土压盾构原理及施工工艺
土压平衡盾构施工简介
（5）龙门吊
区间配置16T龙门吊一台，45T龙门吊两台，沿管片堆放场、盾构材料堆放场、渣土池及工 作井、出土口之间设置龙门吊轨道梁，用于调运渣土、调运材料分别安装龙门吊供专门使
用，龙门吊轨道基础尽量与车站施工合建，注意与监理沟通龙门吊轨道基础方案报批。
（6）砂浆站
临近始发井口或者出土口设置砂浆站，并配置80T以上水泥罐、砂池、膨润土及水泥堆放场，
4、 盾构机组装应注意的问题 5、 盾构机调试应注意的问题
（三）盾构始发及试掘进
1、负环管片安装 2、洞门密封与洞门破除
3、盾构始发
（四）盾构正常掘进
1、 掘进模式与主要参数控制 2 、掘进方向控制
（五）盾构到达及盾构解体吊出等过程
（六）联络通道施工 （七）洞门施工
（八）盾构施工测量与监测
（一）盾构施工整体筹划（人、机、料、法、环）
构始发定位是否准确关系到盾构机开始掘进时，盾构机的实际中线和设计中线的偏差大小
以及盾构机的掘进姿态是否理想等问题，所以应该给予足够的重视，在整个托架定位放样 过程，包括内业资料计算，都必须有相应的检查和复核，确保定位准确，符合策划要求。
（3）托架的重要作用是：支撑300吨重的盾体，使之保持稳定；为盾构机的井下安装提供平台；
富水圆砾地层中土压平衡盾构施工工法(2)
富水圆砾地层中土压平衡盾构施工工法富水圆砾地层中土压平衡盾构施工工法一、前言随着城市化发展的不断加快，地下空间的利用逐渐受到重视。
在地铁、隧道等地下交通建设中，盾构施工成为一种常见的方法。
富水圆砾地层是地下工程中常见的地质类型，其特点是水位高、透水性好，对盾构施工提出了很大的挑战。
为了克服这些挑战，富水圆砾地层中土压平衡盾构施工工法应运而生。
二、工法特点富水圆砾地层中土压平衡盾构施工工法具有以下特点：1. 适应性强：该工法适用于富水圆砾地层中的盾构施工，有效解决了高水位和透水性好的问题。
2. 土压平衡：通过在盾构掘进前后维持一定的土压差，保持盾构工作面的稳定，有效防止水流进入盾构工作面。
3. 安全可靠：采用适当的喷射混凝土和封闭液体，确保工作面稳定，并达到防水的效果。
4. 施工效率高：减少对地下水的影响，加快盾构工作的速度，提高施工效率。
三、适应范围富水圆砾地层中土压平衡盾构施工工法适用于以下情况：1. 地下水位较高的地区，水位高于掘进面。
2.地质条件好的地区，圆砾颗粒较大，透水性好且强度高。
3.地下交通建设，如地铁、隧道等。
四、工艺原理富水圆砾地层中土压平衡盾构施工工法的主要原理是通过维持一定的土压差，将工作面与周围地层隔离，防止水流进入工作面。
具体工艺原理如下：1. 封闭工作面：在盾构掘进前，通过喷射混凝土等方法，封闭工作面周围的地层，形成一个封闭区域。
2. 调节质量平衡：在掘进过程中，通过调节注入的封闭液体的质量和密度，维持一定的土压差，使工作面保持平衡。
3. 预防水流入：通过喷射封闭液体和合理布置围岩锚杆等措施，防止水流从地层进入工作面。
五、施工工艺1. 准备工作：包括勘测设计、设备准备、施工队伍组织等。
2. 封闭工作面：利用喷射混凝土等方法，封闭工作面周围的地层，形成一个封闭区域。
3. 控制土压：通过对注入的封闭液体的质量和密度进行监控和调节，维持一定的土压差。
4. 防水处理：采用合理的围岩锚杆布置和喷射封闭液体等措施，防止地下水流入工作面。
土压平衡盾构机工作原理
土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，它能够在不破坏地表的情况下进行隧道的开挖和支护。
相比传统的开挖方法，土压平衡盾构机具有施工安全、施工速度快、对周围环境的影响小等优点。
它的工作原理是利用盾构机的推进装置和掘进装置相互配合，通过对土壤的剥离和推进来实现隧道的开挖。
土压平衡盾构机主要由盾构体、推进装置、掘进装置和支护装置等部分组成。
工作时，盾构机首先进入工作区域，并进行钻孔和张拉导管的工作。
然后，开始进行掘进作业。
掘进装置首先钻入土壤中，然后通过旋转刀盘对土壤进行切削。
切削后的土层由盾构体上的切削腔集中导入盾构机内部。
此时，通过压泥管将过高的压力排出。
在土压平衡盾构机的施工过程中，土壤中压力是非常重要的，它能够确保隧道工作面保持稳定，并防止隧道塌陷。
土壤压力的平衡是软弱地层盾构施工中的关键，其中包括孔前土压力平衡、孔内土压力平衡和孔后土压力平衡。
在孔前土压力平衡过程中，当推进装置推进一定距离后，需要通过注浆或人工通过导管来向掘进面施加压力，使前方土层形成一定的土壤压力，以防止隧道的塌陷。
而在孔内土压力平衡过程中，盾构机夹持住已经掘进的管片，并通过向管片内注浆来施加一定的内部土压力，以抵抗外部土壤的压力，确保隧道工作面的稳定。
最后，在孔后土压力平衡过程中，盾构机通过推进土层，并及时排除剥离的土壤，使工作面后面的土层得到有效支撑，以防止隧道工作面后退。
