2.土压平衡盾构及泥水平衡盾构的结构原理.docx

2.土压平衡盾构及泥水平衡盾构的结构原理.docx产前筛查机构评审要点
土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理
傅德明 **********
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上海市土木工程学会

土压平衡盾构的结构原理
土压平衡盾构的基本原理
土压平衡盾构属封闭式盾构。盾
构推进时，其前端
刀盘旋转掘削地层土体， 切削下来的
土体进入土舱。当
土体充满土舱时， 其被动土压与掘削
面上的土、水压基
本相同，故掘削面实现平衡 (即稳定 )。
示意图如图 所
示。由图可知， 这类盾构靠螺旋输送
图 1 土压盾构基本形状
机将碴土(即掘削
弃土 )排送至土箱，运至地表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。

土压盾构稳定掘削面的机理，因工程地质条件的不同而不同。通常可分为粘性土和砂质土两类， 这
里分别进行叙述。

因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。即使粘聚力大的土层， 碴土的塑
流性也会增大，故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进行控制。对塑流性大
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的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。
地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停止。解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材，并作连续搅拌，以便提高土体的塑流性，确保碴土的顺利排放。

就砂、砂砾的砂质土地层而言，因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大；渗透系数大。当地下水位较高、水压较大时，靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。再加上掘削土体自身的流动性差，所以在无其它措施的情况下，掘削面稳定极其困难。为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材，不断搅拌，改变掘削土的成分比例，以此确保掘削土的流动性、止水性，使掘削面稳定。
土压盾构的种类
按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表 1。
表 1 土压盾构的种类
稳定掘削面的措施 适用土质
盾构名称
削土加压式盾 ①面板一次挡土。
冲积粘土：粉土、粘土、
构
砂质粉土、砂质粘土、
②充满土舱内的掘削土的被动土压稳
定掘削面。
夹砂粉质粘土
③ 螺旋输出机排土滑动闸门的控制
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作用
加水式土压盾 ①面板一次挡土。 含水砂砾层
构
②向排槽内加水， 与掘削面水压平衡， 亚粘土层
增土体的流动性。
③滞留于土舱内掘削土通过螺旋传送
机滑动闸门作用挡土。
高浓度泥水加
①面板一次挡土。
松软渗透系数大的含水
压式土压盾构
②高浓度泥水加压平衡，并确保土体
砂层，砂砾层，易坍层
流动。
③转斗排土器的泥水压的保持调节作
用。
加泥土压盾构 ①向土舱内注入泥土、泥浆或高浓度 软弱粘土层，易坍的含
泥浆，经搅拌后塑流性提高，且不渗 水砂层及混有卵石的砂
水稳定掘削面 砾层。
②检测土舱内压控制推进量，确保掘
削面稳定。
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图 2 土压平衡盾构种类
面板式土压盾构 辐条式土压盾构 ,不
. 构成系统