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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。
![盾构泥水处理技术(李建华改) [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s1/m/f2495d1f866fb84ae45c8d40.png)
泥水平衡盾构机施工原理介绍泥水平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的先进设备。
它采用泥浆平衡法进行施工，能够在地下进行高效、安全的隧道开挖。
本文将详细介绍泥水平衡盾构机的施工原理。
1. 泥水平衡盾构机的基本原理泥水平衡盾构机是在隧道掘进过程中，通过注入泥浆控制地下水位，保持隧道工作面正常工作环境的一种盾构机。
它采用了泥浆平衡法，即通过在隧道工作面注入泥浆，使泥浆的密度与地下水的压力平衡，从而达到控制地下水位的目的。
2. 泥水平衡盾构机的工作原理泥水平衡盾构机主要由刀盘、前后密封、螺旋输送机和泥浆系统等部分组成。
在施工过程中，首先将泥浆通过泥浆系统供给到刀盘前部的刀具上。
刀盘旋转时，刀具将地层土壤切削下来，同时将泥浆与土壤混合成泥浆浆体。
泥浆浆体通过螺旋输送机送出隧道，同时通过密封系统保持隧道工作面的压力平衡。
泥浆与地下水的压力平衡可以有效控制地下水位，防止水和土壤的涌入，保护工作面的稳定性。
3. 泥水平衡盾构机的施工过程泥水平衡盾构机的施工过程可以分为以下几个步骤：(1) 预处理：在施工前，需要对隧道工作面进行预处理，包括地下水的降低和土层的加固等。
(2) 开挖：泥水平衡盾构机开始工作后，刀盘旋转切削土壤，并通过螺旋输送机将土壤与泥浆混合成泥浆浆体。
(3) 输送：泥浆浆体通过螺旋输送机将土壤从隧道中输送出去，同时保持隧道工作面的压力平衡。
(4) 支护：在土壤被切削后，需要进行隧道工程的支护，以确保隧道的稳定和安全。
(5) 后续处理：隧道开挖完成后，需要进行后续的清理工作，包括清理刀盘和螺旋输送机等设备。
4. 泥水平衡盾构机的优势和应用泥水平衡盾构机具有以下优势：(1) 施工速度快：泥水平衡盾构机可以实现连续作业，施工速度较快。
(2) 施工安全：泥水平衡盾构机采用了泥浆平衡法，能够有效控制地下水位，减少地层涌水和塌陷的风险。
(3) 对环境的影响小：泥水平衡盾构机在施工过程中，通过注入泥浆控制地下水位，减少对周围环境的影响。
盾构机构造及工作原理简介(一)伴随着2012年我司在新行业拓展上的力度不断加大，轨道交通这个名词也越来越多的出现在公司会议及公告中。
而盾构机作为我司进入轨道交通行业的切入点，在我司的发展战略中占据着重要地位。
那么盾构机究竟是一种什么样的设备呢？盾构机是如何工作的呢？而我们港迪电气的产品在盾构机这样一个大型设备中又起到了什么作用呢？下面，本文会通过盾构机的起源及发展史、盾构机在中国的发展历程、盾构机概述、盾构机的构造及工作原理、盾构机上的电力系统，中国盾构机的现状及发展前景六个方面来介绍盾构机的产生与发展，并逐渐解答上述问题。
一、盾构机的起源和发展史盾构发明于19世纪初期，首先应用于开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。
1818年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从蛀虫钻孔得到启示，最早提出了用盾构法建设隧道的设想，并在英国取得专利。
下图为布鲁诺尔注册专利的盾构。
布鲁诺尔构想的盾构机机械内部结构由不同的单元格组成，每一个单元格可容纳一个工人独立工作并对工人起到保护作用。
采用的方法是将所有的单元格牢靠地装在盾壳上。
