土压盾构和泥水盾构施工工艺分析

“土压+泥水”双模式盾构机原理及应用分析摘要：进入21世纪以来，我国各大城市出现地铁修建的高潮，尤其是一线城市及新一线城市地铁修建速度特别快。

但是，由于国内各地地质水文情况差别较大，对盾构设备的技术、功能以及规格参数要求不一致，尤其是我国华南地区具有硬岩地层，岩石强度高、地下水含量丰富，地层内裂隙水多等特点。

本论文主要探讨了土压+泥水双模式盾构机的工作原理，通过对双模式盾构机在工程应用中的分析，发现土压+泥水双模式盾构机具有更高的施工效率和更好的适应性，可以满足复杂地质环境下的建设需求，是一种值得推广使用的盾构机。

同时，通过分析其优缺点，提出了未来发展方向及相关建设建议，为该领域的研究和应用提供一定的指导意义。

关键词：双模盾构机；工作原理；应用分析前言随着城市化进程的加速和基础设施建设的加强，地下隧道建设的需求越来越大。

作为地下隧道建设的核心设备之一，盾构机的发展也愈加迅速。

在现有的盾构机种类中，土压和泥水模式盾构机是主流类型之一。

然而，这两种盾构机各自都存在一些使用的局限性，因而提出了土压+泥水双模式盾构机。

该盾构机既具有土压模式和泥水模式的特点，又克服了两种盾构机单一模式的弱点，在实际工程中有着广泛的应用前景和发展空间。

因此，本论文将详细地介绍土压+泥水双模式盾构机的工作原理和优点，并通过应用案例分析与比较分析，探讨了其未来的发展趋势，为该领域的研究和应用提供一定的参考意义。

一、研究背景和意义随着城市化进程的不断加速，交通网络的布局和构建变得越来越丰富和复杂，因此地下隧道建设显得尤为重要。

而盾构机作为地下隧道建设的核心设备之一，在隧道建设中扮演着举足轻重的角色。

然而，盾构机在实际应用中还存在一些问题，例如对地质环境的适应性不强，施工效率不高等问题。

为了解决这些问题，土压+泥水双模式盾构机应运而生。

土压+泥水双模式盾构机集土压和泥水两种模式于一体，既能适应固结岩体和软土环境，又能有效地控制地面沉降，有效地提高了盾构机的施工效率和质量，对于复杂地质环境下的隧道建设有着广泛的应用前景。

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。

泥水加压盾构和土压平衡盾构工作原理
泥水加压盾构和土压平衡盾构工作原理
泥水加压盾构法施工，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土进入盾构前部的泥水室，经搅拌装置进行搅拌，搅拌后的高浓度泥水用泥水泵送到地面，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。

浅谈泥水 -土压双模式盾构施工技术摘要在轨道交通快速发展的今天，盾构法已成为当前隧道建设最重要的施工技术。

传统的单模式盾构已满足不了当前的施工需要，双模式盾构的出现，突破了单模式盾构对地层的施工局限，为更高效、安全的施工提供了重要设备保障。

本文通过南宁市轨道交通5号线五一立交站~新秀公园站区间复杂多变的地层环境，介绍泥水-土压双模式盾构施工工艺，以供类似工程提供参考。

关键词双模盾构盾构法施工地铁施工复合地层1 工程概况1.1工程概况南宁市轨道交通5号线一期工程（国凯大道-金桥客运站）施工总承包02标【五~新区间】右线采用双模盾构机（中铁685号）掘进，隧道长度2098.086m，线路平面布置图见图1：图1 线路平面布置图1.2工程地质区间右线隧道主要穿越的地层为③2粉土、④1-2粉细砂层、⑤1-1圆砾层和⑦1-2、⑦1-3粉砂质泥岩，其中江中段洞身所在地层主要是⑦1-2、⑦1-3粉砂质泥岩，隧顶的地层主要为⑤1-1圆砾层和⑦1-2、⑦1-3粉砂质泥岩。

1.3工程水文工程影响范围内的地下水主要为上层滞水、第四系松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水和基岩裂隙水。

区间邕江段施工河床宽约600m，深约27m，平均水面宽400m，江底分布一定厚度淤泥，下伏半成岩的粉砂质泥岩，泥质粉砂岩，隧道结构从该半成岩岩层中通过，该层透水性弱，邕江与区间隧道所穿越圆砾地层存在水力联系。

2盾构设备主要改造2.1气垫仓设计盾构机除采用直排式泥水盾构机技术外，另增设气垫仓，以有效缓冲土仓内压力波动，以优化直排式压力波动大问题。

土仓和气垫仓采用两个连通管，保证土仓内压力传入气垫仓，通过气垫仓保压系统控制气垫仓内液位，进而保证压力平衡。

土仓和气垫仓能联通循环，又能单独循环，气垫仓单独循环为洗气垫仓过程（此过程循环不进土仓）。

图3 气垫仓设计2.2排浆管和螺机位置设计盾构机泥水环流系统排浆模式采用直排式方式，吸口在底部土仓隔板上，相比直排式泥水盾构机和土压盾构机，双模盾构机在排浆系统进行如下调整：相对于常规直排式泥水盾构，排浆口高度提高了148mm（由原来281mm抬升至429mm）；双模盾构机螺机位置、高度与土压盾构一致，并将周边主动搅拌棒与隔板之间的间隙增大了55mm。

