不同地质条件下的盾构选型ppt课件.ppt

2010年咸阳盾构TBM培训讲座,不同地质条件下的盾构选型,陈馈二一O年三月十八日,盾构的“类型”盾构的“机型”盾构的“模式”盾构的“型式”盾构选型的原则盾构选型的依据盾构选型的步骤盾构选型的方法盾构选型时必须考虑的特殊因素盾构选型实例,讲座提纲,引言,盾构法是建造地下隧道最先进的施工方法之一，自从1825年布鲁诺尔在英国泰晤士河下首次使用手掘敞开式矩形盾构技术开挖出第一条隧道以来，盾构技术经历了180多年的应用与发展，已使盾构法能够适用于任何水文地质条件下的施工，无论是松软的，坚硬的，有地下水的，无地下水的，地下暗挖隧道工程都可用盾构法。,布鲁诺尔发明的世界上第一台盾构仅掘进458m长的隧道就历时18年(1825-1843)，施工中经历了5次特大洪水，牺牲了6条生命。目前，盾构法隧道的施工技术在世界许多国家不断得到发展，但在推广与应用上出现了一些施工事故，这些事故的发生，80%以上是因盾构的选型失误所引起，不仅影响了整个工程的工期，还造成了极大的经济损失和不必要的人员伤亡。,盾构是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等具体特征来“度身定做”非标特种设备，不同于常规设备，其核心技术不仅仅是设备本身的机电工业设计，还在于设备如何适用于各类工程地质。盾构施工的成功率，主要取决于盾构的选型，决定于盾构是否适应现场的施工环境，盾构的选型正确与否决定着盾构施工的成败。,广州地铁一号线 对风化岩石地层施工的不适应性，如在此地层段掘进速度低、刀具磨耗严重、地表沉降大、出现泥饼现象等等，甚至还导致三栋34层楼房。,广州地铁二号线由于盾构刀具配置不合理，刀具凸出刀盘面板层次不协调，装备扭矩不足，导致盾构掘进速度慢，刀盘经常形成泥饼等,广州地铁三号线施工时, 在上软下硬地层掘进异常困难，导致地表房屋大量损坏，最大开裂缝宽达12cm 。,防洪堤坍塌,房屋开裂,地表下沉,广州地铁四号线小新区间左线施工时，由于刀盘与地层适应性不好，盾构在江底施工时，刀盘刀具磨损严重，最后不得已采用在右线相同位置开挖横通道，到左线刀盘部位进行刀盘面板修复。500m的过江段施工，即带压换刀12次，月均进度仅72.3m,开挖横通道,修复刀盘,刀盘磨损严重,深圳铁一号线施工中三次遇到地质突变，一次为上软下硬地质，两次为孤石侵入隧道。导致刀盘面板14处被磨穿；滚刀严重的弦磨和损坏；所有切刀刮刀损坏。,典型砂砾石地层,砂砾石地层中刀具的磨损状况,砂砾石地层中刀具的磨损状况,砂砾石地层中刀具的磨损状况,1 盾构的“类型”,盾构的“类型”是指与特定的盾构施工环境，特别是与特定的基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的盾构的种类。根据施工环境，隧道掘进机的“类型”分为软土盾构、硬岩掘进机(TBM)、复合盾构三类。因此，盾构的“类型”分为软土盾构和复合盾构两类。,软土盾构,软土盾构是指适用于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩条件下的一类盾构。软土盾构的主要特点是刀盘仅安装软土刀具(先行刀、切刀、刮刀)，无需滚刀。,复合盾构,复合盾构是指既适用于软土、又适用于硬岩的一类盾构，主要用于既有软土又有硬岩的复杂地层施工。复合盾构的主要特点是刀盘既安装有软土刀具，如切刀和刮刀，又安装硬岩刀具(滚刀)。