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土压平衡盾构施工技术嘿，咱今儿就来唠唠土压平衡盾构施工技术这档子事儿。
你说这土压平衡盾构施工技术啊，就好比是一个超级大力士，在地下悄咪咪地干着大工程呢！它能在那泥土里挖出一条通道来，还能把周围的土啊啥的都给稳稳当当弄好，厉害吧！你想想看，要是没有这技术，咱要在地下修个地铁、挖个隧道啥的，那得多难啊！得像老鼠打洞一样一点点抠，那得抠到啥时候去呀！可这土压平衡盾构一来，嘿，问题迎刃而解。
它就像是个聪明的小精灵，前头有个大铲子，呼呼地挖土，挖下来的土呢，就通过一系列的装置给处理好，该运走的运走，该留下的留下，让整个施工过程有条不紊。
这就好比咱做饭，得先把菜切好，调料备好，然后才能开始炒，一个道理嘛！而且啊，它工作的时候可安静啦，就那么悄悄地在地下前进，地面上的人可能都感觉不到它在干活呢！这要是换成人去挖，那不得叮叮当当吵死啦。
这技术还特别靠谱呢！能保证施工过程中周围的土体稳定，不会出现塌陷啥的危险情况。
就像给地下搭了个坚固的房子，安全得很呐！你说这土压平衡盾构施工技术是不是很牛？它就像是地下世界的英雄，默默地为我们的城市建设做贡献。
咱再说说它的施工步骤吧。
首先得选好盾构机，就跟咱挑工具一样，得选个顺手的。
然后呢，盾构机就钻进土里啦，一边挖一边把土处理好。
在这个过程中，还得时刻注意各种参数，就跟咱开车得看仪表盘一样，可不能马虎。
接着呢，挖好的隧道得进行衬砌啊，就好比给房子装修，得弄得漂漂亮亮的。
这当中的每一个环节都不能出错，稍有不慎，可能就会出问题哦。
就像搭积木，一块没搭好，可能整个就倒啦！土压平衡盾构施工技术啊，让我们的城市交通越来越发达，让我们的生活越来越便利。
我们每天坐地铁、过隧道的时候，可别忘了这背后有这么厉害的技术在支撑着呢！所以啊，咱得好好感谢这土压平衡盾构施工技术，它可真是个了不起的大功臣呐！你说是不是呢？。
土压平衡盾构机的土压控制作者：武德民来源：《城市建设理论研究》2012年第33期中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：前言：随着地下空间的发展，盾构技术已广泛的应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。
在我国的各项施工中盾构机的种类越来越多，其中土压平衡盾构机以其整体结构简洁、适应地质范围广、占地空间小、施工成本低等诸多优势，成为建设单位和施工单位的首选。
土压平衡盾构机在施工中的难点和重点就是土压平衡的控制。
1盾构机土压平衡的原理1.1土压平衡盾构机的组成：刀盘，渣土仓，盾体，螺旋机，推进系统，加泥加泡沫系统，管片拼装系统等（如图1）图11.2土压平衡盾构机的土压控制，刀盘切削下的渣土经过刀盘的开口进入渣土仓，通过充满土仓的渣土形成的土仓压力来平衡开挖面的水土压力，土仓内的渣土通过螺旋输送机排出，螺旋输送机的排土速度与盾构机的掘进速度形成一个动态平衡，维持开挖面的水土压力平衡，保证掌子面的水土稳定，保证地表不会沉降、坍塌。
2土压平衡盾构机土压平衡的实现2.1土压盾构机PID的自动土压调节控制，通过装在土仓壁上的土压计实时监测土仓压力，土压计监测到的土压力传送到PLC，PLC计算出检测值与目标值的差值E，通过PID控制，自动调节螺旋输送机的转速，使E值趋向于0，当E值大于0时，PLC发出指令，增加螺旋输送机的转速，提高出土量直至土仓内的土压力重新达到平衡状态，反之E值小于0，螺旋输送机降低转速，减少出土量，以保持土仓内压力平衡，保证盾构机正常掘进。
2.2上述为为土压平衡的自动模式，在实际操作中，操作手一般为手动控制，其过程是PID控制一样的，操作者观察土压计的实测值，与目标值进行比较，人为的调整螺旋输送机的转速，控制土压力在一定的范围内。
3土仓压力的形成3.1土体在自重的作用下，土体中的所有垂直面和水平面都是主作用面，根据土力学理论，天然土体内垂直静压力Eo=土的密度ρ Х埋置深度h，3.2土仓压力可以分为静止土仓压力Eo、被动土仓压力Ep、主动土仓压力Ea，3.2.1静止土仓压力：当盾构机停止掘进静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对土仓的压力称为静止土仓压力Eo 。
