土压平衡盾构和泥水平衡盾构的特点及适应性分析

1、匸程机械第卷年 月试验研究一 向改进风塌导风罩设计，以改善冷却风的流动状 态，从而降低冷却系统的噪川。同时改变风厨的导风 罩结构，改变氏自振频率，避免共振区，减小由丁共 振产生的机械噪声。在主动降噪方面，我们采取的技术措施是选用 低噪声风扇。在确保散热能力的前提下，适当降低冷 却风扇转速和减小风扇直径：因为风扇噪声与风扇 直径的大小、转速的高低成正比，直接影响风扇噪声 。选用性能优良的排气消声器也是有效控制发动机 排气唤卅的关键。参考文献靳晓椎，胡子谷工程机械噪川控制学 上海：同济 大学出版社李耀中噪声控制技术北京：化7匸业出版社,潘仲麟噪声控制技术北京：化学工业出版社,靳晓雄汽车振动分析上海

2、：同济大学出版社,通依地址：巫庆山九龙坡区九龙网区区徐工巫庆匸程机 械冇限公司技术品质部（ ）（收稿口期：）© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 匸程机械第卷年 月© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 匸程机械第卷年 月土压平衡盾构和泥水平衡盾构的特点及适应性分析中铁隧道集团 堀时轩摘 mi嘉応齐k席地用石匸心赢川

3、心云羔需I二目m十;丽需丿鬲馮t衡用构的掘进机理及对不同地质的适应性进行分析，给出了两种用构对地以透水性的适应性加料.tt同时还总结两种盾构在丁作状况、甩套出戒设备、施匚场地、效率、经济性、环境等慕方面的特点对t-泥水平衡用构和上压平衡历构加以综介比较。提出对LI阳地卜施匚通川的种曲构的选择使用，上;要根据工程的地质条件來决定，并结合效率、施丁场地、施丁的经济性來综合羽虑.对丁使用土乐平；+衡炳构还是使用泥水'卜衡屑构，其询提是保证施I： I程的安全性和町靠性,减少施IM险，满足匸程*t施工的工期耍求.f关键同:土斥半衡盾构 泥水盾构 地质条件 掘进机理 适应性© 1994-

4、2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 匸程机械第卷年 月© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 匸程机械第卷年 月H前，国内外JH构施工工程主耍是土压平衡盾 构机和泥水平衡盾构机两种机吃，针对特定的地质 条件,合理地选用盾构将使施匸风脸降低。本文从土 压平衡炳构和泥水平衡盾构的掘进机理及对不同地 质的适应性进彳f分析，对多种与厉构施工相关的

5、因 素进行比较，以期对冃前通用的两种盾构选熨有一 定的帮助。土压平衡厉构的工作原理及对地质条件的适应性土压平衡盾构的工作原理盾构在捌进中，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 盘而上布置的刀貝切削下学子而泥土，依靠刀盘后 分布的液斥推进液压缸的推进，使刀盘对学子面形 成挤压，挤压出的渣土由螺旋输送机输出,通过控制 螺旋输送机的速度來控制出渣速度，在掌子面上形 成泥土压力稳定，从而产生一种土塞效应。对地质条件的适应性分析（）土压平衡盾构适用泥土地质条件。当土 压平衡盾构在泥上地层下施工时，山泥土的黏介 性，泥土在输送机内输送连续性好，出渣速度就容 易控制，学

6、子血容易稳定，掘进效率亂 另外刀盘与 I：作而泥土摩擦力小，刀具磨损量小，利F长距离 掘进。（）当地层中含冇砂时,土压平衡盾构在这种地从屮掘进时，由J砂料在螺旋输送机上输送连续 性差，土压平衡厉构就不易形成土塞效应，掌了而 就不易稳定。施r过程连续性差,效率低，刀盘与工 作面土体摩擦力大，刀具磨损员大，不利r长距离 掘进。（）在地层中富含水时，根据施工经验,土压平 衡盾构对高水压（以上）的地层适应性差。由水特性和斥力的作用，螺旋输送机无法保证正常 的爪力梯降，不能形成何效的土塞效应，易产生渣土 喷涌现彖。）在含冇孤石地层中，丄压平衡盾构易形成 螺旋输送机的堵塞,刀具辭损加剧。从而对盾构刀盘 开

