大直径泥水盾构复杂地层长距离掘进过程中的泥浆管路磨损研究

泥浆循环系统管路磨损会导致盾构非正常停机,进而影响施工进度并带来安全风险,是泥水盾构施工过程中必须重视的一个问题。结合南京地铁10号线盾构隧道工程实例,针对不同材质、流速、泥浆密度及泥浆中固体颗粒大小等因素对泥浆输送管道的磨损影响进行了研究,通过与实际检测数据对比分析,针对性地提出了减小管路磨损的技术措施,为泥浆循环系统合理化设计、提高施工效率和保证施工安全提供了参考和借鉴。     

泥水盾构废弃泥浆环保处理的技术研究

随着我国城市化进程和城市地铁、隧道建设的快速发展,施工过程中会产生大量的废浆和渣土,如果处理不当,会造成环境的严重污染,尤其是在泥水盾构推进过程中,必须要对产生的废浆引起足够的重视,追究废浆的无公害处理和合理利用刻不容缓。针对泥水盾构推进废弃泥浆的环保处理技术研究进行简要的分析,有关经验可供相关专业人员参考。     

泥水平衡盾构泥浆漏斗黏度分析

泥浆漏斗黏度是泥浆特性的一个重要指标,泥浆漏斗黏度对盾构掘进效果有重要影响。在一定范围内,泥浆漏斗黏度可以反映泥浆质量的好坏,泥浆漏斗黏度高,形成泥膜及携带土渣能力强,但配制泥浆的成本高,泵送难度大,分离效果差。不同规格试验仪器测试出的泥浆漏斗黏度之间存在较大差异,在试验的基础上,通过回归曲线找出了中国漏斗黏度与日本漏斗黏度之间的相对关系,并分析了配制泥浆的各原材料对泥浆漏斗黏度的影响。     

泥水盾构泥水分离系统除渣效率对泥浆的影响

环流系统是泥水盾构的重要环节,通过环流系统的筛分机能及时分离泥水和渣土颗粒。筛分机的筛分效果对泥浆性质影响很大,关系到泥浆的造浆成本。某大型泥水盾构穿越粉细砂地层时,每掘进一环,泥浆密度会从1.12 g/cm3降为1.06 g/cm3,现场需要添加大量膨润土来提高泥浆的密度。针对粉细砂地层分析,根据环流系统中土颗粒的质量守恒进行计算,研究了环流系统的筛分效果对循环后的泥浆密度指标的影响,并与现场实际测量进行比较,得知地层中粒径小于75 μm的土颗粒对提高泥浆密度有利,应该充分利用。提出应当控制好筛分机的筛分效率,使地层中的细颗粒保留下来,为造浆服务,提高泥浆的密度。     

复合地层泥水盾构环流关键参数选择探析

为研究复合地层泥水盾构泥水环流参数选择的问题,结合狮子洋隧道盾构工程,采用泥浆临界沉淀流速计算方法计算软弱地层和软硬不均地层所需的泥浆送、排量,并运用费祥俊模型试验公式进行验算。由于复合地层地质条件的复杂性,泥水盾构环流参数的影响因素较多,结合以上计算结果分析不同地层特性对泥浆送、排量的影响。研究结果表明： 1）2种方法的泥浆送、排量计算结果相差不大,证明泥浆临界沉淀流速计算方法具有准确性和合理性; 2）在软硬不均地层进行泥水盾构施工时,应加大泥浆送、排量,以减少输送颗粒在排浆管内滑移、平动,同时减少舱内积碴和泥浆管的磨损。研究结果可为复合地层下的泥水盾构施工提供参考。     

广深港客运专线狮子洋隧道泥水盾构泥浆综合管理技术

泥水盾构在穿越软弱不良工程地质及有高压涌水风险的地层施工过程中,确保泥浆系统高效运转、达到盾构快速掘进是当前泥水盾构施工面临的重要课题之一。介绍狮子洋隧道泥浆管理过程中泥浆配制、泥浆循环及泥水处理技术,并对盾构穿越特殊地层的泥浆管理技术进行总结。主要结论与建议如下:1)泥浆材料种类繁多,需要考虑经济因素及地层条件,合理选择泥浆配置主要材料及外加剂;2)泥水盾构穿越复杂地层时泥浆的各项性能指标必须根据地层变化情况及时进行调整;3)进一步开展泥浆黏粒含量、失水量及胶体率等参数现场快速测定试验研究。     