,2 盾构的“机型”,盾构的“机型”是指在根据工程地质和水文地质条件，盾构所采用的最有效的开挖面支护形式。盾构按支护地层的形式主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥水支护式、 土压平衡支护式五种机型。,目前应用最广的是土压平衡盾构(土压平衡支护式)和泥水盾构(泥水支护式)两种机型。,3 盾构的“模式”,盾构的“模式”是指在一定“型”的基础上，根据特定的盾构施工环境，在确保开挖面稳定的前提下，盾构所采用的最有效的“出碴”方式。 “模式”是盾构的一种操作方式。土压平衡盾构的 “模式”可分为敞开式、半敞开式、闭胸式三种。泥水盾构的“模式”可分为泥水平衡模式(也称直接控制模式)和气压复合模式(也称间接控制模式或D模式)两种。,实例：广州地铁复合式土压平衡盾构,广州地铁复合式土压平衡盾构具有三种模式，即:敞开式、半敞开式（加气模式）、闭胸式(土压平衡模式) 。,敞开式模式,土压平衡模式,加气模式,在掌子面足够稳定并且涌水能够被控制时，采用“敞开模式作业。在敞开模式下，刀具切削开挖面土体，切削土进入土仓，通过位于土仓底部的螺旋输送机将碴土排出。在土仓的底部，要有足够的碴土供螺旋输送机出碴用，土仓的其他空间是空的。在,敞开模式,敞开模式下，土仓通过螺旋输送机的出料口与隧道相通。当推进停止时，可以随时进入开挖仓而无需采取其他措施。,在掌子面具有足够的自稳能力，且水压小于1.5bar的地层中，采用半敞开模式掘进。半敞开式作业时，土仓下部是刀盘切削下来的碴土，上部为压缩空气。半敞开式作业的开挖和推进与敞开式作业基本一致。,半敞开式模式,闭胸式用于围岩不稳定或水压高、水量大的地层。,某些泥水盾构具有二种模式:即泥水平衡模式和气压复合模式。（见视频）,泥水平衡模式,泥水平衡模式其原理是通过刀盘来切削掌子面的围岩，位于地面的送泥泵将浆液送入开挖仓，排泥泵将刀盘切削下来并经搅拌的泥浆泵送至地面的泥水处理系统进行分离，通过控制送排泥量来使开挖仓维持一定的压力，这个压力即可平衡掌子面的水压和土压，保证掌子面的稳定。,气压泥水复合模式(D模式),采用“D”模式掘进时，开挖地层一般自稳性较差。 “D”模式的泥水平衡机理：开挖仓内的泥水压力通过气压调节方式进行控制。,4 盾构的“型式”,盾构的“型式”涉及盾构的“型”和“模式”不论是适用于单一软土地层的软土盾构，还是适用于复杂地层的复合盾构，都有土压平衡盾构和泥水盾构两种机型。土压平衡盾构一般具有敞开式、半敞开式、闭胸式三种模式；泥水盾构一般具有泥水平衡模式和气压复合模式二种模式。盾构的“型”是在施工前决定的，而“模式”则是在施工过程中根据具体的施工环境由操作人员实时决策的。,5 盾构选型的原则,盾构选型是盾构法隧道能否安全、环保、优质、经济、快速建成的关键工作之一， 盾构选型应从安全适应性（也称可靠性）、技术先进性、经济性等方面综合考虑，所选择的盾构型式要能尽量减少辅助施工法并确保开挖面稳定和适应围岩条件，同时还要综合考虑以下因素： 可以合理使用的辅助施工法如降水法、气压法、冻结法和注浆法等； 满足本工程隧道施工长度和线形的要求； 后配套设备、始发设施等能与盾构的开挖能力配套； 盾构的工作环境。,不同型式的盾构所适应的地质范围不同，盾构选型总的原则是安全性适应性第一，以确保盾构法施工的安全可靠；在安全可靠的情况下再考虑技术的先进性，即技术先进性第二位；然后再考虑盾构的价格，即经济性第三位。