砂卵石地层是一种常见的盾构施工地质条件，对于盾构掘进中的土舱压力及地层变形控制，以下是一些原则：
平衡土压原则：在盾构掘进过程中，应通过合理控制土舱内外的土压力差，实现土压平衡，避免过大的土压力对盾构机和周围环境的影响。
通过合理的土压平衡措施，减小土舱压力，保证施工安全。
前盾支护原则：砂卵石地层的稳定性较差，容易产生松散堆积和坍塌现象。
在盾构掘进中，应采用前盾支护措施，如钻孔注浆、预制衬砌等，加固地层，防止地层塌方和涌水等问题的发生，保证施工的顺利进行。
监测与控制原则：在盾构掘进过程中，应设置合理的监测系统，对土舱压力、地层变形等进行实时监测。
通过监测数据的分析，及时调整施工参数，采取相应的措施，控制土舱压力和地层变形，保证工程的安全和稳定。
预测与预防原则：针对砂卵石地层的特点，通过前期勘察和实地调查，对地层的特性进行充分预测。
在施工过程中，根据预测结果，采取相应的预防措施，减少不可预见的地层变形和工程风险的发生。
综上所述，针对砂卵石地层的土压平衡盾构掘进，需要根据具体的工程情况和地质条件，制定合理的施工方案和控制原则，确保土舱压力的平衡、地层的稳定和施工的安全顺利进行。
同时，充分的监测与预测工作也是保证施工质量和工程安全的重要手段。
压力舱内土体状态控制方法一、工程概况本标段区间隧道全部采用土压平衡式盾构掘进，土压平衡是利用盾构机切削的泥土充满密封仓并保持适当的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面进行支护的目的。
平衡压力的设定是土压平衡盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，其中包括推力、推进速度和出土量三者的相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用。
因此，盾构推进过程中，要根据不同地质泥土厚度、地面建筑情况并结合地表隆陷监测结果及时调整设定土仓压力，推进速度要保持相对平稳，控制好每次的纠偏量，减少对土体的扰动，为管片拼装创造良好条件。
同步注浆量要根据推进速度、出碴量和地表监测数据及时调整，将施工轴线的地层变形控制在允许的范围内。
二、土压平衡工作原理土压平衡盾构的开挖土舱由刀盘、切口盘、隔板及添加剂注入系统组成。
将刀盘切削下来的碴土填满土舱室，在切削刀盘后面装有使土舱室内土砂强制混合的搅拌臂。
借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压，产生泥土压，这一压力通过碴土及刀盘作用于整个作业面，使作业面稳定，同时用螺旋输送机排土，螺旋输送机排土量与盾构推进量相适应，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量平衡，维持土舱内土压力稳定在预定范围内。
土舱内的土压力通过土压传感器进行测量，为保证预定的土压力可通过控制推进力、推进速度、螺旋输送机转速来控制，控制原理见土舱土压力控制示意图。
当土舱内的土压力大于地层土压力和水压力时，地表将会隆起；当土舱内的土压力小于地层土压力和水压力时，地表将会下沉；因此土舱内的土压力应与地层土压力和水压力平衡。
三、土舱内初始土压力值计算（理论值）3.1计算模型在饱和粘性土及粘性土层，盾构的荷载按全土柱进行计算。
盾构周围负荷分布状态见下图。
图2 隧道负荷分布状态（周围）3.2 计算依据①《土压系列盾构施工法》。
②《上海市轨道交通杨浦线(M8线)一期工程土建Ⅲ标工程地质勘测报告》。
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制土压平衡盾构是一种在地下施工中常用的隧道掘进设备，特别适用于粘土地层。
在粘土地层中进行土压平衡盾构的掘进需要严格控制各项参数，以确保施工的安全和顺利进行。
本文将就土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制进行详细介绍。
粘土地层的特点需要充分了解。
粘土地层是由细小颗粒组成的土壤，其固结性和黏性较强，对盾构掘进施工有一定影响。
