机械3101

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 目录 目录 . ....................................................................................................................................1 摘要： . ................................................................................................................................3 ABSTRACT: ......................................................................................................................4 第一章 盾构机的介绍.....................................................................................................5 1.1盾构机概述 . ..............................................................................................................5 1.2原理 . ..........................................................................................................................5 1.3分类 . ..........................................................................................................................5 1.3.1敞开式 . ...............................................................................................................5 1.3.2机械切削式 . .......................................................................................................6 1.3.3网格式 . ...............................................................................................................6 1.3.4挤压式 . ...............................................................................................................6 1.4三大优势 . ..................................................................................................................6 1.4.1设计创新 . ...........................................................................................................7 1.4.2环保创建 . ...........................................................................................................7 1.4.3成本节约 . ...........................................................................................................7 第二章 分离系统与分离技术的概述.............................................................................9 2.1泥水盾构法主要组成 . ..............................................................................................9 2.2盾构泥水分离系统概述 . ..........................................................................................9 2.3泥水分离技术 . ..........................................................................................................9 ——旋流分离 . ................................................................................................................9 第三章 施工与操作总结............................................................................................... 11 3.1泥水盾构机操作总结 . ............................................................................................ 11 3.1.1 泥浆粘度控制 . ................................................................................................ 11

3.2泥水平衡机理及指标 . ............................................................................................18

3.2.1泥水平衡机理 . .................................................................................................18

3.2.2排泥指标指标 . .................................................................................................18

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致谢 . ..................................................................................................................................20 毕业设计总结 . ..................................................................................................................21 参考文献 . ..........................................................................................................................22

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 摘要： 泥水系统是泥水盾构的必不可少的配套系统, 文章系统地叙述了泥水盾构的排浆、送浆、造浆、分离、处理等系统的组成, 研究分析了泥水分离及处理方法, 对各种地层的泥水处理模式提出了建议, 可为类似工程的施工提供参考. 参考文献：盾构机 机械管理

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ Abstract: Muddy water system is muddy water shield indispensable supporting system, this paper systematically describes the muddy water shield row pulp, pumping, yield, separation and disposal of the composition of the system, the analysis of the sludge separation and processing method of formation of sludge processing mode, some Suggestions can provide the reference for the similar construction. References: shield machine mechanical management

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 第一章 盾构机的介绍 1.1盾构机概述 盾构隧道掘进机，简称盾构机。是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。 1.2原理 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。 1.3分类 盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。 泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液) 来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良) 作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度) 进行调节。 根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。

1.3.1敞开式

手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。 1.3.2机械切削式 指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。刀架间无封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。目前国内外较先进的泥水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。 1.3.3网格式 采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。当盾构推进是，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。 1.3.4挤压式 全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压时施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。 1.4三大优势 泥水分离系统是泥水平衡盾构机施工最重要的功能系统之一，在筹划阶段就严格按照“功能优越、注重环保、节约成本”整体思路进行配套设计，系统为集机电安装、土建施工、自动化控制为一体的高综合性配套设施，整个系统按照功能特点分为五个单元（五个分别是：浆液制备、浆液调整、废浆二次利用、泥浆沉淀回流、泥土分离单元）各个单元之间通过有机连接，形成一个高自动化、性能优越的功能实体, 在设计、施工上具有三大优势。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 1.4.1设计创新 穿黄隧洞地处地质复杂的黄河古滩，技术含量高，工期要求紧，该工程被业界称之为“高、精、尖、难、险”为一体的世纪工程。同时对工程本身的安全渡汛提出高标准、高要求。在泥水分离系统设计阶段，在确保工程安全渡汛的前提下，通过对原地层的结构进行分析，提出了在原有地面高程的进行土建施工，土建完工后再次利用竖井开挖土方进行回填，这样既满足了防洪的高程要求，也减轻了弃渣场的堆土压力，为弃渣场规划、基础设施施工赢得了时间。 为了真正做到废浆重复利用，项目部设置了950m3的废浆临时存放池，能够完成对废弃泥浆的临时存放、二次调整和制浆材料的多次回收利用。 项目部在不大幅增加施工成本的基础上设置二条泥浆循环回路，改变以往泥水处理系统清淤制约盾构掘进进度的“瓶颈”。同时通过增加沉淀线路的长度，来改善沉淀效果和减小浆液调整的难度。 1.4.2环保创建 在“建造世界一流精品工程”的总体目标指引下，在人类日趋注重环保的今天，穿黄工程的建设者对自己的工作提出了更高的要求。 泥水分离系统在设计上注重环境保护，从制浆、调浆，分离设备的选型以及废弃物排放、回收等各个环节体现环保理念。 项目部在泥水分离设备招标采购过程中，以科技创新的思路为标准，最终选定了国能最先进的泥水处理设备，根据以往丰富的施工经验对设备制造商提出了高标准的合理化建议，通过增加除泥装置来改善国内分离设备处理等级较低的局面，使分离粒径达到25微米以下，高于国内标准。极大减少了浆液制备量，降低了工程成本。 在制浆设备选型和配置上项目部充分考虑了对粉尘的控制，将制浆机进水口改成雾状喷头，减少粉尘对操作人员和环境的污染。 项目部在废弃浆处理、排放，浆材回收利用上高标准、高要求，通过混凝土沉淀池和临时简易沉淀池相结合的办法，通过模拟计算、演示和检测水质等手段做到废弃浆液达标排，废水合理利用，同时提高膨润土等浆材的回收率。 另外，项目部结合实际情况，就地取材移植了大量的树木，起到了防风固沙作用，也为施工人员创造了良好的施工环境。