盾构施工时，施工沿线的地质条件可能变化较大，在选型时一般选择适合于施工区大多数围岩的机型。,盾构选型时主要遵循下列原则：（1）应对工程地质、水文地质有较强的适应性，首先要满足施工安全的要求；（2）安全适应性、技术先进性、经济性相统一，在安全可靠的情况下，考虑技术先进性和经济合理性；（3）满足隧道外径、长度、埋深、施工场地、周围环境等条件；（4）满足安全、质量、工期、造价及环保要求；（5）后配套设备的能力与主机配套，满足生产能力与主机掘进速度相匹配，同时具有施工安全、结构简单、布置合理和易于维护保养的特点；（6）盾构制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。,根据以上原则，对盾构的型式及主要技术参数进行研究分析，以确保盾构法施工的安全、可靠，选择最佳的盾构施工方法和选择最适宜的盾构。盾构选型是盾构法施工的关键环节，直接影响盾构隧道的施工安全、施工质量、施工工艺及施工成本，为保证工程的顺利完成，对盾构的选型工作应非常慎重。,6 盾构选型的依据,盾构选型应以工程地质、水文地质为主要依据，综合考虑周围环境条件、隧道断面尺寸、施工长度、埋深、线路的曲率半径、沿线地形、地面及地下构筑物等环境条件，以及周围环境对地面变形的控制要求的工期、环保等因素，同时，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范、施工规范及相关标准，对盾构类型、驱动方式、功能要求、主要技术参数，辅助设备的配置等进行研究。选型时的主要依据如下：,（1）工程地质、水文地质条件；（2）隧道长度、隧道平纵断面及横断面形状和尺寸等设计参数；（3）周围环境条件；（4）隧道施工工程筹划及节点工期要求；（5）宜用的辅助工法；（6）技术经济比较。,7 盾构选型主要步骤,（1）在对工程地质、水文地质条件、周围环境、工期要求、经济性等充分研究的基础上选定盾构的类型；对敞开式、闭胸式盾构进行比选。（2）在确定选用闭胸式盾构后，根据地层的渗透系数、颗粒级配、地下水压、环保、辅助施工方法、施工环境、安全等因素对土压平衡盾构和泥水盾构进行比选。,（3）根据详细的地质勘探资料，对盾构各主要功能部件进行选择和设计（如刀盘驱动型式，刀盘结构型式、开口率，刀具种类与配置，螺旋输送机的形式与尺寸，沉浸墙的结构设计与泥浆门的型式，破碎机的布置与型式，送排泥管的直径等），并根据地质条件等确定盾构的主要技术参数。盾构的主要技术参数在选型时应进行详细计算，主要包括刀盘直径，刀盘开口率，刀盘转速，刀盘扭矩，刀盘驱动功率，推力，掘进速度，螺旋输送机功率、直径、长度，送排泥管直径，送排泥泵功率、扬程等。,（4）根据地质条件选择与盾构掘进速度相匹配的盾构后配套施工设备。,8 盾构选型的主要方法,8.1 根据地层的渗透系数进行选型 地层渗透系数对于盾构的选型是一个很重要的因素。通常，当地层的渗透系数小于10-7m/s时，可以选用土压平衡盾构；当地层的渗透系数在10-7m/s和10-4m/s之间时，既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水式盾构；当地层的透水系数大于10-4m/s时，宜选用泥水盾构 。,盾构与渗透系数的关系,根据地层渗透系数与盾构的关系，若地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时，宜选用泥水盾构；其他地层宜选用土压平衡盾构。