土压平衡盾构机还包括封闭空腔和气压平衡系统。
封闭空腔是指隧道后方的可供施工人员和设备出入的空间。
通过保持封闭空腔内的空气压力略高于周围大气压力，可以防止地下水渗入和土壤坍塌。
气压平衡系统则是通过控制封闭空腔内空气的压力和流动方向，来保持稳定的工作环境，并降低地下水渗入的风险。
综上所述，土压平衡盾构机通过盾构体、推进装置、掘进装置和支护装置等部分的相互配合，以及土壤压力的平衡控制，实现了地下隧道的安全快速施工。
它的工作原理在于控制土壤压力，保持工作面的稳定，同时通过封闭空腔和气压平衡系统，确保施工环境的安全和可控。
土压平衡盾构施工工艺
土压平衡盾构施工工艺1. 概述土压平衡盾构（TBM）是一种先进的隧道掘进技术，是目前全球范围内最常用的隧道掘进方法之一。
TBM 的掘进过程是由一个大型的盾构机来实现的，该机器能够将同时围绕着盾构机的土层进行压缩和保证平衡，以确保掘进过程持续稳定进行。
2. 工程准备在进行TBM 施工之前，需要进行一系列的工程准备。
首先需要进行勘探设计，以确定施工的具体方案。
其次，需要选择合适的 TBM 设备，并进行必要的试验和检验。
然后，施工方还需要对隧道工地进行清理和准备工作，将隧道工地的杂物和垃圾清理干净，确保施工现场整洁。
3. 施工方案TBM 施工的主要流程包括：钻进、开挖、支护和撤机。
在进入TBM 施工时，需要进行以下步骤：3.1 钻进TBM 施工的第一步是进行钻进作业。
钻进需要先打井，将 TBM 设备安装在井口处。
待 TBM 设备安装完成后，需要进行贯入试验，验证 TBM 设备的稳定性和准确性。
3.2 开挖在钻进作业完成后，将开始进行开挖作业。
TBM 设备通过旋转推进头，驱动盾构机前进。
同时，通过同步设置的顶板千斤顶或切削力补偿器来控制施工现场的土压平衡，以保持盾构机的稳定运行。
3.3 支护开挖完成后，需要进行支护。
支护是为了防止掘进后的隧道局部塌陷或整个管道系统的坍塌，以保证工地安全和施工质量。
支护直接影响着整个施工的安全和稳定性，因此支护的工作必须得到重视。
3.4 撤机当隧道开挖完成后，需要进行撤机作业。
撤机始于盾构机的后方，将主体部分拆卸下来，然后在逆向方向进行回撤，黏着部位的地基要另行考虑方案并安排实施，最后进行设备拆除和工地清理。
4. 施工优势TBM 施工具有许多优势。
首先，可保持隧道开挖的高度和宽度的一致性，大大提高了施工效率。
其次，TBM 施工的噪音和灰尘要比传统的开挖方法低得多。
此外，TBM 施工能够同时进行多个施工步骤，相对传统施工方式更加快速高效。
5. 施工安全TBM 施工需要进行严格的安全控制。
土压盾构穿越超大埋深富水断裂带施工工法(2)
土压盾构穿越超大埋深富水断裂带施工工法土压盾构穿越超大埋深富水断裂带施工工法一、前言随着城市化进程的加快和土地资源的日益紧张，地下空间的有效利用成为了当今社会发展的重要方向。
土压盾构作为一种先进的地下隧道掘进技术，广泛应用于城市地铁、地下通道等各类工程中。
然而，在穿越超大埋深富水断裂带时，由于地下水压强大、连续泥土层的稳定性较差等因素，土压盾构施工面临着较大的挑战。
因此，如何有效地实施土压盾构施工并保证工程质量成为了关注的重点。
二、工法特点土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法具有以下几个特点：1. 采用了完全控制压力平衡技术，通过控制注浆压力来平衡地下水压力，以确保施工过程中的安全稳定。
2. 引入了地下连续墙技术，通过在工作面上安装地下连续墙来增加施工面的稳定性和强度，有效地抵抗地下水和土体的压力。
3. 采用了定向冻结技术，通过在施工面周围冻结土体来提高施工面的稳定性和承载力。
4. 通过在淤泥地层中设置盆地式控制层，有效地抑制地下水的涌出，保证了施工面的安全和稳定。
三、适应范围土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法适用于以下场景：1. 深埋地下水丰富的地区。
2. 断裂带宽度较大、地下水压力较大的地区。
3. 断裂带上存在地下连续泥土层结构，稳定性较差的地区。
4. 断裂带周围形成坚固壁厚较大的条件下。
四、工艺原理土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法的施工工艺如下：1. 施工前期：进行地质勘察和分析，了解地下水情况、土体特性等。
制定详细的施工方案和工期计划。
2. 施工准备：准备必要的材料和机具设备，搭建起施工现场并进行必要的安全措施。
3. 施工阶段：先进行地下连续墙的施工，通过钢筋网、混凝土等材料将工作面与周围土体连接起来，提高工作面的稳定性。
然后进行定向冻结，通过注入冷却液在施工面周围形成冻结体，增加工作面的承载力和稳定性。