在掘进过程中，盾构机所施加的推进力会对粘土地层产生一定的变形和压缩，因此需要对地层进行综合分析，包括地质勘探、地层测试等，从而为盾构的掘进控制提供数据支持。
盾构机的性能参数需要认真把握。
在盾构掘进过程中，要根据粘土地层的特点，合理选择盾构机的推进速度、土压与泥浆压力的控制、刀盘转速、推进力等参数，以确保盾构机在粘土地层中稳定、高效地进行掘进作业。
要对盾构机进行周期性的检查和维护，确保其性能始终处于最佳状态。
泥浆与土压的平衡控制是关键。
在粘土地层中，泥浆与土压的平衡控制是非常重要的，它直接影响到盾构掘进的稳定性和安全性。
在掘进过程中，泥浆压力应根据地层情况进行调整，以确保在盾构机前方形成足够的泥浆压力来平衡地层的土压力，同时能够稳定地将土屑输送出洞外。
只有通过严格控制泥浆与土压的平衡，才能保证盾构机在粘土地层中的安全掘进。
还需要加强岩土预测与监测。
粘土地层中的地质结构复杂多变，对盾构机的掘进稳定性提出了更高要求。
需要在掘进前对地质情况进行准确的预测，包括粘土地层的厚度、倾角、强度等参数，以及地下水的情况等。
在掘进过程中，还需要进行地下岩土的实时监测，及时发现问题并进行调整，确保盾构机的安全掘进。
人员培训和安全意识的提高也是关键。
在粘土地层中进行盾构掘进，需要具备丰富的现场施工经验和技术能力。
需要对从业人员进行全面的岗前培训，包括盾构机的操作技术、地质知识、应急处理等。
还需要不断加强施工人员的安全意识，提高他们对粘土地层施工的专业认识和风险防范能力，从而保障盾构施工的安全性和高效性。
土压平衡盾构土仓压力设定与控制土压平衡盾构是一种用于地下隧道开挖的先进施工技术。
在盾构机挖进土体的过程中，为了保证人员和设备的安全，需要通过设定和控制土仓压力来保持平衡。
本文将介绍土压平衡盾构土仓压力的设定与控制的方法。
一、土压平衡盾构土仓压力设定的目标土压平衡盾构土仓压力设定的目标是在盾构机挖进土体的过程中，保持土压平衡，即土压力与地下水压力之间的差值不超过一定范围。
这样可以有效控制土体的变形和沉降，保证隧道的稳定施工。
二、土压平衡盾构土仓压力设定的方法1. 理论计算法：根据盾构机的挖进速度、土体性质和地下水压力等参数，通过理论计算得出合理的土仓压力设定值。
这种方法相对简单，但需要精确的参数输入和土质性质的准确评估。
2. 经验法：根据历次相似工程经验，结合地质勘察结果，设定合适的土仓压力。
这种方法适用于类似地质条件下的盾构施工，但需要经验丰富的专业人员进行判断。
3. 反馈控制法：利用传感器测量土仓压力和地下水压力，通过实时反馈控制系统对土仓压力进行调整。
这种方法可以根据实际情况灵活调整土仓压力，但需要高精度的传感器和快速响应的控制系统。
三、土压平衡盾构土仓压力控制的方法1. 主动控制：根据土仓压力设定值，通过改变土仓内部的工作压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对土仓内部的土体压力进行主动调节，但需要有稳定的供土系统和准确的土压力控制装置。
2. 被动控制：在土仓内设置排土管，通过调节排土管的开闭程度来控制土仓压力的变化。
这种方法相对简单，但需要准确把握土仓内外土体的平衡关系，以防止排土管过度开启引起土层失稳。
3. 水封控制：在土仓与盾尾之间设置水封装置，通过调节水封压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对盾尾处土仓压力的有效控制，但需要稳定的供水系统和精确的水封装置。
四、土压平衡盾构土仓压力设定与控制的注意事项1. 土仓压力设定值应根据实际地质条件和施工需求进行合理确定，避免过大或过小造成隧道沉降或土体塌陷。
---------------精品文档---------------土压平衡盾构土舱压力控制技术近年来，随着大量盾构隧道工程的兴建，土压平衡式盾构机使用也越来越广泛。
本文结合工程实际，就土压平衡式盾构土舱压力控制技术有针对性地进行探讨。
土压平衡、土舱压力、土体状态在土压平衡式盾构的施工法中，为了确保开挖面的稳定，需要适当地维持压力舱压力，普通，如果压力舱压力不足，会引起前方地基沉降，发生开挖面的涌水或者坍塌的危（wei）险就会增大。
