泥水平衡盾构泥水压力控制课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1.,泥水平衡盾构的工作原理,（,1,）泥水盾构是将一定浓度的泥浆，泵入泥水盾构的泥水室中，随着刀盘切下来的土渣和地下水顺着刀槽流入开挖室中，泥水室中的泥浆浓度和压力逐渐增大，并平衡于开挖面的泥土压和水压，在开挖面上形成泥膜或泥水压形成的渗透壁，对开挖面形成稳定挖掘。,（,2,）泥水平衡理论中，泥膜的形成是至关重要的。,泥膜形成的机理：,当泥水压力大于地下水压力时，泥水按照达西定理渗入土壤，形成与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，在“阻塞”和“架桥”效应的作用下，被捕获并积聚于土壤与泥水的接触表面，从而形成泥膜。,泥水平衡的产生,随着时间的推移，泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强，泥膜的抵抗力远大于正面土压时，产生泥水平衡效果，使开挖面保持相对稳定。,2.,泥水平衡的适用范围,在软弱的淤泥质黏土层、松散的砂土层、砂砾层、卵石砂砾层、沙砾和硬土等地层，尤其适用于地层含水量大、上方有大水体的越江隧道和海底隧道的施工采用泥水平衡式盾构。,适用的具体地质情况,：,（,1,）隧道上方有江、河、湖、海等大水体地层；,（,2,）由粘性土、砂性土、粉土等多层互层构成的地层；,（,3,）滞水砂层及其他松散地层；,（,4,）高水压层和高承压水地层；,（,5,）砾石直径不大但砾石数量多的地层。,5.,泥膜形成的基本条件,（,1,）最大粒径,渗透系数与泥水最大粒径相匹配，超过一定粒径不能形成泥膜。,（,2,）颗粒级配,颗粒分布对泥膜形成有很大影响,（,3,）泥水浓度,提高泥水浓度会使泥水屈服值升高，同时也加强了泥膜的稳定性。,（,4,）泥水压力,在高质量泥水条件下，增加泥水压力能提高开挖面的稳定。,6.,掘进主要参数的设定,（,1,）切口水压的设定,切口泥水压力应介于理论计算值上下限之间，并根据地表建筑物的情况和地质条件做适当调整。,切口水压上限值的计算,P,fu,=P,1,+P,2,+P,3,=r,w,h+K,0,(r-r,w,),h+r,(H-h)+20,式中：,P,fu,切口水压的上限值（,kPa,）,P,1,，,P,2,，,P,3,分别指地下水压力、静止土压力、变动土压力（,kPa,）,h,H,分别指地下水位一下至隧道中心埋深、地面至隧道中心埋深（,m,）,K,0,静止土压力系数,r,r,w,土的容重、水的容重,切口水压下限值计算,P,f1,=P,1,+P,2,+P,3,=r,w,h+K,a,(r-r,w,),h+r,(H-h)-2,C,u,+20,式中：,P,f1,P,2,分别指切口水压力下限值、主动土压力（,kPa,）,P,1,P,3,分别指地下水压力、变动土压力（,kPa,）,K,a,主动土压力系数,C,u,土的粘聚力,7.,泥水压力控制,（,1,）直接控制型,如下图流程管理。其中，用压力信号发送器,No.2,接受由,P1,泵送出的送泥压力，并送往泥水压力调节器，由自动调节来操作控制阀,CV3,，通过调节阀的开闭进行压力调整。用压力信号发送器,No.1,接受开挖面泥水压力，并送往开挖面泥水压力保持调节器。在这里把它和设定压力的差作为,（,2,）间接控制型,如下图，间接控制型的工作特征是由空气和泥水双重系统组成。在泥水盾构室里，有一道半隔板，前面充满泥浆，后面充满压缩空气，形成气压缓冲层。由于在接触面上的气、液具有相同的压力，因此调节空气压力，就可以确定开挖面上的支护压力。当盾构掘进时，由于泥浆的流失或盾构推进速度变化，进出泥浆量将失去平衡，空气和泥浆接触面位置就会出现上下波动现象。根据液位传感器，可以根据液位的变化控制泥浆泵的转速，使液位恢复到设定位置，以保持开挖面支护压力的稳定。当液位达到最高极限位置时，可以自动停止供泥泵，当液位到达最低极限位置时，可以自动停止排泥泵。,8.,盾构出动时的切口水压,盾构在出洞口建立泥水平衡，必须要具备较好的洞口止水条件，即防止大量泥水侵入井内，又能保证泥水舱的水压平衡与稳定，因此，止水装置的效果甚为重要,。,出动段施工时，由于盾构处于加固区域，切口水压的设定不宜过高。应用“盾构法隧道施工辅助决策系统”预测各类施工参数设定值，进行初步预测，再经过理论公式计算，得到切口水压设定值。,9.,盾构速度与泥水泥水压力控制,（,1,）盾构重启时，盾构操纵员必须检查千斤顶是否靠足，开始推进和结束推进之前的速度不宜过快，与泥水压力相匹配，保证开挖面的稳定和对地层的干扰。,（,2,）一环掘进的过程中，掘进速度值应尽量保持恒定，减少波动，以保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。,泥水加压平衡盾构掘进是一个均衡、连续的施工过程，在掘进中要密切注意各个施工参数的变化情况，在掘进结束后根据采集到的各种数据进行分析，做出适当的调整，准备下一环的指令。,10.,逆洗时的压力控制,逆洗是掘进过程中较为常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。,在掘进过程中如发现排泥不畅，应及时转换至“旁路”状态。如发现吸口堵塞，必需进行逆洗清除障碍物，每次逆洗的时间应控制在,23,分钟以内。,逆洗时应提高排泥流量，但不能降低切口水压，整个逆洗过程中必须密切注意开挖面的稳定情况。,11.,管路延长时的泥水压力调节,在盾构推进过程中，进排泥管路需不断伸长，管阻亦随之增大。为了保证保证切口水压力稳定和管道中恒定的流速，排泥泵转速应随时做相应改变，因而排泥泵必须自动调整。当泵满足不了要求，必须增加泵的数量，做好各个泵之间的协调和自动化控制。为了保证切口泥水压力和盾构掘进质量，在进、排管路上分别装设流量计和密度计，及时检测，及时反馈数据，调节水压。,12.,江河湖海底的盾构泥水压力控制,控制切口水压波动范围。当发现江底冒浆时，如果是轻微的冒浆，在不降低开挖面水压下向前推进，同时，适当加快推进速度，提高拼装效率，使盾构尽早穿过冒浆区。,当冒浆严重不能推进时，适当降低开挖面切口水压，提高泥水密度和粘度，为能使盾构向前推进，检查盾构掘削干砂量，确认有无超挖；掘进一段距离后，进行充分的壁后注浆；将开挖面水压返回到正常状态，进行正常掘进。,