项目三 土压盾构机的基本构造及工作原理课件.pptx

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1、3 土压盾构机土压盾构机的的基本构造及工作原理基本构造及工作原理3.1 土压盾构机的基本构造3.2 土压盾构机的工作原理学习重点（1) 土压盾构机的基本构造及类型。（2) 土压盾构机施工的基本原理及运行管理。学习目标（1) 熟练掌握土压盾构机的构造组成。（2) 正确根据施工情况进行土压盾构机选型。（3) 了解盾构法在施工隧道时,土压盾构机是如何工作的。（4）掌握不同土压盾构机的特点,及运行管理措施。学习学习重重点及目标点及目标3.1.1 基本构造1.土压平衡盾构属封闭式盾构。 盾构推进时,前端刀盘旋转掘削地层土体,切削下来的土体进入土仓。 当土体充满土仓时,其被动土压与掘削面上的土、水压基本相

2、同,故掘削面实现平衡（ 即稳定),如图 3 -12 所示。 由图可知,这类盾构机靠螺旋输送机将渣土（ 即掘削弃土) 排送至土箱,运至地表。 由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量,确保掘削面稳定。3.1 土压盾构机的基本构造土压盾构机的基本构造2.土压盾构机类型土压盾构稳定掘削面的机理,因工程地质条件的不同而不同。通常可分为黏性土和砂质土两种。3.1 土压盾构机的基本构造土压盾构机的基本构造3.黏性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的黏结性受到破坏,故变得松散易于流动。 即使黏聚力大的土层,渣土的塑流性也会增大,故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进行控

3、制。地层含砂量超过一定限度时,土体流性明显变差,土仓内的土体发生堆积、压密、固结,致使渣土难以排送,盾构机推进被迫停止。 解决这个问题的措施是向土仓内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材,并作连续搅拌,以便提高土体的塑流性,确保渣土的顺利排放。3.1 土压盾构机的基本构造土压盾构机的基本构造4.砂质土层掘削面的稳定机理在砂、砂砾的砂质土地层中,因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大;渗透系数大。当地下水位较高、水压较大时,靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。 再加上掘削土体自身的流动性差,所以在无其他措施的情况下,掘削面稳定极其困难。为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、黏

4、土、泥水或泥浆等添加材,不断搅拌,改变掘削土的成分比例,以此确保掘削土的流动性、止水性,使掘削面稳定。3.1 土压盾构机的基本构造土压盾构机的基本构造(一)削土加压式盾构削土加压式盾构是土压盾构的基本型式,主要利用刀盘掘削下来的原状土稳定掘削面的盾构机。这种盾构主要适用的土质为粉砂黏土、细粉砂黏土、含少量砾石的细砂黏土等冲积层细粒软土,这些土体的摩擦角小,塑流性大。盾构机靠刀盘掘削土体,靠刀盘、搅拌叶片及螺旋输土机的旋转破坏土体的压密性,降低其强度,提高其塑流性。推进装置通过掘削土对掘削面施加被动土压实现掘削面的稳定。在维持掘削面稳定的前提下,由螺旋输送机的出土口排土给渣土车,运送至隧道外部。

5、3.2土压盾构机的工作原理土压盾构机的工作原理(二)加水土压盾构当掘削地层为渗水系数比较大的砂层、砂砾层时,若再利用削土加压土压盾构,尽管土仓内掘削土可以平衡掘削面上的土压,但由于孔隙率大（细粒成分少) 无法阻止地下水的涌入,即地下水会从螺旋输送机的排土口喷出,使盾构机掘进受阻。 3.2土压盾构机的工作原理土压盾构机的工作原理(二)加水土压盾构阻止地下水涌入的措施,就是在输送机的排土口处设置一个排土调整槽,该槽上部设一个加压水注入口,底部设一个泥水排放口。由加压水注入口注入加压水,与掘削面上的水压平衡（阻止地下水涌入) 起稳定掘削面的作用。螺旋输送机把土仓内的掘削土运送给排土调整槽,掘削土在槽

6、内与水混合成泥水,随后由管道输到地表,经地表的土、水分离后,分离水返回排土调整槽循环使用。3.2土压盾构机的工作原理土压盾构机的工作原理(三)加泥土压盾构加泥式土压盾构机,是靠向掘削面注入泥土、泥浆和高浓度泥水等润滑材料,借助搅拌翼在密封土仓内将其与切削土混合,成为塑流性较好和不透水的泥状土,以利于排土和使掘削面稳定的一类盾构机。掘进施工中可随时调整施工参数,使掘削土量与排土量基本平衡。盾构机仍由螺旋输送机排土、渣土由出土车运输。这类盾构主要用于在软弱黏土层、易坍塌的含水砂层及混有卵石的砂砾层等地层中隧道的掘进施工。3.2土压盾构机的工作原理土压盾构机的工作原理(四)复合土压盾构对穿越路线上强度差别较大的地层（如岩层、软岩、软土等)及掘削全断面内纵向强度不均匀等复杂地层而言,以上几种土压盾构机已失去适应性。为了适应复杂地层条件需要复合盾构机的刀盘上装有2种（或2种以上) 刀具,即可切削软土,也可切削软岩、砂砾和硬岩层。3.2土压盾构机的工作原理土压盾构机的工作原理