,8.2 根据地层的颗粒级配进行选型,一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水的流塑体，容易充满土仓的每个部位，在土仓中可以建立压力，平衡开挖面的土体。盾构类型与颗粒级配的关系详见下图，图中右边蓝色区域为粘土、淤泥质土区，为土压平衡盾构适用的颗粒级配范围，左边的黄色区域为砾石粗砂区，为泥水盾构适用的颗粒级配范围。绿色区域为粗砂、细砂区，即可使用泥水盾构，也可经土质改良后使用土压平衡盾构，,中砾 砂砾 粗砂 细砂 淤泥 粘土,一般来说,当岩土中的粉粒和粘粒的总量达到40%以上时,通常会选用土压平衡盾构,相反的情况选择泥水盾构比较合适。粉粒的绝对大小通常以0.075mm为界。,粘土,淤泥,砂质,砾石,卵石,土压平衡盾构不含添加剂,土压平衡盾构含添加剂,泥水盾构含添加剂,泥水盾构不含添加剂,粒径尺寸表,8.3 根据水压进行选型,当水压大于0.3MPa时，适宜采用泥水盾构。如果采用土压平衡盾构，螺旋输送机难以形成有效的土塞效应，在螺旋输送机排土闸门处易发生碴土喷涌现象，引起土仓中土压力下降，导致开挖面坍塌。当水压大于0.3MPa时，如因地质原因需采用土压平衡盾构，则需增大螺旋输送机的长度，或采用二级螺旋输送机。,9 盾构选型时必须考虑的特殊因素,盾构选型时，在实际实施时，还需解决理论的合理性与实际的可能性之间的矛盾。必须考虑环保、地质和安全因素。,(1)环保因素对泥水盾构而言，虽然经过过筛、旋流、沉淀等程序，可以将弃土浆液中的一些粗颗粒分离出来，并通过汽车、船等工具运输弃碴，但泥浆中的悬浮或半悬浮状态的细土颗粒仍不能完全分离出来，而这些物质又不能随意处理，就形成了使用泥水盾构的一大困难。降低污染保护环境是选择泥水盾构面临的十分重要的课题，需要解决的是如何防止将这些泥浆弃置江河湖海等水体中造成范围更大、更严重的污染。,要将弃土泥浆彻底处理可以作为固体物料运输的程度也是可以做到的，国内外都有许多成功的事例，但做到这点并不容易，因为:处理设备贵，增加了工程投资用来安装这些处理设备需要的场地较大处理时间较长,(2)工程地质因素盾构施工段工程地质的复杂性主要反映在基础地质(主要是围岩岩性)和工程地质特性的多变方面。在一个盾构施工段或一个盾构合同标段中，某些部分的施工环境适合选用土压平衡盾构，但某些部分又很适合选用泥水盾构。盾构选型时应综合考虑并对不同选择进行风险分析后择其优者。,(2)安全因素从保持工作面的稳定、控制地面沉降的角度来看，使用泥水盾构要比使用土压平衡盾构的效果好一些，特别是在河湖等水体下、在密集的建筑物或构筑物下及上软下硬的地层中施工时。在这些特殊的施工环境中，施工过程的安全性将是盾构选型时的一项极其重要的选择，如北京铁路地下直径线最终选择了泥水盾构。,10 盾构选型实例,成都地铁试验段盾构选型,选型分析,成都地铁盾构试验段沿线建筑物密集，地下管线纵横，盾构隧道穿越的地层粘土含量极少，大部分为饱水的卵石层，卵石含量高，且强度大；同时，地层中含有少量大粒径漂石，漂石的最大粒径达670mm；并且地层渗透系数大，地下水位较高。由于在卵石地层泥膜形成困难，在强透水地层形成土塞困难，因此，不论是采用泥水盾构还是土压平衡盾构施工，均具有较大的风险和难度 。,工程概况,成都地铁1号线为南北走向，北至新都大丰镇，南至华阳，全长31.6km，其中一期工程盾构施工区间北起红花堰，南止于火车南站，全长18.601km，共11个区间。