隧道盾構(gòu)法施工

盾構(gòu)法施工概述地下工程施工方法明挖法暗挖法盾構(gòu)法礦井法概述盾構(gòu)法施工是以盾構(gòu)作為施工機(jī)械在地面以下暗挖修筑隧道的一種施工方法。盾構(gòu)是一種鋼制的活動(dòng)防護(hù)裝置，或活動(dòng)支撐；盾構(gòu)是既可支承地層壓力，又可以在地層中推進(jìn)的活動(dòng)鋼制圓形或半圓形裝置。概述在盾構(gòu)的掩護(hù)下，鉆頭可以安全地開(kāi)挖地層，一次掘進(jìn)相當(dāng)于裝配式襯砌一環(huán)的寬度。尾部可以裝配預(yù)制管片或砌塊，迅速地拼裝成隧道的永久襯砌，并將襯砌與土層之間的空隙用水泥壓漿填實(shí)，防止周?chē)貙拥睦^續(xù)變形和圍巖壓力的增長(zhǎng)。盾構(gòu)推進(jìn)主要依靠盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的千斤頂，用千斤頂塊頂在拼成的襯砌環(huán)上，使它推進(jìn)到已挖好的空間內(nèi)，然后縮回活塞桿，為下一環(huán)襯砌拼裝創(chuàng)造條件。概述重復(fù)上述過(guò)程，不斷開(kāi)挖、不斷推進(jìn)，借助盾構(gòu)這種特制施工機(jī)械，可用較快的速度完成隧道施工基本作業(yè)循環(huán)，直至隧道建成。盾構(gòu)施工前，應(yīng)先修建一豎井，在豎井處安裝盾構(gòu)。采用盾構(gòu)開(kāi)挖出的土體，由豎井通道提升運(yùn)出地面棄土場(chǎng)處理。盾構(gòu)施工工藝，見(jiàn)圖所示。1－盾構(gòu)；2－盾構(gòu)千斤頂；3－盾構(gòu)正面網(wǎng)格；4－出土轉(zhuǎn)盤(pán)；5－出土皮帶運(yùn)輸機(jī)；6－管片拼裝機(jī)；7－管片；8－壓漿泵；9－壓漿孔；10－出土機(jī)；11－管片襯砌；12－盾尾空隙中的壓漿；13－后盾管片；14－豎井

1、盾構(gòu)施工法優(yōu)點(diǎn)1）該施工方法屬于地下工程暗挖法施工，不受地面交通、河道、航運(yùn)、潮汐、季節(jié)、氣候等條件的影響，能較經(jīng)濟(jì)合理地保證隧道安全施工，可在盾構(gòu)支護(hù)下安全地開(kāi)挖、襯砌等；2）盾構(gòu)的推進(jìn)、出土、拼裝襯砌等可全部機(jī)械化，自動(dòng)化作業(yè)，施工勞動(dòng)強(qiáng)度較低，而掘進(jìn)速度比較快；1、盾構(gòu)施工法優(yōu)點(diǎn)3）施工中沒(méi)有噪聲和振動(dòng)，對(duì)周?chē)h(huán)境沒(méi)有干擾；4）在松軟含水地層中，修筑埋置深度較大的長(zhǎng)大隧道，具有經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全等方面的優(yōu)越性。2、盾構(gòu)施工法存在的缺點(diǎn)1）盾構(gòu)是一種價(jià)格較昂貴、針對(duì)性強(qiáng)的專(zhuān)用施工機(jī)械，對(duì)每一座采用盾構(gòu)法施工的隧道，均應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、襯砌結(jié)構(gòu)斷面尺寸的大小進(jìn)行專(zhuān)門(mén)制造、運(yùn)送、拼裝與拆卸等，且設(shè)備較復(fù)雜。因此，一般不能隨便將其他隧道施工用的盾構(gòu)重復(fù)使用；2、盾構(gòu)施工法存在的缺點(diǎn)2）需要有氣壓供應(yīng)設(shè)備、人工井點(diǎn)降水、襯砌管片預(yù)制、襯砌結(jié)構(gòu)的防水設(shè)施及堵漏、隧道內(nèi)的運(yùn)輸、施工測(cè)量、場(chǎng)地布置、拼裝與拆卸工作井等施工技術(shù)的密切配合才能順利施工。