接下来进行控制层的施工，设置在淤泥地层中，通过注浆和钻进等工艺来控制地下水涌出。
土压盾构原理及施工工艺课件
土压盾构适用范围
适用范围
土压盾构适用于软土、砂土、粘 土等地质条件下的地下隧道施工
。
适用工程
广泛应用于地铁、市政管廊、水利 隧道、铁路隧道等工程建设中。
限制条件
对于岩石等硬质地质条件，土压盾 构的适用性受到一定限制，可能需 要采用其他施工方法或设备进行隧 道施工。
02
土压盾构施工工艺
施工前期准备
和挑战。
施工工艺
详细介绍在复杂地层条 件下，如何调整和优化 土压盾构法的施工工艺 ，包括设备改进、掘进 模式选择、注浆加固、
风险监控等。
施工难点与对策
重点分析在复杂地层中 施工过程中遇到的难点 和问题，如硬岩掘进、 突水突泥处理、溶洞处 理等，并分享相应的技
术创新和经验教训。
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土压盾构工作原理
土压平衡原理
利用切削刀具在开挖面上切削土体，使土体进入土压平衡 室，通过调节土压平衡室内的土压力，使之与开挖面外的 土压力保持平衡，从而保持开挖面的稳定。
推进系统
推进系统推动盾构机主机向前移动，同时支护系统根据设 定参数进行支护，确保开挖后的隧道断面保持稳定。
出土运输
切削下来的土体通过出土装置运出隧道，完成土体开挖和 运输的过程。
施工操作技术
施工人员的操作技术水平对施工质量有重要影响。控制方法包括严格 的施工人员培训、规范化的操作流程和有效的施工质量监管。
施工安全措施
建立健全安全管理体系
企业应建立完善的安全管理体系，包括制定安全规章制度 、明确安全责任和实施安全检查等。
实施作业人员安全培训
所有参与施工的人员都应接受安全培训，提高安全意识， 掌握安全操作技能。
定期进行设备安全检查
试谈土压平衡盾构机的工作原理(doc 14页)
试谈土压平衡盾构机的工作原理(d o c 14页)土压平衡盾构属封闭式盾构，土压平衡盾构在掘进过程中，随着刀盘不断切削岩土，在沿圆周布置的液压千斤顶推力下，盾构机不断向前推进。
当盾构机向前推进一个管片的长度时，便可以用管片拼装机将若干管片依从下而上的顺序拼装成环。
渣土经由有轨电瓶机车运至洞外。
下面来了解下土压平衡和泥水平衡盾构的区别。
一、土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。
螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量，出土量要密切配合刀盘切削速度，以保持密封舱内始终充满泥土而又不致过于饱满。
这种盾构避免了局部气压盾构主要缺点，也省略了泥水加压盾构投资较大的控制系统、泥水输送系统和泥水处理等设备。
二、土压平衡和泥水平衡盾构的区别1、结构不同土压平衡盾构：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压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态。
泥水平衡盾构：在盾构用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。
开挖面的密封隔仓内注入泥水，通过泥水加压和外部压力平衡，以保证开挖面土体的稳定。
2、作用不同土压平衡盾构：初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。
泥水平衡盾构：推进时开挖下来的土进入盾构前部的泥水室，经搅拌装置进行搅拌，搅拌后的高浓度泥水用泥水泵送到地面，泥水在地面经过分离，然后进入地下盾构的泥水室，不断地排渣净化使用。
3、盾构方式不同土压平衡盾构：盾构靠螺旋输送机将碴土排送至土箱，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。
土压平衡盾构机工作原理
土压平衡盾构机工作原理引言土压平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，它通过在地下挖掘隧道同时支撑周围土壤，以保持隧道的稳定性。
本文将详细解释土压平衡盾构机的工作原理，包括其基本原理、关键组成部分以及工作过程。
基本原理土压平衡盾构机的基本原理是利用液压系统来控制盾构机前端的推进和注浆，同时通过在前端设置平衡室和控制室来保持隧道内外土壤的平衡。
其工作过程可以分为三个阶段：推进、注浆和回填。
推进阶段在推进阶段，土压平衡盾构机首先将刀盘推入地下，同时通过液压系统提供足够的推力。
刀盘上安装有刀片和切削齿，它们可以将地下土壤切割成小块，并将其带到后方的螺旋输送器上。
螺旋输送器将土壤向后方运送到主体内部。