由于成都地铁地质条件复杂，为有效降低盾构法在技术、工期和投资上的风险，选定人民北路站至天府广场站区间段（盾构2标）、省体育馆站至火车南站区间段（盾构4标）的各一条隧道为盾构法试验段。,工程地质,盾构2标段隧道最大覆土厚20m，最小坡度223，左右线间距1115m，最小曲线半径400m；隧道穿越的地层主要为卵石层，局部为砂夹层；卵石的单轴抗压强度为55.1165MPa；卵石粒径以3080mm为主，部分粒径大于160mm，并含有少量漂石（粒径大于200mm），且局部漂砾富集成层，目前已知的最大漂石粒径为670mm，卵石含量占6080（重量比），充填物为细砂及圆砾，稍密密实。隧道下穿万福桥、省展览馆东侧房屋群、西御河人防通道、25层的房屋、天府广场下穿隧道，并近距离水平穿越中银大厦（36层）、轻工大厦（12层）。,工程地质,盾构4标段隧道最大覆土厚13m，最小坡度222，左右线间距12.0313m，最小曲线半径700m；隧道穿越的地层主要为卵石层，局部为砂夹层；卵石的单轴抗压强度为68.196.5MPa；卵石粒径以3070mm为主，部分粒径为80120mm，最大粒径210mm，偶见漂石，卵石含量占5575（重量比）；充填物为细砂、中砂为主，夹少量粘性土，含量约1035，稍密密实。隧道下穿人民南路立交桥、电力调度公司房屋（4层）、机场立交桥、火车南站股道。,水文地质,地下水系为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型。孔隙潜水主要埋藏于砂卵石土地层中，地下水位埋藏较浅，水量丰富，渗透系数为k=1.73610-4m/s，为强透水层，补给来源为大气降水和地表河流、沟渠。基岩裂隙水主要赋存于泥岩强风化裂隙带中，透水性较差。,泥水盾构方案,1）盾构类型与地层渗透性的关系 根据德法等国的盾构施工经验，当地层的渗透系数小于10-m/s时，可选用土压平衡盾构；当渗透系数在10- m/s和10-4 m/s之间时，既可选用泥水盾构，也可在碴土改良的情况下选用土压平衡盾构；当地层的渗透系数大于10-4 m/s时，则宜采用泥水盾构。成都地铁盾构试验段隧道穿越地层的渗透系数为1.73610-4m/s，大于10-4 m/s，采用泥水盾构施工是可行的。,泥水盾构方案,2）开挖面稳定机理 泥水盾构稳定开挖面的机理如下：（1）以泥水压力来抵抗开挖面的土压力和水压力以保持开挖面稳定，同时，控制开挖面变形和地基沉降；（2）在开挖面形成弱透水性泥膜，保持泥水压力有效作用于开挖面。,类型1：泥水几乎不产生渗透，只形成泥膜。 类型2：土体孔隙大，泥水全部渗走不产生泥膜。类型3：介于类型l和类型2之间，即泥水渗走的同时也形成泥膜。,泥水盾构方案,3）卵石地层泥膜形成困难的原因 在砂卵石地层，泥水向土体过量渗透，全部泥水可经过地层的孔隙流走，无法形成泥膜，不仅泥水压力不能有效作用于开挖面，而且会引起土体孔隙水压力上升，有效应力下降，这对开挖面稳定是不利的。因此，对渗透系数大的砂卵石地层，必须采取措施以加速泥膜的形成。,泥水盾构方案,4）在卵石地层泥膜形成的方法 泥水中除加入膨润土外，还应在泥水中加入增粘剂（CMM）或加入聚丙烯酰胺（PAA），泥水在向地层孔隙中渗透的同时，自身形成体积增大的团粒与地层土颗粒吸附结合，对渗透形成阻力，该阻力随渗透距离的增大而增大，当渗透距离达到某一定值时，渗透阻力与泥水压力平衡，渗流停止，形成渗透泥膜。表面吸附聚集泥膜仅局限于开挖面的表面，而渗透泥膜则深入地层，泥膜厚度等于渗透距离。泥水盾构中形成的泥膜都属于动泥膜，边生成边部分被刀具切削而破坏，由于渗透泥膜较厚，比吸附聚集泥膜对开挖面稳定有利。对于渗透泥膜而言，应控制泥水的参数及掘进参数，使其成膜时间短于刀盘对应的掘削时间。,泥水盾构方案,5）刀盘类型与刀具的布置在砂卵石地层，卵石属松散体，地层对卵石缺少约束力，且由于卵石的抗压强度较高，滚刀只能部分破碎卵石，不能对卵石进行有效破碎。在刀盘上宜配置重型撕裂刀、切刀、周边刮刀等刀具，重型撕裂刀为先行刀，超前切刀布置，先行切削地层，先对卵石进行冲击和撕裂，对卵石进行部分破碎并解除地层对卵石的约束力，然后由超前量较小的切刀切削剩余部分。经重型撕裂刀松动和部分破碎的卵石，通过刀盘的开口进入到泥水舱，在泥水舱内通过破碎机进行二次破碎。由于受盾构尺寸的限制，在泥水仓内布置的破碎机能破碎卵石的粒径一般不大于500mm。因此采用泥水盾构时，在设计刀盘时，宜采用面板式刀盘，通过刀盘的开口来限制进入泥水仓的卵石的粒径。,滚刀破岩机理,在推力的作用下，安装在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转，盘形滚刀绕刀盘中心轴公转，并绕自身轴线自转。在刀盘强大的推力、扭矩作用下，盘形滚刀在掌子面中心切缝上滚动，当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀下的岩石直接挤压破碎，盘形滚刀贯入岩石，掌子面被盘形滚刀挤压碎裂而形成隧道同心圆沟槽。随着沟槽深度的增加，岩体表面裂纹加深扩大，当超过岩石剪切和拉伸强度时，相邻同心圆沟槽间的岩石成片剥落，形成石碴。,滚刀破碎卵石漂石机理,在滚刀破碎卵石的过程中，依靠刀圈在接触点施加高压力，逐渐产生剪切应力，从而将卵石破碎。如果是较小的卵石，破碎过程就如用钢钎打入一样。大漂石则从表面出现细小的剥落开始，然后逐渐累积，根据滚压连带效果和滚刀的连续运转带来的冲击，以刀尖为起点开始出现裂痕，最后实现破碎。,为了能使滚刀在砂卵石地层中更有效地工作，需要被足够的力安全地将卵石固定在某一位置上，以便使滚刀能够对该卵石施加剪切应力将其破碎。滚刀是否能有效破碎卵石和漂石，要看卵石和漂石是否固结在周围地层中。如果地层固结很好，卵石和漂石被紧密地挤在地层中，是完全能够被滚刀有效破碎的。,卵石漂石破碎机理,成都地层采用滚刀破岩的难点在于有的地段固结不好，砂层很松散，卵石和漂石在刀盘搅动下到处跑动，难以被滚刀压住进行破碎。如果卵石和漂石不能被固定住，那么就会被推进地层直至被推到旁边，不仅不能被破碎，相反被推到滚刀旁边的卵石就象磨刀石一样对刀具造成磨损，直到卵石最终被刀盘或其他卵石连续挤压而破碎。对于松散的砂卵石，宜采用重型撕裂刀进行破碎。重型撕裂刀的破碎机理是利用撕裂刀随刀盘高速旋转产生的冲击惯性能力进行“锤击”破碎。此时宜相应提高刀盘转速，如果刀盘转速偏低或扭矩不足，则撕裂刀只能起到松土器的作用，不能有效破碎卵石。,土压平衡盾构方案,1）盾构类型与粘土含量的关系 根据日本的经验，当地层中粘土含量不足10%，不推荐使用泥水盾构。粘土含量不足时，使用泥水盾构在开挖面上很难形成泥膜，开挖面易坍塌。成都地铁盾构隧道穿越的地质粘土含量极少，特别是盾构2标几乎不含粘土，泥膜形成较困难，因此使用泥水盾构具有一定的风险，较适宜采用土压平衡盾构施工。