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泥水盾构泥水管理由于泥水平衡盾构机是靠泥浆带动渣土输送，因此泥浆的质量是顺利掘进的一个重要因素。
泥水添加材料主要有水、膨润土、CMC、纯碱等，根据不同的地层采用不同的配合比。
泥水性能主要有比重、粘度、含沙量、屈服值、析水量和PH值等几个指标。
泥水具体配料的确认必须根据掘削地层的土质条件确定1. 膨润土膨润土是泥水主材黏土的补充材料。
膨润土通常是以蒙脱石为主要成分的黏土矿物，其相对密度为2.4~2.9，液限为330%~600%，遇水体积膨润10~15倍；另外，其颗粒表面带负电，易与带正电的地层结合形成优质泥膜。
2. CMCCMC是材料、树皮经化学处理后的高分子糊，溶于水时呈现极高的黏性，故多用来作增黏剂。
CMC主要用于砂砾层中，有降低滤水量和防止逸泥的作用，也可抵抗阳离子污染。
3. 纯碱碳酸钠，又称苏打，俗名纯碱，外观为白色粉末或细粒结晶，味涩，相对密度为2.532，易溶于水，其水溶液水解呈碱性，有一定的腐蚀性。
纯碱的作用是增加泥水的活性，以降低泥水的密度和黏度。
4. 水在使用地下水和江河水的场合下，事先应进行水质检查和泥水调和试验，必须除去不纯物质，调整PH值。
5. 砂盾构在卵石层中掘进时，因地层的有效空隙直径大，故需在泥水中添加一定的砂，以便填充掘削地层的孔隙。
泥水性能指标：1.比重泥水的比重是一个主要控制指标。
掘进中进泥比重不易过高或过低，过高将影响泥水的输送能力，降低掘进速度；过低则不利于开挖面的稳定。
通过设置在送排泥管处的差压式密度计和γ射线密度计自动测量循环泥浆比重，泥浆试验中是用泥浆天平测量。
2.粘度泥水的粘度是另一个主要控制指标。
从土颗粒的悬浮性要求及泥水处理系统的配套来讲，要求泥水的胶凝强度（静切力）适中；从流动性考虑，运动粘度不宜过高。
考虑到泥水处理系统的自造浆能力，随着在粘土层中推进环数的增加，泥浆越来越浓，比重也呈直线上升，其相应的漏斗粘度也会表现上升，但并非说明泥浆的质量越来越高。
泥水大盾构方案1. 引言泥水大盾构是一种在地下挖掘隧道时使用的工程机械。
它能够在不影响地表和周围环境的情况下进行挖掘，因此广泛应用于城市交通、地铁及其他地下通道工程。
本文将介绍泥水大盾构的工作原理、优势以及施工方案。
2. 工作原理泥水大盾构是使用一个圆柱形的盾构机来挖掘地下隧道。
盾构机主要由盾构头、推进系统、控制室和环片组成。
在施工过程中，盾构机首先通过盾构头对土层进行剥离和挖掘。
同时，盾构机通过推进系统将盾构机向前推进，并在后方放上预制的环片来支撑隧道壁面。
随着盾构机的推进，工作区域会被不断挖掘和支撑。
冠状稀土液是利用注浆管通过泥水注浆系统向前注入地下，形成一个稳定的液态泥土环，以防止土层坍塌。
同时，冠状稀土液还能将挖掘出的泥土通过管道输送到地面。
3. 优势泥水大盾构相比传统的地下挖掘方法具有许多优势：•高效快速: 盾构机能够同时进行挖掘和支撑，施工速度快，提高了工作效率。
•安全可靠: 盾构机能够将群众和工人与挖掘工程隔离，减少了施工过程中的意外风险。
•环保低碳: 盾构机能够最大程度地减少对周围环境的影响，避免了大面积地表开挖和爆破带来的空气和噪音污染。
•适应性强: 盾构机能够适应各种地质条件，包括软土、沙层和岩石。
4. 施工方案4.1 准备工作在进行盾构施工之前，需要进行一系列的准备工作：1.调查勘探：对施工区域进行地质勘探，确定地下水位、土质情况以及任何可能影响施工的地质因素。