且用氣壓法施工時(shí)，涉及到壓縮空氣泄出的危險(xiǎn)、減壓病等醫(yī)學(xué)上的防護(hù)措施；2、盾構(gòu)施工法存在的缺點(diǎn)3）對(duì)于短于750米的隧道，有統(tǒng)計(jì)資料顯示，被認(rèn)為是不經(jīng)濟(jì)的；對(duì)隧道曲線半徑過(guò)小或隧道埋深較淺時(shí)，施工困難較大（對(duì)水底隧道當(dāng)覆蓋土太淺時(shí)施工反而不太安全）；2、盾構(gòu)施工法存在的缺點(diǎn)4）當(dāng)盾構(gòu)法施工采用全氣壓方法穩(wěn)定地層時(shí)，施工條件較差，因此對(duì)勞動(dòng)保護(hù)要求較高，用盾構(gòu)法施工時(shí)，在隧道上方一定范圍內(nèi)，尤其是飽和含水松軟土層，地表沉陷尚難以防止，拼裝襯砌對(duì)襯砌整體防水技術(shù)要求很高。上述缺點(diǎn)，有待于在今后采用盾構(gòu)法施工實(shí)踐中，加強(qiáng)科學(xué)研究，進(jìn)一步加以克服和改進(jìn)。目前，各國(guó)采用盾構(gòu)法施工建水底公路隧道已成為較為常用的模式，隨著交通建設(shè)的高速發(fā)展，用大直徑盾構(gòu)建筑水底公路隧道將會(huì)日益增多。第二節(jié)盾構(gòu)機(jī)械分類(lèi)與構(gòu)造

一、盾構(gòu)機(jī)械分類(lèi)盾構(gòu)是一種集施工開(kāi)挖、支護(hù)、推進(jìn)、襯砌、出土等多種作業(yè)于一體的大型暗挖隧道施工機(jī)械。

盾構(gòu)類(lèi)型很多，可按開(kāi)挖方式、構(gòu)造類(lèi)型、盾構(gòu)的斷面形狀、盾構(gòu)前部構(gòu)造和排水與穩(wěn)定開(kāi)挖面方式等進(jìn)行分類(lèi)。一、盾構(gòu)機(jī)械分類(lèi)按盾構(gòu)斷面形狀不同可分為圓形、拱形、矩形、馬蹄形四種；圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，襯砌拼裝簡(jiǎn)便，可采用通用構(gòu)件，易于更換，因而應(yīng)用較廣泛。一、盾構(gòu)機(jī)械分類(lèi)按盾構(gòu)開(kāi)挖方式不同分為：手工挖掘式、半機(jī)械挖掘式和全機(jī)械挖掘式三種；按盾構(gòu)前部構(gòu)造不同分為：敞胸式和閉胸式兩種；按排除地下水與穩(wěn)定開(kāi)挖面的方式不同分為：泥水加壓、土壓平衡式的無(wú)氣壓盾構(gòu)，局部氣壓或全氣壓盾構(gòu)等。隨著科技發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)械的種類(lèi)越來(lái)越多，適用性更加廣泛。盾構(gòu)列表盾構(gòu)列表二、盾構(gòu)機(jī)械的構(gòu)造（一）手工挖掘式盾構(gòu)手工挖掘式盾構(gòu)是盾構(gòu)的最基本形式，主要由盾殼、支護(hù)結(jié)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝機(jī)構(gòu)和附屬設(shè)備等五部分組成，適用于開(kāi)挖面基本能自穩(wěn)的土層中的隧道工程。1、盾構(gòu)殼體盾殼由切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾等組成，并由鋼板焊成圓形殼體，盾殼組成見(jiàn)圖所示。

盾殼

1－切口環(huán)；2－支承環(huán)；3－盾尾；4－縱向加強(qiáng)肋；5－環(huán)狀加強(qiáng)肋（1）切口環(huán)切口環(huán)位于盾構(gòu)的前部，前端設(shè)有刃口，施工時(shí)可以切入土層中，在它的掩護(hù)下工人可在開(kāi)挖面上安全地開(kāi)挖。有一些盾構(gòu)設(shè)有千斤頂操縱的前檐可以向前伸長(zhǎng)，以增加掩護(hù)長(zhǎng)度。一般切口環(huán)不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)使盾構(gòu)穩(wěn)定性變差，并增大盾構(gòu)推進(jìn)阻力。