在主体内部设置有一个平衡室，它通过控制室和大气压力相连。
平衡室的作用是保持隧道内外土壤的平衡，防止地下水和土壤塌方。
当刀盘推进时，平衡室内的压力会随之增加，以抵消土壤的压力。
注浆阶段注浆是土压平衡盾构机的重要工作环节，它可以提高土壤的稳定性，并减少地下水渗透。
在注浆阶段，盾构机通过注浆管将特殊的注浆剂注入到地下土壤中。
注浆剂一般由水泥、黏土和其他添加剂组成。
当注浆剂进入地下后，它会与周围土壤发生反应，形成一个固体结构，从而增加了土壤的粘结力和抗压强度。
这样可以提供额外的支撑来保持隧道的稳定性。
回填阶段在推进和注浆完成后，盾构机开始进行回填工作。
回填是指将剩余空间填满以恢复地表原貌。
在回填阶段，盾构机会将混凝土或其他合适的材料通过输送带输送到盾构机内部，然后通过注浆管将其注入到隧道的尾部。
回填材料会填满刀盘和平衡室之间的空间，并在隧道尾部形成一个坚实的结构。
这样可以保持隧道的完整性，并提供足够的支撑，防止地下水和土壤塌方。
关键组成部分土压平衡盾构机由多个关键组成部分组成，这些部分共同协作以实现隧道施工。
以下是其中一些重要的组成部分：刀盘刀盘是土压平衡盾构机前端的关键部件，它由刀片和切削齿组成。
刀片用于切割地下土壤，而切削齿则用于将土壤带到螺旋输送器上。
土压平衡盾构
土压平衡盾构在现代城市建设中，隧道施工技术一直是一个备受关注的话题。
土压平衡盾构作为隧道施工中的重要技术手段，被广泛运用于地铁、隧道、水利工程等领域。
本文将介绍土压平衡盾构的工作原理、施工流程、应用领域以及发展趋势。
工作原理土压平衡盾构是一种通过对盾构机内部进行适当压力控制，使土体在掌握平衡条件下对盾构机的推进方向施加支护压力的施工方法。
其主要工作原理如下：1.土压平衡控制：通过盾构机内设的控制系统，对注入的压浆进行控制，使得盾构机内外的土压力保持平衡，避免挤压或塌陷的发生。
2.推力控制：由盾构机的主推进液压缸提供推力，推动盾构机朝着设计方向推进，同时根据隧道的地质条件，调整推进速度和力度，保证施工安全。
3.土体支护：在盾构机推进的同时，通过盾构机后部的支护系统提供对土体的支撑和加固，防止隧道倒塌。
施工流程土压平衡盾构施工流程一般包括以下几个步骤：1.现场勘察：对隧道工程的地质条件、地下管线等情况进行详细调查和勘察，了解地层情况，为后续施工提供数据支持。
2.盾构机铺设：将盾构机按照设计要求铺设在施工现场，进行机器调试和检验。
3.推进施工：启动盾构机，根据设计要求控制推进速度和土压平衡，逐步推进隧道施工。
4.土体处理：处理盾构机后部土体的排出和支护，防止土体坍塌，同时保护环境。
5.隧道验收：完成隧道的整体施工后，进行验收，确保施工质量和安全。
应用领域土压平衡盾构技术在地铁、铁路、公路、水利等领域均有广泛应用，其主要应用包括：•地铁隧道：土压平衡盾构在地铁隧道的施工中应用广泛，能够适应不同地质条件，提高施工效率和质量。
•水利工程：在水利隧道、排水管道等工程中，土压平衡盾构可以有效应对复杂的地下水文条件，保证施工安全。
•公路隧道：对于公路隧道的施工，土压平衡盾构可以减少交通影响，提高工程质量。
发展趋势随着城市化进程的不断加快，土压平衡盾构技术在隧道施工中将继续发挥重要作用，并呈现出以下几个发展趋势：•智能化：随着技术的不断发展，土压平衡盾构将趋向智能化，实现自动化控制和监测，提高施工效率和安全性。
《土压平衡盾构》课件
结语
1 土压平衡盾构技术的优点
该技术能够提高施工效率，减少环境破坏，并且能够应用于各种不同的隧道项目。
2 未来发展趋势
随着城市建设的持续推进，土压平衡盾构技术将继续发展，并在更多领域得到应用。
3 展望与展示
我们期待土压平衡盾构技术未来的创新和突破，为城市建设贡献更多的力量。
参考文献
1. 土压平衡盾构技术发展历程 2. 盾构技术的前世今生 3. 城市建设中盾构技术的应用前景
《土压平衡盾构》PPT课 件
土压平衡盾构是一种先进的隧道掘进技术，在城市建理、应用案例、施工注意事项以及未来 发展趋势。
盾构简介
改变城市面貌
盾构技术可以高效、安全 地掘进隧道，改变城市的 交通和建设方式。
大规模工程
盾构通常用于大型基础设 施项目，如地铁、水利工 程和石油管道。
提高施工效率
与传统爆破掘进相比，盾 构技术能够减少噪音和对 周围环境的影响。
土压平衡技术概述
1 防止地层塌方
土压平衡技术利用循环水系统平衡隧道周围土层的土压力，防止塌方。
2 减少环境破坏
与其他掘进方法相比，土压平衡盾构减少了地面沉降和振动对周围环境的影响。
3 确保施工安全
土压平衡技术可以在挖掘隧道时提供良好的稳定性，降低事故发生的风险。
土压平衡盾构的工作原理
1
工作原理概述
土压平衡盾构利用液压系统平衡土压
盾构机结构与作用
2
力，并推进隧道掘进机。
盾构机包括刀盘、推进缸和支撑系统
等组件，这些组件合作推进隧道。
