破碎机是泥水平衡盾构机的重要组成部分,主要作用是对刀盘切削下来的石头、泥团进行再次破碎,使大颗粒卵石能进入泥水环流系统中。针对破碎机之前存在鄂板易磨损、不易检测油缸的位置和行程、进排油口管路易磨损等问题,通过对比分析后,对其相应的结构和液压系统进行了优化设计,不仅提高了破碎机的强度和使用寿命,还降低了鄂板的损坏几率,同时提高了工作效率,降低了破碎机更换成本。

为解决泥水盾构机舱体结构设计不合理导致的刀盘胶结泥饼问题,以济南黄河隧道工程为例,建立泥水盾构机舱体简化模型,并基于CFD数值模拟方法探究泥水盾构机舱体内刀盘开口率和刀盘厚度对舱内泥浆流动性能的影响。结果表明:刀盘开口率的增大会使得刀盘受力与舱内流体速度减小;当开口率为50%时,开挖舱内的平均压力明显大于其他开口率方案中的压力;刀盘厚度与刀盘受力的关系随着入口速度的变化而变化,开挖舱内的压力基本不受刀盘厚度变化的影响,舱内流体速度随着刀盘厚度增加呈增幅减小的增大趋势。根据仿真结果得出舱内刀盘受力、流体速度、开挖舱平均压力与进浆流速的函数关系以及推荐的刀盘结构参数,并成功应用于济南黄河隧道工程。

阐述了NHI／NFM膨润土气垫式泥水盾构机工作原理及泥水循环系统，论述了泥水循环系统的不同工作模式，为泥水盾构机的设计提供了重要的参考。