機(jī)械化盾構(gòu)的切口環(huán)中需容納各種專(zhuān)門(mén)挖土設(shè)備。（2）支承環(huán)支承環(huán)位于盾構(gòu)的中部，是盾構(gòu)受力的主要部分，它由外殼、環(huán)狀加強(qiáng)肋和縱向加強(qiáng)肋組成；環(huán)狀加強(qiáng)肋焊在支承環(huán)兩端，縱向加強(qiáng)肋焊在環(huán)狀加強(qiáng)肋之間，盾構(gòu)千斤頂就布置在此間并將千斤頂推力傳給殼體。在支承環(huán)內(nèi)安設(shè)豎向和水平向隔板形成井字型隔架,以增加盾構(gòu)剛度及加固支承環(huán),二層水平隔板上設(shè)置工作平臺(tái)。（3）盾尾盾尾位于盾構(gòu)尾部，由環(huán)狀外殼與安裝在內(nèi)側(cè)的密封裝置所構(gòu)成。其作用是支承坑道周邊土體，防止地下水與注漿材料被擠入盾構(gòu)隧道內(nèi)，同時(shí)也是進(jìn)行隧道襯砌組裝的地方。（3）盾尾盾構(gòu)密封材料，一般安裝在盾尾鋼板和管片外表面之間，既具有防止注漿材料和地下水漏入盾構(gòu)的作用，又具有后面所述泥水加壓盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)中保持壓力的作用。應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)外徑、地質(zhì)條件和施工中是否更換密封材料等條件，決定需要安裝幾段密封材料，才能達(dá)到確保密封性。密封材料有橡膠、樹(shù)脂、銅環(huán)片、不銹鋼或由它們組合而成。密封材料的形狀有板狀、刷子狀等。密封材料使用壽命和效果與材質(zhì)、構(gòu)造、組裝精度等因素有關(guān)系。（3）盾尾手工挖掘式盾構(gòu)的盾尾密封裝置，多采用如圖所示的雙級(jí)密封裝置結(jié)構(gòu)。（3）盾尾

盾尾密封裝置1－管片；2－盾尾；3－鋼板；4－合成橡膠；5－氯丁橡膠；6－泡沫尿烷；7－尿烷橡膠2、支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)主要由活動(dòng)前檐、活動(dòng)工作平臺(tái)和支護(hù)擋板構(gòu)成。（1）活動(dòng)前檐活動(dòng)前檐由多塊扇形體組成，位于切口環(huán)拱部的滑槽和滾輪滑道內(nèi)。扇形體前端帶有特制的刃口，后端與千斤頂一端相連，千斤頂?shù)牧硪欢吮还潭ㄔ谥С协h(huán)后部的橫向隔板上。當(dāng)千斤頂伸出時(shí)，推動(dòng)活動(dòng)前檐向前伸出，伸出長(zhǎng)度為千斤頂?shù)男谐?。?）活動(dòng)平臺(tái)平臺(tái)沿著工作平臺(tái)內(nèi)的軌道向前伸出，伸出長(zhǎng)度和千斤頂伸出行程相同?；顒?dòng)平臺(tái)安置于橫向兩層工作平臺(tái)內(nèi)。后端與固定在工作平臺(tái)內(nèi)的千斤頂相連。當(dāng)千斤頂伸出時(shí)，活動(dòng)（3）支護(hù)擋板另一端固定在盾構(gòu)的環(huán)形隔板上或縱向隔板上,千斤頂在伸出時(shí)，推動(dòng)框架在支座上滑動(dòng),將擋板向前推進(jìn),伸出長(zhǎng)度同千斤頂行程。由于切口環(huán)為傾斜式，上下兩層支護(hù)擋板伸出長(zhǎng)度不相同。支護(hù)擋板由擋板與其相連的框架和支護(hù)千斤頂組成?？蚣芮岸税惭b支護(hù)擋板，支護(hù)千斤頂一端安裝在框架內(nèi)，（3）支護(hù)擋板可根據(jù)開(kāi)挖面的情況，每開(kāi)挖一塊就支護(hù)一塊支護(hù)擋板。為確保盾構(gòu)在推進(jìn)過(guò)程中，不影響支護(hù)的作用，支護(hù)千斤頂?shù)男谐潭急榷軜?gòu)千斤頂長(zhǎng)出10～30cm。