,土压平衡盾构方案,2）开挖面稳定机理 土压平衡盾构是依靠推进油缸的推力给土舱内的土碴加压，使土压作用于开挖面使其稳定，主要适用于粘稠土壤的施工，掘进时，由刀盘切削下来的土体进入土仓后由螺旋输送机输出，在螺旋机内形成不透水的土塞，保持土舱压力稳定。土压平衡盾构施工中，土仓内的碴土起着平衡开挖面水土压力，支撑开挖面的作用，应具有良好的塑性变形、内摩擦角小及渗透率小等特点。当碴土中的含砂量超过某一限度时，碴土的塑流性明显变差，土仓内的土体因固结作用而被压密，导致碴土难以排送；需向开挖面注入添加剂，以改善土体的塑流性。开挖面添加剂的目的如下：排除或置换开挖面的孔隙水来改善止水性，补充地层不足的细颗粒来改善塑流性，减低切削土体与盾构之间的附着性。,土压平衡盾构方案,3）强透水地层土塞形成困难的原因当地层的渗透系数大于10-4 m/s，添加剂易被稀释，在土舱内不易形成具有良好塑性及止水性碴土，螺旋输送机难以形成土塞效应，在螺旋机出碴门处易发生喷涌，造成土舱内压力不易控制，易引起开挖面坍塌及造成地面沉降。,土压平衡盾构方案,4）实现土压平衡的措施 在饱水的卵石地层，需使用添加剂进行碴土改良。其原理为将开挖土砂与添加剂在开挖面混合，形成具有不透水和塑流性的碴土，通过推进油缸给土仓加压，使土压作用于开挖面，以平衡开挖面的水土压力。在饱水的砂卵石地层施工，应重点防止地下水的渗透和防喷涌，需选择不易被水稀释的添加剂。,土压平衡盾构方案,）成都地铁卵石层添加剂的选择 成都地铁的地质为卵石粒径大、含量大、细砂含量小的卵石层，不适宜单独使用泡沫剂。可通过泡沫、膨润土注入系统共同对碴土进行改良。,泡沫及膨润土注入系统示意图,每掘进1环，泡沫剂的注入量为3550L。压入膨润土（泥浆）的量为出碴量的1020,土压平衡盾构方案,）卵石的处理 砂卵石地层中，卵石属松散体，地层对卵石缺少约束力，滚刀不能对卵石进行有效破碎。对土压平衡盾构，采用以下处理方法：将面板式刀盘的开口加大，或采用辐条式刀盘；使用较大直径的螺旋输送机或带式螺旋输送机。,盾构方案比选,从设备的购置成本来看，泥水盾构需要泥水分离站，设备的费用高于土压平衡盾构，选用土压平衡盾构较优。从设备的运行成本来看，泥水盾构由于泥水平衡、泥水分离和泥水输送的需要，其总功率要高于土压平衡盾构，选用土压平衡盾构较优。从施工技术上来说，成都地铁选用泥水盾构和土压平衡盾构都是可行的。但土压平衡盾构与泥水盾构相比，不仅有着实质的成本优势；另一方面，如选用泥水盾构，因采用泥浆管出碴，通过的最大粒径有限，隧道开挖面大于150mm的砂卵石均需进行破碎，而土压平衡盾构即使采用有轴式螺旋输送机也能通过300mm粒径的砂卵石，因此，土压平衡盾构在技术上占有优势。,选型建议,机型选择由于泥水盾构使用管道出碴，排出的砾径受到限制；土压平衡盾构使用螺旋输送机出碴，即使采用轴式螺旋机，排出的砾径也远远大于泥水盾构；因此，选用土压平衡盾构在技术上占有优势。,选型建议,刀盘类型选择刀盘结构采用开口率较大的轮辐型面板式设计，开口率不小于35，配置中心刀、切刀、重型撕裂刀，开口槽处设“钢隔珊”以控制进入土仓的砾（控制在300mm）必要时，刀盘可设计隔离门，可关闭刀盘开口，以确保在土仓内常压换刀。否则必须带压换刀。,选型建议,螺旋输送机选择砂卵石地层中螺旋输送机磨损严重，螺旋输送机拆除修复均极为困难。宜采用双闸门防“喷涌”结构的单级螺旋进行出碴， 螺杆宜采用基板加高强耐磨板双层焊接结构，螺旋机的前段采用配有隔离门的可伸缩式可拆卸结构。同时，在设计时宜抬高土舱内螺旋机的位置，以免停机时卵石埋住螺旋机而造成启动困难。,谢谢大家!,