5土壓平衡盾構(gòu)與泥水平衡盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理-傅德明

1、土壓平衡盾構(gòu)與泥水平衡盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理傅德明上海申通地鐵集團(tuán)有限公司1 土壓平衡盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理1.1 土壓平衡盾構(gòu)的基本原理賺第泌機(jī)土壓平衡炳構(gòu)屬封閉式厲構(gòu)。盾構(gòu)推 進(jìn)時(shí)，比前端刀盤旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，切 削F來的土體進(jìn)入土艙當(dāng)土體充滿土艙 時(shí)，英被動(dòng)土壓與掘削面上的上、水壓墓 本相同,故擁削面實(shí)現(xiàn)平術(shù)（即穩(wěn)定）。示 意圖如圖61所示.由圖可知,這類盾構(gòu) 靠螺旋輸送機(jī)將他土 （即掘削棄土）推送至圖1 土壓盾構(gòu)基本形狀土箱，運(yùn)至地表。由裝在螺旋輸送機(jī)排土門處的滑動(dòng)閘門或旋轉(zhuǎn)漏訃控制出土杲，確保掘削面穩(wěn)定。1.1.1穩(wěn)定掘削面的機(jī)理及種類土壓曲構(gòu)穩(wěn)定掘削面的機(jī)理，因工程地質(zhì)條件的不同而不同。通常町分為

2、粘性土和砂質(zhì) 土兩類，這里分別進(jìn)行敘述。1.1.1.1粘性土層掘削面的穩(wěn)定機(jī)理因刀盤掘削I、來的上體的粘結(jié)性受到破壞，故變得松散易流動(dòng)。即便粘聚力人的丄 磴土的塑流性也會(huì)增人，故町通過調(diào)ij螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速和出土 11處的滑動(dòng)閘門對(duì)排土彊進(jìn)行控制。對(duì)艱流性大的松軟土體也町采用專用土砂泵、管道排土。地圧會(huì)砂最超過一定限度時(shí)，土體流件明顯變差，土艙內(nèi)的土體發(fā)生堆枳、壓密、固結(jié)， 致便確土難于排送，盾構(gòu)推進(jìn)被迫停止。解決這個(gè)問題的措施是向土艙內(nèi)注水、空氣、膨潤 土或泥漿等注入材，并作連續(xù)攪樣，以便提高土體的塑流性，確保砸土的順利排放。11.1.2砂質(zhì)土層掘削面的穩(wěn)定機(jī)理就砂、砂礫的砂質(zhì)土地層而言，因土

3、顆粒間的摩擦角人故摩擦阻力人；滲透系數(shù)人。當(dāng) 地卜水位較高、水壓較大時(shí)，靠掘削土壓和排土機(jī)構(gòu)的調(diào)廿作用很難平衡掘削面上的土壓川 水壓。再加上掘削土體門身的流動(dòng)性差，所以在無苴它措施的情況F,掘削面穩(wěn)定極It困難.為此人們開發(fā)了向掘削面斥注水、空氣、膨潤土、粘土、泥水或泥漿等添加材，不斷攪拌, 改變掘削土的成分比例，以此確保掘削土的流動(dòng)性、止水性，使掘削面穩(wěn)定。1.1.13 土壓盾構(gòu)的種類按穩(wěn)定搠削而機(jī)構(gòu)劃分的土壓平衡厲構(gòu)人致仃如卜幾種，見衷lo表1十斥并構(gòu)的種類盾構(gòu)名稱穩(wěn)定掘削面的措施適用土質(zhì)削土加壓式盾構(gòu) 而板一次擋土。 充滿十艙內(nèi)的擁削十的被動(dòng)匕沐檢定卿削IHI 螺旋輸出機(jī)排土滑動(dòng)閘門的控

4、制作用沖積粘土：粉上、粘土、砂質(zhì)粉 土、砂質(zhì)粘土、夾砂粉質(zhì)粘土加水式土壓馬構(gòu) 面板一次擋土。 向排槽內(nèi)加水,與掘削面水壓平衡，增土體的流 動(dòng)性。 滯圖r 土艙內(nèi)掘削十通過螺施傳送機(jī)滑動(dòng)閘門 作用擋土。含水砂礫層 亞粘土層高濃度泥水加壓式 土壓齊構(gòu) 面板一次擋土。 高濃度泥水加壓平衡，并幽保土體流動(dòng). 轉(zhuǎn)斗排土器的泥水壓的保持調(diào)節(jié)作用.松軟滲透系數(shù)人的會(huì)水砂層，砂 礫層，易坍層加泥土壓盾構(gòu) 向十艙內(nèi)注入泥土、泥漿或高濃度泥漿，經(jīng)攪拌 后塑流性提高，且不滲水穩(wěn)定掘削面 檢測(cè)上臉內(nèi)壓控制推進(jìn)顯:，確保掘削面穩(wěn)定.軟弱粘十層易坍的含水砂層及 混有卵石的砂礫層。Ar *iAn初 2/vr2H定圧flLR

5、T 葉3助管xy3*vt o U7Ar (MXMZ)土圧加水式-JUK/tit-r au aasr UHB丹叱A sir* z3#圖2 土壓平衡盾構(gòu)種類#而板式土壓質(zhì)構(gòu)輻條式土壓質(zhì)構(gòu)，不1.1.2.構(gòu)成系統(tǒng)采用土斥盾構(gòu)時(shí)，必須根據(jù)地層土質(zhì)條件建立一個(gè)施工系統(tǒng)。該系統(tǒng)由掘削推進(jìn)裝置、 掘削面隱定裝宣、添加材注入裝置、攪樣裝宣、砂土運(yùn)出排放裝宣等裝宣構(gòu)成。因該施工系 統(tǒng)與土壓、地卜水壓、土質(zhì)、最人粒徑、顆粒級(jí)配、倉水晟，加材的種類、配比、濃度、注 入杲、注入速度，刀盤扭矩，推進(jìn)速度、排十裝置等諸釦大I素有關(guān)。所以必須爭先對(duì)這吐因 索的影響進(jìn)行周密細(xì)致的調(diào)件，以便選擇滿足設(shè)計(jì)耍求的令允足裕度的H可進(jìn)

6、行恰當(dāng)管理的 各種裝置、役備、系統(tǒng)。112.1盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)因土斥盾構(gòu)掘削面與隔板Z間充滿掘削泥土，族種機(jī)械零部件的更換和改造極為閑難, 所以必須考慮其耐久性和耐磨性。各機(jī)械單元應(yīng)注意的爭項(xiàng)如卜：(1) 掘削刀盤的支承方式必須根據(jù)土質(zhì)條件選抒町以充分發(fā)揮其特長的支承方式。(2) 刀盤 面板：要不要曲板應(yīng)根據(jù)掘削面的穩(wěn)定性、土艙內(nèi)檢修和掘削刀具更換的安全性等 條件確定。使用面板時(shí)應(yīng)據(jù)土質(zhì)條件(粘聚力、礫石)、障礙物狀況，總Z以不妨礙泥土流入 為原則選擇面板開I的寬度和數(shù)量。 扭矩：通常根據(jù)土質(zhì)條件，冇無礫石確定。一般情況卜掘削時(shí)的靡擦扭矩、土的 攪拌(向I:)扭矩都比泥水盾構(gòu)的情形要

7、人，另外，也耍考慮開挖面不能自立時(shí)的富裕度。 盾尾密封：特別車耍的是對(duì)r地卜水斥、壁后注漿床應(yīng)具有良好的密封性，為了提 高止水性能，止水帶的設(shè)置層數(shù)不能人少。 土壓計(jì)：為測(cè)錄土艙內(nèi)的泥土壓力，必須選用楕度高、耐久性好的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并設(shè) 置在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?千斤頂安全鎖：在開挖面土壓力作用卜，盾構(gòu)始終受到正面土壓作用，為了在管片 組裝等推進(jìn)停止過程中盾構(gòu)機(jī)不發(fā)生后退，液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置銷定裝置。(3) 擁削面穩(wěn)定測(cè)屆為了判斷開挖面的穩(wěn)定性，町在盾構(gòu)卜.裝設(shè)土壓、排土最、刀盤扭矩、盾構(gòu)千斤頂推力 等計(jì)測(cè)儀器和丿挖面坍塌探測(cè)儀等。通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，判斷掘削面的穩(wěn)泄?fàn)顩r。(4) 添加材注入裝置土壓平衡式質(zhì)

