泥水盾构

定义

泥水盾构机配有一个全断面刀盘,它通过把加压的浆液压入土仓来提供工作面支护。

这些机器最适合于穿越高水压大涌水不稳定地层的隧道,必须通过采用加压浆液支护工作面的方式才能阻止大涌水。

原理

刀盘相当于开挖工具,而工作面支护由泥水反压力提供,即膨润土悬浮液或粘土和水的混合物(泥水)。

该悬浮液被泵入开挖仓,在开挖仓内到达开挖面并渗到土体中,形成滤饼、不透水的隔板(细土)或浸渍区(粗土),这样可以保证将反压力传导至开挖面。

通过旋转刀盘上的工具挖掘下来的开挖料由自然土壤组成,部分由膨润土或粘土和水的混合物(泥水)组成。

此混合物会从开挖仓被泵送(水力出碴)到地面上的一个分离设备处,该设备可以使膨润土—粘土泥水得以回收。

泥水盾构

Main components

机器的主要部件有:

  • 刀盘,配有盘刀、片刀或齿刀
  • 护盾,包含机器的所有主要部件。前部用一隔板封住,从而保证护盾和包含刀盘的开挖仓(加压)之间分离
  • 纵推千斤顶
  • 泥浆和挖料分离系统(通常位于地面上)

一类特殊的泥水盾构是水力盾构,水力盾构的功能原理与泥水盾构的原理相同,唯一的区别是反压力传到工作面的方式不同。

在闭式泥水盾构中,反压力在开挖仓中得到补偿,闭式盾构还增加了一个金属缓冲装置,它形成了一个部分充气的舱室并连接到压缩机。

其结果是在工作面上就可以调节反压力,而不依赖于水力回路(膨润土泥水、渣浆和自然土的供应)。

主要应用领域

这些机器特别适合于开挖自承能力有限的地层。在粒度方面,泥水盾构主要适于开挖带淤泥的砂砾。

在开挖仓中安装破碎机,可以破碎掉无法通过水力出碴系统的石块。采用滚刀使机器可以在岩石中开挖。可以通过采用聚合物等添加材料开挖富含淤泥和粘土的地层。

这些机器也特别适合于在承压地下水环境中工作。

文字来源: 隧道掘进机建议指南—ITA第14工作组

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