2.设计方案：根据勘探结果，设计盾构施工方案，包括隧道的路径、尺寸和施工进度。
3.材料采购：采购所需的盾构机、环片、注浆材料等。
4.现场准备：清理施工区域，搭建临时设施，确保施工现场的安全和通畅。
4.2 施工过程盾构施工可以分为以下几个步骤：1.开始挖掘：将盾构机定位到起始点，开启盾构机，开始挖掘。
2.推进隧道：盾构机通过推进系统向前推进，同时进行挖掘和固土。
3.安装环片：当盾构机挖掘到一定距离时，将预制的环片通过后方传送带安装到隧道壁上。
泥水盾构施工方案一、工程概况泥水盾构是一种根据现场特点和需要，采用盾构机械设备，进行地下连续隧道施工的一种方法。
泥水盾构广泛应用于城市地铁、地下通道等工程中，具有施工速度快、效率高、安全可靠等特点。
本施工方案以城市地铁建设项目中的盾构段为例进行介绍。
二、施工内容本次施工的是一条盾构孔洞，总长度为1500米，深度为30米。
施工采用盾构法，施工孔径为8.8米。
挖掘过程中需要进行泥水隔离和盾构管片的安装。
具体施工内容如下：1.前期准备（1）确定盾构线路，设计施工计划。
根据地质勘查数据和设计要求，确定盾构的盾体截面尺寸、盾构机的型号和配置。
（2）搭建临时设施，包括施工办公区、设备堆场等，并配备相应的施工设备和人员。
（3）采取护坡措施，确保施工区域的安全。
（4）清理现场，处理掉施工区域内的废弃物和杂物。
2.盾构机械设备调试（1）搭建盾构机工作平台，并进行必要的调整和检查，确保设备运行正常。
（2）安装盾构机后方的螺旋输送机、水平切割机和尾部封隔装置，确保设备各部分配合良好。
（3）进行盾构机的试运行，检查设备的运行情况和参数是否符合要求。
（4）根据实际情况，对盾构机进行调整和优化，以保证施工顺利进行。
3.泥水隔离（1）在盾构机前方进行泥土的掘进，同时在掘进区域内设置泥水隔离装置，以确保隧道内的泥浆不会向外漫溢。
（2）采用浆液泵将盾构机前方掘进的土壤通过泥水隔离装置输送出来，并进行处理。
（3）在隔离工作面内设置围壁，以隔离泥浆和泥土，并进行清理和处理。
4.盾构管片安装（1）在盾构机后方设置安装组，负责盾构管片的制作、运输和安装。
盾构管片的材料和尺寸需要根据具体要求进行选择。
（2）将盾构机后方的开挖区域占据的土壤进行处理，并通过输送带将盾构管片送到安装位置。
（3）通过液压系统将盾构管片一片片安装到盾体上，并进行连接和固定。
（4）在安装过程中对盾构管片进行检查，确保质量和尺寸满足设计要求。
5.施工完成（1）完成盾构孔洞的全部挖掘和管片安装后，进行最后的检查和测试。
公路隧道泥水盾构施工技术指南一、工程前期准备1. 现场勘查：详细调查工程所在地的地质、水文条件，了解地层分布、地下水情况、土壤特性等。
2. 施工设计：根据勘查结果，制定详细的施工方案，包括隧道轴线、埋深、断面尺寸等。
3. 材料准备：根据施工设计，提前采购所需的盾构机、泥浆制备设备、管片等材料。
4. 人员培训：对施工人员进行技术培训和安全教育，确保施工过程中的安全和效率。
二、泥水盾构设备选型1. 盾构机选择：根据工程地质条件、隧道尺寸、施工要求等因素，选择合适的盾构机型号。
2. 泥浆制备设备：选择高效、稳定的泥浆制备设备，确保泥浆的质量和供应稳定。
3. 辅助设备：根据施工需要，选择适当的辅助设备，如注浆设备、管片拼装设备等。
三、盾构掘进工艺1. 掘进参数设置：根据地质条件和盾构机性能，设置合适的掘进参数，如推力、扭矩、掘进速度等。