1.4.3成本节约

泥水分离系统从机械配备、电路安装、土建施工多方面本着“功能优越，成本节约”

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 的整体思路对整体规划进行了数次优化。 土建部分是整个泥水分离系统最重要的组成部分，对整个系统的成本和功能有着直接关系。设计者对池壁采用多种计算模式进行计算，充分考虑结构安全、配筋、施工便 利等方面，最终墙体采用单层配筋，一次性为工程节约了50余吨钢材。 项目部在配套房屋、管路等方面，充分考虑到材料的折旧和二次重复利用，多采用可拆卸、便移动的材料进行代换，从长远着手节约成本。 在该系统的配电建设中从用电安全着手，尽量采用架空线路，一方面降低费用，临外避免施工中高压电缆遭受破坏。在整体配电布置中一改过去集中控制模式，采用关键用电部位单独配电的模式，最大限度的减少高压电缆的用量。 在小型设备配置方面，项目部组织人员对类似项目进行了考察，从减少无功功率、一物多用等多方面入手优化设备配置，减少机械设备运营成本。在泥浆搅拌器的选择上采用“行走式”搅拌和“气动搅拌”相结合的形式，形成了特性互补，功能优越的搅拌体系，受到了良好的效果。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 第二章 分离系统与分离技术的概述 2.1泥水盾构法主要组成 直径11220mm 泥水加压平衡盾构主要有五大部分组成： 1：盾构本体2：泥水输送系统3：泥水处理系统4：同步注浆系统5：掘进管理系统 2.2盾构泥水分离系统概述 一种盾构泥水分离系统，包括振动筛分装置、旋转分离装置和压滤装置；振动筛分装置与旋转分离装置连接，旋转分离装置与压滤装置连接。所述的连接为堆叠连接或以输送设备连接。本实用新型提供的一种盾构泥水分离系统，通过采用上述的结构实现了在泥水盾构掘进中泥水的有效分离，３级分离集成后能够在隧道内进行分离，并将分离出的水重新注入盾构泥水系统进行循环；本方法针对不同的颗粒进行不同的分类处理，设计原理清晰，设备可根据不同的地层情况进行调整，减少了分离系统的大面积占地，避免了泥浆造成的环境污染，极大的降低了工程成本且施工操作方便，和现有技术相比具有极大的优势。 2.3泥水分离技术 ——旋流分离 旋流分离技术作为一项高效的多相分离技术，它是在离心力的作用下利用两相或多相间的密度差实现相问分离的．旋流器作为一种结构简单的分离分级设备，用途十分广泛，迄今已在化工，矿物加工，石油，轻工，食品，医药，纺织，冶金，建材，煤炭等众多工业部门得到了广泛的应用，但国内对将水力旋流器引入污水分离过程的研究还较少, 多数还处于试验研究阶段。 旋流分离技术被认为是一种高效节能型分离技术，具有如下优点：设备结构简单；成本低，包括制造成本低，占用空间小。重量轻、维护费用少、能耗低(无须任何辅助分离介质；安装灵活方便，旋流分离器可以任何角度安装；工作连续、可靠、操作维护方便，一旦设计、调试验安装好，就可自动、稳定地工作；适应性好，生产及调节范围宽：并联可增加生产能力(能提高污水处理量，而且扩容方便) ，串联可提高产品(处理后污水) 的质量。操作温度及压力不受限制。