跨海隧道泥水盾构泥浆劣化试验研究

为解决泥水盾构在海底掘进时海水及含盐地层侵入导致泥浆性质劣化的问题,以厦门地铁3号线五缘湾站—刘五店站（五刘区间）海底隧道工程为依托,通过膨胀指数试验分析淡水、海水及NaCl溶液膨化造浆的区别,并通过海水混入淡水泥浆试验分析海水对泥浆性质的影响。试验结果表明： 1）相较于淡水造浆,利用海水或NaCl溶液造浆会使膨润土泥浆的电位显著降低,膨润土的膨胀性变差,甚至几乎不能膨化; 2）向膨水质量比为1∶10的淡水泥浆中添加海水,当海水添加质量达到泥浆质量的10%时,泥浆便分层离析、泌水; 3）添加羧甲基纤维素钠（CMC）和HS－3均能提高泥浆稳定性,增加泥浆黏度,降低海水混入时泥浆泌水率。基于以上研究成果,厦门地铁3号线五刘区间采用CMC和HS－3复合改性泥浆实现安全顺利穿越富水高渗透地层。     

软弱富水地层条件下泥水盾构泥浆门修复技术研究

针对武汉长江隧道工程11.38m左线泥水盾构始发试掘进27.2m后出现泥浆门不能关闭的问题,研究制定了泥浆门修复方案:先通过人员带压进仓进行检查,观察判断泥浆门损坏情况,并根据检查分析结果对泥浆门进行临时修复,同时选择合适的场地位置进行加固,盾构继续掘进至加固场地范围停机,常压状态下进行永久修复。修复后盾构机安全通过了加固区域,为后续盾构机快速安全完成江底段掘进提供了保证。该修复技术可以为今后泥水盾构泥浆门的维修及盾构泥水仓内设备维修提供借鉴经验。     

泥水盾构泥浆循环技术的探讨

结合现场施工经验,简要介绍泥水盾构施工过程中泥水循环系统的选型原理和系统配置原则及泥水循环的一些计算技巧和方法;对泥水循环施工中的一些具体问题进行了研究,以期为其他同类工程提供借鉴。     

砂卵石地层气垫式泥水盾构的优化

为解决气垫式泥水盾构在砂卵石地层中存在卵石堆积泥水仓和气垫仓底部、造成碎石机频繁损坏和泥浆管路堵塞等问题,通过对底部堆积、堵塞管路、破碎机频繁损坏的原因进行分析,认为造成堆积和堵塞的原因主要是泥浆在气垫仓和泥水仓流速偏低,不能及时带走碴土,从而造成碎石机频繁损坏和仓底底部堵塞。通过对这些问题的研究讨论,提出通过增加底部、刀盘冲刷以及主机段泥浆循环的方案来解决底部堆积、堵塞管路的问题,同时改变碎石机的结构来解决其寿命短的问题。     

南京纬三路过江通道泥水盾构泥浆配制试验研究

泥水盾构以其良好的适应性在过江过河隧道中得到了广泛应用。合理的泥浆配比及泥浆参数直接关系到盾构掘进的效率、安全及施工成本。以南京纬三路过江通道为背景,选取隧道穿过的4种砂性地层进行泥浆成膜试验,得到各地层的泥浆成膜参数;然后利用淤泥质粉质黏土地层中产生的废弃泥浆作为基础材料,向其中添加膨润土浆或CYHS-3型增黏剂溶液,得到满足4种地层施工需要的泥浆配方。结果表明:1)密度小于1.05 g/cm3的泥浆,不适于在砂性地层中成膜;2)膨润土浆和增黏剂溶液可以调节泥浆黏度;3)当泥浆黏度大于20 s时,膨润土浆对泥浆黏度有明显的调节作用;4)泥浆密度越大,增黏剂溶液对泥浆黏度的提高越明显,当泥浆密度小于1.10 g/cm3时,增黏剂溶液对泥浆的黏度几乎没有影响。     

泥水盾构带压开舱时泥浆配制及泥膜形成实验研究

在水下盾构隧道的建设中难免会出现盾构停机进行开舱检修的情况,带压开舱是目前水下隧道开舱常用的方法之一。然而,如何调整泥浆使其在开挖面上形成泥膜对开挖面稳定更有利,是工程界极为关注的问题。结合南京长江隧道工程在砾砂地层中的带压开舱作业,开展泥浆配制及成膜实验研究。提出先以低密度、低黏度的泥浆形成渗透带,再以较高密度、高黏度的泥浆形成泥皮型泥膜的2步调整的泥浆方案,并在现场带压开舱作业中进行了应用,形成了气密性良好的泥膜,保障了开挖面的稳定,对今后类似的泥水盾构开舱时的泥浆配制有重要参考意义。     

泥水盾构穿越浅覆透水层施工关键技术研究

针对我国关于繁华城区大直径泥水盾构施工关键技术研究不足的现状,以杭州环城北路地下通道工程大直径泥水盾构隧道施工为例,结合其工程施工难点,从浅埋地层大直径盾构始发、铁路桥变形预测、泥水分离系统及其适应性改造等方面,对工程中所遇到的难题进行了研究和针对性分析。研究结果表明： 1)端头加固长度以大于盾构主机长度加1环管片的长度为宜; 2)盾构下穿时铁路桥变形实测结果与理论预测结果相吻合,验证了理论预测的重要性; 3)采取增加棒条和改造下层筛板等针对性措施,显著提高了泥水分离效果。     