3、推進(jìn)系統(tǒng)盾構(gòu)的推進(jìn)系統(tǒng)主要由盾構(gòu)千斤頂和液壓設(shè)備組成。并利用千斤頂上下左右活塞桿伸出長(zhǎng)度不同達(dá)到糾偏目的。盾構(gòu)千斤頂是沿支承環(huán)圓周均勻分布，千斤頂?shù)呐_(tái)數(shù)和每個(gè)千斤頂?shù)耐屏σ鶕?jù)盾構(gòu)外徑、總推力大小、襯砌構(gòu)造、隧道斷面形狀等條件而定。盾構(gòu)千斤頂支座一般用鉸接形式與千斤頂端部連接，以使千斤頂推力能均勻分布在襯砌端面上，尤其在曲線段施工時(shí)，鉸接支座更加顯得有必要。3、推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)的液壓設(shè)備主要由液壓泵、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、操作控制裝置、油冷卻裝置和輸油管路組成。除操作控制安裝在支承環(huán)工作平臺(tái)上外,其余大多數(shù)都安裝在盾構(gòu)后面的液壓動(dòng)力臺(tái)車(chē)上。整個(gè)推動(dòng)系統(tǒng)還設(shè)有電力保護(hù)裝置等，使高壓油泵及電動(dòng)機(jī)不致超載而損壞。4、拼裝機(jī)構(gòu)

環(huán)形拼裝器1－轉(zhuǎn)盤(pán)；2－支承滾輪；3－徑向伸縮臂；

4－縱向伸縮臂；5－舉重臂；6－爪鉤；7－平衡重4、拼裝機(jī)構(gòu)拼裝機(jī)構(gòu)即為襯砌拼裝器，其主要設(shè)備是舉重臂,以液壓為動(dòng)力。一般舉重臂安裝在支承環(huán)后部。中小型盾構(gòu)因受空間限制也有的安裝在盾構(gòu)后部車(chē)架或平板臺(tái)車(chē)上。舉重臂能作旋轉(zhuǎn)、徑向運(yùn)動(dòng)，還能沿隧道中軸線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。完成這些運(yùn)動(dòng)的精度應(yīng)能保證待裝配的管片的螺栓孔與已拼裝好的管片螺栓孔對(duì)好，以便插入螺栓固定。常用襯砌拼裝器有齒輪條式、環(huán)形式和中空軸式三種，采用環(huán)形式拼裝器最多。5、附屬設(shè)備手工挖掘式盾構(gòu)的附屬設(shè)備較簡(jiǎn)單,主要有液壓動(dòng)力臺(tái)車(chē)、排水注漿設(shè)備臺(tái)車(chē)和真圓保持器等。真圓保持器是把襯砌環(huán)組裝在正確位置上設(shè)置的調(diào)整設(shè)備，以頂伸式為最多。5、附屬設(shè)備真圓保持器1－扇形頂塊；2－支撐臂；3－伸縮千斤頂；4－支架；5－縱向滑動(dòng)千斤頂手工挖掘盾構(gòu)施工過(guò)程手工挖掘盾構(gòu)施工工作過(guò)程為：開(kāi)啟全部或大部分盾構(gòu)千斤頂，盾構(gòu)在千斤頂推力作用下向前推進(jìn)，切口環(huán)切入土層中。如開(kāi)挖面自穩(wěn)性較好時(shí)，開(kāi)挖作業(yè)即在切口環(huán)的保護(hù)下進(jìn)行。當(dāng)開(kāi)挖面自穩(wěn)性較差時(shí)，可開(kāi)啟活動(dòng)前檐千斤頂使前檐貫入土層中，或同時(shí)開(kāi)啟支護(hù)千斤頂與活動(dòng)平臺(tái)一齊頂住開(kāi)挖面，保證開(kāi)挖作業(yè)正常進(jìn)行。手工挖掘盾構(gòu)施工過(guò)程盾構(gòu)千斤頂不斷伸出，盾構(gòu)切口環(huán)不斷地切入土層，直到盾構(gòu)千斤頂伸出全部行程為止，這時(shí)盾構(gòu)向前移動(dòng)一個(gè)襯砌環(huán)的寬度。這時(shí)即可用拼裝機(jī)進(jìn)行管片襯砌作業(yè)和其他輔助作業(yè)，完成一個(gè)工作循環(huán)。