7、【I率设计，刀其选型和布豐，螺旋输送机出土能力 均提出较高耍求，加大了使用盾构的成本。（）在大埋深富水地段、粉土地层，釆用土压平 衡盾构，地层十质黏性较大，极易形成泥饼，必须耍 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。人比例的砂卵地层，螺旋输送机 更难形成土塞，土圧平衡盾构进行舱内压力控制是 很闲难的，即使采用保斥泵渣装置，操作京操作也是 难r进行土压恒定控制的。泥水平衡盾构的工作原理及适应性泥水平衡盾构的 工作原理泥水平衡盾构通 过向刀盘密封舱内加 入泥水浆來平衡开 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

8、水是 通过循环的泥水系统 处理添加。由使用 泥水泵和泥水处理系 统，能仃效地控制掌 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.工作适应性分析 （）泥水平衡盾 构施匸过程连续性好，效率高,且刀具在泥水环境中 工作，宙泥水的冷却与润滑作用，刀JL磨损小，有 利丁长距离堀进。（）泥水平衡盾构在学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 豐卵石破碎肌，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。（）由于泥水平衡盾构不设置螺旋输送机，盾 构内部空间变人，在人苴径隧道施：其有一定技术 优势。两种盾构对地层透水性的适应性地层渗

9、透性对盾构的选择非常車耍。根据国内 外盾构施工经验，当地层的透水系数小 时，可以选用土压平衡质构：洛地层的渗水系数在 和之间时，既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水式盾构；肖地口的透水系数人J- 时,宜选用泥水平衡盾构。见图°泥水平衡盾构和土床平衡盾构的综合比较试验研究图1地层港透性与JK构适应性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、施匸场地、 效率、经济性、环境等多方而的特点，列入表O© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights

10、reserved, 匸程机械第卷年 月© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 匸程机械第卷年 月试验研究项口土压平衡曲构泥水平衡祈构稳定开挖面保持土仓压力维持开挖而土休稳定冇压泥水能保持开挖面地层稳定地质条件适应性在砂性七等透水性地肚中要有七体改良的特殊措无需特殊十体改良措施，有循环的泥水（浆）即能适 施应各种地质条件抵抗水土压力程泥土的不透水性在螺旋机内形成土塞效应抵抗 皓泥水在开挖而形成的泥膜抵抗水土压力.更能适 水土压力应高水压地层控制地衣沉降保持上

11、仓斥力、控制推进速度、维持切削虽与出土控制泥浆质就、床力及推进速度、保持送排泥星的动 员相平衡态平衡陡洞内的出渣 用机乍牵引流牟进行运输由门吊握升出浹.效率低 使用泥浆泵这种流休形式出渣效率侖渋土处理克接外运需耍进行泥水处理系统分离处理土层对质壳的阻力大,曲构推进力比泥水平衡厉构由丁泥浆的作用，土层对盾壳的阳力小，晞构推进力 府科赧力大比土压平衡盾构小协厂頁让盛厶山乐尙打”切削面及土仓中充满泥水,对刀具、刀盘起到润滑冷刀盘及刀具寿命豐;蹩讐聲力'土豐兰警?豐却作用，康擦阻力与土压平衡脂构相比耍小，泥浆搅 刀盘转矩盾构耍短,刀盘驱动转矩比泥水平衡盾构大豐力；：'相瓷讐而m其刀具、

12、刀盘的卷命耍长，刀盘驱动转矩小开挖土的输送随看掘进距离的增加'其施工效率也掘削卜來的渣土转换成泥水通过管逍输送.并施 推成效率降低，辅助工作多工性能良好辅助工作少，故效率比土压平衡所构高壯泊 皿3需矿车运送渣土，渣上何可能撤落相对而二环境 釆用流体输送方式出渣不需耍矿车，隧洞内施匸环狮内环境较差境良好址渣土呈泥状，无需进厅任何处理即可运送所以占在施匚地而碍配？t必耍的泥水处理设备，占地面积 施工场地地而积较小较大经济性驚要狀旷车和配套的门弘强设統置费用需要泥水处理系统浪套设备购置费用高衣用构类型特点对比农通过对两种盾构的施匸风险对比分析，木文认 为对I前地卜施匸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、施匸场地、 施匸的经济性來综介考渥。对丁使用土压平衡厉构 还是使用泥水平衡盾构，貝:前提是保证施匸丁程的安全性和可靠性减少施丁风险，满足匚程施丁的匸 期耍求。通信地址：河南新乡市人民路 号中伙隧逍集团股份公 司设物部（ （收稿日期：）© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House.