盾构机掘进技术.ppt

2、刀具的破岩机理 滚刀破岩机理 切刀破岩机理 滚刀破岩机理 滚刀在岩石面上连续做同心圆运动，轴压力（推力）使刀刃压入岩石，产生类似于静压破岩；滚动力（扭矩）使盘刀刀刃沿轨迹线连续滚压岩石，并在滚刀通过处对岩体产生侧向压力，使盘刀运动轨迹线周边的岩石不断产生崩裂，从而达到连续破岩。 滚刀破岩原理示意图 静压破岩状况 切刀破岩机理 切刀（或刮刀）施力于岩土层上，靠刀具的刀刃从岩土体的外层分离岩土，并使之脱离母体达到破岩的一种机械破岩方式 切刀破岩机理示意图 3、刀具的失效形式 滚刀的失效形式 正常磨损 刀圈断裂 刀圈剥落 刀圈卷刃 刀圈移位 漏油 挡圈脱落 偏磨（弦磨） 多边弦磨 刀体磨损 端盖磨损 切刀的失效形式 正常磨损 断齿 掉齿 刀体折断 刀具失效图例 偏磨（弦磨） 偏磨与断裂 滚刀被碴土粘住 刀圈断裂 刀圈断裂碎片 正常磨损 4、掘进参数及地质对刀具的影响 硬岩掘进时推力及速度过大会造成刀具崩刃断裂 粘土层掘进时泡沫、水等添加不合适即渣土改良效果不好会产生泥饼或刀具被渣土裹住无法转动 软弱围岩掘进时，推力过大或刀盘转速过快会造成局部刀具过载、密封失效等 地质对刀具的影响 六、特殊地层的掘进 1、硬岩地层 2、软硬不均地层 3、粘土地层 4、含砂富水地层 5、硬岩破碎地层 6、过江、河地层 7、卵石地层 1、硬岩地层中的掘进 典型地层：花岗岩、泥岩 特点：掌子面能清楚看到滚刀的轨迹，盾构机易滚动且连续震响声， 硬岩地层中的掘进 通常采用滚刀破岩掘进 含水量低时通常采用敞开模式掘进； 掘进过程中一般采用高刀盘转速、低推进速度掘进； 及时加注水或泡沫以降低刀具温度 加强刀盘检查和刀具更换 2、软硬不均地层中的掘进 典型地层：地质交错层 特点：刀盘扭矩变化大、盾构机前部间断震响且方向难以控制 一般采用低刀盘转速、低推进速度掘进，防止推进速度过快造成刀盘卡死甚至刀圈崩落 3、粘土地层中的掘进 典型地层：粘土、粉质粘土 特点：粘性大、容易在刀盘上形成泥饼，与水不易混合，易结块 一般采用多加泡沫和水，多搅拌改善渣土的流动性和塑性，并随时观察刀盘扭矩和掘进速度的变化 可采用气压平衡量模式掘进，掌子面稳定时，可适当降低土压 中心刀部位形成的泥饼 4、含砂富水地层中的掘进 典型地层：中粗砂、粉细砂 特点：地层自稳性差，土质改良困难，极易发生喷涌，刀盘扭矩大 一般采用添加膨润土或聚合物等添加材料，改善渣土性能，提高渣土的流动性和止水性； 掘进采用土压平衡模式；加大盾尾的注脂量并保持较好的盾尾间隙。 掌子面比较稳定时，采用气压平衡量模式掘进并严格控制出渣量 5、硬岩破碎地层的掘进 典型地层：节理发育的地层或断层 特点：掌子面凸凹不平，掘进时刀盘扭矩变化大且有较大的震响，可能出现大块岩石 一般采用低刀盘转速、低掘进速度，低贯入度，加泡沫改善渣土性能。 6、过江河地层中的掘进 典型地层：穿越江河，湖泊 特点：除本身的地质条件外可能会存在高水压、高水量影响，对施工、刀盘检查及刀具更换造成很大困难 过江河地层中的掘进 在过江河前对刀盘、刀具进行彻底检修和更换，避免在江河段换刀； 在过江河前彻底检修铰接密封和盾尾密封系统，避免发生漏水漏浆； 在过河过江前对掘进参数对地质的适用性进行进一步的审查修正； 提前建立土压平衡模式，尽量降低对地层的扰动，防止水道与土仓连通， 合理添加改良材料，减小渣土的透水性； 加强工序衔接，做到快速连续掘进。 7、卵石地层中的掘进 典型地层：卵石层 特点：刀盘扭矩变化大、盾构机刀盘有震动响声，刀具易损坏，掌子面稳定性差 一般采用低刀盘转速、低推进速度掘进，防止推进速度过快造成刀盘卡死甚至刀圈崩落 一般采用气压平衡模式掘进，土压高会导致刀盘卡死 七、掘进中异常现象的处理 推力大，扭矩小，推进速度小 可能的原因：铰接油缸压力过大，必要时释放；土仓压力过高；刀具严重磨损。 刀盘扭矩大，推进速度小 可能的原因及处理：可能有泥饼产生，应立即停止掘进并加泡沫、水搅拌。 土仓压力上升快 可能的原因及处理：掌子面坍塌，应适当加快掘进速度并增加土仓压力防止更大的坍塌。 喷涌 可能的原因，地层含水量大或渣土改良效果不好不能形成土塞效应，一般关闭螺旋输送机继续掘进一段以增加土仓内渣土含量并改良土质 温度上升快 可能的原因：刀盘扭矩或推力过大，或设备系统故障（如冷却系统） 应立即停机检查或调整掘进参数。 掘进中异常现象的处理 刀盘被卡住 可能的原因及处理：刀盘扭矩过大或设定值过低，应立即停机检查并调整设定值，反转刀盘缓慢启动或采用脱困模式启动刀盘。 盾尾漏浆 可能的原因及处理：纠偏过急、