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土压盾构及泥水盾构的性能特点及工程

选型

摘要：近年来，城市化进程快速发展，利用城市地下空间成为解决城市交通

拥堵的有效措施之一。源于盾构是建造地下隧道所必须的设备，因此本论文将通

过分析土压盾构和泥水盾构的性能特点，继而基于施工区间的地质水文条件进行

分析选型，在保证安全性，技术性，经济性相结合的基础上，选择出最优化最适

宜的盾构类型。

关键词：盾构机土压盾构泥水盾构隧道

0引言

随着我国经济技术的高速发展，城市交通的发展为城市的整体发展提供诸多

便利条件。其中发展地铁等地下交通显得尤为突出。而城市轨道交通工程的开展

使得盾构得到了广泛的应用。盾构是建造地下隧道必不可少的装备，在隧道施工

中，盾构机可兼有机、电、液、光和计算机技术。应用盾构施工的地下隧道建设

成为城市地铁、公路、铁路隧道广泛应用的最主要工法，因而盾构机的选型在工

程应用和施工选型中显得十分重要。

本文将通过分析泥水盾构和土压盾构的性能特点，针对不同的是公平区间进

行盾构的合适选型，从而充分发挥盾构快速、安全、优质、环保、地质条件破坏

程度较小、自动化程度高等优势，选择出既保证工期又环保高效的最优盾构类型。

1盾构类型区分

盾构一般分为泥水盾构（泥水平衡盾构）和土压（土压平衡盾构）盾构，泥

水盾构是指在盾构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。盾构推进时开挖下来的泥土进入盾构前部的泥水室，

经搅拌装置搅拌，而搅拌后的高浓度泥水通过泥浆泵运送到地面，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。

土压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。土压平衡盾构属于封闭式盾构，盾构推进时，其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，使得觉晓面与盾构面处于平衡状态。

2土压盾构和泥水盾构的性能特点

通过对盾构类型的区分和认识，在了解盾构工作原理的基础上，对不同盾构

类型的性能特点总结如下：

泥水盾构具有控制泥水压力，保持工作面稳定，沉降较小；排土采用泥浆管

来输送，水压较高地段也不会出现喷涌现象；使用泥水，需要扭矩较小，刀具不

易磨损；使用流体运输弃土输送效率高，适合长距离输送的优势。

土压盾构具有控制土仓压力，有效平衡外部土压和水压，保持工作面的稳定

性，沉降较小，控制精度高，适用范围广，适合混合地层，弃土较容易处理，费

用较低的优势。

项目泥水平衡式盾构土压平衡式盾构

地质渗透系10-2以上10-3~10-1

情况数

孔隙水无特别限制，可通过泥浆压宜小于150kpa，万一超过

压力来控制值，需要启用相应的防喷措施。

细颗粒10%以上可适用极细颗粒

比例

含水量无特别限制小于30%

浆、水、泡沫等来增加流动性

土的硬无特别限制，但需考虑对付

度、N值、硬岩的措施具的维修

内摩擦力、

粘着力

表1-土压盾构和泥水盾构比较

3盾构选型

盾构选型是盾构法施工的关键环节，直接影响盾构施工的安全、质量、成本

以及工程的顺利收工。盾构选型是盾构法隧道能否安全、环保、优质、经济、快

速建成的关键因素之一。

盾构选型需考虑刀盘开口率、刚度、强度、弹性变形量、刀具配置、推进