（建筑施工工艺标准）盾构施工工艺工法(土压泥水)盾构施工工艺工法0前言盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

本施工工法中所描述的盾构分为两类：土压平衡盾构和泥水平衡盾构。

土压平衡式盾构是把土料(必要时添加泡沫、膨润土等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。

泥水式盾构是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。

（2）本工法内容包括①主要内容本工法的主要内容包括：盾构组装、调试作业，盾构始发作业，盾构正常掘进作业，盾构到达作业，盾构过站、调头作业，盾构拆卸、吊装、存放作业，刀盘刀具的检查与更换作业，施工运输作业，施工通风及洞内轨道、管线布置作业，盾构施工测量作业10部分。

每部分按工序细分，各项作业按照紧前工序达到标准、适用条件、作业内容、作业流程及控制要点、作业组织、紧后工序- 2 -等内容进行编制。

② 总体施工流程图盾构法隧道总体施工流程图见图1③ 盾构法隧道施工阶段划分及工作要点图Ⅲ.1盾构法隧道总体施工流程图施工准备阶段正常施工阶段收尾阶段盾构法施工可分为：施工准备阶段、正常施工阶段和收尾阶段。

各阶段工作主要工作要点见表1。

1 盾构组装、调试作业（1）紧前工序达到标准施工准备阶段完成,盾构施工临时设施建设完成，配套附属工程施工完成。

（2）作业内容盾构组装、调试作业内容包括：施工准备、后配套组装作业、主机组装作业、空载调试及验收作业。

土压平衡和泥水平衡盾构
土压平衡盾构和泥水平衡盾构是两种地下隧道施工的机械设备，它们用于挖掘隧道，但在不同的地质条件下采用不同的施工方法。

1. 土压平衡盾构（Earth Pressure Balance Shield）：土压平衡盾构是一种用于在不稳定的土壤或岩石条件下挖掘隧道的机械设备。

它在挖掘隧道时使用一个压力平衡系统，以维持机器内外的土压平衡，防止隧道坍塌。

这种类型的盾构机适用于软土、黏土、沙土、粉土等土壤条件。

土压平衡盾构通常需要在机器内部维护一个特定的土压平衡，并使用搅拌器来混合挖掘的土壤，以确保隧道的稳定性。

2. 泥水平衡盾构（Slurry Balance Shield）：泥水平衡盾构是一种用于在水饱和土壤或淤泥中挖掘隧道的机械设备。

在挖掘隧道时，它使用泥浆（一种特殊的液体混合物，通常由水和粉状材料组成）来维持平衡，并防止隧道坍塌。

泥水平衡盾构通常适用于河床、湖底、泥浆或淤泥等具有高度不稳定性的条件。

泥水平衡盾构通常能够挖掘较大直径的隧道，并在挖掘过程中通过泥浆输送土壤和岩石碎片。

这两种盾构机都是在地下施工中非常重要的工具，可以用于各种地质条件下的隧道挖掘工程。

它们的设计和操作方法取决于具体的施工要求和地质条件。

这些盾构机通常需要高度技术和工程知识，以确保安全和有效的隧道施工。

盾构土压平衡和泥水平衡盾构土压平衡和泥水平衡，这听起来可能有点复杂，别担心，我来给你说说这俩玩意儿。

想象一下，有一天你在城市的地下挖一个大洞，别问为什么，可能是为了建地铁，也可能是为了修个什么管道，地上热闹得很，地下却是一片宁静。

你手里拿着一台超级厉害的机器，叫做盾构机。

听着名字就挺牛逼的，像是电影里那种超级英雄的装备。

它的作用就是把地下的土挖出来，然后把你需要的隧道给打通。

可别小看这台机器，里面可讲究多了。

说到土压平衡，这个就像是玩一场平衡木的游戏。

盾构机在挖土的时候，周围的土壤压力就像一双无形的手，时刻想把你推回去。

为了防止这种情况，盾构机内部会注入一些泥浆，嘿，这泥浆可不是普通的泥，里面有一些特别的配方，能让土壤的压力和机器内部的压力保持平衡。

想象一下，就像你在秋千上荡来荡去，一边推一边拉，保持那种完美的平衡感，真的是需要点技术的。

土压平衡的原理，就是把周围的土压和盾构机的内部压力调到一个和谐的状态。

要不然，土就会像发了疯一样冲上来，把你埋了。

然后说到泥水平衡，嘿，这又是个神奇的东西。

泥水平衡就像是给盾构机喝水，没水就没法干活。

这个泥浆的作用在于保护盾构机，同时还能给土壤加点“润滑油”，让它不那么容易塌方。

泥浆的成分就像是调配鸡尾酒，得掌握好比例，才能喝得舒服。

太稠了，盾构机就像卡在了牛角尖；太稀了，又没法支撑周围的土壤。