8、構(gòu)上的加材注入裝置由添加材注入泵、設(shè)置在刀盤和土艙內(nèi)等處的添加材 注入II等組成。注入位置、注入II徑、注入II數(shù)吊曲根據(jù)土質(zhì)、盾構(gòu)宜徑、機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行選 擇。因注入II被土砂堵塞時(shí)，修理、消打等都很困難，故應(yīng)采用防堵結(jié)構(gòu)。添加材注入裝盤必須能跟蹤刀盤扭矩的變動(dòng)，及時(shí)改變注入材料在地層屮的滲透，排出 磚土的狀態(tài)，土艙內(nèi)的泥土壓等參數(shù)，即調(diào)節(jié)注入壓和注入最。(5) 攪拌裝置攪拌裝置必須在刀盤的開挖部位，取土部位右效地使土砂進(jìn)彳亍相對(duì)運(yùn)動(dòng)，防止發(fā)生共轉(zhuǎn)、 粘附、沉積等現(xiàn)彖。攪拌裝置有以下幾種，可單獨(dú)使用，也可組介使用。 刀盤(刀頭、輪輻、中間梁)。 刀盤背面的攪拌翼。 調(diào)協(xié)在螺旋排土器芯軸上的攪拌翼

9、。 設(shè)置在隔壁上的固定翼。 獨(dú)立驅(qū)動(dòng)攪拌翼。(6) 排土裝置土壓平衡式盾構(gòu)上的排上裝置必須是能夠保持渣土和土壓力、地卜水壓力的平衡，并 貝有按盾構(gòu)推進(jìn)帚調(diào)節(jié)排土量的控制功能。排土機(jī)構(gòu)白以下方式： 螺旋式排土器+閘門方式 螺旋式排土器+排土I加壓裝宣方式 螺旋式排土器+旋轉(zhuǎn)式送料器(旋轉(zhuǎn)料斗、閥門)方式 螺旋式排土器+壓力泵方式 螺旋式排土器+泥漿泵考慮排土裝置時(shí)，必須考慮與土質(zhì)、礫石宜徑、地卜水等地層條件和盾構(gòu)苴徑、隧道內(nèi) 外條件選擇厳為合適的設(shè)備。螺旋式排土器的型式人致區(qū)分為仃軸螺旋式排土器和無軸螺旋式排土器。挖掘礫石 地層時(shí)，需按排土能力考慮輸送機(jī)型式和尺寸大小(直徑)。尤直在透水性好的土

10、質(zhì)條件卜使用無軸螺旋式排土器時(shí)，石認(rèn)真研究止水性等力保持 能力。L2削土加壓式盾構(gòu)削土加斥盾構(gòu)，即利用刀盤掘削卜探的原狀七穩(wěn)定掘削面的盾構(gòu)。這種盾構(gòu)主要適用的 土質(zhì)為粉砂粘土、細(xì)粉砂粘土、含少駅礫石的細(xì)砂粘七等沖積層細(xì)粒軟土何值不趙過15. 犬然會(huì)水率$25%,滲透系數(shù)K5X10-2cm/s),這些上體的摩擦角小，塑流性人)。這種円構(gòu) 是土壓厲構(gòu)的基本型式。這種厲構(gòu)靠刀盤掘削土體：獄刀盤、攪樣葉片及螺旋輸土機(jī)的旋轉(zhuǎn) 破壞十體的斥密性，降低其強(qiáng)度，提待其蜩流性。推進(jìn)裝置通過掘削十對(duì)掘削面施加被動(dòng)土 壓實(shí)現(xiàn)掘削面的穩(wěn)定。在維持掘削面穩(wěn)定的前提卜,由螺旋輸土機(jī)的出土I排土給土車，運(yùn) 送至隧道外部。L

11、2l盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)成特點(diǎn)(1) 刀盤:掘削刀盤通常設(shè)置在盾構(gòu)的前端,由加勁肋和面板構(gòu)成。加勁肋上裝有刀具，用 來掘削土體：面板是承受掘削面水、土壓力的第一道擋土機(jī)構(gòu)。切削刀盤般選擇周邊支承，刀盤輻條、進(jìn)土孔和面板的尺寸及布設(shè)主耍取決丁府構(gòu)外 徑和土質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)原是町使掘削土順利地流向螺旋輸土機(jī)，并避免土艙處周邊外的掘削土 的壓密固結(jié)。圖3刀盤和液壓驅(qū)動(dòng)，圖4螺旋輸送機(jī)(2) 排土機(jī)構(gòu)：由螺旋砂土輸土機(jī)、排土控制器及泥土輸出設(shè)備構(gòu)成。(3) 土體攪拌機(jī)構(gòu)122運(yùn)行管理這里只介紹掘上宣和排上武的運(yùn)彳亍管理，其口的是確保掘削面穩(wěn)泄。避免地層沉降過人 給鄰近構(gòu)造物帶來的不良影響。具體運(yùn)行管理方式有以下三種

12、： 控制挖土帚。先將螺旋輸土機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)密到某一定值，保持排土最基木不變，然后 由設(shè)置在土艙內(nèi)的土斥計(jì)和刀盤的掘削扭矩的監(jiān)測(cè)儀表控制盾構(gòu)的推力和速度。 控制排土氐 先將盾構(gòu)的掘進(jìn)速度調(diào)整到一定值，保持掘上G基本不變，然后由設(shè) 置在螺旋輸土機(jī)內(nèi)的土壓計(jì)的實(shí)測(cè)值控制螺旋輸土機(jī)的轉(zhuǎn)速，或轉(zhuǎn)、T排土的轉(zhuǎn)速。 同時(shí)控制掘土童和排土量.把上述兩種方式組合起來同時(shí)控制。效果較好，但運(yùn)行 管理復(fù)雜。1. 2.4加水土壓盾構(gòu)1. 工作原理當(dāng)掘削地層為滲水系數(shù)人的砂層、砂礫層時(shí)，若再利用削土加用土壓盾構(gòu)，盡管土艙內(nèi) 掘削土可以平衡掘削面上的土壓,但由r孔隙率人(細(xì)粒成分少)無法阻止地f水的涌入,即 地卜水會(huì)從螺旋輸

13、七機(jī)的排土11噴出，使盾構(gòu)掘進(jìn)受阻。作為阻止地卜水涌入的措施，町在 輸上機(jī)的排土門處設(shè)置i個(gè)排上調(diào)整槽，該槽上部設(shè)-個(gè)加壓水注入門，底部設(shè)一個(gè)泥水排 放II。由加壓水注入II注入加壓水，與掘削而上的水壓平衡（阻止地卜水涌入）起穩(wěn)定掘削而 的作用。螺旋輸十機(jī)把十艙內(nèi)的掘削土運(yùn)送給排十調(diào)胳槽，掘削土在槽內(nèi)與水混介成泥水, 隨后由管道輸?shù)降乇恚?jīng)地表的土、水分離后，分離水返冋排土調(diào)整槽循環(huán)使用。示意圖如 圖2所示。圖5加水式土壓平衡厲構(gòu)2. 盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造特點(diǎn)加水土壓盾構(gòu)是一種裝有面板的封閉型盾構(gòu)。刀盤的構(gòu)造與削土加壓盾構(gòu)基本相同，區(qū) 別在丁除可安裝-般掘削刀II外，還裝仃可切割礫石的刀幾。刀盤的開II