2. 掘进过程控制：严格控制掘进过程中的各项参数，确保掘进稳定、安全。
3. 渣土处理：掘进过程中产生的渣土应及时处理，避免对环境造成污染。
四、泥浆制备与管理1. 泥浆配方：根据地质条件和施工要求，制定合适的泥浆配方，确保泥浆的性能稳定。
2. 泥浆制备：按照配方要求，严格控制泥浆的制备过程，确保泥浆质量。
3. 泥浆管理：对泥浆进行定期检测和调整，确保泥浆的性能满足施工要求。
五、盾构机维护与保养1. 日常检查：定期对盾构机进行日常检查，发现问题及时处理。
2. 维护保养：按照制造商的要求，对盾构机进行定期维护保养，确保盾构机的正常运行。
3. 故障处理：对盾构机出现的故障进行及时分析和处理，避免影响施工进度。
六、安全监控与风险管理1. 安全监控：在施工过程中设置安全监控系统，实时监测施工过程中的各项参数和安全状况。
2. 风险评估：对施工过程中可能出现的风险进行评估，制定相应的应对措施。
3. 应急预案：制定详细的应急预案，对可能出现的突发事件进行快速、有效的处理。
七、质量控制与检测1. 质量控制：在施工过程中设置质量控制点，对施工质量进行严格控制。
5.1盾构机选型5.1.1盾构机的选型原则和依据盾构机选型是盾构隧洞能否优质、安全、快速建成的关键工作之一，选型时主要遵照以下原则：（1）选择的盾构机机型和功能必须满足本标段线路条件、工期、施工条件和环境等要求。
（2）选用的盾构机按本标段的地质条件，进行有针对性的设计与制造，要求其性能与本标段内的工程地质、水文地质条件相适应。
（3）选用的盾构机应具有良好的性能和可靠性。
（4）类似地质、施工条件下盾构选型、施工实例及其效果。
（5）盾构机制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。
（6）依据南水北调中线一期穿黄工程上游线隧洞土建及设备安装施工招标文件及第三卷图纸，为选用盾构机机型的重要依据。
5.1.2盾构隧洞线路条件及混凝土管片（1）隧洞由邙山隧洞段和过黄河隧洞段组成，最大开挖直径9030mm，总长4250m的直线隧洞。
（2）线路纵坡有三：邙山隧洞约4.91%，过河隧洞段有0.1%和0.2%两种，变坡点竖曲线半径为800m。
见5.1-1南水北调中线穿黄隧洞示意图图1 南水北调中线穿黄隧洞示意图（3）过河段隧洞围土有单一粘土结构、上砂下土结构和单一砂土结构三种。
（4）主要地质问题有：—砂层中石英颗粒含量高40%-70%，刀具磨损加剧；—刀具检查地点和检查方式；—换刀地点及加固方式选择；—常压下换刀作业和气压下的换刀作业；—遇到枯树和大孤石的处理；—局部有抗压强度达16.5MPa砂岩等。
（5）隧洞外层采用通用环混凝土楔形管片衬砌，每环的楔形量为34.8mm。
管环外径8.7m，内径7.9m，管片宽度1.6m，由7块管片组成，错缝拼装，每块管片所对应圆心角51.4286度。
管片重量约6.2t。
5.2土压平衡式盾构机与混合式盾构机的基本掘进构成5.2.1土压平衡式盾构机的基本掘进构成盾构法施工从气压式盾构机开始到当今广泛使用土压平衡式盾构机，已有100多年的发展历史。
泥水盾构从1964年问世以来，由于它施工占地大，泥浆污染环境等原因，十多年的兴衰，有被土压平衡式盾构法取代趋势。
5.1盾构机选型5.1.1盾构机的选型原则和依据盾构机选型是盾构隧洞能否优质、安全、快速建成的关键工作之一，选型时主要遵照以下原则：（1）选择的盾构机机型和功能必须满足本标段线路条件、工期、施工条件和环境等要求。
