2014年一建市政工程知识要点：盾构掘进技术

1K413033掌握盾构掘进技术

　　一、盾构掘进控制主要内容

　　盾构掘进控制四要素：的目的是确保开挖面稳定的同时，构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾空隙。因此，开挖控制、一次衬砌、线形和注浆构成了盾构掘进控制四要素。

　　二、开挖控制

　　(一)土压(泥水压)控制

　　1.土压式盾构，以土压和塑流性改良控制为主，辅以排土量、盾构参数控制。泥水式盾构，以泥水压和泥浆性能控制为主，辅以排土量控制。

　　2.开挖面的土压(泥水压)控制值，按地下水压(间隙水压)+土压十预备压设定。

　　(2)土压有静止土压、主动土压和松弛土压。按静止土压设定控制土压，是开挖面不变形的最理想土压值，但控制土压相当大，必须加大设备装备能力。主动土压是开挖面不发生坍塌的临界压力，控制土压最小。地质条件良好、覆土深、能形成土拱的场合，可采用松弛土压，此时的松弛土压实际上就是静止土压。

　　(3)预备压，用来补偿施工中的压力损失，土压式盾构通常取10～20kN/m2，泥水式盾构通常取20～50kN/m2。

　　为使开挖面稳定，土压(泥水压)变动要小，变动大的情况下，一般开挖面不稳定。

　　(二)土压式盾构泥土的塑流化改良控制

　　1.土压式盾构掘进时，理想地层的土特性是：(1)塑性变形好;(2)流塑至软塑状;(3)内摩擦小;(4)渗透性低。

　　细颗粒(75mm以下的粉土与黏土)含量30%以上的土砂，塑性流动性满足要求。在细颗粒含量低于30%、或砂卵石地层，必须加泥或加泡沫等改良材料，以提高塑性流动性和止水性。

　　一般使用的改良材料有矿物系(如膨润土泥浆)、界面活性剂系(如泡沫)、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类(我国目前常用前两类)，可单独或组合使用。

　　3.按以下方法掌握塑流性状态：(1)根据排土性状;(2)根据土砂输送效率;(3)根据盾构机械负荷。

　　(三)泥水式盾构的泥浆性能控制

　　泥浆的两个重要作用：一是平衡开挖面土压和水压;二是作为输送介质运送土砂。

　　泥浆性能包括：相对密度、黏度、pH、过滤特性和含砂率。

　　(四)排土量控制

　　1.开挖土量(Q)计算

　　2.土压式盾构出土运输方法与排土量控制

　　土压式盾构的出土运输(二次运输)一般采用轨道运输方式。

　　土压式盾构排土量控制方法分为重量控制与容积控制两种。目前多采用容积控制方法。

　　3.泥水式盾构排土量控制

　　泥水式盾构排土量控制方法分为容积控制与干砂量(干土量)控制两种。

　　容积控制方法：计算排土体积Q3，对比Q3与Q，当Q>Q3时，一般表示泥浆流失(泥浆或泥浆中的水渗入土体);Q

　　干砂量(干土量)控制方法：计算开挖土干砂量V和排土干砂量V3，对比V3与V，当V>V3时，一般表示泥浆流失;V

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