14、率按預(yù)計(jì)礫石的最 人了1徑?jīng)Q定，一般為2呢60o螺旋輸土機(jī)排土II處設(shè)仃排十調(diào)整槽，用來送入冇壓水確 保掘削面穩(wěn)定輸出泥水經(jīng)管道排至地表。3運(yùn)行管理加水式話構(gòu)開挖面穩(wěn)定的管理系指排土屆的管理和加入水壓力的管理，耍求隨時(shí)掌握厲 構(gòu)掘進(jìn)的挖撕土帚和排土靈的關(guān)系，使土腔內(nèi)的土保持在最佳滯留狀態(tài)，同時(shí)要求加壓水的 壓力與地卜水壓力平衡。（1）排土率的管理:排土彊基本上町曲盾構(gòu)的推進(jìn)速度和螺旋輸土機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制。排土率叮 以通過府構(gòu)的推進(jìn)速度和丹構(gòu)丿I：挖而的而積計(jì)算出的挖掘土彊與裝在入水管和排泥管上的 流吊計(jì)、密度計(jì)所反映的排土屆相比較而求得（町用與泥水加I壓府構(gòu)相同的方法求得）。為使土艙內(nèi)的掘削土晟

15、保持繪佳滯附狀態(tài)，應(yīng)對(duì)總推力、刀盤扭矩、螺旋輸送機(jī)扭矩等 進(jìn)行測(cè)定，通過測(cè)定結(jié)果的反饋來進(jìn)行最佳管理。C）加入水壓力的管理:加入水壓力的管理是以土艙內(nèi)孔隙水壓力的測(cè)定結(jié)果作為地卜水的壓 力基準(zhǔn)值，進(jìn)而控制排土調(diào)整槽中的加入水壓力。加入水壓力的控制可根據(jù)流體輸送泵的轉(zhuǎn)速、閥門的開度進(jìn)行調(diào)整。加入水壓力的管理是以開挖面穩(wěn)泄、容易挖掘?yàn)闇?zhǔn)則（最佳加入水壓力），依據(jù)地層土質(zhì) 條件和掘削情況來制定，但是，在管理上，除考慮了以上基木條件Z外，還規(guī)定了一個(gè)以盾 構(gòu)中心水壓力為準(zhǔn)的上、下容許變動(dòng)值，并在此范由內(nèi)進(jìn)行管理。1.4加泥土壓盾構(gòu)1.4.1工作原理加泥式土壓平衡僑構(gòu)，是旅向掘削面注入泥土、泥漿和高濃度

16、泥水等潤滑材料，借助 攪拌翼在密封十艙內(nèi)將其與切削土混介，使Z在成為職流性較好和不透水泥狀十，以利尸排 土和使掘削面穩(wěn)定的一類盾構(gòu)機(jī)。掘進(jìn)施匸中可隨時(shí)調(diào)整施匸參數(shù),使掘削土量與排土屋基 本平衡。盾構(gòu)機(jī)仍宙螺旋輸送機(jī)排土、磋上宙出土車運(yùn)輸。加泥式土壓平衡盾構(gòu)（以卜簡稱 加泥土壓厲構(gòu)）的構(gòu)造見圖6。這類質(zhì)構(gòu)主要用在軟弱粘土層、易坍塌的含水砂層及混仃卵冇的砂礫層等地層屮隧 道的掘進(jìn)施工。冋塡汴漿裝胃 LH1200)?貝土砂取樣孔因定葉用 促材料閘d備用仿形刀具用構(gòu)弋頂二 一（9纟旳咄泥材料注入管削門干斤頂檢修禮圖6泥土加壓式歷構(gòu)機(jī)1.4.2.盾構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)與削土加壓式厲構(gòu)相比較，加泥式盾構(gòu)是無而板的輻

17、條式僑構(gòu)，密封土艙內(nèi)設(shè)仃泥土注 入裝置和泥土攪拌裝置、排土裝置等與前者相同，這類盾構(gòu)特點(diǎn)如I、a）可改善切削土的性能。在砂土或砂礫地層中,土體的塑流性差,開挖面有地下水 滲入時(shí)還會(huì)引起崩塌。盾構(gòu)機(jī)有向切削土加注泥土等潤滑材料并進(jìn)行攪拌的功能，可使其成 為蜩流性好和不透水的泥狀土。b）以泥土斥穩(wěn)定開挖面。泥狀土充滿密封艙和螺旋輸送機(jī)后，在盾構(gòu)推進(jìn)力的作用 卜可使切削土對(duì)開挖面開成被動(dòng)土壓力，與開挖面上的水、土壓力相平衡，以使開挖面保持 穩(wěn)定。c）泥土壓的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)。在密封艙內(nèi)裝有土壓計(jì)、町隨時(shí)監(jiān)測(cè)切削土的壓力， 并自動(dòng)調(diào)控排土最，使Z與掘削土最保持平衡。143添加材料添加材料-般采用由粘土、

18、膨潤土 CMC、高吸水性樹脂及發(fā)泡劑等材料制成的泥漿液, 切削土體為軟弱粘性土?xí)r，可不蠱注入泥漿，但在砂土和砂礫等地層中則必須注入泥漿。泥 漿中泥土的含最町人致采用表2所示的數(shù)據(jù)。表2不冏土質(zhì)時(shí)的泥漿濃度和使川城土質(zhì)類別泥漿濃度（）使用Md/m5)砂土層15 30W300砂礫層30 50W300白色砂質(zhì)沉枳層20 30W200砂質(zhì)粉土層515W100在掘進(jìn)施工中，加泥吊佃根據(jù)刀盤扭矩、螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度和排土昴等隨時(shí)進(jìn)行調(diào) 整。1.4.4.運(yùn)行管理為使掘削而保持穩(wěn)定，掘進(jìn)施工中或應(yīng)對(duì)排土彊和土壓進(jìn)行管理和控制，排土錄可按卜 述兩種方法進(jìn)行計(jì)算。（1）測(cè)出空車和載重車的重最，據(jù)以算出排土量

19、，（2）根據(jù)盾構(gòu)推進(jìn)磺和螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，按卜式計(jì)算排上彊：(1 1)Q- xANP式中：Q排土鼠:X排土效率：A螺旋輸送機(jī)斷面積；N速；P螺旋翼片的間距。由丁刀盤不設(shè)面板，掘削而完全由密封艙內(nèi)的泥土壓支拴，故土壓可通過安裝在密対艙 內(nèi)的土壓計(jì)直接進(jìn)行測(cè)最和管理。通常需使土壓P處于以卜范圍：7 + 4 PPpPv（1.2）式中：P、主動(dòng)土壓力；Pp被動(dòng)土壓力；P*地卜水壓力。通常先根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果確泄設(shè)定土壓力舛，同時(shí)制定土壓的上、卜限，其允許范陽為（禺一/）（ + /）1. 5復(fù)合土壓盾構(gòu)1.5.1引言上而幾節(jié)敘述的土壓厲構(gòu)町以說均為軟土土壓厲構(gòu)。這些厲構(gòu)對(duì)穿越路線上強(qiáng)度差別較 人的地層（如

20、巖層、軟巖、軟七等）及掘削全斷面內(nèi)縱向強(qiáng)度不均勻等復(fù)朵地層而言，己失去 適應(yīng)性。為此人們開發(fā)了適應(yīng)上述復(fù)雜地層的所謂的土壓復(fù)合盾構(gòu)。為了適應(yīng)復(fù)雜地層條件 需要復(fù)合盾構(gòu)機(jī)的刀盤上裝有2種（或2種以上）刀具,即可切削軟土,也可切削軟巖、砂礫 和碩巖層。圖6. 4示出的是復(fù)介盾構(gòu)的構(gòu)造圖；照片6.1是復(fù)介盾構(gòu)刀盤正視外貌；照片 6.2、6.3、6. 4均為復(fù)合盾構(gòu)實(shí)物外貌。其它裝置與一般土斥盾構(gòu)相同，不再贅述。本廿匝 點(diǎn)敘述復(fù)合屑構(gòu)的穩(wěn)定掘削而的方式、適用范陽、施工注意事項(xiàng)及工程實(shí)例。刀盤軸承刀盤驅(qū)動(dòng)裝置中折千斤頂螺栓端送機(jī)真圓保持器錨固裝置盾時(shí)斤頂圖8復(fù)合型土壓盾構(gòu)刀盤正視（土壓、敞開并用）圖1.