如果压力过大，又会引起刀盘扭矩或者推力的增大而发生推进速度的下降或者喷涌等问题。
因此，设置合理的施工土舱压力，提高盾构隧道在施工过程中的稳定性，对于控制地表沉降、提高掘进速度、降低掘进成本有着非常重要的意义。
土压平衡盾构的开挖土舱由刀盘、切口盘、隔板及添加剂注入系统组成。
将刀盘切削下来的碴土填满土舱室，在切削刀盘后面装有使土舱室仅供参考学习第 1 页内土砂强制混合的搅拌臂。
借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压，产生泥土压，这一压力通过碴土及刀盘作用于整个作业面，使作业面稳定，同时用螺旋输送机排土，螺旋输送机排土量与盾构推进量相适应，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量平衡，维持土舱内土压力稳定在预定范围内。
土舱内的土压力通过土压传感器进行测量，为保证预定的土压力可通过控制推进力、推进速度、螺旋输送机转速来控制，控制原理见土舱土压力控制示意图 1：当土舱内的土压力大于地层土压力和水压力时，地表将会隆起；当土舱内的土压力小于地层土压力和水压力时，地表将会下沉；因此土舱内的土压力应与地层土压力和水压力平衡。
以上海地铁 M8 线延吉中路站~黄兴路站区间下行线施工中反映出的土舱压力和地表沉隆之间关系进行说明：盾构推进施工前，提前在盾构通过的轴线上方设置地面变形监测点，每隔 5m 一个，盾构施工前测定初始值。
推进 39 环时，覆土厚度 11.8m，计算土舱压仅供参考学习第 2 页力 0.22Mpa，实际设定为 0.26Mpa，推进时，反映的土舱压力和地表沉隆之间关系如下图所示：由以上图分析可知，土舱压力设定值与计算值有较大差别,盾构前方地面隆起较大，说明土舱压力设定值偏大，而实际的土压力小于设定值。
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制土压平衡盾构是一种应用较广泛的隧道掘进技术，尤其在粘土地层中的掘进控制方面具有独特的优势。
本文将对土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制进行详细的介绍。
土压平衡盾构是一种通过与周围土体保持平衡状态来进行隧道掘进的方法。
粘土地层是一种非常常见的隧道掘进环境，具有黏性和塑性较高的特点。
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制是确保隧道工程施工安全并保证地下结构的稳定的重要环节。
在粘土地层中，盾构机在掘进过程中会遇到土体的抬升和土体的侧面支撑压力。
土体的抬升主要是由于盾构机推进时引起的土体松动和渗水导致的土体流动。
土体的侧面支撑压力则是来自于盾构机前端的辅助支撑系统。
这两个因素共同作用会对粘土地层中盾构机的掘进造成一定的影响。
为了控制土体的抬升和侧面支撑压力，在盾构机掘进过程中需要采取一系列的措施。
盾构机的推进速度要适当控制，过快的推进速度会导致土体的松动和流动加剧，增加土体抬升的风险。
推进速度也要与土层的渗透性相匹配，防止土体流动过程中过大的水压差对盾构机的掘进造成干扰。
对于土体的侧面支撑压力，需要通过合理的辅助支撑系统来进行控制。
辅助支撑系统主要包括预制垫层、注浆、人工支撑等。
在粘土地层中，注浆是一种常用的辅助支撑方法，通过在盾构机前端注入一定的浆体来增加土体的黏结力和剪切强度，从而减小侧面支撑压力。
土压平衡盾构还需要合理设计和选择刀盘结构和材料，以适应粘土地层的工作条件。
刀盘结构的形状和材料的强度会影响盾构机掘进过程中的切削效果和土体的流动特性。
需要根据具体的地质条件和工程需求来选择最合适的刀盘结构和材料。
在掘进的过程中，还需要对土层的变形情况进行监测和预警。
通过地下位移监测、土压监测等手段，可以及时发现土体的变形情况并采取相应的措施进行调整和修正，确保隧道工程的安全和稳定。
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制是一项复杂而关键的工作。
通过合理控制掘进速度、辅助支撑系统的设计、刀盘结构和材料的选择以及变形监测等手段的应用，可以有效降低土体的抬升和侧面支撑压力，确保隧道工程施工的安全和稳定。