当时布鲁诺尔设计了两种方法，一种是当一段隧道挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠向前推进；另一种方法是每一个单元格能单独地向前推进。
（第一种方法后来被采用，并得到了推广应用，演变为成熟的盾构法）。
此后，布鲁诺尔逐步完善了盾构结构的机械系统，设计成用全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳，衬彻紧随其后的方式。
1825年，他第一次在伦敦泰晤土河下开始用一个断面高6.8m、宽11.4m，并由12个邻接的框架组成的矩形盾构修建隧道。
如下图，第一台用于隧道施工的盾构机，其每一个框架分成3个舱，每一个舱里有一个工人，共有36个工人。
泰晤士河下的隧道工程施工期间遇到了许多困难，在经历了五次以上的特大洪水后，直到1843年，经过18年施工，才完成了全长458m的第一条盾构法隧道。
1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助解决隧道涌水。
泥水式盾构机发展概况及工作原理泥水式盾构机1发展概况泥水式盾构机是通过有一定压力的泥浆来支撑稳固开挖面；由旋转刀盘、悬臂刀头或水力射流等进行土体开挖；开挖下来的土料与泥水混合以泥水状态由泥浆泵进行输运。
泥水式盾构机适用于各种松散地层，有无地下水均可。
采用泥水式盾构机进行施工的隧洞工程都说明它是一种低沉降及安全的施工方法，在稳定的地层中其优点更加明显。
最初的泥水盾构要追溯到一百多年前的Greathead及Haag的专利。
由于高透水性地层用压缩空气支撑隧洞开挖面非常困难，1874年，Greathead开发了用流体支撑开挖面的盾构，开挖出的土料以泥水流的方式排出。
1896年Haag在柏林为第一台德国泥水式盾构申请了专利，该盾构以液体支撑开挖面，其开挖室是有压和密封的。
1959年E.C.Gardner成功地将以液体支撑开挖面应用于一台用于建造排污隧洞的直径为3.35m的盾构。
1960年Schneidereit引进了用膨润土悬浮液来支撑开挖面，而H.Lorenz的专利提出用加压的膨润土液来稳固开挖面。
1967年第一台有切削刀盘并以水力出土、直径为3.1m的泥水盾构在日本开始使用。
在德国，第一台以膨润土悬浮液支撑开挖面的盾构由Wayss&Freytag开发并投入使用。
泥水式盾构机的发展有三种历程，即日本历程、英国历程和德国历程。
到目前则只有日本和德国两个主要的发展体系。
日本的发展历程导致当今的泥水盾构,德国的发展历程导致水力盾构。
以日本的泥水盾构为基础发展了土压平衡盾构，而德国的水力盾构导致很多不同的机型,如混合型盾构,悬臂刀头泥水盾构及水力喷射盾构等。
德国和日本体系的主要区别是，德国式的在泥水舱中设置了气压舱，便于人工正面控制泥水压力，构造简单；日本式的泥水密封舱中全是泥水，要有一套自动控制泥水平衡的装置。
1967年三菱公司制造了第一台为泥浆开挖面支护的试验盾构，直径为3.10m 的样机取得经验后,1970年建造了第一台大型泥水盾构,直径为7.20m,用于建设海峡下的Keiyo铁路线。
自此以后,日本的很多制造商生产了此型盾构。
与欧洲相比,泥水盾构在日本使用很多。
在欧洲,英国的Markham,法国的NFM及FCB公司等采用日本许可证,也制造了泥水盾构。
德国的发展历程起始于1972年，德国承包商Wayss及Freytag公司开发了水力盾构系统。
1974年，其样机用于建设Hamburg港口下的Hamburg-Wilhelmsburg总管道，盾构外径为4.48m。
当时还没有可靠的盾尾密封。
这样一来整条隧道被加压。
因为此型盾构是首次使用，很多修改事先未预料到。
为了继续隧洞修建工程,采取了许多补救措施，解决了一些主要问题。
第二次掘进着重解决了可靠的尾封，使得在最后的30m，采用了新的尾封后才达到隧洞内无压力的目的。