3
循环水系统的作用
循环水系统用于平衡和控制土层的水
土压平衡系统的作用
4
压力，保证隧道施工的稳定性。
土压平衡盾构施工工艺
土压平衡盾构施工工艺土压平衡盾构的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。
土压平衡盾构属封闭式盾构。
盾构另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。
01工作原理1.盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转，同时启动盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的渣土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过盾构井口垂直运至地面。
2.掘进中控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍塌或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。
3.管片拼装盾构机掘进一环的距离后，通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。
02操作工艺盾构掘进时泥土质量控制1.泥土压力控制。
盾构中的泥土压力可通过以下3种方式调节：（1）调节螺旋输送机的转数；（2）调节盾构千斤顶的推进速度；（3）两者组合控制。
2.泥土塑流性控制。
泥土的塑流性可通过以下4种方法测试。
（1）土仓内的土压。
可通过设在盾构隔板上的土压计测定，是判断泥土塑流性的一种简洁方法。
（2）盾构负荷。
由掘削扭矩、螺旋输送机的扭矩等负荷的变化推定泥土的塑流性。
（3）螺旋输送机的排土效率。
泥土塑流性好的情况下，从螺旋输送机的转数算出的排土量与计算掘削土量的相关性较高。
（4）排土形状测量。
根据目测排土状况或者泥土取样的坍落度试验可以判定泥土的塑流性。
3.防止刀盘泥饼的形成：（1）土舱内水、土、气压力设定值不宜过高，应设法减小刀盘与正面岩土的挤压应力；（2）采取发泡剂等措施切断裂隙水的通道，防止地层中裂隙水涌入；（3）合理布设刀盘刀具，遇到塑性大、裂隙水丰富的风化岩土时，应及时拆除滚刀；（4）向刀盘正面压注一定量的发泡剂或润滑水，减小刀盘与正面土体的碾磨力，同时还可增加破碎的流塑性；（5）在土舱内加以适当的气压，提高螺旋输送机的排土能力。
土木工程知识点-土压平衡盾构施工系统及施工流程
土木工程知识点-土压平衡盾构施工系统及施工流程压平衡式盾构又称削土密闭式或泥土加压式盾构。
其施工方法是保持开挖面的稳定，在切削刀盘后面的密封腔内充满开挖下来的土砂，并保持一定土压力。
因为近来有几个网友在后台留言，所以小编给你们整理了这篇内容，帮助你们学习土压平衡盾构的发展基于挤压式盾构和泥水盾构，始于日本，20世纪70年代初，第一台土压平衡盾构由日本设计制造，直径3.72m。
1985年国内第一次引进土压平衡盾构，直径4.33m，1987年国内首台土压平衡盾构研制成功，直径4.35m。
特点：施工中基本不使用土体加固等辅助施工措施，节省技术措施费，并对环境无污染；根据土压变化调整出土和盾构推进速度，易达到工作面的稳定，减少了地表变形；对掘进土量能形成自动控制管理，机械自动化程度高、施工速度快。
原理：土压平衡盾构掘进机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封仓内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封仓下部的螺旋运输机向排土口连续的将土碴排出。
土压平衡原理土仓压力控制因素适用特点：在易发生流砂的地层中能稳定开挖面，可在正常大气压下施工作业，无需用气压法施工；泥水压力传递速度快而均匀，开挖面平衡土压力的控制精度高，对开挖面周边土体的干扰少，地面沉降量的控制精度高；盾构出土由泥水管道输送，速度快而连续；减少了电机车的运输量，施工进度快；刀具、刀盘磨损小，易于长距离盾构施工；刀盘所受扭矩小，更适合大直径隧道的施工；需要较大规模的泥水处理设备及设置泥水处理设备的场地。
有人认为建立新形式的标准化始走向建筑和谐的唯一道路，并且能用建筑技术加以成功地控制．而我的观点不同，我要强调的是建筑最宝贵的性质是它的多样化和联想到自然界有机生命的生长．我认为着才是真正建筑风格的唯一目标．如果阻碍朝这一方向发展，建筑就会枯萎和死亡．要使建筑结构适合于环境，要注意到气候，地位和四周的自然风光，在结合目的来考虑的一切因素中，创造出一个自由的统一的整体，这就是建筑的普遍课题，建筑师的才智就要在这个可提到完满解决上体现。