土压平衡盾构土仓压力设定与控制方法探讨论文
近年来，随着城市建设的迅速发展，土压平衡盾构土仓的使用非常广泛。
为了保证施工的安全和高效，如何科学、安全地设定和控制土仓压力成为当前研究的重点。
本文试图探讨如何正确地设定和控制土仓压力，确保施工安全和高效。
首先，要明确土仓压力的设定原则，即在限定的空间内限制压力，以确保土仓施工安全。
具体而言，应根据土仓结构及支护结构特性，选择合理的压力设定范围，以保证土仓安全；同时，应考虑施工过程对土仓结构的影响，确保施工安全。
其次，在设定土仓压力后，应进行相应的控制。
实际上，由于土仓结构的复杂性以及施工过程中的不确定性，使得土仓压力的控制变得尤为困难，这就要求土压压力控制必须采取有效的措施。
首先，应进行全面的分析，以确保压力是否在安全范围之内；其次，应综合考虑压力传感器数据，采取必要的措施进行动态控制；最后，施工工程师应定期对压力进行监测和管理，以确保压力的安全控制。
通过上述内容，可以看出，土压平衡盾构土仓的压力设定与控制是一个复杂的过程，需要综合考虑土仓结构特性、施工过程、压力传感器等多种因素，确保压力的安全控制。
因此，土压平衡盾构土仓压力设定与控制方法的探讨有助于提高施工安全和效率。
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制土压平衡盾构是一种在高风险地层中广泛应用的盾构掘进技术，尤其适用于粘土地层。
粘土是一种含有较高含水量的软土地层，其力学性质复杂，对盾构掘进有着特殊的要求和挑战。
本文将从土压平衡盾构的基本原理、粘土地层中的掘进控制、关键技术和应对措施等方面进行详细介绍，以期为相关研究和工程实践提供参考。
一、土压平衡盾构基本原理土压平衡盾构是一种通过在盾构机前部构建土压平衡来控制土壤的平衡压力，以防止地层失稳和施工过程中的塌陷和淤泥现象的盾构掘进方法。
其基本工作原理是：通过在盾构机前部设置一个气密的掘进腔室，控制腔室内的空气压力和泥浆压力，使其与地层外土壤的压力相平衡，从而达到控制土壤的平衡和防止地层失稳和坍塌的目的。
二、粘土地层中的掘进控制粘土地层的特点是含水量高、塑性大、强度低、渗透性差，具有较大的抗剪强度和较小的压缩变形。
这些特性给土压平衡盾构在粘土地层中的掘进带来了一定的挑战，主要体现在以下几个方面：1. 土层变形控制：在粘土地层中，盾构掘进过程中可能会引起地层的变形和沉降，这可能会导致地表沉降和附近建筑物的损坏。
在掘进过程中，需要控制土层的变形和沉降，采取相应的补偿和保护措施。
2. 泥浆平衡：因为粘土地层的渗透性差，泥浆在地层中的渗透性影响了盾构的掘进效率和泥浆平衡的稳定性。
在粘土地层中，需要选择合适的泥浆配方、控制泥浆的性质和流动性，保持泥浆与地层的平衡，并定期对泥浆进行过滤和处理。
3. 掘进速度控制：粘土地层的强度较低，容易塑性变形，因此在掘进过程中，需要控制掘进速度，避免过快引起地层失稳和塌陷。
4. 水压控制：粘土地层中的水压对掘进的影响较大，过高的水压可能会导致地下水渗透和洗溶，对掘进和地质环境的稳定性造成影响。
在掘进过程中，需要采取合适的措施控制地下水位和水压，保持地层稳定。
三、关键技术和应对措施针对粘土地层中的掘进控制，土压平衡盾构需要采取一系列关键技术和应对措施，以保证掘进的安全和顺利进行。
土压平衡盾构机土舱压力PID 控制技术一、前言随着城市地区地下交通网络的高速发展，出现了大量土压平衡盾构施工的隧道工程。
大量工程实践表明，土压平衡盾构掘进施工过程中，开挖面稳定控制对于降低盾构推进对周围土体的影响具有重要意义。
土压平衡盾构掘进施工中，土舱压力的设定对于控制盾构施工对周围环境的影响意义重大。
因此，设置合理的施工土舱压力，提高盾构隧道在施工过程中的稳定性，对于控制地表沉降、提高掘进速度、降低掘进成本有着非常重要的意义。
二、土压平衡盾构机概述土压平衡盾构机主要由盾壳、刀盘、螺旋输送机、盾构千斤顶、管片拼装机以及盾尾密封装置等构成, 它是在普通盾构基础上, 在盾构中部设置一道密封隔板, 把盾构开挖面与隧道截然分开,使密封隔板与开挖面土层之间形成一个密封泥土舱, 刀盘在泥土舱中工作。
