土压平衡盾构平衡理论技术研究与实践应用74课件讲解.pptx

中电建成都建设投资有限公司副总工程师王国义二0二一年十月土压平衡盾构平衡理论技术研究与实践应用

引言地质是基础，设备是关键，人是根本。重点在于人对地质的认知、设备的选型和掘进的管理。土压平衡盾构施工“四不要”：不要喷涌、不要结泥饼、不要上浮、不要沉降。土压平衡盾构施工“四要”：要聚合物改良、要土仓保压、要中盾注泥、要同步注双液浆。“四要”与“四不要”之间存在诸多联系，相辅相成。与大家交流探讨使用“四要”，从而达到“四不要”的效果。本文所讲是个人认识，仅供参考。如有不对之处，请批评、指正。名词解释：盾构平衡（无变形）、强结合水、弱结合水（浆糊）、自由水、静止土压力系数（K0）、水土（侧）压力、给水度。

目录CONTENTS1土压平衡盾构平衡理论下一步重点工作3盾构掘进时盾体上方的平衡4盾构掘进时管片脱出盾尾的平衡2盾构掘进时开挖面的平衡5渣土改良6成都刀具应用

一、土压平衡盾构平衡理论土压平衡盾构掘进施工包括盾构刀盘开挖面的平衡、盾体上方的平衡和盾尾后方的平衡。开挖面处不超（欠）挖、盾体周围空隙有效填充、管片与开挖面之间空隙填充饱满，只要这三处控制住就能达到0沉降的结果，才是真正达到了土压平衡盾构平衡状态。土压平衡盾构掘进沉降示意图土压平衡盾构机

目录CONTENTS2盾构掘进时开挖面的平衡下一步重点工作3盾构掘进时盾体上方的平衡4盾构掘进时管片脱出盾尾的平衡1土压平衡盾构平衡理论5渣土改良6成都刀具应用

二、盾构掘进时开挖面的平衡原土压平衡盾构水土压力平衡示意图岩土中土骨架是各向异性的，孔隙水（重力水）是各向同性的，在计算静止侧向水土压力时土骨架应力要乘以侧向静止土压力系数k0，侧向水土压力计算公式为：σ1=k0σ′+μ1。式中:σ1为侧向总应力,kPa;σ′为平面上有效法向应力（土骨架应力）,kPa;μ1为水应力（太沙基认为是孔隙水压力）,kPa。

二、盾构掘进时开挖面的平衡现今周边圆弧形刀盘实际开挖面示意图微小单元体A点受力分析示意图

二、盾构掘进时开挖面的平衡详细内容见论文《盾构平衡压力理论计算与应用技术》。为便于计算，假设原状土内无孔隙水，开挖面至地表原状土为均一地层，重度为γ，地表至开挖面任一点的高度为h，原状土静止侧压力系数为k0，开挖面和开挖成型面任一点的平衡压力为σ。（1）垂直于刀盘中心的开挖圆面（Ⅲ区）平衡压力计算垂直于刀盘中心的圆面上的任一点平衡压力根据土力学理论等于原状土的静止侧向土压力。σ＝γhk0（2-1）（2）周边滚刀开挖面（Ⅱ区）平衡压力计算取圆弧体内表面上任一点A（如图），在A点上开挖面前方假设有一原状土微小单元土体，经A点切削后形成土体形状，通过此点平行于刀盘中心线的直线与通过此点刀盘圆弧的竖向切线的夹角为α，此点横向水平线与刀盘横向切线的夹角为β。①当α＝0，β＝0时，σ＝γh；（2-2）②当0α90°并且0β90°，αβ时，设微小单元土体上表面为正方形，端点分别为A、B、C、D，与圆弧面竖直相交点分别为F、G、H。由于此为微小单元土体，所有两点间的圆弧长度简化为两点间的直线长度，四点间的圆弧面简化为平面。

二、盾构掘进时开挖面的平衡设LAB=LBC=LCD=LAD=Δl，（2-3）由几何尺寸推导出∠DAH=α，∠BAF=β；（2-4）由于是微小单元土体，可简化为LAH=LFG，LAF=LHG，从而三角形面积SΔAHF=SΔGHF；（2-5）由于是微小单元土体，简化三角形面积为SΔHIG=SΔABF；SΔAHD=SΔFGJ；（2-6）由（2-4）式可计算出LDH＝Δltanα；LBF＝Δltanβ；（2-7）由（2-3）、（2-7）式可计算出: