土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理VIP专享VIP免费

2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理上海市土木工程学会1土压平衡盾构的结构原理1.1 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 6.1 所示。由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土( 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。1.1.1 稳定掘削面的机理及种类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。1.1.1.1粘性土层掘削面的稳定机理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。1.1.1.2砂质土层掘削面的稳定机理图 1 土压盾构基本形状就砂、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。1.1.1.3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 土压盾构的种类盾构名称稳定掘削面的措施适用土质削土加压式盾构①面板一次挡土。②充满土舱内的掘削土的被动土压稳定掘削面。③螺旋输出机排土滑动闸门的控制作用冲积粘土：粉土、粘土、砂质粉土、砂质粘土、夹砂粉质粘土加水式土压盾构①面板一次挡土。②向排槽内加水，与掘削面水压平衡，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。含水砂砾层亚粘土层高浓度泥水加压式土压盾构①面板一次挡土。②高浓度泥水加...