21、 5. 2工作原理因?yàn)閺?fù)介盾構(gòu)掘削地層的對(duì)彖為復(fù)合地層，即從軟土層延伸到皎巖。所以父合盾構(gòu)工法 與一般的軟土厲構(gòu)工法存在一定的差異。歸納起來，存在以下幾點(diǎn)： 對(duì)硬地層而言，盾構(gòu)的切削刀具以町以破碎巖層的滾刀為主。就面板而言，參為穹形， 即使而板址外緣也作滾動(dòng)切削，以便確保外國巖層的破碎。 就巖層而言，錨固T斤頂錨固在井壁上，取其反力推進(jìn)話構(gòu)（TBM機(jī)）。一次襯砌町據(jù) 地層狀況作如卜處理，可以用簡單的鋼制支承和扌為板作襯：也町以用噴射混凝土法作襯；也 可不作襯（巖層強(qiáng)度極人）。 就破碎帯和軟地層而言主，與通常的軟土盾構(gòu)掘進(jìn)一樣使用管片組裝一次襯砌，并以 該管片上取得的反力作為盾構(gòu)的推進(jìn)力。 因?yàn)?/p>

22、在巖層屮采用以滾刀為主的而板，而在土砂層屮采用以T刀貝為主的面板，所以 地層變化時(shí)應(yīng)在變化點(diǎn)更換面板。1.5.2.穩(wěn)定掘削面的方式復(fù)合盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行多采用方式識(shí)別和智能控制系統(tǒng)，操作人員町據(jù)破巖、軟巖、復(fù)介地層 及軟土層的條件設(shè)定穩(wěn)定掘削面的方式。穩(wěn)定方式人致分為以下3種，見表3。表3穩(wěn)定掘削血的方式及仃關(guān)事項(xiàng)有關(guān)事項(xiàng)穩(wěn)定掘削面的方式不加壓穩(wěn)宦式氣壓穩(wěn)定式土壓平衡穩(wěn)定式適應(yīng)地層掘削地層完全可以自立,且 地下水少，即使有少嵐地下 涌水,也完全可以控制。多 數(shù)為硬巖層。掘削地層的地下水壓力 為0.10.2MPa，且地下 水豐富。具體地2多為皎 巖層,局部強(qiáng)風(fēng)化巖層, 局部全風(fēng)化巖層、軟巖 層。掘削地層

23、系不能1立的土層、地下 水斥較大（超過0 2MPa）, IL地下 水豐富。具體系指隧道全斷面或上 部處丁不穩(wěn)定地層和強(qiáng)風(fēng)化巖層、 全斷而處丁斷裂構(gòu)造帶及地層涌 水雖大的地層.系統(tǒng)參數(shù)設(shè) 定土艙內(nèi)無需建立壓力（超過 人氣壓的壓力）。螺旋輸土 機(jī)的轉(zhuǎn)速可據(jù)出土狀況設(shè) 定向土尬內(nèi)壓注壓縮空氣, 氣壓0.2MPa= 土艙內(nèi)掘 削土可順利壓往螺旋輸 送機(jī)入口.可據(jù)具體悄況隨時(shí)改變螺施輸送 機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)卩上艙內(nèi)壓，可 適巧加大泥漿（或泥水）的注入壓 力.添加劑的使用狀況掘削土體粘度較大時(shí)，可向 土臉內(nèi)注入適呈的水。須往掘削何上的土艙內(nèi) 添加發(fā)泡劑。須往掘削啲上和土艙內(nèi)添加發(fā)泡 劑,有時(shí)也添加膨潤土等添

24、加材.掘進(jìn)速度（8 12）cin/nun（58）cm/mm（2 5）cm/mm注盤爭項(xiàng)注總觀察流出狀況，一旦發(fā)掘進(jìn)結(jié)束后，土槍內(nèi)應(yīng)保控制好螺旋輸送機(jī)的出上速度及現(xiàn)有水涌出或出土就不正 常,則應(yīng)立即建立土壓或氣 壓。持一定的渣土，以防止下 次打開螺旋輸送機(jī)時(shí)土 艙發(fā)生噴涌.盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度使土艙內(nèi)的壓 力保持在設(shè)定值上。(1) 不加壓穩(wěn)定方式不加壓穩(wěn)泄方式即土艙內(nèi)的氣壓為人氣壓，無石在土艙內(nèi)建立氣壓或土壓平衡以支承掘 削而上的土壓和水壓。完全靠掘削地層門身的門立能力確保掘削而的穩(wěn)定。就這種掘削方式 而言，盾構(gòu)機(jī)的刀盤具冇較人的切削和破碎硬巖的能力掘削卜來的巖渣通過刀盤上的開11 (即卸渣11)進(jìn)

25、入土艙，隨后被深入土艙底部的螺旋輸送機(jī)送出。(2) 氣壓穩(wěn)定式氣壓穩(wěn)定式厲構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，土艙內(nèi)卜半部是巖渣，上半部是壓縮空氣(氣壓0 2NIPa), m 該氣壓對(duì)抗掘削面上的土圧+地卜水壓，防止掘削而的土體坍塌及地卜水的涌入。(3) 土壓穩(wěn)定式這里的土壓穩(wěn)定式盾構(gòu)的工作原理，就是前面敘述過的土壓平衡盾構(gòu)的匸作原理。即刀 盤切削卜來的渣土充滿土艙，與此同時(shí)，螺旋輸送機(jī)排土。掘進(jìn)過程中始終維持掘削土辰與 排土最相等來確保掘削面的穩(wěn)定及防止地卜水的滲入。即確保盾構(gòu)掘進(jìn)的順利正常進(jìn)行。3. 適用地層的范圉復(fù)介盾構(gòu)適用的地層范田是駛巖、軟巖、硬土、軟土及上述巖、土的復(fù)合層。1.5.3施工注意事項(xiàng)復(fù)介盾構(gòu)工法

26、施匸成敗的關(guān)鍵在F認(rèn)真地作好捌進(jìn)管理，實(shí)現(xiàn)信息化施匸。掘進(jìn)管理包 括掘削血的狀態(tài)管理(土壓、水壓、推力、扭矩、推進(jìn)最、排土量、注入土艙的泥漿的質(zhì)就、 背后注漿量等等);隧道屮心軸線的偏移最；次襯砌的拼裝質(zhì)吊；背后注漿的狀況及地層 變形的狀況等.下而重點(diǎn)介紹施工中一些值得注意的事項(xiàng)。1. 刀具更換在巖層屮施工時(shí)，如果盾構(gòu)刀其受損，則町對(duì)土艙施加氣斥，作業(yè)人員入艙更換刀具。 更換刀幾時(shí)要選擇上體門立性好的層段進(jìn)行，瑕好選擇全斷而均為巖層的區(qū)段。在軟土層或粘度較高的礫質(zhì)粘土層中施匚時(shí)，應(yīng)盡可能不使用滾刀，同時(shí)增加刀盤的開 口率。在強(qiáng)度較高的風(fēng)化巖中施匚時(shí)應(yīng)及時(shí)安裝滾刀;在強(qiáng)底較低的風(fēng)化巖中施匸時(shí)，應(yīng)

27、安裝 T型刀具或超前刀具。2. 府構(gòu)在不同地層分界面處的施工盾構(gòu)由軟十層進(jìn)入全斷面巖層，即由土壓平衡態(tài)向氣斥或不加斥態(tài)過渡時(shí)，除適半降低 土爪設(shè)泄值，增加同步注漿吊、調(diào)整各區(qū)域汕壓差以及改變盾構(gòu)r斤頂?shù)暮狭ξ恢猛?，述?yīng) 放慢推進(jìn)速度。厲構(gòu)由全斷而巖層進(jìn)入軟土層，即由氣壓方式或不加壓態(tài)，向土壓平衡態(tài)過渡時(shí)，除適 當(dāng)提鳥土斥設(shè)定值，減少同步注漿最外，還川提高盾構(gòu)與設(shè)計(jì)軸線的相對(duì)坡度，調(diào)整各區(qū)域 油壓差改變盾構(gòu)千斤頂?shù)暮狭ξ恢煤头较颍釐u推進(jìn)速度。3. 盾構(gòu)穿越斷裂帶的施工 施匸前應(yīng)確切地學(xué)握斷裂帶的分布狀態(tài)，視實(shí)際情況對(duì)隧道頂部以上的斷裂帶土層 進(jìn)行加固。 盾構(gòu)切II切入斷裂帯時(shí)，應(yīng)考慮盾構(gòu)正前方

28、巖土性質(zhì)的變化，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)和出土就 等參數(shù)作相應(yīng)調(diào)整，以防止厲構(gòu)產(chǎn)生卜傾、上仰。為了抑制沉降和斷裂帯涌水的不利影響， 應(yīng)及時(shí)實(shí)施同步注漿。 盾構(gòu)穿越后，為確保隧道穩(wěn)定，防止斷裂帶向盾構(gòu)切II油水，必須及時(shí)的向隧道外周的斷裂帶土層進(jìn)行背后注漿，以便切斷向切11的油水通路。 配備抽水泵及時(shí)抽左盾構(gòu)掘削面上的枳水，確保盾構(gòu)高速掘進(jìn)，嚴(yán)格控制螺旋輸送 機(jī)閘門的開度，避免噴涌造成的地層沉降。4. 盾構(gòu)在巖層中的施工 合理利用超挖刀和中折千斤頂，以達(dá)到糾偏效果和控制盾構(gòu)機(jī)的的姿態(tài)。 孤右處理:孤石出現(xiàn)后立II卩停止推進(jìn)并傾定下斤頂，防止炳構(gòu)后退。若前方地層的門 立性好，則先淸空土艙內(nèi)的泥土并建立氣壓平衡，

29、隨厲作業(yè)人員通過人行閘進(jìn)入土艙，対孤 石進(jìn)行粉碎：若地層自立性差或根本不能自立，則需先對(duì)十體進(jìn)行加固處理，隨后方可允許 作業(yè)人員進(jìn)艙工作。5. 刀盤泥餅的形成及防止為在裂隙水豐富且瞰性較人的風(fēng)化巖中掘時(shí)，若拆構(gòu)土艙設(shè)定樂力過高，經(jīng)切削破碎后 的風(fēng)化巖與裂隙水混介，經(jīng)刀盤碾丿E極易在刀盤正面及十艙內(nèi)窣匕形成粘附泥餅，從而致使 刀盤的切削效率人降，刀盤扭矩、推力人増，設(shè)備故障率人增。為了防止泥餅的產(chǎn)生，通常 采用下列措施： 土艙內(nèi)水、土、氣壓力設(shè)定值不立過高，應(yīng)設(shè)法減少刀盤與正而巖土的擠壓應(yīng)力。 釆取丿衣發(fā)泡劑等措施切斷裂隙水的通道，防止地層中的裂隙水涌入。 合理布設(shè)刀盤刀其，遇到塑性人在，裂隙水

30、豐富的風(fēng)化巖土?xí)r，應(yīng)及時(shí)拆除滾刀。 向刀盤正而壓注 定彊的發(fā)泡劑或潤滑水，減小刀盤與正面土體的碾磨力，同時(shí)還 可增加破碎土的報(bào)流性。在上艙內(nèi)加以適肖的氣斥，提高螺旋輸送機(jī)的排十能力。1213泥水平衡盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理2.1泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定機(jī)理及適用土層范圍泥水加壓式盾構(gòu)開挖面土體是依靠泥水壓力對(duì)開挖而上的水上壓力發(fā)揮平衡作用以求 得穩(wěn)定。泥水壓力主耍是在掘進(jìn)中起支護(hù)作用，其原理見圖9。卅厲構(gòu)底部處丁地卜冰位以 卜的深度為H時(shí)，其水斥力為林xH , I何在盾構(gòu)止面密封艙（即泥水斥力室）底部的泥水斥力為x（H+Ah）,由此可見地卜水壓力小丁泥水壓力。因此在厲構(gòu)正而密対艙內(nèi)通入高J地卜水位Ah的泥水，

31、則在開挖面任何一點(diǎn)y處的地卜水壓力為/4. xy,泥水壓力 7泥（y+Ah）。一般情況下力取2m,而人尼人于卩水，開挖面任何一點(diǎn)的泥水壓力總是人于 地卜水力，從而就形成了一個(gè)向外的水力梯度，這是保持開挖面穩(wěn)定的基本條件。此外，由于泥水中的粘粒受到上述壓力差作用在開挖面形成一層泥膜，對(duì)提高開挖面的 穩(wěn)定性起到極其重耍的作用，尤其在均勻系數(shù)較小的砂層屮的穩(wěn)定作用尤為顯著。泥水的容 畫蘆土層的不同而變化，在粘性土中容重可小一些，在砂層或砂礫層中容畫要大一些，見表4。rh圖9泥水加壓盾構(gòu)作用原理表4泥水容匝參考值土質(zhì)KN/1I3粘性土（亞粘七、輕亞粘土）1.03-1.05砂性土（粉砂、亞砂土）1.03

32、-1.05細(xì)砂、中砂（會(huì)有粉粒及粘粒）1.05-1.06中粗砂（舍冇多少呆粉粒）1.07-1.10砂礫（含有少雖粉粒）1.08-1.12當(dāng)厲構(gòu)停止掘進(jìn)時(shí)，開挖而切削土層的人刀盤便殍止轉(zhuǎn)動(dòng)及進(jìn)土，變成為-個(gè)人型的正 向支掠板，對(duì)升挖血保護(hù)穩(wěn)定超有利的。隨著泥水加斥盾構(gòu)施匸技術(shù)的發(fā)展，佇關(guān)泥水加壓盾構(gòu)開挖面忌定的理論亦隨著深化和 發(fā)展。2.1.1開挖面穩(wěn)定機(jī)理2. 1.1. 1泥模形成機(jī)理泥水加斥盾構(gòu)是通過在支承壞前面裝置隔板的密封艙中，注入適當(dāng)斥力的泥漿，使苴在 開挖面形成泥膜，支承止面土體，并由安裝在正面的人刀盤切削土體表層泥膜，與泥水混合 后、形成裔密度泥漿，然后曲排泥泵及管道把泥漿輸送到地

33、面處理。整個(gè)過程是通過建立在 地而中央控制室內(nèi)的泥水平衡自動(dòng)控制系統(tǒng)統(tǒng)一管理。在泥水平衡的理論中，泥牒的形成是至關(guān)幣;要的，當(dāng)泥水壓力人哋卜水斥力時(shí)，泥水 按達(dá)兩d律滲入土壤，形成與土壤間隙成一定比例的懸浮顆粒，被捕獲并枳聚于土壤與泥水 的接觸農(nóng)而，泥膜就此形成。隨著時(shí)間的推移，泥膜的厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強(qiáng)。 當(dāng)泥膜抵抗力遠(yuǎn)大于正面土壓時(shí)，產(chǎn)生泥水平衡效果。2. 1.1. 2 泥膜形成基本要素從泥水衡理論中町以看出，在泥水加壓式盾構(gòu)法施工中，盡快形成不滲透泥膜是一個(gè) 相當(dāng)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。然而，耍形成泥膜必須滿足下列四項(xiàng)基本條件。泥水最人粒徑-一泥水最人顆粒粒徑對(duì)泥膜形成的效果冇很人影響。

34、根據(jù)土層滲透系 數(shù)K和的不同要求，泥水最人顆粒粒徑亦不同，它們Z間必需相耳匹配，其關(guān)系見表5衣5泥水址人粒能與K值關(guān)系參衣土層名稱地出滲透系數(shù)k(an/s)泥水最大粒徑(BM)粗砂1-9X1010. 84-2中砂1-9X100. 42-0. 84細(xì)砂1 9X10 20. 074-0. 42粉1 9X10$ 0. 074(2) 顆粒級(jí)配一一顆粒級(jí)配對(duì)泥膜形成具冇很人的影響，最佳的泥水顆粒徑分布形式必 須通過大最實(shí)驗(yàn)來確定。(3) 泥水深度-一泥水深度提高能使泥水屈服值升高，同時(shí)能使泥膜的穩(wěn)定性增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn) 證明高密度的泥水可以產(chǎn)生髙質(zhì)量的泥膜。(4) 泥水壓力雖然滲透體積隨泥水壓力上升而上升，但它

35、的增加駅遠(yuǎn)小丁-壓力的增加 鼠，而增加泥水斥力將提高作用開挖面的有效支承壓力，因此，開挖面處在高質(zhì)杲泥水條 件卜，增加泥水壓力會(huì)提高開挖面的穩(wěn)定性。2. 1.1. 3 掘進(jìn)速度與泥膜的關(guān)系泥水加樂厲構(gòu)處r正常掘進(jìn)狀態(tài)時(shí)，刀頭并不直接切削土體，而是對(duì)刀盤正面已形成的 泥般進(jìn)行切削，在切削后的一瞬河，乂形成了卜一層泥膜，由盾構(gòu)刀盤轉(zhuǎn)速是一定值，而 11丿百構(gòu)推進(jìn)速度最人能力又受到一泄限制，因此掘進(jìn)速度只和切入土體的深度仃關(guān)，而和泥 膜無關(guān)。但是當(dāng)泥水加壓式盾構(gòu)在不正常搠進(jìn)狀態(tài)時(shí)，特別當(dāng)泥水質(zhì)馳和切11水壓達(dá)不到設(shè)計(jì)要 求時(shí)，泥膜礙經(jīng)過較長時(shí)間才能形成，這樣就約束了掘進(jìn)速度。高質(zhì)鼠泥水形成泥膜的時(shí)間

36、 為1-2秒。2. 1. 2開挖面穩(wěn)定的判斷方法泥水加斥式盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中，泥水不斷循壞，開挖面的泥膜I大1受人刀盤的切削而處在 形成一破壞一形成的過程屮。曲J：地層的變化等因索，開挖而的平衡是相對(duì)的，為保持開挖 面的穩(wěn)定，在泥水加壓式盾構(gòu)掘進(jìn)施丁開挖而穩(wěn)定就成為覓耍的管理項(xiàng)目Z,它直接影響 著隧道施匸質(zhì)量。合理地進(jìn)行泥水管理、切【1水壓管理和同步注漿管理控制每環(huán)18削最是開 挖而穩(wěn)定的必要保證。由r泥水加斥式盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中，開挖面允滿泥水，泥水室詢側(cè)是 切削刀盤，后側(cè)是密封隔墻，四周是盾構(gòu)，丸體施工操作人員是不可能用肉眼直接觀察到開 挖而穩(wěn)定狀況.為此，通常采用下述方法對(duì)開挖面穩(wěn)定狀況進(jìn)行

37、判斷。2. 1.2.1 土砂量掘削控制(1) 根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行理論性的毎壞掘削最土砂計(jì)算所求得的理論掘削彊將作為控制毎環(huán)實(shí)際掘削上砂就的人致口標(biāo)。(2) 實(shí)際掘削土砂鼠實(shí)際掘削十砂最是通過中央控制家的掘進(jìn)管理系統(tǒng)，H接顯示在計(jì)算機(jī)屏幕卜.，它能較 典實(shí)的反映實(shí)際掘削過程屮的掘削土砂啟。但由J：設(shè)置在泥水輸送管路系統(tǒng)中用經(jīng)測(cè)泄泥水 密度和泥水流彊的密度計(jì)、流戰(zhàn)儀等儀器的差，使實(shí)際掘削土砂赧因測(cè)彊粘度而產(chǎn)生謀繪。為了將系統(tǒng)謀差縮小到最低(挖掘在測(cè)駅儀表正常精度范用內(nèi))，盂在旁路運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，定期 檢査校正設(shè)備。(3) 實(shí)際掘削土砂打(干砂量)與偏差流量Aq的關(guān)系偏差流?：Aq瞬時(shí)計(jì)算式Aq=Q1-(AV

38、s + Q0)式中:Aq偏差流 (m3/min)A盾構(gòu)刀盤面積(mOVs推進(jìn)速度(m/min)Qq進(jìn)泥流 hi (m3/min)Qi排泥流 M (m3/min)匕式變換可得到排泥流帚計(jì)算式Q1 = (AVS + Qo) + Aq由此可見,實(shí)際掘削最W(干砂最)與偏差流量 q的關(guān)系,偏差流量為正值時(shí)，盾構(gòu)處于“超挖”狀態(tài)，干砂量比砂量比標(biāo)準(zhǔn)值犬：偏差流量為負(fù)值時(shí)，盾構(gòu)處于“溢水. 狀態(tài)，干砂最比標(biāo)準(zhǔn)值小。(4) 掘削帚的判斷方法毎掘進(jìn)50-100壞后，統(tǒng)計(jì)10-50環(huán)泥水質(zhì)最較好、每環(huán)掘進(jìn)后盾構(gòu)切II上方地面沉降 量較小的掘削量，并將統(tǒng)計(jì)值輸入計(jì)算機(jī)。在掘進(jìn)過程屮,動(dòng)態(tài)觀測(cè)本環(huán)掘削量曲線與統(tǒng)計(jì)

39、曲線的變化情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)掘削最過人時(shí)，應(yīng)立即檢貧泥水密度、粘度和切II水斥。此外，也町以利用探測(cè) 裝置，調(diào)査土體坍塌情況，在査明原因后應(yīng)及時(shí)調(diào)樂有關(guān)參數(shù)，確保開挖面穩(wěn)定。2. 1.2.3溢水量檢査泥水質(zhì)昴的好壞將ri接影響泥膜形成的時(shí)間和開挖而的穩(wěn)定。溢水駅是測(cè)定泥水漿液質(zhì) 駅的一個(gè)較好的力法。在延安東路附線隧道泥水盾構(gòu)施匚屮認(rèn)為較好質(zhì)吊不泥水溢水昴為6.2xA (/nr 11), A為掘削斷面枳m?。肖掘削停止時(shí)，中央控制室觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值，如果泥水溢水最人6.2A (Z/nr-h),則應(yīng)檢査泥水質(zhì)彊和管路系統(tǒng)泥漿情況。3利用探測(cè)裝置進(jìn)行土體崩塌檢資為保證開挖向穩(wěn)定，有必要利用安裝在盾構(gòu)

40、頂部的探測(cè)裝置定期進(jìn)行檢査，判斷盾構(gòu) 前上方的土體仃無松動(dòng)。一般要求每犬進(jìn)行23次的檢査，并做好探測(cè)記錄。如發(fā)現(xiàn)土體仃町能崩塌時(shí)，應(yīng)TT先對(duì)探測(cè)結(jié)采進(jìn)行綜介分析，并適半増加泥水密度和 進(jìn)行泥水循壞。2. 1.2.4地表沉降與信息反饋地衣沉降也是反映歷構(gòu)正面穩(wěn)定的一個(gè)方面。因此盂要在盾構(gòu)掘進(jìn)沿途布宣沉降測(cè) 點(diǎn)，跟蹤測(cè)鼠因厲構(gòu)掘進(jìn)而引起的地表的沉降情況。一般每大需對(duì)厲構(gòu)前1020m、厲構(gòu) 后3050m軸線區(qū)域內(nèi)的各沉降點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)，也應(yīng)對(duì)3050m以后的各點(diǎn)進(jìn)行定期 測(cè)最，直至沉降穩(wěn)定上為止。丿I：挖而不穩(wěn)定而產(chǎn)生的地衣沉降往往發(fā)生在厲構(gòu)切I I前方，這時(shí)應(yīng)檢查泥水質(zhì)靈及切 II水壓。為厲構(gòu)后

