[硕士]土体改良降低土压平衡式盾构刀盘扭矩的机理研究 pdf.pdf

[硕士]土体改良降低土压平衡式盾构刀盘扭矩的机理研究_pdf筑龙网
摘要压平衡式盾构机刀盘扭矩各主要组成部分的计算公式，建立了盾构机刀盘扭矩的力学模近年来，随着我国城市地铁建设的迅速发展，盾构施工法作为一种安全高效的隧道挖掘技术得到了广泛的应用。其中土压平衡式盾构法又以其技术及经济上的优越性，成为地铁施工技术的主流。土压平衡式盾构顺利施工的前提是要将压力舱内土体搅拌成均匀的状态，因而压力舱内设有用于搅拌的刀盘梁以及搅拌翼板，这导致了土压平衡式盾构的刀盘扭矩是其它闭胸式盾构的倍。在现代隧道施工长距离、大直径的趋势下，刀盘扭矩过大已成为限制土压平衡式盾构发展的一个主要因素，得到了工程界的重视。在实际施工中，采用土体改良降低土压平衡式盾构刀盘扭矩的方法已经得到了较普遍的应用，但目前还主要依赖于工程经验，相关的理论研究还相对落后。由于对土体改良降低扭矩的机理不明确，盾构机生产商在针对实际隧道工程计算盾构机刀盘所需的装备扭矩时往往没有考虑这一影响因素，从而造成了经济上不必要的浪费。本文针对以上的问题，作了以下方面的工作：攵酝裂蛊胶馐蕉芄够杜痰奶氐悖钊氲胤治隽搜沽Σ漳诘杜膛ぞ兀频剂送型；利用所建模型，通过分析得到影响刀盘扭矩的关键性土性参数。攵远芄雇撂甯牧技际酰诙芄褂闷菁劣胪撂逍灾适视π岳砺垩芯康幕∩希开发研制了针对砂性土和粘性土的气泡添加剂。岷瞎こ淌导剩捎米灾频钠荻陨靶酝两辛耸匝檠芯浚治銎菪灾省⑵混合土性质以及气泡混合土所需搅拌扭矩之间的关系；通过对试验结果的分析，得出气泡稳定性以及发泡倍率对刀盘扭矩的影响规律。关键词：土压平衡式盾构土体改良刀盘扭矩气泡力学模型
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第一章绪论§土压平衡式盾构法简介．裂蛊胶馐蕉芄狗ǖ姆⒄购拖肿进入世纪，世界经济的迅猛发展加速了城市化建设。随着城市密集度的提高和以，行Ю煤痛丛斓叵驴占浼撼晌5苯癯鞘邢执ㄉ璧闹匾?翁猓捎枚芄心的一整套完整的建造隧道的施工方法称为盾构法【。盾构法自首次被用于挖掘英国泰进时，一般都在隧道内施加压缩空气或降低隧道沿线地下水位，甚至采用化学注浆加固因而限制了盾构的应用和发展，也导致了封闭式平衡原理盾构技术的开发和应用。再辅以其它技术措施，施工效率高、安全可靠，大大提高了施工质量和工程进度，是一种划时代的盾构施工新技术。但是泥水盾构工法要求设置泥水和土砂分离处理系统，该系统的设备复杂，造价高、使用时占地面积大，对都市施工的狭窄场地而言，不仅成本高而且占地问题很难解决。为了简化施工设备，降低成本，人们推出了用开挖土体稳定平衡式盾构施工的实例最多，据资料统计，截至年上海市隧道工程施工中使用盾高层建筑的不断增加，地面可利用空间越来越少，而地下又布满了各种用途的管线，所法来开发地下空间则是一种最佳选择。盾构机是一种既能支承地层的压力、又能在地层中掘进的施工机具；以盾构机为核晤士河河底隧道以来，迄今已有嗄甑睦贰Ｔ缙谑褂玫亩芄刮3ǹJ剑诘叵戮开挖面土体等辅助技术措施。由于以上的措施对施工安全、地面沉降以及环境保护不利，世纪年代初，英国首先开发了泥水加压式盾构法，用泥浆代替气压，一般不开挖面的土压平衡式盾构法。年，第一台土压平衡式盾构机在日本东京被采用，其外径为，在含水砾层中掘进了长闹鞴芟摺４哟艘院螅裂蛊胶馐蕉芄狗ň罅康墓こ淌导图术改进，经过多年的发展，已成为能适应从软弱粘性土到砂砾土广泛范围的隧道施工方法，并得到世界各国的广泛应用【。日本隧道协会对世界盾构施工法现状展开的通信调查结果显示，从至年的这六年间，土压平衡式盾构机的比例已经从％增大到％。在国内，上海使用土压构机台，其中土压平衡式盾构机占台。近几年，我国北京、上海、广州和南京等城市隧道建设中也大量地采用土压平衡式盾构法进行施工。土压平衡式盾构法由于其技术与经济方面的优势，已经成为隧道建设特别是城市地铁建设不可豁缺的隧道施工技术。第一章绪论
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＼。。Ⅲァ否炊４翊弋一卜—漆济ǎ禢簂／。诜衡，从而使开挖面土层保持稳定，这就是土压平衡式盾构的基本工作原型【俊／．’尢盾构机的所谓盾是指保持开挖面稳定的刀盘和压力舱、支护围岩的盾构钢壳，所谓构是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆【俊Ｍ裂蛊胶馐蕉芄够窃谄胀ǘ芄够幕∩希在盾构中部设置一道密封隔板，使密封隔板与开挖面土层之间形成一个密封泥土舱，即所谓的压力舱，刀盘在压力舱中工作。因此，土压平衡式盾构机主要由盾壳、刀盘、密封隔板、螺旋排土器、盾构千斤顶、管片拼装机以及盾尾密封装置等构成。土压平衡式盾构工作时，盾构由盾构千斤顶向前推进，由刀盘切削下来的泥土充满压力舱和螺旋排土器壳体内的全部空间，并依靠充满的泥土来支护开挖面土层