（2）选用的盾构机按本标段的地质条件，进行有针对性的设计与制造，要求其性能与本标段内的工程地质、水文地质条件相适应。
（3）选用的盾构机应具有良好的性能和可靠性。
（4）类似地质、施工条件下盾构选型、施工实例及其效果。
（5）盾构机制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。
（6）依据南水北调中线一期穿黄工程上游线隧洞土建及设备安装施工招标文件及第三卷图纸，为选用盾构机机型的重要依据。
5.1.2盾构隧洞线路条件及混凝土管片（1）隧洞由邙山隧洞段和过黄河隧洞段组成，最大开挖直径9030mm，总长4250m的直线隧洞。
（2）线路纵坡有三：邙山隧洞约4.91%，过河隧洞段有0.1%和0.2%两种，变坡点竖曲线半径为800m。
见5.1-1南水北调中线穿黄隧洞示意图图1 南水北调中线穿黄隧洞示意图（3）过河段隧洞围土有单一粘土结构、上砂下土结构和单一砂土结构三种。
（4）主要地质问题有：—砂层中石英颗粒含量高40%-70%，刀具磨损加剧；—刀具检查地点和检查方式；—换刀地点及加固方式选择；—常压下换刀作业和气压下的换刀作业；—遇到枯树和大孤石的处理；—局部有抗压强度达16.5MPa砂岩等。
（5）隧洞外层采用通用环混凝土楔形管片衬砌，每环的楔形量为34.8mm。
管环外径8.7m，内径7.9m，管片宽度1.6m，由7块管片组成，错缝拼装，每块管片所对应圆心角51.4286度。
管片重量约6.2t。
5.2土压平衡式盾构机与混合式盾构机的基本掘进构成5.2.1土压平衡式盾构机的基本掘进构成盾构法施工从气压式盾构机开始到当今广泛使用土压平衡式盾构机，已有100多年的发展历史。
泥水盾构从1964年问世以来，由于它施工占地大，泥浆污染环境等原因，十多年的兴衰，有被土压平衡式盾构法取代趋势。
3种盾构的开挖仓中的土体平衡介质分别是压缩空气、泥浆和被改良的流塑性好的渣土。
通过控制三种介质的压力，达到开挖面止水和土体稳定的目的。
图5-2土压平衡盾构机开挖仓中的设定土压与断面的土压+水压相平衡。
通过螺旋输送机的排土量与掘进过程中的进土量保持平衡，来稳定开挖仓中的设定土压，从而达到稳定土体持续掘进的目的。
5-2土压平衡式盾构机原理图混合式（泥水）盾构在掘进富水砂层时，具有独特优点，在远离城市的工程中存在一定市场。
现将本标段选用的的混合式盾构基本构成和原理叙述如下：5.2.2混合式盾构机的基本掘进构成（1）混合式（泥水）盾构是一种先进泥水盾构（以下称混合式盾构）其系统构成框图如图5-3。
掘进刀盘是稳定掘削面的重要因素，利用泥水稳定掘削面及刀盘面板挡土。
与土压平衡盾构相比，由于混合式盾构压力波动较大，万一发生掘削面坍塌，形成漏斗，很难期望泥水挡土。
P13EP P2三次处理二次处理稳定掘削土量管理泥水质量管理掘削土量管理施工管理数据1地层变形计测2观测井刻计测3掘削面坍塌探查等排水排土泥水处理槽流量计泥水输送机构调整槽一次处理泥水压管理水压计密度计流量计排泥中继泵排泥泵掘削推进机构水压计泥水盾构机图2 混合式盾构基本构成图（2）混合式盾构将制备泥浆由泵（送泥泵）并通过一套管路送入开挖仓与掘削下的渣土搅拌混合后，再由排泥泵及一套管路排入地面泥浆处理系统，进行三次渣水分离和泥浆重复利用处理。
如此往复循环：一次处理的功能是把渣浆泵送到振动筛，再利用湿式离心机等设备将0.074mm以上的大量渣土分离出来，渣土含水量控制在30%以下，以利清渣运输。