同时,密封舱隔板装有螺旋输送机, 当盾构由盾构千斤顶向前推进时, 由刀盘切削下来的泥土充满泥土舱和螺旋输送机壳体内的全部空间, 同时依靠充满的泥土来支护开挖面土层的水土压力, 开挖下来的泥土通过螺旋输送机排出盾体。
土压平衡盾构机是一种通过控制密封土舱压力以维持开挖面稳定和向前推进的隧道掘进机械。
处于土压平衡盾构前部的密封舱中的土压力是盾构掘进过程中一个极为关键的控制参数, 其值的大小关系到开挖面的稳定和地面的变形。
如果密封舱内的土压力大于开挖面的水土压力,地表将发生隆起;反之, 如果密封舱内的土压力小于开挖面的水土压力, 地表将发生沉陷。
三、土压平衡控制原理土压平衡盾构机土舱压力PID 控制技术，刀盘转速采用开环的控制，通过比例变量泵进行调节（如图 1 所示）。
控制比例变量泵的排量来实现刀盘转速的连续调节。
盾构机推进系统和螺旋输送机转速的控制是采用闭环控制的。
可以根据实际掘进情况采用三种操作模式的一种来进行调节土舱压力。
以第一种操作模式即推进速度保持，控制螺旋输送机的转速调节排土量大小，实现设定土仓压力的稳定为例来说明。
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制
随着大型地下工程的不断发展，土压平衡盾构已经成为城市地区地下开发的常规选择之一。
在盾构隧道的掘进过程中，需要对隧道掘进的过程进行有效的控制，以确保隧道的掘进稳定、安全。
对于土压平衡盾构掘进过程中的控制，主要涉及到以下几个方面：
1.控制刀盘的转速和刀具的使用：刀盘的转速和刀具的使用方式对于盾构掘进的速度和稳定性有着重要的影响。
如果刀盘的转速过快或者刀具的使用不当，可能会导致土体的变形和塌陷，影响盾构的掘进质量和安全性。
2.适时注浆：在土体较松散、容易塌陷的地层中，需要适时注浆来增加地层的稳定性和提高已经塌陷部分的承载能力，避免继续产生地层塌陷。
3.控制排土水量：排土水量是影响盾构掘进速度和土压平衡控制的另一个重要因素。
如果排土水量过大，可能会导致盾构前端管体失去支撑，从而引发不必要的事故。
4.增强环片支撑：地层较松散或临近水层的区域，在盾构掘进过程中需要增强环片的支撑，以确保隧道的安全和稳定，避免出现不必要的事故。
总之，对于土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制，需要贯彻“安全、稳定、高效”的原则，科学严谨地制定工作方案和控制措施，以确保隧道掘进的安全和质量。
土压平衡盾构土舱压力控制技术土压平衡盾构土舱压力控制技术提要：近年来，随着大量盾构隧道工程的兴建，土压平衡式盾构机使用也越来越广泛。
本文结合工程实际，就土压平衡式盾构土舱压力控制技术有针对性地进行探讨。
关键词：土压平衡、土舱压力、土体状态1 前言在土压平衡式盾构的施工法中，为了确保开挖面的稳定，需要适当地维持压力舱压力，一般，如果压力舱压力不足，会引起前方地基沉降，发生开挖面的涌水或坍塌的危险就会增大。
如果压力过大，又会引起刀盘扭矩或推力的增大而发生推进速度的下降或喷涌等问题。
因此，设置合理的施工土舱压力，提高盾构隧道在施工过程中的稳定性，对于控制地表沉降、提高掘进速度、降低掘进成本有着非常重要的意义。
2 土压平衡盾构的工作原理土压平衡盾构的开挖土舱由刀盘、切口盘、隔板及添加剂注入系统组成。
将刀盘切削下来的碴土填满土舱室，在切削刀盘后面装有使土舱室内土砂强制混合的搅拌臂。
借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压，产生泥土压，这一压力通过碴土及刀盘作用于整个作业面，使作业面稳定，同时用螺旋输送机排土，螺旋输送机排土量与盾构推进量相适应，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量平衡，维持土舱内土压力稳定在预定范围内。
土舱内的土压力通过土压传感器进行测量，为保证预定的土压力可通过控制推进力、推进速度、螺旋输送机转速来控制，控制原理见土舱土压力控制示意图1：P w+P E=P EPB图1 土舱土压力与地层水土压力平衡当土舱内的土压力大于地层土压力和水压力时，地表将会隆起；当土舱内的土压力小于地层土压力和水压力时，地表将会下沉；因此土舱内的土压力应与地层土压力和水压力平衡。
