土压平衡盾构机施工过程（为您展示土木人的日常）
土压平衡盾构机施工过程（为您展示土木人的日常）气泡盾构工法是一种从砂砾层到粘土层均适用的土压盾构工法，从1980年问世以来至今已有300多例施工实例。这些实例中包括有大断面、薄覆盖土层、近接施工等各种各样的艰难条件下的施工实例。 注入气泡可使掘削土的流动性和止水性得以提高，生成所谓的气泡土，气泡土具有不粘附于面板和土舱内壁的特点。同时确保掘削面的稳定。5.加泥盾构即以膨润土、粘土等矿物为主添加材料，改良盾构掘削土特性的工法。1）泥材功能、作用机理。把泥材(高浓度的泥浆)注入到掘削土砂中，不仅可使泥土的流动性提高、抗渗性提高；还有防止粘附和降低刀具、掘削辐条、螺旋输送机等构件的磨耗；同时还可降低刀盘和螺旋输送机的扭矩。在砂砾地层中泥材填充土颗粒间隙，置换了部分间隙水，随后吸水，故颗粒间距变大，所以可以实现上述功能。2）泥材的组成。泥材的组成，以膨润土、粘土为主材，有时据土层的改良需求也会添加一些砂，此外根据需要还会添加少许增粘剂、表面活
1.土压盾构与泥水盾构的差异是保持密封土舱内的承压介质不同：泥水盾构对应的介质为泥水；土压盾构对应的介质为泥土。但足压稳定掘削面的基本原理是一致的。土压盾构推进时其前端刀盘旋转掘削地层、土体，掘削下来的土体涌入土舱，当掘削土体充满土舱时，由于盾构的推进作用，致使掘削土体即对掘削面加压。当该加压压力(削土土压)与掘削地层的土压 水压相等，随后若能维持螺旋输送机的排土量与刀盘的掘土量相等，把这种稳定的出土状态称为掘削面平衡，即稳定。泥土压的设定方法与泥水盾构的泥水压的设定方法相同。
2.泥土的功能和特性。1)泥土的作用：①防止地面坍塌。②具有一定的塑流性，可以确保排土顺畅，进而保证掘削面稳定。③全部泥土构成不渗水层，以防止地下水从排土口喷出。2)泥土特性。泥土的密度高于泥水，最重要的特性当属其塑流性，当泥土塑流性差时，应混入添加材料使其具备满足要求的塑流性。①粘性地层。粘性地层中，掘削土比原地层的强度低，多数情况下呈现较好的塑流性。但是，在砂含有率高的地层和洪积层中，因含水率低塑料流性差，故土舱内易发生泥土粘附。此时，必须注入添加材(含水)提高其塑流性。另外，一般在粘性地层中，因渗水性差，故不存在地下水从螺旋输送机喷出的问题。②砂质地层。就砂质地层而言，掘削土不仅流动性差，而且渗水性也大。所以必须确保止水性。特别是细粒含有率低于30％时，渗水倾向严重，在制订施工计划时就应考虑注入添加剂。
3.掘削面稳定。与稳定掘削面有直接关系的机构，从设备方面看，有掘削、推进机械，添加材料注入装置，搅拌机构和排土机构4种。而且只有当这些机构均都正常工作时，方可确保掘削面稳定。土压盾构的掘削刀盘有面板型和辐条型两种。从稳定掘削面方面看，选择面板型刀盘较为有利，这是因为面板有挡土的功效，这对于拆除障碍物、刀具更换等作业来说是比较有利的，另外，掘削槽口可以限制砾径。缺点是容易出现土舱内掘削土充不满；在粘性地层中掘进时，切削槽口处和隔板上容易粘附掘削土。辐条型刀盘而言，因掘削土的取入容易，故土舱易被充满；掘削面上的土压、水压和土舱内设置的土压计的检测值的差距小；掘削土在土舱内不易被压密，故粘附现象少；刀盘切削扭矩小。其缺点是当地层中混有巨砾时，巨砾无法通过螺旋输送机；当存在必须拆除的障碍物时必须慎重。
4.稳定掘削面的施工管理重点应以泥土压管理、泥土塑流性管理及掘土量管理为中心。另外，掘削面的稳定状态，还应据地层变形测量、掘削面坍塌探查等施工管理数据综合判断。为了确保掘削面的稳定，必须保持舱内压力适当。一般来说，压力不足易使掘削面坍塌；压力过大容易出现地层隆起。1）泥土压的调节方法有：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）泥土流塑性管理。即结合实时的地层条件，根据盾构掘进的有关数据连续地掌握泥土的塑性，再反馈到施工管理中。①土舱内的土压。舱内土压可通过设在盾构隔板上的土压计测定，这种关注土压力的变化判断塑流性的方法是一种简洁的管理方法。②盾构负荷。由掘削扭矩、螺旋输送机的扭矩等机械负荷的变化推定泥土的塑流性。但是这种场合下，还必须关注地层条件的变化。③螺旋输送机的排土效率。泥土塑流性好的场合下，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排土性状的测量。目测排土状况或者泥土取样的坍落度试验。3）掘土量管理。土压盾构的掘土量管理的核心是掘土量的测量 。
