土體改良降低土壓平衡式盾構(gòu)刀盤(pán)扭矩的機(jī)理研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)城市地鐵建設(shè)的迅速發(fā)展，盾構(gòu)施工法作為一種安全高效的隧道挖掘技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。其中土壓平衡式盾構(gòu)法又以其技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性，成為地鐵施工技術(shù)的主流。土壓平衡式盾構(gòu)順利施工的前提是要將壓力艙內(nèi)土體攪拌成均勻的狀態(tài)，因而壓力艙內(nèi)設(shè)有用于攪拌的刀盤(pán)梁以及攪拌翼板，這導(dǎo)致了土壓平衡式盾構(gòu)的刀盤(pán)扭矩是其它閉胸式盾構(gòu)的2～3倍。在現(xiàn)代隧道施工長(zhǎng)距離、大直徑的趨勢(shì)下，刀盤(pán)扭矩過(guò)大已成為限制土壓平衡式盾構(gòu)發(fā)展的一個(gè)主要因素，得到了

2、工程界的重視。 在實(shí)際施工中，采用土體改良降低土壓平衡式盾構(gòu)刀盤(pán)扭矩的方法已經(jīng)得到了較普遍的應(yīng)用，但目前還主要依賴于工程經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)的理論研究還相對(duì)落后。由于對(duì)土體改良降低扭矩的機(jī)理不明確，盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)商在針對(duì)實(shí)際隧道工程計(jì)算盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)所需的裝備扭矩時(shí)往往沒(méi)有考慮這一影響因素，從而造成了經(jīng)濟(jì)上不必要的浪費(fèi)。 本文針對(duì)以上的問(wèn)題，作了以下方面的工作： (1)針對(duì)土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)的特點(diǎn)，深入地分析了壓力艙內(nèi)刀盤(pán)扭矩，

3、推導(dǎo)了土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)扭矩各主要組成部分的計(jì)算公式，建立了盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)扭矩的力學(xué)模型；利用所建模型，通過(guò)分析得到影響刀盤(pán)扭矩的關(guān)鍵性土性參數(shù)。 (2)針對(duì)盾構(gòu)土體改良技術(shù)，在盾構(gòu)用氣泡劑與土體性質(zhì)適應(yīng)性理論研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)研制了針對(duì)砂性土和粘性土的氣泡添加劑。 (3)結(jié)合工程實(shí)際，采用自制的氣泡對(duì)砂性土進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析氣泡性質(zhì)、氣泡混合土性質(zhì)以及氣泡混合土所需攪拌扭矩之間的關(guān)系；通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，得出氣泡穩(wěn)定