盾构的分类和适用范围
一、 手掘系统盾构
1.手掘式盾构
手掘盾构是最原始的一类盾构,其构造简单,配备较少,造价低,目前在地质条件较好的工程中仍广泛使用。盾构顶部有活动前檐以支护上部土体。挖土由人工从上往下进行,每隔2~3m设一作业平台,可适应各种复杂地层,开挖面可根据地质条件全部敞开,也可采用正面支撑,随开挖随支撑。施工人员可观察到地层变化情况,遇到桩、孤石等地下障碍物时,比较容易处理,容易进行盾构纠偏,也便于在曲线段施工。
2.挤压式盾构
挤压式盾构分为全挤压及半挤压两种,前者将手掘式盾构的开挖工作面用胸板封闭起来,把土层挡在胸板外,没有水土涌入及土体坍塌的危险,并省去了出土工序。后者在封闭胸板上局部开孔,土体从孔中挤入盾构,装车外运,省去了人工开挖,劳动条件比手掘式盾构大为改善,效率也成倍提高。挤压式盾构仅适用于软弱可塑的粘性土层。
3.网格式盾构
网格式盾构在开挖面装有钢制的开口格栅,当盾构向前推进时,土被网格切成条状,进入盾构后运走,当盾构停止推进时,网格起到挡土的作用,有效地防止开挖面坍塌。这种盾构对土体的挤压作用比挤压式小,因而引起的地表变形也小些。网格式盾构只适用于软弱可塑的粘性土层,当地层含水时,尚需要辅以降水、气压等措施。
二、 半机械式盾构
在手掘式盾构正面装上挖土机械和出土装置,即成为半机械式盾构。挖土装置有铲斗式、
切削式和混合式三种形式。铲土式适用于粘土和砂砾混合层,切削式适用于硬粘土和硬砂土层,混合式适用于自立性较好的土层。如遇土质坚硬可安装软岩掘进机的切削头子。其适用范围基本上与手掘式盾构一样。
三、 机械系统盾构
1.机械式盾构
在手掘式盾构的切口环部分,安装与盾构直径大小相同的旋转大刀盘,对土体进行全断面开挖的盾构,称为机械式盾构。它适用于各类土层,尤其适用于极易坍塌的砂性土层中的长隧道,可连续掘进挖土。由刀盘切削产生的土经过刀盘上的预留槽口进入土舱,提升和流入漏斗后,再通过传送带运人出土车。这类盾构有作业环境好、省力、省时、省工、效率高、后续设备多、发生偏差时难纠偏、造价高等特点。
2.泥水加压盾构
泥水加压盾构就是在机械式盾构大刀盘后面设置一道隔板,隔板与刀盘之间作为泥水室,在开挖面和泥水室中充满加压的泥水,通过加压作用,保证开挖面土体的稳定。盾构推进时开挖下来的土体进入泥水室,由搅拌装置进行搅拌,搅拌后的高浓度泥水用流体输送系统送出地面,把送出的浓泥水进行水土分离,然后把分离后的泥水再送入泥水室,不断循环使用,其全部工程均由中央控制台综合管理,可实现施工自动化。其适用于以砂性土为主的洪积地层,也较适用于以粘性土为主的冲击地层,但泥水处理费用较高。
3.土压平衡盾构
土压平衡盾构前端有一个全断面切削刀盘,盾构的中心或下部有长筒形螺旋运输机的进土口,其出土口在密封舱外。所谓土压平衡,就是用刀盘切削下来的土,如同压缩空气或泥水一样充满整个密封舱,并保持一定压力来平衡开挖面的土压力。其适用于变形较大的淤泥、软弱粘土、粘土、粉质粘土、粉砂、粉细砂等土层。
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