（二）半機(jī)械盾構(gòu)半機(jī)械盾構(gòu)是在手工挖掘式盾構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種盾構(gòu)。它保留了手工挖掘式盾構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，克服了勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的缺點(diǎn)，將下半部的手工開(kāi)挖改為機(jī)械開(kāi)挖，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和大大提高了勞動(dòng)效率。在土質(zhì)條件適合時(shí)，它成為盾構(gòu)施工的首選。1-挖掘裝置；2-工具管

；3-導(dǎo)向油缸；4-輸土裝置；5-盾尾；6-電動(dòng)機(jī)1-挖掘裝置；2-工具管

；3-導(dǎo)向油缸；4-輸土裝置；5-盾尾；6-電動(dòng)機(jī)（二）半機(jī)械盾構(gòu)半機(jī)械化盾構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)較低和施工效率較高等特點(diǎn)。下部的開(kāi)挖機(jī)械，根據(jù)不同地質(zhì)條件，可采用不同挖掘機(jī)。（二）半機(jī)械盾構(gòu)半機(jī)械化盾構(gòu)用的挖掘機(jī)

a－刀頭式；b－鏟斗式；c－螺旋式幾種挖掘機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)（三）泥水加壓盾構(gòu)泥水加壓盾構(gòu)，以機(jī)械式盾構(gòu)為基礎(chǔ)，它由盾殼、開(kāi)挖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)、送排泥漿系統(tǒng)、拼裝機(jī)構(gòu)和附屬設(shè)備等組成,如圖所示。3－轉(zhuǎn)鼓凸臺(tái)；26－切削刀；27－超挖刀；28－主刀梁；29－副刀梁；30－主刀槽；34－刀盤(pán)1、泥水加壓盾構(gòu)的盾殼泥水加壓盾構(gòu)的盾殼,基本上同手工挖掘式盾構(gòu)的盾殼相同，但不同之處在于切口環(huán)為平直式，環(huán)口呈內(nèi)錐形切口。支承環(huán)兩端無(wú)井字型支撐架，盾尾密封裝置為多級(jí)密封結(jié)構(gòu)，如圖所示。盾尾三級(jí)密封裝置

盾尾三級(jí)密封裝置1－盾尾；2－鋼絲刷密封；3－鋼板；4－人造橡膠密封；5－防護(hù)板2、開(kāi)挖機(jī)構(gòu)開(kāi)挖機(jī)構(gòu)由切削刀盤(pán)、泥水室、泥水?dāng)嚢柩b置、刀盤(pán)支承密封系統(tǒng)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等部分組成。3、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝機(jī)構(gòu)及真圓保持器泥水加壓盾構(gòu)的推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝機(jī)構(gòu)及真圓保持器基本上同手工挖掘式盾構(gòu)，僅結(jié)構(gòu)尺寸大小、數(shù)量、行程和功率大小不同。4、送排泥機(jī)構(gòu)送排泥機(jī)構(gòu)由送泥水管、排泥漿管、閘門(mén)、碎石機(jī)、泥漿泵、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、流量監(jiān)控機(jī)構(gòu)等組成。這些設(shè)備大部分設(shè)置安裝在盾構(gòu)后端的后續(xù)臺(tái)車(chē)上。5、泥水加壓盾構(gòu)的附屬設(shè)備泥水加壓盾構(gòu)的附屬機(jī)構(gòu)包括：操作控制設(shè)備、動(dòng)力變電設(shè)備、后續(xù)臺(tái)車(chē)設(shè)備、泥水處理設(shè)備等。