利用盾构施加于开挖舱内渣土的压力平衡开挖面水土压力
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泥水平衡盾构的结构及基本原理
典型泥水平衡盾构的基本结构
气垫仓
泥水仓
刀盘 主驱动 冲刷管
主机排浆泵
破碎机位置
排浆管吸口 管片拼装机
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泥水平衡盾构的结构及基本原理
泥膜
泥水平衡盾构的基本原理
泥水仓
气垫仓
泥水盾构采用膨润土 悬浮液（俗称泥浆） 作为支护材料。将泥
• 包括泥水盾构掘进机（即主机、刀盘）和 使其运转的动力设备、装载动力设备以及与 掘进机同时前进的后配套拖车。
刀盘
主机 拖车
双刃滚刀
切刀
刮刀
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碎石机
破碎型式 驱动方式 最大破碎粒径
频率
颚式 液压驱动 600mm 最大5次
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• 2、泥水加压和循环系统
包括进排泥泵、保压系统、进排浆管路及相关设 备。
因此，图中的区域划分考虑了综合因素。
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盾构选型依据
2、水文地质因素：地层渗透性是盾构选型的依据之二
地层渗透性与盾构选型图既说明 了地层颗粒与渗透率的一般关系 ―――细颗粒含量多的地层渗透 率小，粗颗粒含量多的地层渗透 率大，又反映了渗透率与盾构选 型的关系：颗粒粗渗透率大水量 充足，碴土为流体状，螺旋机不 能形成土塞，土仓建立不了压力。 因此，图中土压平衡盾构机对应 的指标是粗砂以下、渗透率104m/s以下。泥水平衡盾构机对应 的指标是细砂以上、渗透率107m/s以上。
泥水平衡盾构施工技术
2013年7月
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主要内容
一、泥水平衡盾构工作原理 二、泥水平衡盾构的类型 三、泥水平衡盾构施工管理系统 四、泥水平衡盾构施工关键技术 五、工程实例
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第一章 泥水平衡盾构工作原理
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常用隧道施工方法
常
明挖法
用
隧
道
矿山法
施
工
方
TBM硬岩掘
法
掘进机
进机
（Tunnel Boring Machine）
盾构
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盾构机类型
就其稳定掌子面介质的不同，分为土压平衡盾构、泥水平衡盾构。
土压平衡盾构 泥水平衡盾构
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土压平衡盾构简介
土压平衡盾构的基本原理
刀盘切削下来的渣土通 过刀盘上的开口进入土 仓，渣土在土仓内经过 搅拌和渣土改良成为流 塑状，盾构推进油缸的 推力通过承压隔板传递 给土仓内的渣土，继而 传递给开挖面，以平衡 开挖面处的地下水压和 土压，从而保持开挖面 的稳定。螺旋输送机从 承压隔板的开孔伸入土 仓进行排土.
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泥水平衡式盾构特点
a. 在易发生流沙的地层中能稳定开挖面，可在正常大气压下施工作业； b. 泥水传递速度快而且均匀，开挖面平衡土压力 的控制精度高，对开挖 面周边土体的干扰少，地面沉降量控制精度高； c.盾构出土，减少了运输车辆，进度快；刀盘、刀具磨损小，适合长距离 施工； d.刀盘所受扭矩小，更适合大直径隧道施工； e.适用于软弱的淤泥质粘土层、松散的砂土层、沙砾层、卵石层和硬土的 互层等地层。特别适用于地层含水量大、上方有水体的越江隧道和海底隧道 。
浆送入泥水室，在开
挖面上形成不透水的
泥膜，通过该泥膜平
衡作用于开挖面的水
土压力。开挖的土砂
以泥浆形式输送到地
面，通过泥浆处理设
备进行分离，分离后
的泥水进行重新调浆，
再输送到开挖面。泥
水盾构适用的地质范
冲刷管
围较大，从软弱砂质
排浆管 土层到砂பைடு நூலகம்层都可以
使用。
利用泥浆在由泥浆形成的泥膜面上的压力平衡开挖面水土压力
泥膜
地层
刀盘
气垫室
送泥管
压缩空气
泥水
排浆管
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两种体系的比较
• 间接控制型泥水盾构与直接控制型泥水盾 构相比，泥水压力的波动小,对开挖面土层 支护更为稳定，对地表变形控制也更为有 利。
切口水压波动示意图
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两种体系的比较
缓冲气压室示意图
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第三章 统
泥水平衡盾构施工管理系
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• 1、盾构掘进系统
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泥水平衡盾构的结构及基本原理 泥水平衡盾构的基本原理—开挖面上的泥膜
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泥水平衡盾构的结构及基本原理 泥水平衡盾构的基本原理---开挖面上的泥膜
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泥水平衡盾构的结构及基本原理
泥水盾构泥浆环流输送系统
地面泥水分离站
主机排浆泵
排浆管路
DRYING SEPARATION
PREPARATION BENTONITIC MUD TANK
细颗粒含量多则碴土能形成不透水的流 塑体，能够充满土仓的每个部位，以便建立 压力并传递到切削面支撑土体，压力平衡可 以实现。
粗颗粒含量高的碴土不能形成具备这种 功能的碴土，因而不能实现土压平衡,只能借 助于泥水平衡盾构大比重的泥浆悬浮液，形 成泥膜并传递压力。
从掘进的角度，泥水平衡盾构机也适用 于细颗粒土层，但细颗粒浆液的泥水分离难 度大，投入大，场地要求高。
随着施工技术的不断进步，泥水平衡式盾构适用的范围也在不断扩大。
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第二章 泥水平衡盾构的类型
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◆泥水盾构有两种体系。即日本体系和德国体系 日本体系为直接控制型，德国体系为间接控制型
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直接控制型泥水盾构
• 日本和英国一般采用直接控制型泥水盾构 ●直接控制型泥水系统流程如下：送泥泵从地面泥浆池将新鲜泥浆送
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间接控制型泥水盾构
◆ 德国采用间接控制型泥水盾构，其泥水系统由泥浆和空气双重回 路组成。在盾构的泥水仓内插装一道半隔板，在半隔板前充以压 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，气压作用在半隔板后面与泥浆的接触面上，由于接 触面上气、液具有相同压力，因此只要调节空气压力，就可以确 定和保持在开挖面上相应的泥浆支护压力。
PUMP P1
进浆泵
隧道中继泵
进浆管路
BACK UP
PUMP P2
PUMP P3
泥浆管延伸装置
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盾构选型依据 盾构是一种特殊的施工装备，它与地质的适应性息息相关。
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盾构选型依据
1、 工程地质因素：地层颗粒级配是盾构选型的依据一
左边白颜色区域为卵石砾石粗砂区，为 泥水平衡盾构机适用的颗粒级配范围。右边 蓝颜色区域为细砂淤泥粘土区，为土压平衡 盾构机适用的颗粒级配范围。
入盾构的泥水仓，与开挖泥土进行混合，形成稠泥浆，然后由排 泥泵输送到地面泥水分离处理站，经分离后排除土碴，而稀泥浆 流向泥浆池，再对泥浆密度和浓度进行调整后，重新送入盾构的 泥水仓循环使用。 ●泥水仓中泥浆压力，可通过调节送泥泵转速或调节控制阀的开度来 进行。由于送泥泵安在地面，控制距离长而产生延迟效应不便于 控制泥浆压力，因此常用调节控制阀的开度来进行泥浆压力调节。