泥水平衡盾构压力平衡原理

土压平衡与泥水平衡盾构
土压平衡和泥水平衡是两种常见的盾构方式，它们的主要区别在于维持掌子面稳定的方式。

土压平衡盾构主要以渣土为主要介质平衡隧道开挖面地层压力，通过螺旋输送机出渣，适用于从粘土、砂土至软硬不均复合地层。

这种盾构施工时无需泥浆处理场，施工占地较少，对环境的影响相对较小。

泥水平衡盾构则以泥浆为主要介质平衡隧道开挖面地层压力，通过泥浆输送系统出渣，适用于富水高压和地面沉降要求高的隧道施工。

这种盾构需要较大的施工场地，因为需要设置泥浆处理场。

虽然对周边环境影响较大，但能更好地控制开挖工作面稳定性、地表沉降，保证施工进度和施工安全。

选择使用哪种盾构需视具体工程需求和地质条件来决定。

2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理上海市土木工程学会1土压平衡盾构的结构原理土压平衡盾构的基本原理图1土压盾构基本形状土压平衡盾构属封闭式盾构。

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、水压基本相同，故掘削面实现平衡(即稳定)。

示意图如图所示。

由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(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。

1.1.1稳定掘削面的机理及种类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。

通常可分为粘性土和砂质土两类，这里分别进行叙述。

1.1.1.1粘性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。

即使粘聚力大的土层，碴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制。

对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。

地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停止。

解决这个问题的措施是向土舱内注水、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，确保碴土的顺利排放。

1.1.1.2砂质土层掘削面的稳定机理就砂、砂砾的砂质土地层而言，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，所以在无其它措施的情况下，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、粘土、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。

1.1.1.3土压盾构的种类按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表1。

表1土压盾构的种类图2土压平衡盾构种类面板式土压盾构辐条式土压盾构,不1.1.2.构成系统采用土压盾构时，必须根据地层土质条件建立一个施工系统。

2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的构造原理傅德明demingfu126.XX市土木工程学会2011.5.211土压平衡盾构的构造原理1.1 土压平衡盾构的根本原理土压平衡盾构属封闭式盾构。

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、水压根本一样，故掘削面实现平衡(即稳定)。

示意图如图6.1所示。

由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(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。

1.1.1 稳定掘削面的机理及种类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。

通常可分为粘性土和砂质土两类，这里分别进展表达。

1.1.1.1粘性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。

即使粘聚力大的土层，碴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展控制。

对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。

地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停顿。

解决这个问题的措施是向土舱内注水、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，确保碴土的顺利排放。

1.1.1.2砂质土层掘削面的稳定机理就砂、砂砾的砂质土地层而言，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，所以在无其它措施的情况下，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、粘土、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。

1.1.1.3土压盾构的种类按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表1。

泥水平衡盾构机原理
泥水平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备。

它采用盾构掘进技术，能够在地下土层中进行隧道开挖，同时将土层支撑，确保隧道施工的安全稳定。

泥水平衡盾构机的原理基于泥水平衡掘进技术。

首先，机器驱动泥浆循环系统进行运转。

该系统由泥浆搅拌机、管道、泥浆分离器等组成。

泥浆通过管道输送到盾构机前端，形成泥浆帷幕，将隧道周围土层润湿和液化，减少土层对盾构面的阻力。

在掘进过程中，盾构机的刀盘刀具会不断切削土层，并将切削下来的土体混合在泥浆中。

随着刀盘的旋转和推进，盾构机推进装置会将机械力转移到盾构膨润土上，使其膨胀成环形支撑结构，稳定隧道壁面。

同时，通过后端的支撑系统，调节压力，确保隧道内外的水压平衡，以防止隧道壁面塌陷。

在泥水平衡掘进过程中，泥浆起到了多重作用。

首先，泥浆通过盾构机前端喷射形成泥浆帷幕，减少土层对盾构面的摩擦力和阻力，实现泥浆平衡。

其次，泥浆具有润滑作用，可以减少刀具与土层的摩擦，延长刀具寿命。

还可以将切削下来的土层带走，并通过分离器进行分离和处理，以回收泥浆和水分。

总的来说，泥水平衡盾构机通过泥浆的循环使用和土层支撑，实现了在地下进行隧道施工的安全高效。

该技术在城市地下工程中得到了广泛应用，如地铁、管道、水利工程等。