12泥水加压平衡盾构的发展.doc

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1、第一章二、泥水加压平衡盾构的发展20世纪60年代初，穿越天然不稳定和含水地层的隧道工程通用技术有：降水法、气压法、地基加固法和冻结法。其中气压法是最经济有效的，但是由丁安全和健康等原因，希望有一•种能通过地下水位的无粘聚力土层时不干扰地面和使工人不在气压下施工的新型隧道掘进机，试验过儿种不同形式的掘进机。欧洲大陆国家提出“局部气压”，设计了全断而切削头内设有可调节开口的掘进机，以放入恰当的弃土来避免地表的变形。但这种方法对工作而不提供不变的和有规则的支护，隧道和覆盖层的安全完全依赖于机器操作者的调节。接着，英国隧道专家建议在隔舱板前用喷水的“水力盾构”，但水不能

2、支护开挖面，无法阻止开挖面不停地流动。这种情况与充满水的挖槽相类似，从而提出在开挖面用类同槽壁法的支护，而膨润土泥浆可在无粘聚力土槽沟中支护掘岀开挖面，这样就诞生了泥水加压平衡盾•构掘进机。1英国体系1964年英国Mott,Hay和Anderson的JohnBartlett申请了泥水加压平衡盾构掘进机原理专利（英国专利号1083322）o英国国家研究和开发公司要求正确使用这种方法，并对这方面研究给予财政上支持。1971年开挖直径4.5、长140m的试验段。英国体系泥水加压平衡盾构掘进机与同类德国体系和对照，其研制的特征是有长槽的鼓轮状的切削头、提取来口压力室的泥

3、浆，有粗和细两套分离装置，以及以控制弃土岀口压力（阀或泵）的方法保持开挖面的压力。当时,英国由于缺乏能适合促进这种技术的隧道工程，这种技术的发展受到了限制。2日本体系日本工程师相信液体支护隧道开挖面的原理，他们称为“泥水盾构”（即泥水加压平衡盾构）o1970年日本铁道建设公司在京叶线森崎运河下,羽ffl隧道工程中采用了直径7.29m泥水加压盾构施丁•，土质为冲积粉砂土层和洪积砂层,N值为2〜50,施T长度为865mX2条二1712延米，见图1。UWEWCAh11铸I

4、M泥水盾构施工现场布置图图1日本羽田隧道工程采用泥水加压盾构施工为建设东京羽HI隧道而研制的这种

5、直径7.29m泥水加压盾构掘进机，在隧道施工中获得了极大的成功，它是当时最大直径的泥水加压平衡盾构。该施工方法引人注冃，尤其在1974年发生化学注浆的药液公害后，对注浆药液的品种进行严格控制，因此对不必采用化学注浆的泥水加压盾构法乂作了新的评价。1975年后，该法施工的工程数剧增，到了1981年，用泥水加圧平衡盾构法施工的丁程数占盾构法施工丁程总数的1/3,见图2。图2至1982年日本泥水加圧盾构销售实绩图3、图4简耍地显示了日本泥水加圧平衡盾构工法的占有率、不同外径尺寸的使用台数以及不同场合的使用台数。uk)wa(6人绻科图3日本泥水加压盾构不同外径尺寸

6、的使用台数nitiii"*“MUAr)ei41988年JTA研究开发委员会盾构施工法调查小组发表了一份《关于盾构施工法对城市隧道适用性的调查报告》，根据调查报告可看到日木泥水加压盾构的工程现状及发展的最新动向。就盾构的形式和工程长度而言，表1所示的是从1980年至1985年6年中的盾构工程，按厉构形式分类的施T•长度，密闭型是74%(泥水式36%,土汗式38%)应用得非常多。按盾构形式分类的工程长度表1形式敞开型密闭型手掘式半机械式机械式闭胸式泥水式土压式长度km61721829261270比例％910343638表2所示的是开T年度顺序。1980年敞开型是37

7、%,密闭型是63%。敞开型盾构和密闭型盾构的开工年序表2年度198019811982198319841985敞开型％373530201610密闭型％6365708084901985年敞开型是10%,而密闭型为90%,最近是尽可能米用密闭型。表3所示的是密闭型盾构情况，可以了解到1980年和1985年泥水式和土压式的比例在转换，土压式的应用在增加。年度198019811982198319841985泥水式％685754394831土压式％324346615269密闭型盾构一览表3图5是各类盾构在各种土层施工的长度，并按白分比的形式來表示。除软岩外，泥水式和土压式的

8、密闭型盾构在粘性土、砂质土、砂砾等各类地层中的应用达60%以一匕特别在砂质土地层中密闭型达到86%,其中泥水式(52%)和土压式(34%)应用得较多。(3O7kM>

9、I的代n1-手掘式；2-闭胸式；3-半机械式；4-敞开型机械式；5-泥水式；6-土压式；7-板刀式图5切口代表性土质盾构的形式但以开工年度顺序來看，1980年泥水式占73%、土压式27%,1985年逆转为泥水式22%、土压式78%,见图6。可以说明这是由当时土压盾■构的技术开发进展迅速所致。M工年«图6砂质土中密闭型府构选择的历年变化对丁泥水加压盾构和土压平衡盾构Z

10、间的发展关系，日本专家认