淺析NHI/NFM膨潤土氣墊式泥水盾構機泥水系統

秦立學， 徐慧， 馬士濤， 趙文娟， 王義

（1.北方重工集團有限公司，沈陽110141；2.全斷面掘進機國家重點實驗室，沈陽110141；3.遼寧省交通高等專科學校，沈陽110122）

1 引 言

泥水盾構機因其耐高水壓、掌子面壓力控制精度高，刀盤驅動扭矩小等優點，在我國許多重大隧道建設中得到了廣泛應用，例如廣深客運專線獅子洋隧道、北京地下直徑線等項目都采用了泥水盾構機。泥水系統是泥水盾構機的核心技術，本文在介紹了NHI/NFM 泥水盾構機的基礎原理上，重點闡述了NHI/NFM 泥水盾構機泥水系統的不同工作模式及其特點。

2 膨潤土氣墊式泥水盾構機工作原理

NHI/NFM 生產的膨潤土氣墊式泥水盾構機的結構簡圖見圖1 所示。

工作原理：作用在掌子面的膨潤土泥漿和被封閉在氣墊倉里的空氣靠開挖倉內潛水墻隔板隔開。膨潤土泥漿從膨潤土泥漿輸送管出口向盾構底部的排渣管進行流動。

盾構機推進時，氣墊的壓縮空氣壓力用于控制掌子面壓力，新泥漿不斷通過泥漿輸送管送入開挖倉，泥漿與渣土的混合液不斷通過排渣管排出，循環往復進漿排漿，完成挖掘作業。

圖1 膨潤土氣墊式盾構機的結構簡圖

3 泥水盾構機泥水循環系統組成

圖2 泥水盾構機泥水循環系統

泥水盾構機泥水循環系統構成如圖2 所示。由泥漿處理站、豎井泵組、進漿泵、排漿泵、管路及閥組等構成。泥漿處理站用于分離出泥漿中的渣土，并制備新的膨潤土泥漿；進漿泵用于把新的膨潤土泥漿打入到盾構機開挖倉內；豎井泵組用于將泥漿泵送到地面泥漿處理站；排漿泵用于將帶有渣土的泥漿排出開挖倉；管路及閥組用于輸送泥漿及對泥漿流動方向進行控制，實現不同的泥漿循環模式。

4 泥水循環模式

在盾構機工作過程中，為了在不同工況下實現不同的功能，NHI/NFM 泥水盾構機泥水系統設計有多種循環工作模式。

4.1 開挖模式

該模式在盾構機掘進時使用。進漿泵將新制備的泥漿通過盾體進漿管路打入開挖倉，排漿泵通過排漿管路將帶有渣土的泥漿排出開挖倉。開挖模式泥水循環如圖3 所示。

圖3 泥水循環開挖模式

4.2 旁通模式

該模式一般在盾構機拼裝管片時使用。泥漿通過盾體內旁通回路進行循環流動，防止泥漿在管路內沉淀，使下次開機困難。旁通模式泥水循環如圖4 所示。

圖4 泥水循環旁通模式

4.3 隔離模式

該模式一般在管路延伸時使用。泥漿只在豎井泵組處進行循環。隔離模式泥水循環如圖5 所示。

圖5 泥水循環隔離模式

4.4 反循環模式

這個模式在盾體內管路堵塞時使用。將新制備的泥漿通過排漿管路打入盾體，而帶渣土的泥漿通過進漿管路排出盾體，這樣可以疏通管路，使盾構機掘進正常進行。反循環模式泥水循環如圖6 所示。

圖6 泥水循環反循環模式

4.5 長時間停機模式

這個模式在盾構機進行維護時使用。通過自動控制泥漿高程與氣墊壓力使掌子面壓力得到長時間保持。長時間停機模式泥水循環如圖7 所示。

圖7 泥水循環長時間停機模式

5 結 語

泥水系統是泥水盾構機的重要組成部分，設計泥水系統時應考慮多種工況下的不同循環模式，根據不同循環模式的特點進行具體的管路設計。通過本文介紹，可為泥水盾構機泥水系統的設計提供借鑒。

［1］ 張鳳祥，朱合華，傅德明.盾構隧道［M］.北京：人民交通出版社，2004.