泥水加壓盾構(gòu)施工時(shí)的工作過(guò)程開(kāi)啟刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓并帶動(dòng)切削刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)啟送泥泵，將一定濃度的泥漿泵入送泥管壓入泥水室中；再開(kāi)啟盾構(gòu)千斤頂，使盾構(gòu)向前推進(jìn)。此時(shí)切削刀盤(pán)上的切削刀便切入土層，切下的土塊（土渣、砂土或砂礫土等）與地下水順著刀槽流入泥水室中，砂土經(jīng)刀盤(pán)攪拌而成為濃度較大的泥漿。隨著盾構(gòu)向前推進(jìn)，土渣量不斷增加，泥水不斷注入，泥水室內(nèi)的泥漿形成承壓面，以抵抗地層水壓力及開(kāi)挖面的土壓力，開(kāi)挖面就能保持相對(duì)穩(wěn)定，防止坍塌方。只要控制進(jìn)入泥水室的泥水量和砂土量與從泥水室中排出去的泥漿量相平衡，開(kāi)挖施工就能順利進(jìn)行。當(dāng)盾構(gòu)向前推進(jìn)到一個(gè)襯砌環(huán)寬度后，即可進(jìn)行拼裝襯砌。縮回千斤頂繼續(xù)伸出，重新推進(jìn)，進(jìn)行下一工序。從泥水室排出的濃泥漿，經(jīng)排泥管及碎石機(jī)后，由排泥泵輸送到地面的泥水處理設(shè)備，然后進(jìn)行泥水分離處理。被分離出來(lái)的砂礫、土渣運(yùn)至棄土場(chǎng)，處理后的泥水再送入泥水室繼續(xù)使用。泥水加壓盾構(gòu)的特點(diǎn)適用范圍較大，多用于含水率較高的砂質(zhì)、砂礫土層、江河或海底隧道等特殊的超軟弱地層中，并能獲得其他類(lèi)型盾構(gòu)難以達(dá)到的較小的地表沉陷與隆起。由于開(kāi)挖面泥漿的作用，使刀具和切削刀盤(pán)的使用壽命較長(zhǎng)。泥水加壓盾構(gòu)排出的濃泥漿輸出，泥漿輸送管道較其他盾構(gòu)排渣設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便。這種盾構(gòu)的操作控制較容易，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控操作與控制施工開(kāi)挖等。其排渣過(guò)程始終在密閉狀態(tài)下進(jìn)行（在切削刀盤(pán)后方加設(shè)隔板將盾構(gòu)密閉起來(lái)），故施工現(xiàn)場(chǎng)與沿途隧道較干凈而不受泥水、土渣污染，有利于做好環(huán)保工作。這種盾構(gòu)既能均勻抵抗工作面的土壓力和地下水壓力，又無(wú)局部氣壓盾構(gòu)會(huì)產(chǎn)生漏氣及連續(xù)出土困難等，因此也適用于深埋隧道地層施工應(yīng)用等。泥水加壓盾構(gòu)的缺點(diǎn)切削刀盤(pán)和泥水室泥漿的阻隔，不能直接觀察到開(kāi)挖面的工作情況，對(duì)開(kāi)挖面的處理和故障排除較困難。另外泥水加壓盾構(gòu)必須有泥水分離設(shè)備配套才能使用，而泥水分離設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、規(guī)模較大，占地面積亦較大，尤其在市內(nèi)建筑物稠密區(qū)使用較困難。泥水加壓盾構(gòu)價(jià)格為目前各類(lèi)盾構(gòu)中最貴的。（四）土壓平衡式盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)是在泥水加壓盾構(gòu)和局部氣壓盾構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型盾構(gòu)。土壓平衡盾構(gòu)由盾殼、開(kāi)挖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝機(jī)構(gòu)和附屬設(shè)備等組成。