土压盾构在粘土卵石层施工工法(2)
土压盾构在粘土卵石层施工工法土压盾构在粘土卵石层施工工法一、前言土压盾构是一种先进的隧道施工方法，广泛应用于城市地下工程。
本文将介绍土压盾构在粘土卵石层施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及一些工程实例。
二、工法特点土压盾构是由线形埋头机构、推进机构、管片拼装机构和控制系统组成的一种施工设备。
它能够在粘弹性较大的粘土层中稳定推进，避免地下水的涌入，同时完成隧道的支护。
三、适应范围土压盾构适用于粘土卵石层的隧道施工，尤其适用于软弱和湿润的粘土地层。
它可以在这些地层中减少水的渗入，提高施工效率，并保证工程的安全性。
四、工艺原理土压盾构工法的实际工程应用是基于以下原理：在盾构机的推进下，土层被推入盾构机头部的斗室中，然后通过螺旋输土器输送到隧道后方。
同时，隧道壁用预制的土压支撑结构进行支护，以防止土层塌方。
通过这种方式，土压盾构能够在粘土卵石层中稳定推进，完成隧道的开挖和支护。
五、施工工艺土压盾构的施工过程包括掘进、预制管片安装和拆除工艺。
掘进过程中，盾构机通过推进系统前进，同时将土层与粉状物质通过输土系统输送出来。
预制管片安装是指在掘进过程中，随着推进机构的前进，将预制的管片逐节安装在隧道壁上。
拆除工艺是指在掘进完成后，拆除推进机构，使隧道成为连续的。
六、劳动组织土压盾构的施工劳动组织需要合理安排施工人员的数量和工作岗位，确保施工过程的顺利进行。
在施工过程中，需要有专门的人员负责盾构机的操作、土料的输送和管片的安装等工作。
七、机具设备土压盾构需要使用线形埋头机构、推进机构、管片拼装机构和控制系统等设备。
线形埋头机构用于开挖隧道，推进机构用于推进盾构机，管片拼装机构用于安装预制的管片，控制系统用于控制盾构机的各项参数。
八、质量控制土压盾构的施工质量控制需要遵循设计要求，通过实施严格的质量管理措施，包括土层稳定性的检测、管片的尺寸和位置的精确控制以及隧道壁面的平整度检查等。
土压平衡盾构施工
土压平衡盾构施工一、工艺概述土压平衡盾构施工中,由刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。
二、作业内容1、启动皮带机、刀盘、螺旋输送机等机电设备，根据测量系统面板上显示的盾构目前滚动状态选择盾构旋向按钮，一般选择能够纠正盾构滚动的方向；开启螺旋输送机的出渣口仓门并开始推进。
2、根据测量系统屏幕上指示的盾构姿态，调整各组推进油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度。
3、在盾构的掘进过程中，值班工程师及设备主管人员随时注意巡检盾构的各种设备状态，如泵站噪声情况，油脂及泡沫系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等。
操作室内主司机应时刻监视螺旋输送机出口的出渣情况，根据测量系统屏幕上显示的值调整盾构的姿态。
发现问题立即采取相应的措施。
4、掘进完成后停止掘进按以下顺序停止掘进：停止推进系统、逐步降低螺旋输送机的转速至零、停止螺旋输送机、关闭螺旋输送机出渣口仓门、停止皮带机、停止刀盘转动。
三、质量标准及验收方法1、盾构本体滚动角不大于3度。
2、盾构轴线偏离隧道轴线不大于50m m。
3、盾构推进过程中壁后注浆不小于设计方量，设计方量根据地质情况、地表监测情况调整。
4、根据横向偏差和转动偏差，应采取措施调整盾构姿态，防止过量纠偏。
5、盾构停止掘进时应采取适当措施稳定开挖面，防止坍塌。
6、必须对盾构姿态和管片姿态进行人工复合测量。
四、工艺流程图以两趟列车完成一个掘进循环为例。
五、工序步骤及质量控制说明1、工序步骤掘进准备工作就绪后，先启动水平运输设备，后启动螺旋输送机。
由盾构司机按有关盾构设备操作规定对推进系统进行检查和操作后即开始掘进，同时观察螺旋输送机排渣情况是否正常。
推进完成后，使盾构停留在管片安装模式下，并随时观察土仓内土压变化采取保压措施，防止掌子面坍塌，同时开始管片安装。
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土仓压力大于水压力及土压力之和，地面隆起
土仓压力小于水压力及土压力之和，地面下陷
3.土压平衡盾构适用土层范围
土压平衡盾构用开挖土料作为支撑开挖面稳定 的介质，要求具有良好的塑性变形、软稠度、内摩 擦角小及渗透率小。 土压平衡盾构在粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、 粉砂层等含水量较低的粘稠土壤施工时，由于该类 型土壤在螺旋输送机内压缩形成防水土塞（土塞在 后面的螺旋输送机章节中介绍），使土仓和螺旋输 送机内部产生土压力来平衡掌子面的土压力和水压 力，因此，土压平衡盾构适合在此类地质中使用。