5.加泥盾构即以膨润土、粘土等矿物为主添加材料，改良盾构掘削土特性的工法。1）泥材功能、作用机理。把泥材(高浓度的泥浆)注入到掘削土砂中，不仅可使泥土的流动性提高、抗渗性提高；还有防止粘附和降低刀具、掘削辐条、螺旋输送机等构件的磨耗；同时还可降低刀盘和螺旋输送机的扭矩。在砂砾地层中泥材填充土颗粒间隙，置换了部分间隙水，随后吸水，故颗粒间距变大，所以可以实现上述功能。2）泥材的组成。泥材的组成，以膨润土、粘土为主材，有时据土层的改良需求也会添加一些砂，此外根据需要还会添加少许增粘剂、表面活性剂等助剂。
6.加泥土压盾构工法虽然克服泥掘削土压盾构工法的一些不足，但也带来一些不足，一是造成掘削土泥化，给运输、处理均带来麻烦；另外，加泥注入设备规模较大，致使成本升高。
气泡盾构是一种利用发泡材与压缩空气作用生成30～400μm的微细乳状发泡，替代泥土压盾构中的添加材(以粘土、膨润土等为主要材料)注入到掘削面和土舱，确保掘削面稳定的盾构。气泡盾构除气泡系统外，其它构造均与一般土压盾构相同。
注入气泡可使掘削土的流动性和止水性得以提高，生成所谓的气泡土，气泡土具有不粘附于面板和土舱内壁的特点。同时确保掘削面的稳定。
气泡盾构工法是一种从砂砾层到粘土层均适用的土压盾构工法，从1980年问世以来至今已有300多例施工实例。这些实例中包括有大断面、薄覆盖土层、近接施工等各种各样的艰难条件下的施工实例。
7.气泡盾构工法的优点：1）对砂砾地层而言，由于气泡的支承作用使掘削土的流动性得以提高，故土舱内土体不会发生堵塞。另刀盘和螺旋传输机的扭矩也会减小，利于稳定掘削。2）对硬质粘土等容易发生粘附的地层而言，由于气泡的存在防止了掘削土与盾构刀盘面板、掘削土与土舱内壁的粘附，利于正常掘削。3）由于气泡可以置换存在于土颗粒间隙中的水，故掘削土的止水性得以提高。对于地下水位高的砂地层以往易出现的地下水从螺旋输送机喷出的现象可被抑制。4）因为气泡具压缩性，故掘削土压变动小，利于掘削面的稳定。5）盾构排出的气泡土的灭泡时间短，弃土处理容易。若要求迅速灭泡，则可采用灭泡材料灭泡。6）气泡制造设备、注入设备与加泥盾构工法的加泥盾构相比设备规模要小。7）气泡盾构的排出土的量少，故处理费用少。
8.树脂盾构。用高吸水性的树脂类材料作添加材料的泥土压盾构工法称为树脂盾构工法。因树脂材料是高分子类不溶于水的聚合物，吸水性极强，可吸收相当于自重几百倍的水，吸水后，生成粒径为0．2mm的串珠状凝胶物。故若把预吸水的树脂（吸附少量水的树脂）注入到掘削土砂中，因吸收少量水的凝胶物具有一定的弹性，故可渗入土砂颗粒中间，因继续吸水而止水。
树脂盾构工法的优点是设备规模小，防水性好，材料费用与膨润土、粘土矿物类材料基本相当，较适于高水压含巨砾的砂砾层施工。缺点是如果地下水中含盐，则功能大减；排土脱水性差。
8.注浆栓盾构工法。先向土舱内的掘削土中注入由膨润土、增粘剂、胍胶(CPM)等材料构成的主材。主材的作用是提高砾石层掘削土的流动性。随后向螺旋输送机内注入有机酸(CPS)产生吸水反应即止水作用，该止水效果被称为注浆栓效果。采用上述添加材料措施后，盾构可在砾石层顺利掘进(掘削面稳定、出土顺利、阻止出水喷砂现象)。这种土法称为注浆栓盾构工法(即CPS工法)。CPS工法的优点是对高水压、高渗水性土层行之有效的工法。缺点是材料费高；当地层中存在碱成分时(如以前对地层做过化学注浆加固)栓效应失效，即该工法失效。
9.土压盾构工法的优点：1)成本低。因土压盾构工法无需像泥水盾构那样的泥水处理系统，故设备少、现场占地面积小，成本低。2)出土效率高。因排出的是泥土，故排土效率比泥水盾构工法高。3)适用的地层范围宽。目前土压盾构工法几乎对所有地层均可适用。
10.土压盾构工法的缺点。 1)掘削扭矩大。因添加材的相对密度大(1．4～1．6)，故对掘削地层的浸渗作用小，所以掘削摩阻力大，即掘削扭矩大。致使盾构机的装备扭矩大、功耗大。2)地层沉降大。与泥水盾构工法相比，土压盾构工法对周围地层的扰动大，故地层隆起、沉降均较泥水盾构略大。不过近年来随着监测技术的进步、沉降量控制在几毫米的工程实例也有报导。3)直径不能过大。由(1)、(2)两个缺点的原因，致使土压盾构的直径目前最大仅为11m。