41、方發(fā)生較人沉降時(shí)，多數(shù)是由丁同步注漿不足所致，這時(shí)應(yīng)提高同步注 漿率，改善產(chǎn)注漿效果。5. 開挖面水壓信號(hào)檢査申査開挖面水壓時(shí)，應(yīng)注意挖面水壓信號(hào)傳感器，有時(shí)會(huì)因?yàn)楣苈范氯?響正常采集數(shù)據(jù)。2.1.3 適當(dāng)土層范圍泥水加壓盾構(gòu)最初是在沖積粘土和洪積砂土交錯(cuò)出現(xiàn)的特殊地層中使用,由于泥水対 開挖面的作用明顯，因此在軟弱的淤泥質(zhì)土層、松動(dòng)的砂土層、砂礫層、卵石砂礫層、砂 礫和堅(jiān)(i更土的互層等地層中均適應(yīng)，圖10所表示的是適應(yīng)r泥水加壓盾構(gòu)的地質(zhì)和N值 的關(guān)系。74 u m0 42mm75mm圖10泥水加爪心構(gòu)的適應(yīng)地層口前泥水加壓盾構(gòu)工法對(duì)地層的適用范用正不斷擴(kuò)人，即使處丁惡化的施工壞境和存

42、 在地卜水等的不良條件下，由丁冇相應(yīng)的處理方法，因而被認(rèn)為幾乎能適應(yīng)所冇的地層。 現(xiàn)就卜列不同土質(zhì)，從經(jīng)濟(jì)而又安全地掘削施工方面作一比較。2. 1.3. 1.粘性土層粘土礦物相互間電化學(xué)結(jié)合面形成的粘性土層，近似變質(zhì)了瓊膠塊關(guān)體、所以由泥水比 重和加壓帶來的力就容易形成對(duì)開挖面的穩(wěn)定,不論粘性土層的狀態(tài)如何、都適應(yīng)于用泥水 加爪用構(gòu)工法施丁的地層，I本的沖積層和洪積層的兩層粘性土層，在敞開型盾構(gòu)工法中， 【大I開挖面敞開時(shí)間過長而引起的開挖面坍塌和彈塑性變形，是很能難防止地面卜沉的。密閉 型購構(gòu)匚法，因周朗土體受到擾動(dòng)|何造成的地面沉降較人，泥水加斥盾構(gòu)在加斥時(shí)，乂用刀 盤作圓周切削可解決上述

43、地表沉降的問題，因而泥水加壓構(gòu)是最適當(dāng)?shù)?。同時(shí)泥水加壓盾構(gòu) 也適用超出密閉熨厲構(gòu)使用范用的（由丁粘性、液性界限和砂的比例等）粉砂土及粘土層。2. 1.3. 2.砂層不含水的砂層由漏漿，就不能保持住對(duì)開挖面的加床和穩(wěn)定。通常，在含有某一數(shù)帚 的粉砂土、粘上的沖枳層屮，幾乎都仃一定的含水屆.全部都是細(xì)砂的地層是少見的，燥 的松弛砂也很少冇，由丁砂層內(nèi)摩擦角冇許多是在（p=28左右、所以人部分nJ用泥水加壓 來保持開挖面的穩(wěn)定。松馳的含水屆多的砂最，在其它盾構(gòu)匸法中是很難保持土層穩(wěn)定，采 用泥水加壓盾構(gòu)并提高其泥水比重、粘度和壓力是適用的。2. 1.2. 3.礫石層顆粒級(jí)配組成好的幣實(shí)礫石層開挖面是

44、穩(wěn)定的，沒仃必要采用泥水加用盾構(gòu)。但是對(duì)J： 水分多、不含右作為粘合劑的粉砂土及粘土等，相撞時(shí)會(huì)發(fā)出嘎拉嘎拉響尙的礫石層和有人 直徑的礫石層，若不實(shí)行任何措施，就會(huì)發(fā)生開挖面塌方的事故。因此安裝礫石破碎裝遞和 排礫裝置，増加了泥水加壓曲構(gòu)的適用場介。肖使用泥水時(shí)，開挖面的穩(wěn)定就容易保持。在 有地卜水町能涌出的場介卜，管片不再是不能進(jìn)行拼裝了。但若不詳細(xì)地調(diào)査礫石層顆和 配紐成、地層變動(dòng)情況、地下水涌出量、流量以及礫石的嚙合等狀況，則是否需耍采用泥水 就值得考電了。2. 1.3. 4.貝殼層以殼層很難稱為一種土層、但含有水存在J：土體屮的貝殼很多，同上述礫石層一樣更加 堅(jiān)酸，開挖面很難穩(wěn)定，但使

45、用泥水并用犬刀盤挖上就可以成為能適應(yīng)的地層。除巖層以外，泥水加壓盾構(gòu)能適丁各類地質(zhì)的土層，對(duì)開挖而難以穩(wěn)定的土質(zhì)待別仃效， 除地層（含水）因素以外，還能克服地面條件和英它地卜條件的因素所造成的種種閑難而取得 成效，警如上部是河或海等有水體的地方；何道路、建筑物的地方；仃土中埋設(shè)物和地卜結(jié) 構(gòu)物的地方，適介J：耍減少沉降的地方等。在這些場所采用泥水加壓膚構(gòu)，無論在工法上還 是經(jīng)濟(jì)上都是有效的，見表5吧。17衣5盾構(gòu)選里參考表O原則匕通用應(yīng)用時(shí)需菱探討F劌式祈構(gòu)丫機(jī)械KIMI2M 機(jī)開81密閉型挖嵐於構(gòu)-tt泥水削壓tlK#土牧如粘件1: VJKWilt 1- 松是砂炳1實(shí)砂處L 礫石土 含標(biāo)礫土

46、 砒JZOOOOOOOOOOOOO二OOOOAO對(duì)堆欣和地F水的適應(yīng)性的變化.對(duì)J ifi F水涌出和18 方可預(yù)先采収 地U處理匸法. 陽低地卜水位. 工法零描 施皿適存rttww 性土.粘土.粉砂 tfK70以 h. 爪ftffiG為90 200.粘嚴(yán)力以 0.5Wcnr為大融目標(biāo)兒 f-HFUItt 開 型坷構(gòu)相月兒卩網(wǎng)MAJFSA 構(gòu)*tt. n仔別于開挖 面的a定和施工效牟 的捉M問樣為卷定開 挖HX*川*忡處理 1.測(cè)A施時(shí)地虞應(yīng)付待別JiFW水妙層和Mr它L法無法對(duì)付的場介HIM處理礫石漂 石.在鼻沖水處需娶 薊水加泥叢地設(shè)備.豎井. 材設(shè)備堆放場 地mtu方需豪用 製運(yùn)綸設(shè)需.