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 目前污水处理厂分离活性污泥主要依赖于常规的重力沉降装置----二沉池，即大量使用二沉池浓缩污水，效率很低，因此需要很大面积的二沉池以沉淀浓缩污水，这就增加了污水处理厂的造价，而且活性污泥法废水处理系统采用沉淀池(即二沉池) 进行泥水分离，停留时间较长（一般为2小时）、沉淀效率低，因此沉淀池一般占地很大；又由于回流污泥浓度低而需要较高的回流比，回流耗能较大。引入旋流器对废水进行浓缩分离后能提高数倍的污水含泥量，并降低相应倍数的回流量，达到减少沉淀池底泥斗负荷量、减少二沉池占地面积等目的。 针对上面存在的问题，用水力旋流器预计能够解决或改善这些问题，在污水进入二沉池之前先用水力旋流器对其进行分离浓缩，能达到减少沉淀池底泥斗负荷量，减轻二沉池负担，大量减少二沉池面积。但力旋流器的使用要在流体达到高速下才开始运作，故旋流器的引入将增加能耗，这是引入旋流器的唯一不足之处。 水力旋流器结构简单，无运动部件，旋流器各个结构中对污水分离效率影响较大的有进料管, 溢流管, 底流管等。目前对水力旋流器的研究已经达到了一个较高的层次，但还未有引入旋流器以分离活性污泥的先例。另外，虽然文章表明旋流器对固液混合物分离效果很理想，但活性污泥里的固态为絮状物，密度与水很接近，这就给分离浓缩带来了一定的另外的要求，不过引入旋流器作为一种预分离设备因该会有一个很好的效果。虽然水力旋流器的引入会带来额外的能耗，但相比于引入旋流器所带来的优势，核算之后旋流器的引入应该是利大于弊的。 在目前活性污泥处理废水的过程中，主要是应用二沉池对曝气池排出的泥水进行分离的。这样可以使回流的污泥浓度较高，回流量较少，可以降低初沉池的负荷，并且减小了二沉池的处理量，在一定程度内也可以降低二沉池的负荷量。 单独使用水力旋流器会在一定程度上将污泥的絮体打碎，但可在进入二沉池之间投加一定的药物使其能够重新絮凝，而且相对于二沉池有一定的耗能。但是其处理效率高，分离效果较好，而且占地面积较二沉池小很多。因此可以将其应用于曝气池和二沉池之间，提高分离的效率，并且有效的减少了厂房的占地面积，对于在原厂的基础上增加水处理量时，选用水力旋流器代替部分二沉池也是一个不错的选择。在当今的环保建设中，水力旋流器将越来越多的用在环保建设中。

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„ 第三章 施工与操作总结 3.1泥水盾构机操作总结 泥水盾构机操作的基本原则是：在控制切口环压力在要求范围内稳定和盾构机姿态在设计要求范围内的前提下，实现盾构机正常掘进。切口环压力的稳定是保证隧道正常、安全掘进的前提条件，而盾构机姿态决定隧道走向是否与设计路线符合，成型隧道符合设计要求的先决条件。如果在掘进期间，切口环压力不稳定，波动较大的话，轻则沉降较大，重则引起地面塌方。所以在操作泥水盾构机的时候，每一个操作手必须清楚的明白，保证切口环压力稳定的重要性。而盾构机姿态是决定我们的施工是否按设计路线施工，如果出现姿态超限，轻则隧道管片出现错胎、崩缺、漏水等质量问题，重则需要联系设计单位和业主，进行调线。通过几个月的盾构机实际操作，我对自己操作泥水盾构