（2） 滚刀
在硬岩中掘进时，采用滚刀进行破岩。
滚刀滚压破岩示意图 1－断裂体 2－碎断体 3－密实承载 滚刀破岩属于滚压（也称挤压）破碎岩石。滚压破岩是一种 破碎量大、速度快的机械破岩方法，其特点是靠刀具滚动产生 冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。轴力P使滚刀 压入岩石，滚动力矩M使滚刀滚压岩石，两者的共同作用使岩 石得到连续的破碎。
第一讲 土压平衡盾构
1 土压平衡盾构概述
土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板， 使泥土室和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的 泥土，依靠盾构千斤顶的推力给泥土室内的土碴加 压，使土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。 盾构作业时，刀盘挖掘的泥土支撑掌子面，作 为支撑媒介。土压平衡盾构又可细分为土压平衡式 盾构和加泥式土压平衡盾构，加泥式土压平衡盾构 装备有注入添加材料促进土砂流动的机构，添加材 料有泡沫剂、膨润土、粘土、聚合物等，可根据土 质选用。
4.2.3 刀具安装高度
刀具的安装高度应考虑盾构掘进速度、刀盘转 速、按围岩条件和滑动距离估算的磨损量等因 素选择。一般在粘附力较强的地层，为防止开 挖的碴土粘附在刀盘表面，形成泥饼而降低开 挖效率，刀具的安装高度取值较大。
滚刀与齿刀的高度差
测量刀具的高度差
刀具失效图例
刀圈卷刃与断裂
刀圈断裂
4.2.5 带压换刀作业
3) 带压换刀作业系统的主要组成部分为人员仓 及保压系统，当掘进过程中刀具工作人员进入到 土仓检察及更换刀具时，要使用人员仓。人员仓 装在前体上部，包括主仓和付仓两部分，在进入 土仓时，为了避免开挖面的坍坍，要在土仓中建 立并保持与该地层深度土压力及水压力相适应的 气压，这样工作人员要进出土仓时，就存在一个 适应土仓中压力的问题，通过调整人仓的气体压 力，就可以使工作人员可以适应常压和开挖仓压 力之间的变化。但要注意，只有通过高压空气检 查和受到相应培训有资质的人员，才可以通过人 仓进出有压力的土仓。
刀 盘 掌 子 面
广州地铁四号线微风化混合岩
4.2.7 刀具的更换与维修
（1）检查刀具润滑油，当放出的润滑油比较洁净时，可不必解体， 仅更换刀圈即可。 （2）用刨光机打磨挡圈的焊接处，直至挡圈可以脱离刀体槽。 （3）用砂轮切割机切割刀圈至刀体，然后取下挡圈，再用铁錾撑 开刀圈切口直至取下刀圈。 （4）对新刀圈进行烘烤， 在烤箱中加热170-200℃烘烤2小时， 在此期间对刀体用刨光机打磨。烘烤结束后，迅速将刀圈安装到 刀体上。 （5）对刀具的扭矩进行测试，扭矩一般控制在30-50n.m ，如果 扭矩过大，需对刀具解体，以检查刀具轴承是否损坏。 （6）对于刀具的挡圈进行安装与焊接。 （7）加注新润滑油油采用型号壳牌460润滑油，正滚刀12501300ml,中心刀2250-2300 ml。 （8）若发现放出的润滑油有大量泥碴（可能需要换密封）、铁屑 （轴承磨损），此时需要解体检查。必要时更换浮动油封、轴承 等，并进行气密性实验以检查浮动油封的密封效果。
① 弦磨
② 多重弦磨
③ 严重弦磨
刀 具 严 重 弦 磨
第二个原因刀圈回转的起动扭距不足：
以广州地铁四号线为例，掌子面主要为抗 压强度较软的塑性粘土层<5Z-1>、<5Z-2>， 以及少量的地质全风化岩<6Z>、强风化岩<7>， 不能给滚刀刀圈回转提供足够的起动扭距（一 般在30～50NM之间调整），而且塑性粘土层 粘性较大，滚刀刀孔容易被堵塞，刀盘面板处 易形成泥饼，使得滚刀相对掌子面不能良好转 动。
4.2.5 带压换刀作业
现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土 仓为例，来说明人员仓的作用。 工作人员甲先进入主室，关闭主仓与付仓以及外界之 间的仓门，按照规定程序给主仓加压，直到主仓的压 力和泥土仓的压力相同时，打开主仓和泥土仓之间的 闸阀，使两者之间压力平衡，这时打开主仓和泥土仓 之间的隔离门，工作人员甲进入土仓。 如果这时工作人员乙也需要进入泥土仓工作，乙就可 以先进入付仓，然后关闭付仓与外界之间的隔离门， 给付仓加压至与主室及泥土仓中的压力相同，打开付 仓和主室之间的闸阀，使两者之间的压力平衡，然后 打开主室和付仓之间的隔离门，工作人员乙进入主室 和泥土仓中。
4.2刀具 4.2.1 刀具的切削原理
（1）
切刀
