泥水盾构技术8.2泥水盾构法主要组成

第八章 二、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。   　　1盾构本体 　　盾构本体构造见图150，其主要性能参数如下。 图150  直径11.22m泥水加压平衡盾构掘进机构造图   (4)   土层条件 　　①砂质粘性土 　　②覆盖层厚度6～18m； 　　③水压为3kg/cm2(盾构中心部) 　　(2)施工条件 　　①最小曲率半径R=500m 　　②坡度3.5% 　　③环片外径R外11m，内径R内9.9m，环重52000kg，块重(最大)6500kg 　　(3)盾构主体 　　①盾构本体 　　外径11220mm，内径11080mm 　　间隙40mm 　　总长10945mm 　　盾尾密封刷3道 　　②盾构推进千斤顶 　　千斤顶数量：32台 　　盾构千斤顶总推力：112200kN(11220tf) 　　盾构每平方米开挖面推力：1130kN/m2 　　盾构推进速度：4.6cm/min 　　③切削刀盘装置 　　刀盘支承方式：中间支承 　　刀盘掘削外径：11240mm 　　刀盘转速：0.47rpm 　　刀盘装备扭矩：18550kN.m(100%)；22260kN.m(120%) 　　刀盘驱动方法：电机驱动12台 　　刀盘功率：900kW 　　④盾构超挖装置 　　超挖形式：仿形切削刀2台； 　　驱动方法：液压千斤顶； 　　超挖量：0～130mm 　　⑤旋转搅拌装置 　　装置数量：内周1台，外周2台 　　叶片外径：1200mm 　　转速：48rpm 　　搅拌扭矩：6kN·m 　　驱动方法：电机驱动 　　⑥管片拼装机 　　形式：环形齿轮门架式 　　转速：0～0.63rpm 　　回转角度：左、右各220° 　　提升力：220kN 　　提升行程：1300mm 　　平移钳紧力：70kN×48kN 　　平移钳紧行程：1150mm、100mm 　　回转操作重量：6500kg 　　有效空间：φ5500mm 　　驱动方式：液压驱动 　　⑦同步注浆管：共4组，中垂线左右22.5°、45°各2组   　　2泥水输送系统 　　泥 水输送系统工作过程见图151，由一根直径30cm(12英寸)泥水输送管和两根直径20cm(8英寸)排泥管组成。泥水输送管路上装有三套流量计和密度 计，盾构泥水仓内装有三个切口水压计，用以泥水输送工作状态。掘进施工中分为三个状态，停止状态、旁路状态和掘进状态。掘进状态下的泥水平衡以流量为 主变量建立平衡，关系式如下： 　　Q2=Q1+SV 　　式中：Q2为排泥量 　　　　　Q1为送泥量 　　　　　S为盾构截面积       　　　V为掘进速度 图151  泥水输送系统工作过程   　　 在本工程中的大型泥水平衡盾构泥水输送系统中共配置送排泥水泵15台，3台为送泥水泵，其中P1-1及P1-2为调整水泵。12台为排泥水泵，其中P2-1及P2-2为调整水泵。配有泥水阀共15只，其中CV1为调节阀。 　　15台泵由14组就地控制盘和动力盘控制。各类信息由通讯线路传输，在地面中央控制室可以对泥水输送系统实现集中监视和控制。   　　3泥水处理系统 　　为了节省投资，泥水处理系统采取日本技术中国制造，泥水处理工艺见图152。 　　从 硬件上讲，该系统由两组沉淀池、18只旋流器、调整槽、剩余泥水槽、清水槽、粘土溶解槽及取水口、排泥口组成。利用黄浦江的天然水源条件，将它设置在浦东 黄浦江边，其平面布置见图153。从软件上讲，该系统配置了一套泥水处理的操作程序，自动地对盾构排出泥水进行分离、再造、循环往复，连续不断地为盾构掘 进输送新鲜泥水。根据盾构日推进6～8m的速度，该泥水处理系统的处理能力达到可输送12m3/min新鲜泥水量，可排放泥水量14m3/min。 图152  泥水处理工艺 图153  泥水处理系统平面布置   　　4同步注浆系统 　　这 次盾构同步注浆系统改进了过去单液注浆惰性的缺点，采用双液注浆。A液由水泥、膨润土、水及安定剂组成，B液由水玻璃组成。盾构掘进时A液B液的注入程序 以及盾构掘进暂停时，管路的清洗是同步注浆的一个技术关键，为此配备了同步注浆的自动控制设备以保证同步注浆的正常工作。 　　同步注浆的拌浆系统设在地面，在盾构掘进的同时，拌浆系统分别拌制A液和B液，由泵输送至井下，在注入口处混合，并通过设在盾壳上方的4根同步注浆管注入土体，及时充填盾尾建筑空隙。   　　5掘进管理系统 　　本工程采用的直径11220mm泥水平衡盾构掘进管理系统，由四个子系统组成： 　　(1)自动计测子系统； 　　(2)输送管理子系统； 　　(3)同步注浆管理子系统； 　　(4)泥水管理子系统。 　　其 中，自动计测子系统主要用于盾构姿态控制；输送、管理子系统主要用于调节推进过程中的开挖面稳定，这个部分操作的好坏将会直接影响地面沉降；同步注浆管理 子系统主要用于管理盾构推进时的双液注浆量和注浆压力，及时充填由于盾尾部位的间隙等因素产生的建筑空隙，防止地表沉陷；泥水管理子系统主要用于测定泥水 输送系统中泥水指标，便于操作人员控制泥水质量。因此，整个泥水平衡盾构的掘进管理系统构成见图154。 图154  掘进管理系统构成 　　此 外，直径11220mm泥水加压平衡盾构掘进管理系统还能依靠设置在盾构本体上的密度计和流量计，及时测定被挖掘土体的土砂量，而且可通过电脑快速显示干 砂量，为准确设定和调整各类施工参数提供了方便；对盾构中央控制室配备的掘进管理系统和姿态自动计测系统能及时反映盾构当时的切口水压、送泥流量、排泥流 量、送泥密度、排泥密度、千斤顶顶进速度、刀盘旋转扭矩、千斤顶顶力、注浆压力、注浆量、土砂量、干砂量、掘削时间以及盾构平面、高程、方位角和转角等实 际施工参数。除上述功能外，还能将这些参数进行存储和打印，并能对实测数据进行数值回归和雷达座标，这一切都给正面处于密封状态的大型泥水平衡盾构的 掘进施工带来了极大方便。