3.1.1

在泥水盾构中，泥浆的作用有两种：维持开挖面稳定和运送弃土。泥水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。泥浆作为一种运输介质将开挖下来的弃土以流体形式输送，经泥水分离处理设备滤除废渣，将泥水分离。 泥浆的比重和粘度等性能决定它稳定开挖面和携带渣土的能力。 3.1.1.1（1）泥浆比重 为保持开挖面的稳定，即把开挖面的变形控制到最小限度，泥浆比重应比较高。从理论上讲，泥水比重最好能达到开挖土体的密度。但是，泥浆比重大会引起泥浆泵超负荷运转以及泥水处理困难；泥浆比重小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，在选定泥浆比重时，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泥水分离设备的处理能力。一般情况下，在砂层中，泥浆比重要求偏大一些，在1.20~1.25g/cm3,在粘土层中应当偏小一点，一般在1.10~1.15g/cm3。（2）泥水粘度

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、砂粒在土仓内的沉积，保持开挖面稳定；

②提高粘性，增大阻力防止逸泥；

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③使开挖下来的弃土以流体输送，经泥水分离处理设备滤除废渣，将泥水分离。泥浆粘度低，达不到携带弃土能力和稳定开挖面的要求，粘度太高会影响它的运输能力，易形成堵管。在我们的掘进过程中，一般情况下，在全断面3-1，3-2砂层中，粘度控制在35s~40s，上部有3-1，3-2砂层，中低部为少量4-1粘土时，粘度控制在25~30s,中上部是4-1粘土层，下部有6、7、8号层时，粘度控制在20-25s 。在实际掘进中，我们应当结合地层分布情况、泥水分离系统的出渣情况、进出口泥浆粘度和比重的差值、环流系统是否顺畅、地表沉降等原因综合考虑。 3.1.1.2（二）环流系统控制 环流系统控制受外界影响很多，有我们可控制的，也有我们无法控制的。就可控制1、地层因素 地层的影响对切口环的压力最为关键，而我们环流操作的目的就是稳定切口环压的因素我谈一下自己的想法啊。 力。不同的地层切口环压力需要值不一样，所以每一个操作手必须了解和熟悉在掘进状态下盾构机所处在的地层。当地层发生改变时，操作手提前做好掘进数据记录，方便在相应的地层中寻求最佳的掘进状态。一般在进入不同地层前，技术部应作出技术交底（在做交底前，技术部应当对当前盾构机所处的地层比较熟悉，多与操作手沟通，了解实际情况，作出比较符合实际的、有效的交底），并在掘进中随时跟进交底的执行情况，而操作手应该严格按交底进行操作，如果发现交底有缺陷或者与实际情况不符合，应当马上向上级主管反映。因为操作手一般会按交底的内容进行操作，所以在技术交底上，切口环压力的计算应当在一个合理的范围。 2、环流液位的控制 A 、当液位上升快时，如果进出管流量差不大时，应留意切口环压力和你的推进速渣的堆积情况。 度，当切口环压力也随液位上升而上升时，适当的降低掘进速度，通过阀的切换和泵的转速来重新保持环流平衡。 B 、当液位上升快时，如果进出管流量差大时， 应当减少进出管流量差（加大出浆量或者减少进浆量，一般采用加大排浆量），或者少开阀来慢慢稳定环流平衡（对于易结泥饼的7、8号地层，在开阀的时候必要保证一定的进浆压力，否则容易刀盘结泥饼）。

