三、开挖控制
开挖控制的根本目的是确保开挖面稳定。
土压式盾构与泥水式盾构的开挖控制内容略有不同。土压式盾构,以土压和塑流性改良控制为主,辅以排土量、盾构参数控制(见图1K413021-1)。泥水式盾构,以泥水压和泥浆性能控制为主,辅以排土量控制(参见图1K413021-2)。
(一)土压(泥水压)控制
开挖面的土压(泥水压)控制值,按地下水压(间隙水压) 土压 预备压设定。
土压有静止土压、主动土压和松弛土压,要根据地层条件区别使用。按静止土压设定控制土压,是开挖面不变形的最理想土压值,但控制土压相当大,必须加大设备装备能力。主动土压是开挖面不发生坍塌的临界压力,控制土压最小。地质条件良好、覆土深、能形成土拱的场合,可采用松弛土压。
变动大的情况下,一般开挖面不稳定。
(二)土压式盾构泥土的塑流化改良控制
1.土压式盾构掘进时,理想|来源地层的土特性是:
(1)塑性变形好;
(2)流塑至软塑状;
(3)内摩擦小;
(4)渗透性低。
细颗粒(75/Jm以下的粉土与黏土)含量30%以上的土砂,塑性流动性满足要求。在细颗粒含量低于30%、或砂卵石地层,必须加泥或加泡沫等改良材料,以提高塑性流动性和止水性(参见图1K413021-4)。
改良材料必须具有流动性、易与开挖土砂混合、不离析、无污染等特性。一般使用的改良材料有矿物系(如膨润土泥浆)、界面活性剂系(如泡沫)、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类(我国目前常用前二二类),可单独或组合使用。
2.选择改良材料要依据条件
(1)土质(粒度分布、砾石粒径、砾石含量、黏性土含量、均等系数等);
(2)透水系数;
(3)地下水压;
(4)水离子电性;
(5)是否泵送排土;
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