3 土舱压力引起地基沉降或隆起以上海地铁M8线延吉中路站～黄兴路站区间下行线施工中反映出的土舱压力和地表沉隆之间关系进行说明：盾构推进施工前，提前在盾构通过的轴线上方设置地面变形监测点，每隔5m一个，盾构施工前测定初始值。
推进39环时，覆土厚度11.8m，计算土舱压力0.22Mpa，实际设定为0.26Mpa，推进时，反映的土舱压力和地表沉隆之间关系如下图所示：由以上图分析可知，土舱压力设定值与计算值有较大差别,盾构前方地面隆起较大，说明土舱压力设定值偏大，而实际的土压力小于设定值。
推进60环时，覆土厚度12.1m，计算土舱压力0.23Mpa，实际设定为0.23Mpa，推进时，反映的土舱压力和地表沉隆之间关系如下图所示：土舱压力设定值与计算值相同,盾构前方地面沉隆变化也很小，说明土舱压力设定值适宜，实际的土压力与计算值基本吻合。
由以上两图看出土舱压力的设定与盾构机切口前方地面的沉隆情况密切相关，影响通常在1.5D+H(D为盾构机外径，H为盾构中心至地面高度)范围内，由盾构刀盘向前方递减。
4 土舱压力控制技术4.1 土舱压力的设定与调整4.1.1 土舱压力的计算方法（1）水土压力计算盾构推进施工中，如何对推进土压力进行设定，必须经过周密的计算。
而土压力的计算，采用何种条件，需要根据地质情况而定，计算土压力的方法有两种，一种是将土压与水压分开的计算方法；另一种是将水压作为土压的一部分进行计算的方法。
采用土压分算或合算不能一概而论，一般而言，在砂性土地层中，认为土压和水压是分别作用的；在粘性土地层中，土压和水压可认为是相互间成为一体作用的。
但是由于正确地掌握土中水的变化、地下水位等是非常困难的，即使进一步根据地质条件、盾构设备状况慎重地进行分析也难以作出判断时，可以使用两种方法同时进行计算，然后根据施工情况选用较安全一侧的方法。
（2）土体重度采用水土分算时，对土的重度，在地下水位以上时采用湿重度，在地下水位以下时采用水中浮重度。
采用水土合算时，在地下水位以上，也采用湿重度，而在地下水位以下时采用饱和重度。
土的重度，原则上根据工程地质勘察结果来决定。
根据过去的经验，使用水土分算时，地下水位以上一般为16～18KN/m3,水中浮重度为8～10KN/m3；使用水土合算时，地下水位以上一般采用18～20KN/m3的值。
（3）附加土压由于部分地面上有构筑物或活荷载等附加荷载存在，另外施工中还有许多不可预见的因素，致使施工土压力往往小于原状土体中的静止土压力。
按照施工经验，在对沉降要求比较严格的地段计算土压力时，通常在理论计算的基础上再考虑(0.01～0.02)MPa的压力作为附加土压。
（4）经验公式上海地区地层是洪积层和冲积层交错的，隧道穿越的地层很少出现单一的土质情况。
但上海地区的盾构隧道大多是从灰色淤泥粘土④层，灰色粘土⑤层中穿越，因此，采用土压合算比较接近实际情况，经过一、二、四、八线地铁的施工实践，总结经验计算公式如下：P=KrHK-----土压力系数（K=0.7～1.0）r------泥土容重H-----地面至盾构中心覆土厚度4.1.2 施工中土压力的及时调整土舱压力应随隧道上覆土厚度的变化而变化，但如单凭理论土压来设定土舱压力显然不是很合适的，由于土层的复杂性，如地面超载作用力的大小及建筑物基础结构的不准确性，另外，盾构机内部的土压传感器和自动模式控制器存在系统误差，造成了土压力设定值的计算结果不可能十分准确。
目前，主要通过预先在盾构施工的轴线上布置地面变形监测点，盾构施工中用精密水准仪每天2次对机头前30m的监测点进行观测，并把监测点的高程变化及时反馈盾构操作者，以便及时调整设定土压力。
直至地面不在发生大的沉隆为准。
所以盾构前方地面沉降监测结果可直接反映土压力设定值与自然土压力的吻合程度。
在实际的施工中，可根据地表沉隆要求控制盾构机前的地面沉隆量在-2～+2mm之间，如隆起过大则应适当调低压力设定值，如发生沉降则应适当调高压力设定值。