C 、液位下降快时，应减少进出管流量差，对于7、8号结泥饼地层，进浆流量应该保持在800~900立方每小时的高流量，进浆压力保持2.2bar 以上。全断面砂层中流量保持在500~650立方每小时，进浆压力保持在1.5~2.0bar。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 3、环流系统控制 泥水盾构机操作最重要的就是环流控制，环流控制是否适当直接影响切口环压力的稳定。环流的控制主要靠泵和阀来控制，一般来说，在环流不怎么堵管的时候，尽量不要调动泵的转速，多切换阀，顺利的将土仓中的泥渣带出，来保证切口环压力的稳定进行正常掘进。对于不同的地层，环流的控制手法应该是有所不同的，掘进速度有快慢之分。 一般在全断面的砂层中，速度控制在28~35mm/mim,进浆流量控制在550~650立方中部底部以7#，8#为主，上部存在3-1#，4-1#，在隧道上部依然是3-1#，属于典型每小时，进出管流量差宜在60~80立方每小时。泥浆粘度宜控制在32~38秒。 的上软下硬地层，这种复合地层中盾构机土仓内和刀盘最容易结泥饼，在进行环流操作时，尽量控制流量高点，一般来说，流量控制到800~900m3/ h 时，土仓内不会有泥渣积累造成堵管现象。泥浆粘度情况需根据出渣比例进行调节。为防止刀盘结泥饼，尽可能的将通向土仓的阀全开，或者频繁切换土仓进浆阀，适当选用高转速（刀盘转速必须结合当前的地质实际情况，需防止由于转速高引起超挖造成地表沉降过大）。 对于全断面的7#、8#地层，掘进速度不宜过快，15~20mm/min为宜，泥浆粘度控制在20~25s。环流重点要注意的部位是在土仓与气泡仓的出口处，所以通向土仓底部的阀门可以全开启，或者开一个，频繁切换。进出浆的流量要大，一般控制在850~950 m3/h，而冲洗碎石机和出口格栅两旁的浆管至少各开一个，以保持出口处通畅。 在掘进期间要注意土仓压力，土仓压力慢慢上升，适当的加大进浆压力，多冲洗土仓，同时加大排浆量，通过液位升降来维持切口环压力（加大排浆量的同时防止液位抽空）稳定。等土仓压力慢慢回落到原来设定值时再重新调节环流平衡。 若土仓压力瞬间上升，马上打开旁路，等到土仓压力回落到原来掘进数值时再切换一边清洗土仓和气包仓）（4）液位计联锁控制 液位连锁原理是当液位上升或者下降到某一液位指示等亮时，循环系统自动切换到旁路，停止掘进。其原理时防止液位在人为操作情况下继续上升或下降，引起切口环压力大的波动，从而关闭或者开启进浆阀。液位连锁还有一个优点是，可以更好的协调交接班，防止上一个班组由于操作不当引起气包仓或者土仓堵塞问题。 （5）刀具配置

应尽量避免滚刀的偏磨，顺利通过软弱地层及上软下硬地层地段，进入到全断面岩层。因此如何防止滚刀偏磨是一个重要问题。根据经验，在软土地层中，滚刀磨损量很少，几乎没有。因此，重点控制在上软下硬地层中的掘进。根据本项目掘进情况，滚刀

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 偏磨可能主要由泥饼引起，由于形成泥饼后使滚刀无法滚动，从而造成偏磨，特别是中心滚刀，由于开口率小，刀具布置密集，容易形成泥饼，因此在推进时应注意控制环流，采取各项措施防止泥饼形成。另外，在上软下硬地层中，滚刀容易产生破坏，应合理控制刀盘转速和推进速度，若发现异常及时上报。 3.1.1.3（三）盾构机姿态控制 1、 影响盾构机姿态的原因： （1）地层变化， （2）掘进参数不合理， （3）设备存在缺陷（如刀具配置不合理）。 2、在正常掘进过程中应当保持盾构机水平和垂直姿态在±30mm ，个人感觉垂直姿态控制在0~ -30mm 更理想，这样的姿态无论对于超限和隧道上浮都有一定的帮助。在上软下硬的复合地层中，盾构机保证一定的俯角（-2~-5）推进，在沙层中保持+2~+4的仰俯角推进，这样更有利于姿态的控制。 3、滚动角应当控制在-6~+6间，根据滚动角的变化随时更换刀盘转向，一环中有需要的话可以多次转变刀盘转向。这样可以防止由于滚动角大造成隧道管片扭转和预防刀盘结泥饼。 4、在曲线掘进时，在盾构机进入暖和曲线前，做好盾构机姿态调节，常规下一般姿态向曲线内侧偏移-10~-25mm比较合适. 。在本项目掘进过程中盾构机转弯时，盾构机水平姿态向曲线内侧偏移-15左右时，观片错台量最大值不超过10mm, 错台率不超过5%。 5特殊情况下推进油缸行程可以适当多走一点（如需驳接泥浆管）但不宜走太多，如果行程到1850后不能满足泥浆管驳接要求，等管片拼装后再往前推进到满足要求。推进油缸行程差不宜超过50mm ，行程差过大，则盾尾刷容易露出，管片脱离盾尾较多，变形较大，易导致管片姿态变差；行程差过大，易使盾体与盾尾之间的夹角增大，如果 推 进油缸行程差比较大时，应当合理的进行管片选型，通过管片来调整推进油缸的行 程差。铰接油缸行程差加大，盾构机推力增大，同时造成管片选型困难。 6、铰接油缸伸出的长度，直接影响到掘进时盾构机的姿态，应减少铰接油缸的长度、差，尽量将长度差控制在20mm 以内，将铰接油缸的行程控制在40~60mm之间为宜。

