土压平衡盾构从哪加水？
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发布时间：2023-10-10 08:16
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时间：2024-12-03 09:38
1 土压平衡盾构的工作原理及对地质条件的适应性
1.1 土压平衡盾构的工作原理
盾构在掘进中，盾构的主驱动电机（或液压马达）带动盾构主轴承运动，主轴承带动刀盘旋转，刀盘面上布置的刀具切削下掌子面泥土，依靠刀盘后分布的液压推进液压缸的推进，使刀盘对掌子面形成挤压，挤压出的渣土由螺旋输送机输出，通过控制螺旋输送机的速度来控制出渣速度，在掌子面上形成泥土压力稳定，从而产生一种土塞效应。
1.2 对地质条件的适应性分析
（1）土压平衡盾构适用于泥土地质条件。当土压平衡盾构在泥土地层下施工时，由于泥土的黏合性，泥土在输送机内输送连续性好，出渣速度就容易控制，掌子面容易稳定，掘进效率高。另外刀盘与工作面泥土摩擦力小，刀具磨损量小，利于长距离 掘进。
（2）当地层中含有砂时，土压平衡盾构在这种地层中掘进时，由于砂料在螺旋输送机上输送连续性差，土压平衡盾构就不易形成土塞效应，掌子面就不易稳定。施工过程连续性差，效率低，刀盘与工作面土体摩擦力大，刀具磨损量大，不利于长距离掘进。
（3）在地层中富含水时，根据施工经验，土压平衡盾构对高水压（0.3 MPa 以上）的地层适应性差。由于水特性和压力的作用，螺旋输送机无法保证正常的压力梯降，不能形成有效的土塞效应，易产生渣土喷涌现象。
（4）在含有孤石地层中，土压平衡盾构易形成螺旋输送机的堵塞，刀具磨损加剧。从而对盾构刀盘开口率设计，刀具选型和布置，螺旋输送机出土能力均提出较高要求，加大了使用盾构的成本。
（5）在大埋深富水地段、粉土地层，采用土压平衡盾构，地层土质黏性较大，极易形成泥饼，必须要求有较强的渣土改良能力，比如聚合物的添加等，并有防止喷涌的能力。大比例的砂卵地层，螺旋输送机更难形成土塞，土压平衡盾构进行舱内压力控制是很困难的，即使采用保压泵渣装置，操作室操作也是难于进行土压恒定控制的。
2 泥水平衡盾构的工作原理及适应性
2.1 泥水平衡盾构的工作原理
泥水平衡盾构通过向刀盘密封舱内加入泥水(浆)来平衡开挖面的水、土压力，刀盘的旋转切削和推进在泥水（浆）的环境下进行。泥水、渣是通过泥水泵抽出，泥水是通过循环的泥水系统处理添加。由于使用泥水泵和泥水处理系统，能有效地控制掌子面的泥水压力，保持开挖面的平衡稳定性及控制地面沉降。
2.2 工作适应性分析
（1）泥水平衡盾构施工过程连续性好，效率高，且刀具在泥水环境中工作，由于泥水的冷却与润滑作用，刀具磨损小，有利于长距离掘进。
（2）泥水平衡盾构在掌子面根据要求添加泥水（浆），对掌子面的地层进行了改良，泥水平衡盾构设置卵石破碎机，对孤石进行破碎处理，所以泥水平衡盾构对高水压和砂、黏性、含孤石等地层都能适应。
（3）由于泥水平衡盾构不设置螺旋输送机，盾构内部空间变大，在大直径隧道施工具有一定技术优势。
3 两种盾构对地层透水性的适应性
地层渗透性对盾构的选择非常重要。根据国内外盾构施工经验，当地层的透水系数小于 10 -7 m/s时，可以选用土压平衡盾构；当地层的渗水系数在10 -7 m/s 和 10 -4 m/s 之间时，既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水式盾构；当地层的透水系数大于10 -4 m/s 时，宜选用泥水平衡盾构。见图 1。
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4 泥水平衡盾构和土压平衡盾构的综合比较
综合两种盾构的工作原理及适应性分析，并总结两种盾构在工作状况、配套出渣设备、施工场地、效率、经济性、环境等多方面的特点，列入表 1。
通过对两种盾构的施工风险对比分析，本文认为对目前地下施工通用的两种盾构的选择使用，主要应根据工程的地质条件，并结合效率、施工场地、施工的经济性来综合考虑。对于使用土压平衡盾构还是使用泥水平衡盾构，其前提是保证施工工程的安全性和可靠性，减少施工风险，满足工程施工的工期要求。
