[科普中國(guó)]-泥水壓式盾構(gòu)

泥水壓式盾構(gòu)(slurry shield，mud shield)在前進(jìn)中向開(kāi)挖土注入泥漿的密閉式盾構(gòu)。采用泥水壓式盾構(gòu)時(shí)，必須根據(jù)圍巖條件，將開(kāi)挖推進(jìn)機(jī)構(gòu)、工作面穩(wěn)定機(jī)構(gòu)、土砂輸送設(shè)備、泥水處理設(shè)備等組成可充分發(fā)揮功能的系統(tǒng)。1

系統(tǒng)組成泥水壓式盾構(gòu)系統(tǒng)由以下4部分構(gòu)成：1、用刀頭一邊開(kāi)挖、一邊推進(jìn)的開(kāi)挖推進(jìn)機(jī)構(gòu)；2、能夠調(diào)整泥水的物性并將其送到掌子面，保持掌子面穩(wěn)定所需的泥水壓力的機(jī)構(gòu)；3、開(kāi)挖土的輸送設(shè)備；4、泥水分離設(shè)備。

采用泥水壓式盾構(gòu)系統(tǒng)時(shí)，事前應(yīng)仔細(xì)地進(jìn)行土質(zhì)調(diào)查、地下水調(diào)查、環(huán)境調(diào)查等，協(xié)調(diào)構(gòu)成系統(tǒng)的各種設(shè)備，充分發(fā)揮它們的效能，力求達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。

因?yàn)樵谡谱用嫣幊錆M(mǎn)泥漿，進(jìn)行檢查，更換、改造均很困難，故對(duì)機(jī)械各部分的構(gòu)成要素的耐久性、耐磨性必須注意。

泥水對(duì)掌子面的穩(wěn)定作用泥水對(duì)掌子面的穩(wěn)定作用是下面三種作用的綜合效果而達(dá)到的：1、用泥水的液壓抵抗土壓和水壓；2、 在掌子面上形成不透水薄膜，使泥水壓力能有效地作用在掌子面上；3、滲透到距工作面有一定距離的范圍內(nèi)的地層中，提高掌子面圍巖黏性。

當(dāng)盾構(gòu)停止推進(jìn)，泥水中的土顆粒下沉，泥水質(zhì)量有降低的可能時(shí)，往往設(shè)置向泥漿室內(nèi)的管路中補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)沉漿用的裂。另外，為了防止注漿材料混人泥漿，導(dǎo)致犯漿質(zhì)量下降，在盾尾密封處應(yīng)設(shè)逆流防止裝置。

一般說(shuō)，掌子面的泥水壓要根據(jù)測(cè)定泥水壓和設(shè)定泥水壓的偏差加以控制。在捆進(jìn)中，送泥泵的回轉(zhuǎn)數(shù)是變化的，掘進(jìn)停止時(shí)，調(diào)節(jié)自動(dòng)控制閥的開(kāi)度，使之在容許偏差范圍之內(nèi)。

注意事項(xiàng)為了判斷掌子面是否穩(wěn)定，需根據(jù)盾構(gòu)負(fù)荷量測(cè)開(kāi)挖量的量測(cè)、在盾構(gòu)中裝設(shè)的崩塌探查設(shè)備等對(duì)施工中工作面的狀態(tài)間接地子以確認(rèn)。在各條送泥、排泥管線上設(shè)置數(shù)臺(tái)泵和閥門(mén)，根據(jù)在管路上設(shè)置壓力計(jì)、流量計(jì)。

密度計(jì)的測(cè)定值控制掌子面泥水壓的穩(wěn)定，使土砂不在管內(nèi)產(chǎn)生沉淀，并可進(jìn)行控制輸送的機(jī)構(gòu)。排泥管的直徑根據(jù)盾構(gòu)外徑，開(kāi)挖斷面的土質(zhì)條件決定。當(dāng)根據(jù)固體顆粒(礫石土塊等)的大小設(shè)置循環(huán)管路和盾構(gòu)直徑大于8m時(shí)，有時(shí)將排泥管排成兩行。對(duì)于直徑超過(guò)12m的盾構(gòu)，需根據(jù)設(shè)計(jì)條件等進(jìn)行研究，決定管徑和行數(shù)。采用流體運(yùn)輸時(shí)，在管路中有時(shí)出現(xiàn)閉塞，故需預(yù)先了解開(kāi)挖斷面中可能出現(xiàn)的礫石大小和異物的存在，依此選擇管
徑。另外，有時(shí)采用限定閉塞處所等措施。當(dāng)在砂層、礫石層中進(jìn)行長(zhǎng)距離掘進(jìn)時(shí)，有時(shí)產(chǎn)生明顯的磨耗，為此，在管道彎曲段，盾構(gòu)內(nèi)不可能進(jìn)行更換的地方，采用厚壁管等。必須選擇與臂徑相適合的且能確保必要的流量和揚(yáng)程的送泥泵。必須根據(jù)開(kāi)挖下來(lái)的固體物能夠通過(guò)的條件選擇泥裂。

應(yīng)設(shè)有當(dāng)盾構(gòu)停止推進(jìn)時(shí)能夠自動(dòng)地向旁路管道轉(zhuǎn)換的旁路閥自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置、掌子面泥水壓失控時(shí)的異常緊急排出閥等裝置。1

盾構(gòu)的安裝與拆卸在盾構(gòu)施工段的始端，需要進(jìn)行盾構(gòu)的安裝和進(jìn)洞，當(dāng)盾構(gòu)通過(guò)施工段后，又要出洞和拆卸，這一工作，稱(chēng)為盾構(gòu)的安裝與拆卸。它們的操作方法與盾構(gòu)的進(jìn)出洞方法有關(guān)，應(yīng)根據(jù)施工方案．選擇相應(yīng)的進(jìn)出洞方位，一般有臨時(shí)基坑法、逐步掘進(jìn)法、工作井法3種方案。

(1)臨時(shí)基坑法

其用板樁或明挖方法圍成臨時(shí)基坑，在其內(nèi)進(jìn)行盾構(gòu)安裝和后座安裝并進(jìn)行至運(yùn)輸出口施工，在留出運(yùn)輸進(jìn)出口后，將基坑回填井拔除板樁，開(kāi)始盾構(gòu)施工。此法適用于淺埋的盾構(gòu)始發(fā)端。

(2)逐步掘進(jìn)法

其用盾構(gòu)法掘進(jìn)縱坡坡度較大的與地面直接連通的斜隧道。盾構(gòu)由淺入深掘進(jìn)，直到全斷面進(jìn)入地層形成洞口。由于盾構(gòu)法施工費(fèi)用高，所以施工中洞口及其一段淺埋隧道常采用明挖法施工。

(3)工作井法

其在沉井或沉箱壁上預(yù)留洞口及臨時(shí)封門(mén)。盾構(gòu)在井內(nèi)安裝就位，待準(zhǔn)備工作結(jié)束后即可拆除臨時(shí)封門(mén)使盾構(gòu)進(jìn)入地層。盾構(gòu)拆卸井應(yīng)滿(mǎn)足起吊、拆卸工作的方便，但對(duì)其要求一般較拼裝井低。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

陳紅 - 副教授 - 西南大學(xué)