7、管片选型要合理，其实在管片选型上，不能当凭盾尾间隙草率选定管片，应当以盾尾间隙为原则，结合铰接油缸行程和盾构机走向趋势来进行综合选型。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ （三）质量控制 质量控制主要体现在三个方面： 1、管片选型控制 管片选型的两个原则。第一，管片选型要适合隧道设计线路；第二，管片选型要适应盾构机姿态。这两者是相辅相成的，前者影响整个隧道管片的需求计划，后都影响隧道掘进和隧道轴线与设计轴线的偏差。所以在管片选型上，我们要结合盾尾间隙、推进油缸行程差、铰接油缸行程、设计轴线等方面原因进行正确选型。 2、管片拼装控制 管片拼装时，必须将盾尾清理干净，将管片冲洗干净，避免管片间夹有杂物，使相邻管片环面不平整，使管片局部受力过大产生开裂、破损。检查管片止水条是否有脱落现象，管片拼装时先就位底部管片，然后自下而上左右交叉安装，每环相邻管片均布摆匀并控制环面平整度和封口尺寸，最后插入封顶管片成环。管片拼装成环时，其连接螺栓应先逐片初步拧紧，脱出盾尾后再次复紧。拼装完后及时调整千斤顶撑靴，防止千斤顶撑靴压坏止水条，造成管片拼缝位置渗漏。 在曲线段管片拼装时，人为意识的将管片向曲线内侧水平偏移2mm-3mm ，这样有3、注浆控制 注浆按其注浆方式为同步注浆和二次补浆，按浆液性能分单夜浆和双液浆。 （1）同步注浆 同步注浆是指在盾构掘进过程中，盾构机向前行进，管片脱出盾尾与围岩形成建空利于减少管片在转弯处出现错台。 隙的同时，从位于盾尾的注浆管路注入浆液填充形成的建筑空隙。，管片之间的连接相对管片的刚度而言表现为柔性，因此在同步注浆时必须控制好注浆压力和注浆量，使之既能达到有效的填充建筑空隙，由于在盾构掘进中，隙体积的130％～180％为系数，甚至更大。注浆的速度要结合掘进速度，而注浆量需结合地表沉降，在理论值上乘以合理的系数。 同步注浆施工时应注意以下事项： (1)在推进油缸行程达到1600 - 1650mm之间时，停止注入浆液，改打膨润土液洗管