4.1.3 协调好推进速度、螺旋机转速和土舱压力之间的关系土压平衡式盾构，施工中可采用自动土压控制装置，通过装在盾构机土舱隔壁上的土压计对掘进中的土压进行常时监视，利用装在后续台车上的操作盘内PLC计算出与操作目标值(管理土压值)的差值,通过ＰＩＤ控制，自动调整螺旋机转速的控制指令值，如下图所示：计测土压(左右土压的平均值)高于目标值时增加回转速度，反之减少回转速度如下图所示：掘进速度变化时的自动土压控制动作自动土压控制系统图 土压 螺旋机時間由外部因数引起的掘进速度变化的例子.掘进速度变化时土舱土压的变化情况.由于土压偏离目标值,产生偏差,这时通过自动控制螺旋机回转速度来减少偏差量.改变目标土压值时的自动土压控制动作掘进速度不变的情况下改变土压目标值时的例子与变化计测土压时一样,同样产生土压偏差. 由于土压偏离目标值,产生偏差,这时通过自动控制螺旋机回转速度来减少偏差量.4.2控制好土舱内土体状态，建立土压平衡保持土舱内的泥土处于有良好的流动性、不透水性的状态更容易建立土压平衡并保持开挖面的稳定。
4.2.1影响土舱内土体的稳定的因素当土舱内泥土砂、石含量超过一定限度时，由于泥土的摩擦角增大，流动性差，靠刀盘开挖扰动和土舱内搅拌臂的搅拌，很难使泥土达到足够的流塑状况，一旦在泥土舱内充满过量，就会压密固结，致使排土阻力太大，无法进行排土。
有时还会产生拱效应，造成泥土疏密不均。
当土内地下水含量丰富时，螺旋输送机内的泥土就不能起止水作用，而且会引起开挖面土层崩塌，致使盾构无法继续开挖和排土。
对于粘土矿物含量超过25％的各类土层，推进中极易产生泥饼现象，造成土压力忽高忽低、推进阻力增大、地面隆起、建筑物被破坏、盾构机损坏等现象。
4.2.2土体状态的控制方法（1）在盾构选型时应根据施工范围内地质、水文情况，选定符合要求盾构机的刀盘系统、搅拌系统、排土系统等。
1）刀盘系统刀盘系统决定着地层的破碎机理，其中刀盘刀具的数量、布置形式、种类、开口率、开口孔隙的规格、刀盘辐条的钢结构形式、刀盘转速等对进入土舱内土体的影响最大。
刀盘的扭矩大小和土压计精度、耐久性也非常重要。
2）搅拌系统搅拌装置必须在刀盘的开挖部位、取土部位有效地使土砂进行相对运动，防止发生共转、附着、沉淀等现象。
搅拌装置有以下几种，可单独使用，也可组合使用。
①刀盘（刀头、轮辐、中间梁）②刀盘背面的搅拌翼③设置在螺旋排土器芯轴上的搅拌翼④设置在隔壁上的固定翼⑤独立驱动搅拌翼这些搅拌臂共同的作用就是入的土体进行搅拌，使土体变得更加均匀，流塑性更好。
3）螺旋输送机系统排土系统必须是能够保持渣土和土压力、地下水的平衡、并具有按盾构推进量调节排土量的控制功能的设备。
排土的主要设备螺旋输送机作业时一般设置为自动模式，可根据土舱的土压力自动进行转速调节，以确保土压平衡。
（2）加入添加剂对土体进行改良现在使用的盾构机均在刀盘上、土舱内壁、螺旋输送机设计了注入孔。
可根据现场的地质、水文情况，采取注水、注泥、膨润土、泡沫等添加剂的措施，再通过刀盘开挖搅拌作用，使注入的材料与开挖下的泥土混合，而将土舱内的泥土转变为具有流动性好和不透水性的泥土，能及时充满泥土舱和螺旋机体内全部空间，随着盾构的不断推进而顺利的由螺旋机排土口排出，同时还能防止地下水的涌出。
（3）根据不同地质情况选用不同类型的土压平衡式盾构机为了使这种盾构能更好地适应不同土质施工要求，在国外，不少盾构制造厂商根据自己的经验，结合不同的施工条件和地质要求，采用不同的开挖面稳定装置和排土方式，设计成不同类型的土压平衡盾构，使其能适应从松软粘性土层到砂砾土层范围内的各种土层，能较好地稳定开挖面地层，减少和防止地面变形，提高隧道施工质量。
如加水型、泥浆型、加泥型等针对性更强的土压平衡盾构，目的就是为了更好的建立土压平衡。
5 结束语5.1 盾构推进施工前，应对土舱压力进行准确地计算，施工中，应对土舱压力进行严格的控制，工程技术人员工中在应据地质条件、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构姿态等各种监测、勘探、测量等数据信息，及时调整土舱压力，保证开挖面的稳定。
精品好文档，推荐学习交流5.2 土舱压力控制还与土体本身有关，理论上盾构推进中碴土在土压平衡工况模式下支撑介质碴土应具有良好的塑流状态和粘稠度，以及低的内磨擦力和低的透水性。
但通常需要对刀盘、土舱及螺旋输送机进行针对性的设计，以便改良土质，有效的控制土舱压力。
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