Как показано на рис. 1-23, на двухрежимном щите с грунто- и гидропригрузом в режиме гидропригруза винтовой конвейер убирается и фиксируется, а затем устанавливаются гравийное устройство и решетка, используемые для откачивания шлака через буровой насос; в режиме грунтопригруза необходимо удалить гравийное устройство и решетку, а затем выдвинуть винтовой конвейер для шлака. Независимо от того, что это за трансформация, она осуществляется в нестабильных пластах, что является непростым делом.

Рис. 1-23. Смена режима в двухрежимном щите

2) Гибридный щит

(1) Принцип работы гибридного щита (также называется щит с переменной плотностью) заключается в высокоэффективном, многофункциональном щите, который использует винтовой конвейер для выгрузки шлака из грунтового отсека. Он может быстро переключаться между грунтопригрузом и гидропригрузом. Щит в основном балансирует и поддерживает забой, регулируя плотность смеси бентонита и шлака. В то же время на выходе винтового конвейера установлена коробка регулировки шлака. Данный щит можно использовать как для выгрузки шлака из бурового трубопровода, так и для выгрузки шлака с ленточного конвейера для устранения частых геологических и гидрологических изменений, таких как переход грунта из мягких пород к твердым. Его структура показана на рис. 1-24.

Рис. 1-24. Структурно-функциональная схема гибридного щита

Основное отличие гибридного щита и двухрежимного щита состоит в том, что характеристики сбалансированной среды могут быть скорректированы в соответствии со стратиграфическими условиями – как твердыми, так и жидкими состояниями; во-вторых, изменение режимов может быть завершено от одного часа до одной недели и не требует давления в кабине отсека; в то время как изменение режима в двухрежимном щите занимает от одного до двух месяцев и часто требует выполнение работы в кабине отсека под давлением. Гибридный щит может быть оснащен всем сопутствующим оборудованием, обеспечивающим одновременно баланс давления в грунте и регулирующим давление в воздушной подушке, таким как винтовой конвейер, ленточный конвейер, буровой насос, буропровод, устройство регулировки давления воздуха и воздушный компрессор. Кроме того, были добавлены два уникальных устройства для адаптации к двухрежимному щиту. Этими двумя устройствами являются коробка регулировки шлака и заднее гравийное устройство. Роль регулировочной коробки для шлака заключается в использовании влажной расширенной почвы, смешанной с выгружаемым шлаком, для снижения ее плотности, чтобы удовлетворить потребности при откачке.

Гравийная дробилка, установленная сзади, используется для дробления камней крупного размера в выгружаемом шлаке для удовлетворения требований по крупности при откачке шлака.

В зависимости от различных геологических условий гибридный щит может иметь четыре режима работы.

Режим 1– обычный режим грунтопригруза, как показано на рис. 1-25.

Рис. 1-25. Обычный режим грунтопригруза

Нет никакой разницы между обычным щитом по режиму грунтопригруза и обычным проходческим щитом с грунтопригрузом. Отсек для выемки можно использовать в режимах открытого типа, полуотсека или грунтопригруза. Шлак выгружается на ленточный конвейер через винтовой конвейер № 1 и транспортируется наружу. Винтовой конвейер № 2, бак регулировки шлака, гравийная машина, установленная сзади, буровой насос и буровой трубопровод не работают.

Режим 2 – режим грунтопризруза вместе с гидропригрузом, как показано на рис.1-26. Конструкция щита в режиме 1 увеличивает функцию нагнетания бентонитовой суспензии в кабину экскаватора на основе грунтопригруза режима 1, увеличивая плотность шлака.

Рис. 1-26. Режим грунтопригруза вместе с гидропригрузом

Щит в этом режиме ничем не отличается от обычного щита с грунто- или гидропригрузом, регулирующего давление на воздушной подушке. Кабина экскаватора заполнена глинистым раствором, смешанным со шлаком. Кабина регулирования давления автоматически регулирует давление с помощью сжатого воздуха, и шлак выгружается через винтовой конвейер № 1, винтовой конвейер № 2, заднюю гравийную дробилку, коробку регулировки шлака, буровой насос и трубопровод для шлака. Ленточный конвейер не работает.

Режим 3 – обычный режим гидропригруза, как показано на рис. 1-27.

Режим 4 – режим гидропригруза добавлением глинистого раствора, также называется режимом гидропригруза с высокой плотностью, как показано на рис. 1-28. Конструкция щита в этом режиме основана на обычной конструкции щита с регулированием давления на воздушной подушке, которая увеличивает функцию впрыска глинистого раствора высокой плотности в отсек, чтобы уменьшить потерю проницаемости глинистой воды и быстро обеспечить стабильность забоя. Коробка регулировки шлака уменьшает плотность глинистого раствора в задней части винтового конвейера, чтобы она соответствовала требованиям откачки.

(2) Диапазон геологической адаптации

Теоретически гибридный щит можно использоваться для любых пластов почвы. Но универсальное оборудование не существует, и гибридный щит также имеет некоторые ограничения при строительстве.

Например, использование гибридного щита в пластах твердых пород без давления воды не имеет преимуществ по сравнению с ТБМ с точки зрения экономии, скорости проходки и эксплуатации. Выбор щита является результатом всестороннего анализа и учета геологии, риска, стоимости, продолжительности и охраны окружающей среды.