(2)每掘进玩一环应检查清洗注浆管路一次；

(3)注浆压力原则上不应大于盾尾油脂腔的压力，一般在5bar 以内；

(4)根据个人施工的施工经验，1、4号管路注入量稍大于2、3号管路为宜，采用的

并将管内浆液压人建筑空隙，以免浆液在管路中停滞过久堵塞管路；

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 比例为60：40； （2）二次注浆 盾构施工过程中，因同步注浆效果不理想，浆液未能有效填充管片衬背后建筑空隙, 造成地面沉降大，成管片上浮，漏水等缺陷。为改善这种现象，采用利用管片吊装孔二次补充注入浆液。，二次注浆可分为单液浆和双液浆，在阻止管片上浮、控制地表城建时多采用注双液浆。 二次注浆量和压力要视环境而定。一般以注浆压力来控制，注浆压力常规下控制在(1)在注浆前应查看管片情况并在注浆过程中进行跟踪观察，如有异常情况应立即停(2)在注入过程中应严密监视压力情况，控制注浆压力在0．5MPa 以内。 (3)在注入过程中出现压力过高但注入效果不明显的情况时应检查注浆泵及注浆管(4)在注浆前应将同步注浆管路的所有球阀全部关闭。 (5)以(6)如有异其实除啦注浆方式不一样以外，在不同地层中掘进其浆液类型也有所区别，在砂层0.5bar 以内。二次注浆时应注意一下事项： 止注浆，并上报。 路是否有堵管现象，并立即进行清理。 常情况应立即停止注浆，并上报。 中用双液浆效果更为理想。 3.1.1.4（四） 掘进中常见事故处理 1、盾尾漏浆处理 盾尾漏浆是盾构施工最常见的，也是最麻烦的问题。特别是在富水层中掘进，如果盾尾漏浆有两种形式：漏泥浆和漏砂浆（实际掘进中盾尾还会漏水）。 盾尾漏浆的根本原因是： （1）盾尾刷在掘进过程中由于盾尾间隙差，盾尾刷受管片挤压导致失去弹性或者（2）浆液凝固时间过短, 造成浆液不能充分填充管片后空隙, 而是堆积在注浆口附近, 盾尾刷受损，盾尾间隙差，浆液凝固时间长，注浆压力大等原因，漏浆的频率高很多。 脱落造成盾尾漏泥浆和砂浆及清水。 造成注浆通道受限制, 后续浆液压力必然剧增, 当浆液压力高于盾尾刷和油脂的抗压力时, 就会击穿盾尾刷和油脂衬背而造成盾尾漏砂浆，长期下去就会导致盾尾漏泥浆和砂浆及清水。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 所以在防止盾尾漏浆最有效的措施是保护好盾尾刷和控制好注浆压力与浆液的凝固时间。在掘进过程中盾尾漏浆，首先应当了解漏浆情况，具体位置在哪个部位，漏浆量有多大，盾尾间隙如何，注浆压力有多大，综合以上信息进行处理。 （1） 如果漏浆量不大，而盾尾间隙比较合理的情况下，对漏浆位置进行手动补盾（2） 如果漏浆量大，而盾尾间隙比较合理的情况下，在对漏浆位置进行手动补盾（3） 如果漏浆量大，而盾构间隙差的情况下，在手动补盾尾油脂的同时往盾尾塞尾密封油脂（对漏泥浆或者砂浆都可行），漏浆部位崭停注浆。 尾油脂的同时往盾尾晒海绵条，漏浆部位崭停注浆。 海绵条，漏浆部位崭停注浆。管片选型往间隙大的部位走，在掘进下一环过程中注意盾构机姿态尽量不要摆动来进行纠偏。 （4）控制好盾尾密封油脂的注入，盾尾油脂的损耗与掘进速度成正比，速度过快则注入盾尾的密封油脂在单位时间内不能满足其消耗量, 若不及时调整油脂泵注脂率, 则盾尾刷内的油脂量和注入油脂的压力不能及时密封盾尾, 势必造成尾刷的密封效果减弱, 形成盾尾漏浆。 总而言之，在掘进中多注意保护盾尾刷，控制好注浆压力，使用配比合理的浆液，2、地表沉降处理 从根源上解决漏浆问题。在盾尾刷已经受损后，有条件更换盾尾刷时应马上更换尾刷。 超挖，注浆不饱和，使地层发生变形沉降，；还有可能是切口环压小造成局部塌方或超挖，从而使地表地层沉降，一般这种情况发生在隧道上覆地层为软弱地层的时候，由于软弱地层稳定性差，对变形敏感，变化很快传递到地面产生地表沉降。后期沉降的产生与推进和注浆有关。即使地层稳定，若推进过程中发生超挖现象，而注浆没有相应增加，则有可能造成部分施工空隙没有填充，导致地层缓慢变形，最终产生地面沉降。在地下水丰富的地层中，从而所设定的切口水压过低，则有可能使地层缓慢变形后形成地面沉降。 由以上分析，切口环压力和注浆控制是地面沉降的主要因素，因此在推进过程中控制好这两个方面可减少地面沉降的发生。这就要求设定较合理的切口环压力及在推进时避免超挖现象，并严格按照指定的注浆方式进行注浆。对于前期刀盘位置处沉降，在掘进中可以适当调节切口水压和泥浆比重和粘度来减少沉降，对于盾尾后期沉降，加大同步注浆量或者进行二次补浆来减少