余下泥浆经配制后，送入盾构掘进面再次利用。
二次处理由凝聚沉淀和脱水设备构成，处理含颗粒为0.074mm以下的泥浆，达到排放标准的即可排放，否则需进行三次处理；三次处理主要对水进行PH值调整和降浊处理并达到水的环保排放标准。
5.2.3传统泥水盾构泥浆压力控制效果。
（1）开挖仓的泥浆压力、泥浆制备质量和掘削渣量（判断掘削面稳定）管理是泥水盾掘进的控制重点，是稳定掘削面的核心。
（2）传统泥水盾构开挖仓的泥浆压力变化较大(+/-1.0bar)，容易使隧洞开挖面不稳定及塌陷。
见下图5-4。
图3 传统泥水盾构泥浆压力变化图5.3混合式盾构机基本技术和气垫调节原理根据上述原则和隧洞的线路设计及工程地质条件，根据传统泥水盾构和混合式盾构对掘削面泥浆平衡压力的控制效果，拟选用针对穿黄隧洞工程条件而设计的混合式盾构机。
5.3.1混合式盾构机的基本技术（1）混合式盾构机的基本构成与传统泥水平衡式盾构没有多大差别，只是在开挖仓内泥浆压力调节方法上采用了气垫调节原理。
（2）刀盘在泥浆中旋转挖掘的碴土与泥浆液在开挖仓中混合。
开挖仓内的土压和水压被泥浆压力P平衡，保证了隧洞开挖面的稳定。
（3）开挖仓被一个分隔钢板分隔成两个区域，即泥浆平衡区和气垫调压区，见图5-4。
图4 开挖仓分区图5.3.2混合式盾构机气垫调节原理（1）泥浆通过气垫对隧洞开挖面施加压力实现支撑作用，支持压的力分布图见5-5。
该压力的控制由压缩空气控制单元控制。
施工工程师须把各掘进面的水平压力值及说明交给盾构操作者执行。
隧洞开挖面支持压力的分布1 膨润土Pl 空气压力2 膨润土液位Pso 顶部悬浮液压力3 压缩空气气垫Psu 底部悬浮液压力4 压力挡板γ悬浮液密度5 分隔仓板 D 盾构直径6 支撑区域hl 承压仓高度7 处于外界压力下的区域图5 混合式盾构支撑压力（2）气垫调节仓内的气垫产生支持压力传至泥浆后，泥浆的液位高度可调。
由于掘削面水、土压力呈梯型，一般将液位高度稳定在机器轴线位置。
图6 气压调节作用图（3）承压产生的支持压力传输到开挖仓，压力波动由气压调节组件控制见图5-6，由于气垫作用和空气调压组件反应灵敏，使泥浆的压力波动小。
（4）在盾构机开挖仓内设置分隔钢板将仓分成两个室，其中设有一个气垫（压）室，目的是达到精确调节泥浆压力变化，精确率可达+/-0.05bar，平衡压力的变化很小，有利开挖面的稳定，见图5-7。
图7 混合式盾构泥浆压力变化图（5）空气压力能够在超过5.0bar 的高工作压力范围内自由调节，补偿泥浆液位压力的差值。
（6）调节器无需电力，调节器安装了两个独立的单元来防止可能出现的干扰，并用于维保停机阶段和断电情况下（高压电缆延伸时）。
可利用储存的气压暂时提供开挖仓中支持压力，等待电力恢复。
5.3.3土压平衡盾构机与混合式盾构机的比较（1）当今的盾构机均采用开挖仓中的压力设定来平衡开挖面土体，达到稳定土体的目的。
泥水盾构的平衡介质是泥浆，而土压平衡盾构机是采用改良好渣土，因此，两种盾构机刀盘、刀具、开挖仓和刀盘驱动系统等没有根本区别。
但从这个系统的先进性、复杂性和可靠性是泥水盾构不可比拟的。
掌握了它就可以掌混合式盾构机。
（2）相同直径的泥水盾构机主机比土压平衡盾构机的主机价值要底，其结构要简单。
但是泥水盾构施工需要庞大的泥浆制备系统，该系统处理达2000立方/小时、占地面积大、环保要求高，国内设备和技术人材各单位都能找到并均可利用。
