限制。日本體系泥水盾構(gòu)n日本工程師相信液體支護(hù)隧道開挖面的原理、他們稱為“泥水加壓平衡盾構(gòu)”(即泥水加壓平衡盾構(gòu))。n1970年日本鐵建公司在京葉線森崎運(yùn)河下，羽田隧道工程中采用了直徑7.29m的泥水加壓盾構(gòu)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(gòu)掘進(jìn)機(jī)，在隧道施工中獲得了極大的成功，它是當(dāng)代時最大直徑的泥水加壓平衡盾構(gòu)。n縱觀日本在近30年的泥水盾構(gòu)發(fā)展，自日本泥水盾構(gòu)問世以來，泥水盾構(gòu)一直持續(xù)發(fā)展。n在2

5、0世紀(jì)70年代，還不到十年的時間里，日本就用直徑的泥水盾構(gòu)施工了20km隧道。n就當(dāng)時技術(shù)發(fā)展水平來說，認(rèn)為日本對于一切的細(xì)顆粒土地層較豐富的經(jīng)驗(yàn)，日本泥水盾構(gòu)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(gòu)的泥漿性能、而當(dāng)時英國的經(jīng)驗(yàn)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(gòu)，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(gòu)是由兩個直徑為7.42m的盾構(gòu)組合而成，盾構(gòu)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(gòu)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(gòu)，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(gòu)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(jìn)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(gòu),n泥水盾構(gòu)，帶有泡沫空氣n主要參數(shù):n盾構(gòu)1900tons直徑=14,87mn后掛系統(tǒng)1420tons,總計3320tons,長度120mn盾構(gòu)功率3,500kW,扭矩=136000KNmn總頂進(jìn)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(jìn)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(shù)指標(biāo)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(jìn)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(gòu)機(jī)的選型、掘進(jìn)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(hù)泥水作用支護(hù)泥水在泥水盾構(gòu)掘進(jìn)中起著重要作用：n在開挖面土體表面形成泥膜，