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 3.2泥水平衡机理及指标 3.2.1泥水平衡机理 泥水平衡盾构是在切削刀盘与隔板之间形成的密封舱中，注入满足施工要求压力的泥浆，使其在开挖面形成泥膜，支承正面土体，并由安装在正面的大刀盘切削土体表层泥膜，由刀盘开口进入密封舱与泥水混合后，形成高密度泥浆，由排泥泵及管道输送至地面进行处理，整个过程通过建立在地面中央控制室内的泥水平衡自动控制系统统一管理。盾构掘进机设有操作步骤设定，各操作步骤间设有联锁装置，制约因误操作而引起事故，施工安全可靠。 在实际施工中，泥膜的形成是至关重要的。当泥水压力大于地下水压力时，泥水理论按达西定律渗入土壤，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，泥膜就此形成。随着时间的渐渐推移，泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强，当泥膜抵抗力远大于正面土压时，产生泥水平衡效果。 3.2.2排泥指标指标 3.2.2.1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，前者将影响泥泥水比重的范围应在1.15～1.30 g/cm3，下限为1.15 g/cm3，上限根据施工的特殊要水的输送能力，后者将破坏开挖面的稳定。 求而定，在砂性土中施工、保护地面建筑物、盾构穿越浅覆层等，可达1.30 g/cm3。甚至可达1.35 g/cm3。 3.2.2.2黏度 泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮要求来讲，要求泥水的粘度越高越好，考虑到泥水处理系统的自造浆能力，随着推进环数增加，泥浆越来越浓，比重会呈直线上升，但比重的增加并非说明泥浆的质量越来越高，若在砂性土中施工，粘度甚至会下降，因此，泥水粘度的范围应保持在20～30s 。 考虑到粘度的调整有一个过程，故在泥浆粘度为22s 时（调整槽粘度），即可逐渐

过分强调提高粘度而无限制地添加CMC ，将提高工程费用，造成不必要的浪费。当然，在特种场合，为了开挖面的更加稳定，有可能将粘度指标提高到35s 。 增加CMC ，添加量的多少视粘度下降的趋势而定。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 3.2.2.3析水度和ＰＨ值 析水度是泥水管理中的一项综合指标，它们在更大程度上与泥水的粘度有关，悬浮泥水的析水量须小于5%，PH 值须呈碱性，降低含砂量、提高泥浆的粘度、在调整在砂性、粉砂性土中掘进时，由于工作泥浆不断地被劣化，就需要不断地调整泥水性好的泥浆就意味着析水量小，反之就大。 槽中添加石碱，是保证析水量合格的主要手段。 的各项参数，添加粘土、膨润土、CMC ；在粘土、淤泥质粘土中掘进时，由于粘性颗粒不断增加，使排放的泥浆浓度越来越高，添加清水进行稀释则成为主要手段。 泥水分离处理系统设计原理 泥水处理系统主要由泥水控制室、沉淀槽、泥水槽、粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、新浆配制槽、清水槽、和泥水分离旋流器等组成，起着处理由盾构开挖面排出的泥水和制造新鲜泥水的作用。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 致谢 本课题在选题及研究过程中得到黑老师的悉心指导。黑老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。黑老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。 伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感， 对黑老师的感激之情是无法用言语表达的。

„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 毕业设计总结 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师**对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

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„„„„„„„„„„„„„„⊙„„装„„„„„„„„„„⊙„„订„„„„„„„„„⊙„„ 参考文献 （1）邢彤，杨华勇，龚国芳．盾构机液压系统多泵优化组合驱动技术研究[J]．浙（2）邢彤，龚国芳，杨华勇．盾构刀盘驱动扭矩计算模型及实验研究[J]．浙江大（3）杨华勇，邢彤，龚国芳．变转速泵控的盾构刀盘驱动液压系统研究[J]．浙江（4）邢彤，龚国芳，杨华勇．盾构刀盘驱动液压系统效率对比研究[J]．浙江大学（5）胡国良，龚国芳，杨华勇，邢彤．盾构掘进机模拟试验台液压系统集成及实（6）邢彤，龚国芳，胡国良，杨华勇．盾构刀盘驱动液压系统设计[J]．液压与气（7）邢彤，龚国芳，杨华勇．盾构刀盘驱动液压系统的实验研究[J]．液压与气动，（8）邢彤，龚国芳，杨华勇．实验盾构刀盘与螺旋机驱动液压系统集成与PLC 控（9）邢彤，龚国芳，杨华勇．盾构土压平衡控制机理实验系统设计[J]．机床与液（10）邢彤，龚国芳，杨华勇．变转速泵控液压技术在盾构中的应用研究[J]．液压（11）邢彤，杨华勇，龚国芳．多变量泵驱动液压系统比例与恒功率控制研究[J]．工（12）胡国良，徐兵，杨华勇，张一丁．新型限速切断阀的设计及实验研究[J]．浙（13）胡国良，徐兵，杨华勇，张一丁．新型限速切断阀的流量关断特性分析[J]．机（14）胡国良，龚国芳，杨华勇，邢彤．盾构掘进机模拟试验台液压系统集成及实

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