5.3.3泥水盾构施工管理重点1、泥水盾构施工主要施工技术有：（1）稳定开挖面控制技术（2）防止土体坍塌控制技术（3）控制隧道上浮技术措施（4）防止泥浆泄露技术（5）保证盾构密封系统密封性措施2、泥水盾构主要施工管理（1）盾构机掘进管理包括千斤顶的速度管理、千斤顶推力管理、掘削扭矩管理和搅拌荷载值管理。
（2）流体输送的管理包括掘削泥水压、掘削偏差流量、掘削量、干砂量及泵的电流值与转数管理。
3、泥水盾构掘进参数管理（1）排浆泵流量和开挖面泥水压力的协调控制在操作过程中进、排浆泵的参数选择和掌子面压力的相互协调是泥水盾构的最大难点，也是保证盾构机在不同地质条件下平稳盾构姿态的根本保证。
对于排浆泵，根据不同的隧洞布置位置设定不同的电压电流额定值。
随泵位置的变化泵的参数也要随之相应调整，但始终要保证泥浆的平稳过渡，避免吸空和积压。
在循环操作中，要先根据地质情况和盾构水压来选择开挖仓的泥水压力，避免超挖和强推。
泥水压力一般根据渗透系数、开挖面松弛状况、渗水量决定。
通过设置在地面上的送泥泵、设置在洞内的排泥泵转速变化来改变输入流量和输出流量，来控制泥水压力仓中的泥水压力，使泥水压力与开挖面上的水、土压力保持平衡。
本工程采用的混合式泥水盾构机，在管道系统中设置了旁通回路，当管道被堵塞或后续设备发生故障，需要排堵及维修、长时间停机时，由于泥水的渗漏，开挖面的泥水压力将下降，此时打开旁通回路，通过送泥泵向开挖面补充输送泥水，这样可以确保开挖面的泥水压力与水、土压力保持平衡。
（2）开挖土量控制泥水式盾构开挖的泥砂随同循环泥水一起排出，不能直接测量开挖土量，所以要根据送排泥流量、送排泥密度、土工试验结果，计算排土量。
（3）盾构机推力、刀盘压力、刀盘转速和掘进速度的协调控制（4）掘进速度的控制（5）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堵塞的方法。
在掘进过程中排泥不畅是吸口堵塞的前兆，如不及时采取措施将使盾构开挖仓吸口堵塞，将引起泥水压力突变。
在掘进过程中如发现排泥不畅，应及时转换至“旁路”状态，中央控制室操作人员应及时、准确判断排泥管的堵塞部位，当发现排泥不畅是由于分流器堵塞所至时，应立即组织人员清除分流器中的障碍物。
当发现吸口堵塞、必需进行逆洗清除障碍物时，应严格控制逆洗次数和逆洗时间，每次逆洗时间应控制在2～3min以内。
在进入逆洗状态前，应首先转入“旁路”状态，然后进入逆洗状态，严禁从其它状态直接进入逆洗状态。
（6）利用探测装置检查土体崩塌情况（7）合理使用补液装置5.4本工程重、难点分析及对策表7-1 本工程主要的重点、难点及对策措施一览表5.5 本工程盾构施工风险分析根据我们对招标文件及设计图纸的认真研究、仔细分析，我们认为本工程在盾构掘进过程中，按照上述施工总体规划进行施工时，仍然存在如下施工风险，针对施工过程中存在的风险，我单位拟采用如下技术措施。
（1）盾构掘进穿越黄河河底施工风险根据我们对招标文件及设计图纸的研究，本工程过黄河段隧道洞身地层主要为粘土、淤泥质粘土、古土壤及中砂。
特别是黄河北岸附近，洞身地层除全断面中砂外，还有部分隧道洞身为上部中砂、下部粘土地层。
在这种地层掘进过程中，存在河底冒浆的风险。
为此，在盾构掘进此段时，采取如下措施：①严格控制切口水压波动范围，防止开挖舱内压力波动过大；②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，提高泥水密度和粘度，防止冒浆范围扩散；适当加快推进速度，提高拼装效率，使盾构近早穿过冒浆区。