切刀呈靴状，切刀的切削原理主要是盾构向前推进的同 时，切刀在刀盘的转动下，通过刀刃和刀头部分插入到地层 内部，象犁子犁地一样切削地层。切刀的前后角等斜面结构 有利于软土切削时的导碴作用，同时可用于在硬岩掘进中的 刮碴，其结构形式有利于碴土流动进入土仓。
海瑞克盾构
小松盾构
4.1.2刀盘开口 率
刀盘开口必须考虑围岩条件、开挖面稳定、开挖效率等 因素来决定其开口形状、尺寸和开口率大小。 1）开口形状、尺寸 开口的形状、尺寸必须能保证开挖下的碴土不堵塞在刀 盘面板前方，能顺利进入土仓内，同时应考虑地层中可 能出现的最大砾石直径与排土设备的输送能力。 2）开口率 刀盘开口率为刀盘开口部分面积与刀盘面积的比值。泥 水加压式盾构开口率大多数取10％－30％；土压平衡盾 构的开口率范围较宽；在胶结粘性土等粘附力大的地层， 开口率应尽量加大以利于碴土流动。
5）刀具漏油 油脂因密封损坏而从滚刀中泄漏出来。 造成刀具漏油的原因主要是地质条件发生急剧变化或换 刀不合理造成刀具过载，或是因刀具轴承及浮动密封的 寿命已达极限。 6）刀圈剥落 刀圈表面掉落整块的碎片，而整个刀圈 没有断裂，称为“刀圈剥落”。刀圈剥落是由于刀圈表 面产生疲劳裂纹，逐步扩展导致微观断裂，因磨损而剥 落。
4.2.5 人员仓－实现带压换刀作业
4.2.5 仓外监视
救 援 仓
4.2.6 刀具的检查和更换
为了能够快速、安全、高效地更换刀具，采取大面积 或全部更换新总成刀的原则进行。
（1）刀具外观检查
检查刀盘上所有刀具螺栓是否有脱落或松动现象；检 查滚刀挡圈是否断裂或脱落，若挡圈脱落，还应检查 刀圈是否发生移位；检查滚刀刀圈是否完好，有无裂 纹、断裂及弦磨现象；检查滚刀刀体是否漏油或轴承 损坏现象；检查直齿刀、扇形刮刀有无断齿、松动、 严重磨损或脱落现象。检查刀具的同时应检查刀盘耐 磨条、刮板开口以及防磨装置磨损情况及是否损坏并 做好记录。
4）滚刀多边形偏磨
4）滚刀多边形偏磨
根据盘型滚刀的破岩机理，盾构机作用在滚刀的强大的推进力使 刀圈贯入岩石，同时施加在刀盘上的驱动扭距使滚刀回转，以剪 切破碎岩石。若掌子面上是软下硬地层（从上至下依次为全风化 岩<6Z>、强风化岩<7>，中风化岩<8 Z >，微风化岩<9 Z >），当 盘型滚刀随刀盘回转至刀盘中上部时，由于全风化岩<6Z>、强风 化岩<7>地质较软，不能给滚刀刀圈回转提供足够的起动扭距（一 般在30～50NM之间调整），而且塑性粘土层粘性较大，滚刀刀孔 容易被堵塞，刀盘面板处易形成泥饼，使得滚刀相对掌子面不能 良好转动； 当同一把滚刀转至刀盘中下部时，由于抗压强度较高的<8Z>、 <9Z>号地层可以提供足够的起动扭距，滚刀又能相对掌子面能够 良好转动，这样，在上软下硬的广州地铁工地的混合岩地层中切 削围岩时，盘型滚刀时而回转时而不转，容易造成多边形偏磨。
4.2.2 刀具的形式 和种类
单刃刮刀（切刀） 双刃刮刀 （切刀）
周边刮刀 超 前 撕 裂 刀
球齿滚刀
4.2.2刀具的形式和种类
刀盘设计有仿形刀，能够 实现任意超挖范围的调 整以及超挖量的控制 （copy cutter）
4.2.2刀具的形式和种类
超前撕裂刀（日本称之为 贝壳刀）按刀盘双向转动 设计，减少磨损，增强刀 盘对不同地层的适应性。
土压平衡盾构适用土层范围
通过碴土改良，土压平衡盾构机也适用于在非粘、透 水性土层。 土压平衡盾构盾构机一般有三套碴土改良系统：泡沫 系统、膨润土系统和聚合物系统。 碴土改良是通过盾构机配置的专用装置向刀盘、土仓 或螺旋输送机内注入添加剂如泡沫、膨润土或聚合物等。 利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋 转搅拌使添加剂与土碴混合，其主要目的就是要使盾构切 削下来的碴土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水 性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下采用不同掘 进模式掘进时都可达到理想的工作状况。 碴土改良可使土压平衡盾构也可用在原先只适于泥水 盾构的土层中。泡沫混合物在使用后几天之内化学物质就 会完全生物分解，不存在环境污染的问题。 我集团现有的土压平衡盾构机都具有碴土改良功能， 因此都称之为加泥式土压平衡盾构。
7）挡圈断裂或脱落 挡圈（见下图）用于避免刀 圈沿轴线方向的平行位移。如果挡圈断裂或脱落会引 起刀圈位移。
4.2.5 带压换刀作业
1) 当盾构机在硬岩或自稳能力较强的地段掘进 时，因地层本身有自稳能力，不需要在土仓蓄 压以提供额外支撑压力，这种情况下可在无压 下直接进入刀盘作业。 2) 软岩、含水丰富地段掘进时，地层无自稳能 力，必须由盾构机来提供使地层稳定的支撑压 力（EPB），这种情况下便需采用带压进舱模 式来进行刀仓内的各项工作。
切刀断（断）齿