超大直径泥水平衡盾构气垫仓吸口改造技术研究

广东省广州市海珠湾隧道超大直径泥水平衡盾构穿越泥质粉砂岩复合地层,刀盘前以及密封仓中积渣滞排导致掘进参数恶化、刀具磨损严重、掘进效率受限、刀盘开口结泥饼等问题。针对超大直径泥水平衡盾构在复合地层中遇到的滞排问题,提出将P2.1泵吸口前移至泥浆门后方,增加了排浆吸口吸力,增强了浆液流动性及携渣能力,同时于P2.1泵前安装双管路液压闸阀采石箱,使大粒径渣土在P2.1泵前得以处理。气垫仓吸口改造后盾构掘进工效有所提升,对于改善刀盘前方以及泥水仓底滞排有一定效果,但由于鄂式破碎机无法动作,当掘进断面地层岩体较破碎、节理裂隙较发育时,极易发生吸口处渣土堆积、P2.1泵吸口压力突然降低、流量突然减少、挤压力上升、切口压力波动等情况,需频繁逆冲洗和开采石箱进行人工清理,进而影响了正常掘进环流,最终被迫恢复吸口及鄂式破碎机功能。相关研究成果可为同类工程提供参考。

大直径泥水盾构机气垫仓保压技术研究

气垫式泥水盾构机通过气垫仓填充压缩空气平衡泥水仓及掌子面的水土压力,可方便、快捷、有效的控制地表沉降,维持掌子面的稳定,防止地面沉降冒顶和掌子面的塌陷。因此研究泥水盾构机保压试验技术及相应的工艺标准,提高气垫仓的可靠性,对施工的安全、质量、工期、成本有重要影响,应用前景广阔。

基于CFD的泥水盾构气垫仓冲刷系统流场特性研究

为解决泥水盾构施工过程中遇见的气垫仓堵塞问题,文章以某工程所用大直径盾构为研究对象,基于CFD数值模拟技术建立了气垫仓冲刷系统的数值仿真模型,对其气垫仓流场性能开展了研究。研究结果表明:增大泥水循环流量能够提升气垫仓内流场的流动性能,当泥水循环流量从2000 m^(3)/h增大至3500 m^(3)/h的过程中气垫仓内平均速度增大了82.67%。此外,从改变冲刷方案的角度出发,文章在原冲刷方案的基础上提出了四种冲刷方案,对四种方案进行数值模拟。研究发现在泥水循环流量不变的情况下,优化冲刷方案能将气垫仓内平均速度提升20%以上。施工过程中可将增大流量可改善冲刷方式相结合来改善气垫仓流动性能,防止气垫仓堵塞。

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。