说白了，泥浆是个调皮的家伙，但只要你掌握得当，它就能给你带来意想不到的效果。

你知道吗，盾构机在运作的时候，周围的环境其实就像是一场变幻莫测的秀。

你一会儿在沙土里，一会儿又钻进黏土里，像是在跟土壤玩捉迷藏。

每挖一步，都会遇到不同的土质，简直像是探险一样，充满了惊喜。

有时候你会遇到石头，盾构机就得像是个壮汉，奋力一击；有时候是水，哎呀，那可得小心了，不然就成了“水灾”。

想想看，在地下十几米深的地方，你就是个勇敢的探险者，跟着机器一路摸索，真是又刺激又有趣。

不过，盾构土压平衡和泥水平衡不光是技术活，还真得有点艺术。

简析土压平衡盾构掘进施工工艺摘要：土压平衡盾构以其高效、安全、环保等优点，已被广泛应用于地铁施工中。

土压平衡盾构机的施工过程是一个各系统组合、运行与协调的过程，按照各施工过程的顺序和特点，可将其分解为掘进系统、衬砌系统、衬砌背后注浆系统、维修系统、动力系统等，本文主要对土压平衡盾构的掘进施工的工作原理、特点及具体的施工工艺进行了具体分析。

关键词：土压平衡；盾构；掘进；施工工艺1.土压平衡盾构掘进施工原理盾构在粉质粘土、粉质砂土和砂质粉土等粘性土层中掘进施工时，由刀盘旋转切削下来的土体进入密封土仓后，可对开挖面地层形成被动土压力，与开挖面上的主动土压力相抗衡。

使开挖面的土层处于稳定状态。

当盾构推进时，启动螺旋输送器排土，使排土量等于开挖量，即可使开挖面地层始终处于稳定。

排土量一般通过调节螺旋输送器转速和出土口装置予以控制。

当地层含砂量超过某一限度时，因土的摩阻力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，泥土塑流性将明显变差，密封仓内的土体可因固结作用而被压密，导致渣土难于排出，甚至形成泥饼而无法推进，而且单靠切削土提供的被动土压力，常不足以抵抗开挖面的水土压力。

出现这种状况时，可向密封仓内注入水、泡沫、膨润土等，同时进行搅拌，以期适当改善仓内土体的塑流性，顺利排土。

2.土压平衡盾构掘进施工特点2.1初始掘进技术特点2.1.1一般后续设备临时设置于地面。

在地铁工程中，多利用车站作为始发工作井，后续设备可在车站内设置。

2.1.2大部分来自后续设备的油管、电缆、配管等，随着盾构掘进延伸，部分管线必须接长。

2.1.3由于通常在始发工作井内拼装临时管片，故向隧道内运送施工材料的通道狭窄。

2.1.4由于初始掘进处于试掘进状态，且施工运输组织与正常掘进不同，因此施工速度受到制约。

2.2正常掘进技术特点2.2.1后续设备设置在隧道内，仅部分管路和电缆需要延长，作业效率高。

2.2.2始发井内的临时管片、临时支撑、后背支撑等被拆除，始发井下空间变得宽阔，施工材料与弃土运输容易。

盾构施工工艺工法0前言盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

本施工工法中所描述的盾构分为两类：土压平衡盾构和泥水平衡盾构。

土压平衡式盾构是把土料(必要时添加泡沫、膨润土等对土壤进行改进)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。

泥水式盾构是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外别离厂，经别离后泥浆重复使用。

〔2〕本工法内容包括①主要内容本工法的主要内容包括：盾构组装、调试作业，盾构始发作业，盾构正常掘进作业，盾构到达作业，盾构过站、调头作业，盾构拆卸、吊装、存放作业，刀盘刀具的检查与更换作业，施工运输作业，施工通风及洞内轨道、管线布置作业，盾构施工测量作业10局部。

每局部按工序细分，各项作业按照紧前工序- 1 -- 2 -到达标准、适用条件、作业内容、作业流程及控制要点、作业组织、紧后工序等内容进行编制。

② 总体施工流程图盾构法隧道总体施工流程图见图1③ 盾构法隧道施工阶段划分及工作要点盾构法施工可分为：施工准备阶段、正常施工阶段和收尾阶段。

各阶段工作主要工作要点见表1。

图Ⅲ.1盾构法隧道总体施工流程图施工准备阶段 正常施工阶段 收尾阶段1 盾构组装、调试作业〔1〕紧前工序到达标准施工准备阶段完成,盾构施工临时设施建设完成，配套附属工程施工完成。

〔2〕作业内容盾构组装、调试作业内容包括：施工准备、后配套组装作业、主机组装作业、空载调试及验收作业。