47、股上 作為in川圾. Ciitf處理和 rMttTFVfflH需要“設(shè)7?沱水處刖設(shè) %用地開挖面碼韌WS處理卵仃.WV極應(yīng)付!可改 為構(gòu)込對(duì) 芳開挖向隱定的 處理工法吋U an開柿 HftJF 時(shí)場&對(duì)付.1宙閉型時(shí)対開 挖曲卷定娶另行處理岡為足密閉劃對(duì)開挖ill ON的處理寓菱女卅厭 它工法冋泥水加爪郴河曲紅施工可以對(duì)前囪開 挖M T.也M 轉(zhuǎn)彎檢向反力第數(shù)小. 冇時(shí)難轉(zhuǎn)駕1 柑敗開療川H1： U中間折X(ftX 超挖刀.用力板彎措施宛如金泥水中浮游的狀 態(tài).方向環(huán)保持不需娶W9MA 施和密閉P相網(wǎng)曲線 用俺r較帝施1:速度UH足人力劌 M.所綽施l it 哎慢.并H受后 方Kt侖E的彬

48、喑.0須進(jìn)行充 分探討不需嬰期刖 ftl工 期撫.由于空繼土 化存在運(yùn)輸HS快.小費(fèi)圧方設(shè)冬 左右mmim *島.(UftiJtJ方設(shè)冬的平 衛(wèi)至關(guān)乘娶MMftA；蘿込快 fil受處理設(shè)冬左右-的機(jī)植則 觴和密刖用兩方廊 性能作業(yè)環(huán)境兒乎都帶有r .為島爪下件 業(yè)馳蒙作業(yè) 務(wù).型心缺氯和 高壓ts?簽用氣壓少.環(huán)境 好但泥旅作業(yè)和 卩則敵開Am和 FJHKJFWfflHflip抿敞開舉相同不石要?dú)獬?棄土呈漏體 綸送.所以場地人安金 性能島作業(yè)環(huán)發(fā)好不些氣JE但蜂庭機(jī) 大泥漿E.場地罠 III J混漿事“金女 H施 r.ffjv將越板貢入上 ft.在它卜Mi安 全掘別用活動(dòng) 1.半川形rtn板

49、 千斤頂i&rm 土 質(zhì)構(gòu)下餌 離分上制m 土.推進(jìn)適當(dāng)?shù)乜侠黹_口 卒和K力.IX*地 星的隆起.沉降和 推力.開1豐的平 衛(wèi).由于時(shí)構(gòu)WJM 的1:畿猶動(dòng).須整 作再注紫毎處理和林?jǐn)抽_無 $人孔斤ihFH 進(jìn)快.所以JTttiM 敞開時(shí)間矩；:r 4r M刖1足由住戍il、t iwwm動(dòng)檢金自動(dòng)鼻 作推力.擅矩.耍進(jìn)行泥 水爪力.比電等笹理.以 保訐開挖向赴定門動(dòng)進(jìn) 行遙行況水皆理ewfitw進(jìn)行對(duì) 上爪和用力.MIMMI： 力和上零的竹 理ftftfflfr：經(jīng)濟(jì)性硏構(gòu)價(jià)格較便 W. Ptfi4W 人r ftrt.氣壓 及其它費(fèi)用大喬構(gòu)價(jià)格便Ci. 靂整作泥k*t. 瞰込、弁土還裔 箜處理

50、刈國憂動(dòng)18側(cè)機(jī)KM機(jī) 分 TKjCft. 0! 皿也*上刖陽 敞開型一樣昕構(gòu)價(jià)格E FJH嚴(yán)開 取2借經(jīng)t. 0IKKA 時(shí)足右利的作業(yè)人員 也少軒溝價(jià)格足機(jī)植幣構(gòu)的1-SffiU h.KMfflkm 以上時(shí).和八它匸法無羞 純構(gòu)比龍水加爪更 W. (H處JfW*少. M削1：為泥上化.所 以需整處理費(fèi)2-2泥水盾構(gòu)掘進(jìn)工況221旋轉(zhuǎn)刀盤2.2.1.1旋轉(zhuǎn)刀盤的切削方式和構(gòu)造形狀切削方式切削方式通常有下圖三種，見圖24。其中回轉(zhuǎn)切削方式的結(jié)構(gòu)緊湊因其易于調(diào)整側(cè)向 傾斜，一般多采用這種方式。揺擺切肘方式凹轉(zhuǎn)切方式(左右阿轉(zhuǎn))20#圖11 泥水厲構(gòu)常川切削方式2.2.1.2構(gòu)造形狀一般根據(jù)施要求

51、和十質(zhì)條件確定構(gòu)造形狀。幅條形狀可減少切削時(shí)的實(shí)際扭矩，便 J將土砂排出。面板形狀對(duì)工作面的支護(hù)及工作面保存注漿材料有效。刀盤前端的形狀分為 屮心凸出、全部凸出。凹陷等數(shù)種，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)工作面的穩(wěn)定條件來決定。在含仃人礫石 的地層中，要注意由于形狀不同會(huì)產(chǎn)生耐濟(jì)耗程度不同的問題。(1)旋轉(zhuǎn)刀盤支承方式旋轉(zhuǎn)刀盤在支承構(gòu)造上主要有兩人方式：中心支承方式和周邊支承方式。滾筒刀支承方式見圖12,中心周邊支承方式見圖13,中心支承方式的泥水加壓平衡質(zhì) 構(gòu)掘進(jìn)機(jī)見圖14、圖15周邊支承方式的泥水加壓平衡厲構(gòu)掘進(jìn)機(jī)見圖16,圖17o人幾剛攪掙供殘機(jī)液壓見動(dòng)機(jī)#圖12滾簡力支承方式#ilM憧護(hù)機(jī)發(fā)斤機(jī)電動(dòng)機(jī)拼

52、轉(zhuǎn)機(jī)粉碑機(jī)21圖13中心周邊支承方式#ni 怦玫空何圖14中心支承方式6 15m泥水加壓平衡盾構(gòu)6R9切削刀AA持機(jī)OS 0-fi 6了 0085123拼轉(zhuǎn)$ L千斤頂FB(L2列須末I列22#圖5中心支承方式1002泥水加平衡盾構(gòu)#輔助刀仿形刀進(jìn)水管徑向攔輪用構(gòu)千斤頂小側(cè)趙挖刀 放側(cè)胡挖刀閘門千斤頂 拼裝機(jī)高爪嗚竊 8 .栓向金議板刀總靈動(dòng)拼儀機(jī)浪斥馬達(dá) ihK 液壓馬達(dá)甘片23#圖16周邊支承方式63.97)11泥水加斥平衡肝構(gòu)0別刀屯徵彼切刖刀rK切制刀忤“IVWfflft刀赧It刮刀外助tu刖刀進(jìn)水 ! 00250 主斤泥 10K-30O符片土砂帝N刀滋軀勸成壓電勸機(jī)待向金H極/帶乂速

53、機(jī))JfiM宏刃、/少址挖ZIw人孔紀(jì)4輪 /SHjV斤頂肓方甲板|#圖17周邊支樂方式6；5泥水加壓平衡心構(gòu)根據(jù)各自特征、開挖面狀況、土質(zhì)以及礫徑等川選擇相應(yīng)支承方式使用。這兩種支承方 式的主要特征比較如表6表6旋轉(zhuǎn)刀盤的兩種支承方式比較中心支承式周邊支撐式掘進(jìn)時(shí)泥水室內(nèi)的泥水狀態(tài)由于是屬單板大刀盤形式、上、F 部泥水混合有困難,所以上、下部 的泥水比重不同由亍大刀盤內(nèi)側(cè)有料斗，能將下部 的土砂揚(yáng)起，上下部泥水濃度相 同，并高于送泥水濃度，對(duì)開挖面 穩(wěn)定冇利停止時(shí)泥水室內(nèi)的泥水狀態(tài)從臨近盾構(gòu)頂部處送入泥水、需防 止頂部土體塌方由于送泥管位于中心部位，頂部泥 水比重虜時(shí)間推移而降低，對(duì)穩(wěn)定 不利拮泥水管站塞排泥水管易形而較陡坡度較易城 塞排泥水管在中心呈水平布置不易 堵塞用攪拌機(jī)檢測(cè)開挖面塌方低速轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌機(jī)通過力拒變化來 檢測(cè)開挖面塌方悄況(II 丁攪拌機(jī)靠近中心位置，不能檢 測(cè)排除障礙物丹構(gòu)堀進(jìn)機(jī)內(nèi)有效空間小,困難丹構(gòu)堀進(jìn)機(jī)內(nèi)中心部位空間大，可以去除障礙物等礫石處理盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)設(shè)代礫右處理裝世有困難,設(shè)置在機(jī)外可以在盾構(gòu)擁進(jìn)機(jī)內(nèi)設(shè)代粉碑機(jī). 滾動(dòng)篩、鐵柵篩等大刀盤滑板裝遙肉為是軸，能安裝大刀盤的淸板裝 氏，可根據(jù)土質(zhì)作調(diào)節(jié)構(gòu)適上冇困難粘性土的粘