其主要結(jié)構(gòu)如圖所示。1、土壓平衡盾構(gòu)的盾殼土壓平衡盾構(gòu)的盾殼結(jié)構(gòu)同泥水加壓盾構(gòu)。2、土壓平衡盾構(gòu)的開(kāi)挖機(jī)構(gòu)開(kāi)挖機(jī)構(gòu)由切削刀盤(pán)、泥土艙、切削刀盤(pán)支承系統(tǒng)、切削刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等部分組成。除泥土艙不同于泥水室外,其余基本上同泥水加壓盾構(gòu)。所謂土壓平衡,就是用刀盤(pán)切削下來(lái)的土，如同用壓力泥水一樣充滿(mǎn)整個(gè)密封艙，并保持有一定壓力，使切削下來(lái)的土與開(kāi)挖面的土體壓力平衡，開(kāi)挖面土渣不會(huì)從刀盤(pán)面處崩潰。2、土壓平衡盾構(gòu)的開(kāi)挖機(jī)構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)的泥土艙，是由刀盤(pán)、轉(zhuǎn)鼓、中間隔板所圍成的空間，轉(zhuǎn)鼓呈內(nèi)錐形，前端與切削刀盤(pán)外緣連成一體，后端與中間隔板相配合。泥土艙與開(kāi)挖面之間的唯一通道是刀槽，其余處于完全封閉狀態(tài)。3、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝機(jī)構(gòu)、真圓保持器土壓平衡盾構(gòu)的推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝機(jī)構(gòu)和真圓保持器同手工挖掘式盾構(gòu)。4、排土機(jī)構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)的排土機(jī)構(gòu),由大螺旋輸送機(jī)、小螺旋輸送機(jī)、排土閘門(mén)、閘門(mén)滑閥、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)等組成。排土是靠螺旋輸送機(jī)進(jìn)行,出土量要密切配合刀盤(pán)的切削速度,使之盡量相等。密封艙內(nèi)既充滿(mǎn)泥土，又不致過(guò)于飽滿(mǎn)。此外還要控制盾構(gòu)千斤頂推力、推進(jìn)速度、螺旋輸送機(jī)的速度和閘門(mén)千斤頂?shù)拈_(kāi)口度，使之不斷與開(kāi)挖面的土壓力保持平衡。排土閘門(mén)是土壓平衡盾構(gòu)的關(guān)鍵部位，常用的排土閘門(mén)型式如圖7－13所示。排土閘門(mén)型式a)活瓣式；b)回轉(zhuǎn)葉輪式；c)閘門(mén)式5、土壓平衡盾構(gòu)的附屬設(shè)備土壓平衡盾構(gòu)的附屬設(shè)備,由操作控制設(shè)備、動(dòng)力變電設(shè)備、后續(xù)臺(tái)車(chē)設(shè)備等組成。在操作控制設(shè)備中，土壓平衡盾構(gòu)重點(diǎn)是對(duì)土壓的監(jiān)控管理；土壓管理主要是通過(guò)電子計(jì)算機(jī)收集安裝于盾構(gòu)有關(guān)重要部位的土壓計(jì)信號(hào)，并綜合處理,進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，或發(fā)出信號(hào)指出有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工調(diào)節(jié)控制。土壓平衡盾構(gòu)的工作過(guò)程開(kāi)啟液壓馬達(dá)。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)切削刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開(kāi)啟盾構(gòu)千斤頂，將盾構(gòu)向前推進(jìn)。