当今水力盾构在欧洲市场占有很重要的位置,Herrenknecht，HowaldtswerkeDeutscheWerft及VoestAlpineBergtechnik等公司都是这类盾构最重要的制造商。
2工作原理泥水式盾构机施工时稳定开挖面的机理为：以泥水压力来抵抗开挖面的土压力和水压力以保持开挖面的稳定，同时，控制开挖面变形和地基沉降；在开挖面形成弱透水性泥膜，保持泥水压力有效作用于开挖面。
在开挖面，随着加压后的泥水不断渗入土体，泥水中的砂土颗粒填入土体孔隙中，可形成渗透系数非常小的泥膜（膨润土悬浮液支撑时形成一滤饼层）。
而且，由于泥膜形成后减小了开挖面的压力损失，泥水压力可有效地作用于开挖面，从而可防止开挖面的变形和崩塌，并确保开挖面的稳定。
因此，在泥水式盾构机施工中，控制泥水压力和控制泥水质量是两个重要的课题。
为了保持开挖面稳定，必须可靠而迅速地形成泥膜，以使压力有效地作用于开挖面。
为此，泥水应具有以下特性：（1）泥水的密度为保持开挖面的稳定，即把开挖面的变形控制到最小限度，泥水密度应比较高。
从理论上讲，泥水密度最好能达到开挖土体的密度。
但是，大密度的泥水会引起泥浆泵超负荷运转以及泥水处理困难；而小密度的泥水虽可减轻泥浆泵的负荷，但因泥粒渗走量增加，泥膜形成慢，对开挖面稳定不利。
因此，在选定泥水密度时，必须充分考虑土体的地层结构，在保证开挖面的稳定的同时也要考虑设备能力。
（2）含砂量在强透水性土体中，泥膜形成的快慢与掺入泥水中砂粒的最大粒径以及含砂量（砂粒重/粘土颗粒重）有密切的关系，这是因为砂粒具有填堵土体孔隙的作用。
为了充分发挥这一作用，砂粒的粒径应比土体孔隙大而且含量适中。
（3）泥水的粘性泥水必须具有适当的粘性，以收到以下效果：①防止泥水中的粘土、砂粒在泥水室内的沉积，保持开挖面稳定；②提高粘性，增大阻力防止逸泥；③使开挖下来的弃土以流体输送，经后处理设备滤除废渣，将泥水分离。
土体一经盾构机开挖，其原有的应力即被释放，并将产生向应力释放面的变形。
此时，为控制地基沉降，保持开挖面稳定，必须向开挖面施加一个相当于释放应力大小的力。
泥水式盾构机中由泥水压力来抵消开挖面的释放应力。
在决定泥水压力时主要要考虑开挖面的水压力、土压力以及预留压力。
在泥水式盾构机中支护开挖面的液体同时又作为运输介质。
开挖工具开挖的土料在开挖室中与支护液混合。
然后，开挖土料与悬浮液的混合物被泵送到地面。
在地面的筛分场中支护液与土料分离。
随后，如需要，添加新的膨润土，再将此液体泵回隧洞开挖面。
泥水式盾构机的主要弊病是筛分场（场地及能源需要、环境污染）和排出膨润土液中包含的不可分离细料所引起的困难。
与其他系统相比，经济地运用泥水式盾构机主要取决于泥水悬浮液分离的要求及地层的渗透性和悬浮液的成分。
3几种不同形式的泥水式盾构机3.1泥水盾构（日本体系）日本泥水盾构流体动力学的发展以及它们大量应用是由于日本沿海城市的地质特征。
经常是水平层理并由江河及大海沉积物形成。
泥水盾构是为在砂土及淤泥中应用而设计的，在很粘的粘土中应用受到限制,会导致孔口的堵塞。
密实的卵石层则需要增加力矩克服作用于刀盘上的摩擦力。
在小直径机器中由于增加力矩而考虑设置相应的驱动装置就非常困难。
泥水盾构的主要特征是支护液的类型（正常时是粘土悬浮液）、刀盘设计及控制支护液压力的方法。
泥水盾构的刀盘是扁平设计的，而且几乎是封闭的，这样一来也能提供机械的开挖面支撑。
为搬掉障碍物等，通往隧洞开挖面的通道只能经过几个开口，它们在运行时是被封闭的。
通常刀具及齿具均为双排幅射布置，刀盘可在任一方向转动。
土料经过窄长而平行的刀盘面开口进入开挖室，这些开口被调整到既能通过尽可能大的土石块，又能限制水力输运管道所不能通过的块体。
根据所需的扭矩，切削刀盘采用中心轴形式、鼓型或中心锥型设计。
支护液从开挖室的上部添加，土料与悬浮液的混合液由底部靠近搅拌器的地方排出。