海水侵入条件下泥水盾构泥浆及泥膜性质变化试验研究

为探究采用泥水盾构进行海底隧道建设时,海水易从开挖面进入泥水舱并与泥浆混合,导致泥浆泌水率等参数发生变化,进而影响泥膜的性质和开挖面的稳定性问题,配制不同海水添加量的泥浆,测试泥浆的泌水率、黏度和ζ电位等参数变化,并对泥膜的孔隙比、渗透系数等参数进行测试。试验表明： 1）海水的侵入明显增大了泥浆的泌水率,降低了泥浆的黏度和ζ电位。 2）随着海水添加量的增加,泥膜的孔隙比降低,渗透系数由10-9 cm/s增大到10-7 cm/s。 3）导致泥浆泌水率及泥膜渗透系数变化的根本原因是随着海水的添加,泥浆的ζ电位逐渐降低,泥浆颗粒间斥力减弱,宏观上表现为快速沉淀、析水; 同时,由于泥浆颗粒吸引的阳离子增多,结合水膜变薄,形成泥膜的有效孔隙变大,宏观上表现为渗透系数增大。     

砂卵石地层泥水平衡盾构泥浆性能试验研究

以兰州地铁1号线迎门滩-马滩区间下穿黄河段盾构隧道工程为依托,对泥水平衡盾构施工过程中泥浆的比重、黏度以及失水量等施工参数进行了对比分析。通过添加各种掺料进行泥水平衡盾构泥浆配制试验,研究不同掺料对泥浆性能和经济指标的影响规律,并分析不同配比泥浆的环均成本和相应掘进进度。     

中继泵自主配置技术在泥水盾构施工中的应用

从中继泵的原理、理论计算出发,结合武汉地铁二号线越江隧道工程实例,详细阐述中继泵的自主配置、元器件的选型、结构安装、电气调试等关键技术,总结泥水盾构施工中中继泵技术的应用;同时也论证了中继泵自主配置的可行性,促进泥水循环系统的国产化进程。     

泥水盾构水平直管内石碴起动速度研究

泥水盾构环流系统是将开挖下的石碴从掘进界面输送出来的核心系统,石碴在环流管道内的流动特性是决定石碴能否顺利输送的关键。论文基于计算流体力学和离散单元法建立泥水盾构环流系统水平直管内石碴运动模型,研究石碴形状系数、等容粒径和数量对石碴起动速度的影响。仿真研究结果表明： 在石碴等容粒径相等情况下,不同形状的石碴起动速度大小顺序为： 椭球体>扁平状>近球形;当石碴等容粒径为38.5、42.5、53.3、56.2、58 mm时,石碴起动速度分别为0.48、1.06、1.26、2.36、4.7 m/s,随等容粒径的增大呈指数增大;随数量的增多呈对数增长,多颗粒起动速度随数量的增多增幅较为平缓,最大增幅为21%。     

泥水盾构深井下组装始发与到达施工技术

盾构组装始发与到达施工是整个盾构施工的重点环节之一,盾构始发与到达掘进必须保证盾构机顺利、安全、快速地通过预留洞门,并为下一步施工提供较好的施工条件。重庆主城排水过江隧道工程采用泥水盾构施工,结合现场施工过程中泥水盾构的始发与到达施工技术,对泥水盾构深井下组装始发与到达施工各工序进行介绍。     

泥水处理技术在泥水盾构隧道施工中的应用

 根据相关工程施工实践经验，介绍泥水平衡式盾构机的泥浆作用机理和泥浆处理技术，阐述泥水处理系统的工艺流程及综合信息管理系统， 并针对不同地层，提出了泥水指标的控制原则。     

海水环境下盾构泥浆性能试验研究

为解决泥水盾构在海水地层中掘进时的泥浆配制问题,以苏埃通道工程为依托,采用室内试验的研究方法,进行淡水泥浆和海水泥浆的性能对比试验和海水渗入淡水泥浆试验,以及海水泥浆的不同添加剂和固相材料配比试验,并开展淡水泥浆在海水地层环境中的成膜试验,得到以下结论： 1）无添加剂时淡水基浆中膨润土比例宜取为18%~24%,对于质量分数为30%的基浆可通过添加纯碱来降低黏度; 2）随着膨润土含量的增加,不同海水渗入量对淡水泥浆胶体率的影响降低、对黏度的影响提高; 3）HPMC可提高海水泥浆的胶体率,降低离析速率,但会使泥浆黏度增大; 4）固相比例不变时,加入黏土可改善膨润土与HPMC反应黏度过大的问题,但会提高海水泥浆的滤失量; 5）18%比例的膨润土淡水泥浆在苏埃通道工程海水环境下的砂性地层中成膜效果较好。