土渣被切割下并順著刀槽進(jìn)入泥土艙。隨著盾構(gòu)千斤頂向前推進(jìn)，切削刀盤(pán)不斷的旋轉(zhuǎn)切削,經(jīng)刀槽進(jìn)入泥土艙的土渣不斷增多。這時(shí)開(kāi)啟螺旋輸送機(jī)，調(diào)整閘門(mén)開(kāi)度，使土渣充滿(mǎn)螺旋輸送機(jī)。當(dāng)泥土艙與螺旋輸送機(jī)中的土渣積累到一定數(shù)量時(shí)，開(kāi)挖面被切下的土渣經(jīng)刀槽進(jìn)入泥土艙內(nèi)的阻力加大，當(dāng)這個(gè)阻力足以抵抗土層的土壓力和地下水壓力時(shí)，開(kāi)挖面就能保持相對(duì)穩(wěn)定而不致坍塌。這時(shí)，只要保持從螺旋輸送機(jī)與泥土倉(cāng)中輸送出的土渣量與切削流入泥土倉(cāng)中的土渣量相平衡，開(kāi)挖施工作業(yè)就能順利進(jìn)行。土壓平衡盾構(gòu)是通過(guò)對(duì)土壓管理來(lái)保持土壓力或土渣量的相對(duì)平衡與穩(wěn)定來(lái)進(jìn)行施工的。土壓平衡盾構(gòu)的特點(diǎn)是：由于隔板將開(kāi)挖面封閉，不能直觀開(kāi)挖面的變化情況，開(kāi)挖面的處理和故障排除較為困難；切削刀頭、刀盤(pán)盤(pán)面磨損較大，刀頭壽命較短，要求刀頭的耐磨性較高等。（五）網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)是上海隧道工程設(shè)計(jì)院研制的，它是我國(guó)目前應(yīng)用較為成功和采用數(shù)量最多的一種盾構(gòu)。上海市穿越黃浦江的打浦路隧道和延安東路隧道及寶鋼的排水隧道等均采用這種網(wǎng)格式盾構(gòu)。網(wǎng)格式擠壓盾構(gòu)由盾殼、開(kāi)挖機(jī)械、排土渣機(jī)構(gòu)、拼裝機(jī)構(gòu)等組成，這種盾構(gòu)最大直徑達(dá)11.32m。（五）、網(wǎng)格式擠壓盾構(gòu)1－網(wǎng)格；2－網(wǎng)格胸板；3－盾殼；4－閘門(mén)千斤頂；5－盾構(gòu)千斤頂；6－豎梁；7－橫梁；8－水槍?zhuān)?－密封隔艙；10－泥漿系統(tǒng)；11－盾尾密封；12－管片拼裝機(jī)；13－操縱臺(tái)；14－襯砌管片網(wǎng)格式擠壓盾構(gòu)，大部分結(jié)構(gòu)與型式和前述幾種盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式大同小異，但其中網(wǎng)格式擠壓盾構(gòu)的開(kāi)挖較為獨(dú)特，在它的切口環(huán)內(nèi)設(shè)置了網(wǎng)格加胸板。網(wǎng)格由網(wǎng)格板和大梁組成。網(wǎng)格板可隨意拆裝組合及改變開(kāi)口大小。胸板裝在網(wǎng)格大梁上,分大小兩種。大胸板設(shè)有可隨意開(kāi)閉的液壓閘門(mén)；小胸板可隨意拆裝,供作觀察與進(jìn)入開(kāi)挖面之用。在切口環(huán)與支承環(huán)之間設(shè)有隔艙板，使切口環(huán)成為泥水室，高壓水槍裝在隔艙板上并伸入泥水室中。工人可在隔艙板后操作，將進(jìn)入泥水室中的泥塊沖成泥漿。拼裝機(jī)構(gòu)為中心固定的框架支承式，與齒輪齒條相似。由提升、平移、回轉(zhuǎn)三套機(jī)構(gòu)組成。整個(gè)拼裝機(jī)構(gòu)裝在盾構(gòu)中心固定框架上，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行回轉(zhuǎn)。網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)在穩(wěn)定的軟土地層中掘進(jìn)時(shí)，一般采取大網(wǎng)格推進(jìn)，以開(kāi)口擠壓為主。這時(shí)網(wǎng)格板及網(wǎng)格大梁直接插入土中，土體即通