安装搅拌器是为了防止沉淀以产生均匀的输送介质。
在泥水盾构中，隧洞开挖面支护压力直接受开挖室中添加或排出泥水的影响。
支护压力，在开挖室及输入泥水管中用压力传感器测量，并与计算出的支护压力的理论值相比较。
悬浮液回路中的泵与阀也用同样的方法予以控制。
因为不可能看到隧洞开挖面的变化,稳定性只能在理论的及当前的开挖量之间用质量进行比较。
当前的开挖量由测量支护液的密度得出，理论开挖量则参考比重、结实性及孔隙的份额等得出。
这些值是在最初岩心钻的基础上取得的。
盾构机掘进时的所有调控功能都取自地面的中央处理装置。
虽然在中央处理装置中,大量的数据都可收集、测定并看到,但盾构机中的操作人员仍是需要的,在难对付的情况下也要人工干预。
3.2水力盾构与日本的地质条件相比,在欧洲则不同地点差异很大，因而水力盾构的基本原理对地质的适用范围就更灵活。
水力盾构适于所有松散地层,如加装另外的装置还能用于岩层。
几乎所有的水力盾构都以Wayss&Freytag开发的为基础。
除了设计并建造第一台样机（Hamburg-Wilhelmsburg1974）外,该公司还在德国及德国以外实施了很多成功的工程。
水力盾构很突出的部分是用沉浸墙隔离开挖室（在液体支护的隧洞开挖面附近,支护压力由后腔的气囊调整）以及有单独固定幅条的开式星型刀盘。
另外不同于日本泥水盾构的是采用水-膨润土悬浮液,这更适合欧洲的地质情况。
采用膨润土与在隧洞开挖面形成滤饼是相联系的，所以此型盾构也称之为膨润土盾构。
水力盾构系统最重要的优点是通过气囊调节支护压力，泥水回路中悬浮液的量的变化不会改变支护压力的大小。
比如，当掘进通过断层带，支护悬浮液可能会突然损失，但隧洞开挖面上的支护压力不会损失。
通过布置在盾构顶部的压缩空气闸室以及穿过气囊及沉浸墙进入开挖室，这比日本的泥水盾构容易搬掉障碍物。
为了搬掉障碍物或在刀盘上进行修理及维护工作，开挖室中的悬浮液可以被排出并由压缩空气取代。
悬浮液在开挖面处形成的滤饼或泥膜层及其密封效应，使得可以单独用压缩空气支护隧洞开挖面。
当与空气接触时，膨润土饼层会减薄，为了限制漏气，应每隔一段时间对膨润土饼层进行更新，如向隧洞开挖面喷射膨润土或将膨润土液满溢开挖室。
开式刀盘在泥浆输出管前装有一拦石栅，截住超过管道运输尺寸的土石块。
拦石栅前有一液力操作的破碎机将大石块破碎到要求的尺寸。
拦石栅前的沉积料用悬浮液喷射除去。
对不同的地层可以在刀盘上装设不同的开挖刀具。
3.3混合型盾构中的水力盾构形式在水力盾构基本概念的基础上，Wayss&Freytag与Herrenknecht一起设计了一种根据地质变化情况而进行开挖面支撑方式转换的混合型盾构。
混合型盾构可转变成泥水模式、土压平衡及压缩空气模式等。
在盾构机运行过程中根据需要可以完成从一种模式到另一种模式的转换，因而其应用范围较广。
在已有的混合型盾构的工程应用例子当中，大多数都是运行在水力盾构模式下而无需转换到别的模式，所以也习惯地将它们归类为或称之为水力盾构。
3.4悬臂刀头式泥水盾构Holzmann悬臂刀头式泥水盾构是泥水支撑和部分断面开挖的组合。
可伸缩的刀头悬臂装在密封承压隔板中部，当绞刀头接触到岩土层时，通过人工或自动控制操作进行开挖面开挖动作。
开挖出的土料通过刀头的开口及悬臂内管道以泥水状态输出。
刀头的开口尺寸与泥水输出管道尺寸相匹配，不适于管道输送的较大尺寸土石块被刀头开口阻挡。
如必须进入开挖室进行修理工作或搬掉障碍物时,可以部分或全部地降低悬浮液或用压缩空气进行置换，其适用的地质范围与水力盾构一样。
在开挖室沿盾壳内侧布置多个可单独进行液压控制的支撑胸板,当胸板被顶推起来时可在盾构前方将其封闭。
盾构底拱设有一石料闸室,直径小于500mm的石头无需进入开挖室区域即可搬除。
此盾构机运行时的特点是对膨润土悬浮液支撑压力的调整及控制。
停机时，调整控制压力有如水力盾构，即用气垫（气囊）和气舱。
