盾构饱和法开舱技术汇报材料.ppt

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1、中交隧道工程局2015年3月超大直径泥水平衡盾构机饱和法开舱作业技术汇报人：姚占虎汇报内容二、工程背景三、泥水平衡盾构机简介四、压力计算与建膜技术五、饱和法开舱技术六、饱和法开舱技术应用实例汇报内容一、国内外现状一、国内外现状近十年来，大直径、高水压、长距离盾构隧道建设得到了飞速的发展。在刀具无法满足长距离掘进寿命要求的现状下，不得不寻求中途更换刀具的技术突破。工程条件的局限，尤其是江河湖海下，很难实现常压开舱，更换刀具困难,安全堪忧。盾构饱和法开舱换刀技术以无需地层加固，地质适应性强，对周边环境要求低和影响小等特点，解决了苛刻条件下的换刀难题。带压换刀技术是一项

2、涉及地质、泥浆、机械、潜水等多学科的综合技术。葡萄牙波尔图地铁S线和C线盾构区间施工中，由于刀具磨损严重，几乎每班都需要带压开舱对刀盘进行维护操作，其带压工作压力为1.5～2.0bar。国外盾构开舱现状德国Weser隧道在4.5bar～5bar压力下开舱维护破碎机和刀盘，此外还雇佣潜水员在5bar压力下的膨润土浆液中工作。全线带压工作共计1400h，其中600h压力超过3.6bar，仅有15次报告出现减压病，且压力都小于3.6bar。荷兰“Westerschelde”隧道世界上首次也是唯一一次实现了高压8.5bar条件下饱和气体开舱作业（作业环境为潜水作业）。广州

3、地铁四号线小谷围至新造区间左线江底盾构于2005年6月实施了带压换刀操作。中铁隧道集团在武汉长江隧道盾构施工中，首次自主实现高水压带压作业技术（4.5bar压力下带压作业）。南京长江隧道（纬七路）盾构施工中，德国北海潜水公司在6.5bar压力下带压开舱作业。国内盾构开舱现状易北河第四隧道在0.35MPa条件下更换刀具南京纬三路过江通道工程在0.65MPa条件下刀具检测二、工程背景南京纬三路过江通道工程位于南京长江大桥和纬七路过江通道之间，距离南京长江大桥约5km，连接南京主城区与浦口规划新市区，是南京市城市快速路系统跨江成网的重要通道之一。南京纬三路过江通道起于浦

4、口区浦珠路转盘西侧，向东南跨越丰子河路、北岸滨江大道，北线（N线）穿越长江主航道、潜洲及夹江水道后与扬子江大道相接，南线（S线）与扬子江大道交叉并下穿后，止于江东路，和定淮门大街（纬三路）连接。N线隧道工程地质纵断面图S线隧道工程地质纵断面图南京纬三路过江通道工程特点435掘进距离长4135m1开挖直径15.02m2隧道穿越上软下硬复合地层施工风险大险长薄高大水压高石英含量高管片拼装精度高覆土厚度0.6D淤泥粉砂砂卵层粉质粘土泥岩角砾岩砂岩1468m480m670m1517m地质复杂：隧道穿越粘土层、粉细砂、中粗砂、卵砾石层以及中风化粉砂岩地层。地质特点三、泥水平

5、衡盾构机简介泥浆压力土压力地下水压力●泥水加压式盾构施工时，利用泥浆舱中压力泥浆来维持开挖面的稳定。泥水加压盾构隧道开挖面稳定原理气压泥浆●通过在开挖面形成一层致密的微透水泥膜形成致密的泥膜，利用该泥膜将泥浆压力转换为有效应力，平衡开挖面处的土压力，在开挖面形成优质泥膜是泥水盾构施工的关键。泥水加压盾构的平衡机构调浆池干土外运沉淀池泥浆及渣土监测系统泥浆处理系统掘进系统泥浆泵竖井进浆管排泥管刀盘刀具刀盘：采用辐条-面板式开挖直径：15.02m开口率：25.7%主要材料采用合金结构钢Q345B，结构表面焊接耐磨板15.02m刀具种类A、先行刀-----预松岩土B、主

6、切刀-----切削岩土C、刮刀-----铲土入仓D、滚刀-----挖掘岩层刀盘刀具掘进工况：A、软土工况------软土掘进状态砂卵层、岩层掘进状态B、硬岩工况------刀盘刀具四、压力计算与建膜技术带压开舱技术压缩空气开舱技术饱和法开舱技术压力计算建立泥膜开舱作业医疗保障切口泥水压力确定气压泥浆泥水压力主动土压力P2地下水压力P1气压式中：P下、P2分别指接口水压力下限值、主动土压力P1、P3分别指地下水压力、变动土压力Ka为主动土压力系数Cu土的粘聚力泥膜的形成机理和泥水平衡压力泥水通过泥膜对挖掘面土体产生支撑的平衡效果。这种动态的平衡就叫泥水平衡。在压力作

7、用下，泥水中的悬浮颗粒随着泥水渗入到开挖面土体颗粒空隙中，产生填充孔隙的阻塞和架桥效应，形成泥膜。在盾构掘进中，盾构刀具不断地切削开挖面土体的过程，也是泥膜不断地被破坏和再建立的循环过程。不同的地质其泥浆配置不同，泥膜形成时间也各不相同。土层级配与建膜关系泥浆直接从土体中逸散泥浆在开挖面形成稳定泥膜土层有级配、泥浆要匹配类型I——泥皮型泥膜类型II——泥皮+渗透带型泥膜类型III——没有形成泥膜渗透泥膜的建膜速度快，对泥浆指标变化的敏感度低，适用于盾构掘进中开挖面的动态支护。缺点是泥浆滤量大。泥膜类型根据泥浆在土体中渗透的深度和密封效果，可分为：泥皮泥膜和渗透泥膜

8、。泥皮泥膜