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閱讀 4744 次 土壓平衡盾構平衡控制理論及試驗研究

摘要:土壓平衡盾構在掘進時有兩種平衡狀態,一種是盾構與前方土體接觸壓力和土水壓力的平衡,另一種是出土的平衡。兩種平衡狀態只有在刀盤開口率非常大時才等價。由于面板的擠壓作用,開口率較小的盾構兩種平衡狀態將有較大偏離。...

土壓平衡盾構平衡控制理論及試驗研究

王洪新  傅德明

同濟大學  上海200092  上海隧道工程股份有限公司  上海  200082

    土壓平衡盾構與其他類型盾構相比,有成本相對較低、出土效率高、適用地層范圍廣等優點,在我國各類隧道施工中得到了廣泛的應用。在上海、北京、南京、廣州、深圳及天津等地鐵施工中基本上都采用土壓平衡盾構,取得了地鐵建造的巨大成功。截止1995年,上海在各類工程中使用的土壓平衡盾構占各種類型盾構的44%,在國內各地地鐵建設中基本上都使用土壓平衡盾構。

    一般認為,土倉內的泥土壓力與開挖面土層土水壓力取得平衡時為土壓平衡狀態,土倉壓力設定時,采用土層靜止側向土壓力計算。實際上,由于面板的作用,土倉內壓力往往小于盾構作用于前方土體的實際壓力。盾構與前方土體的接觸壓力是土倉壓力和面板對土體壓力的綜合作用。常說的土壓平衡應該是盾構與前方土體的接觸壓力與土水壓力的平衡。另外,還是一種平衡對土壓平衡盾構控制更有意義,就是盾構掘進切削的土體量與螺旋機排出土體量相等。這種平衡對控制地層變形更有意義。盾構的兩種平衡狀態并不完全等價,這一點將在下文證明。

    對第一種平衡狀態進行控制的方法很簡單,就是先設定土倉壓力初始值,然后通過對前方地層隆沉量進行監測分析,進一步調整土倉壓力。對第二種平衡狀態進行控制時,由于一般盾構的排土量較大,實際測定有較大困難,控制平衡較為困難。

    研究表明,土壓平衡盾構的土倉壓力與螺旋機轉速、推進速度有明顯的相關性,這也說明盾構的出土情況與螺旋機轉速、推進速度有相關性。王洪新等從理論上研究了土倉壓力和螺旋機轉速與推進速度問的數理關系。本文進一步研究了出土率與螺旋機轉速、推進速度間的關系。研究結果為出土控制提出了一種新的平衡控制理念,可以作為原控制理論的進一步補充,加深了對土壓平衡盾構的理解,為土壓平衡盾構自動控制提供了一個全新的思路。

    土壓平衡盾構施工時,實現完全平衡掘進,即盾構掘進切削下多少土,螺旋機就送出多少土的狀態是很難保證的。根據上海等地的測試結果,大多土壓平衡盾構出土量都略少于盾構切削的土體量,對前方土體產生了一定的擠壓,在盾構前方形成了一定的隆起,這種擠壓作用在采用面板式刀盤的盾構施工中尤為明顯。這種擠壓作用形成了盾構前方一定范圍的附加應力場。研究盾構掘進的正地層損失及附加應力場規律無疑對目前在建()筑物旁近距離推進盾構時參數優化有重要意義。

1、土壓平衡盾構掘進原理

    土壓平衡盾構靠調整螺旋機轉速來維持土倉壓力平衡。如果掘進速度不變,螺旋機轉速加快時出土量增加,土倉壓力變小;螺旋機轉速減慢時出土量減小,土倉壓力變大。如果掘進時盾構切削的土體體積等于被螺旋機排出的土體體積,則沒有地層損失,對土層擾動最小。此時,盾構與前方土體的接觸壓力接近土體的靜止側向土壓力。如果忽略面板的擠壓作用(開口率較大時),土倉壓力接近盾構與前方土體的接觸壓力。此時,即達到所謂的土壓平衡狀態。實際上完全做到土壓平衡非常困難,推進時螺旋機排出的土體體積或者大于盾構切削的土體體積形成欠推進狀態,或者小于盾構切削的土體體積形成超推進狀態。兩種狀態分別造成前方接觸壓力小于或大于土體的靜止側向土壓力。土壓平衡盾構的掘進過程參考圖1,盾構推進dS,刀盤切削的天然狀態土體積為dV,在推進過程中被螺旋機排出的相當于天然狀態的土體體積為dV出土。如果dV出土,則對前方土體形成擠壓,擠壓量dV擠壓=dV—dV出土;如果dV出土>dV,則對前方土體形成卸載,欠推量為dV欠推=dV出土-dV。在實際施工中,盾構開口率大多在30%~60%,盾構推進切削的土體從開口部分進人土倉,土體進入土倉的效率將低于實際應該達到的效率,所以要達到平衡狀態盾構機面板必然對前方土體形成擠壓。通過大量現場調查發現,現場施工中土壓平衡盾構前方或多或少形成少量隆起,開口率越小的刀盤隆起越大,這也說明上述分析的正確性。

土壓平衡盾構掘進原理圖

2、螺旋輸送機與出土量計算

    2.1土壓平衡盾構使用的螺旋機簡介

       螺旋是土壓平衡盾構的重要組成部分,它的主要用途是:送走土倉挖掘的土體;使充滿在螺旋機內的土或者加入添加材后的混合土形成一個螺旋狀的連續體來達到止水的目的;由螺旋輸送的轉數來達到排土量的控制。螺旋機有許多類型,國內采用的土壓平衡盾構大多采用普通型螺旋輸送機,具體形式如圖2所示。

2土壓平衡盾構使用的實體式螺旋形式

    2.2螺旋機出土量與螺旋形式關系

    一般來說,如果土體能填滿螺旋機通過斷面內的空間,螺旋機一轉的出土量可用下式計算:

    式中:Q為螺旋機一轉出土量;D1為螺旋機直徑;D2為螺旋機軸直徑;P為螺旋翼片的間距。

    實際上施工時,土體一般不能填充滿葉片間的空隙,螺旋機一轉實際出土小于式(1)計算結果。取η=Q實際/Q,稱為螺旋機出土效率。所以,式(1)是出土效率達到100%時的一轉出土量。對于不同性質的土,螺旋機的出土效率不同,可參考表1

1不同性質土螺旋機出土效率

    試驗研究表明螺旋機的螺旋超過一定的轉速時,輸送的顆粒開始產生在垂直輸送方向的跳躍,使輸送過程變得不穩定,此時將會造成出土量的不穩定,影響土倉內壓力的穩定。如果土的流塑性不好,過快的轉速勢必造成出土的不連續,也將嚴重影響土壓平衡盾構的平衡狀態。因此,對于某種類型的螺旋機,其出土量有一個上限,決定了盾構推進速度的上限值。  準確估算螺旋機許用的最大轉速是不容易的,往往采  用下面經驗公式來確定螺旋的最大許用轉速:

    

    式中:D為螺旋直徑(in)A為經驗系數,黏性土時取20,粉土取35,砂土取30,砂礫取25

    2.3螺旋機出土量與轉速的關系

    螺旋機轉速與出土量有明確關系。由式(1)中可知螺旋機一轉出土量,進而推導出下式:

dG=ηkQNdT    (3)

    式中:dT為計算時間;dGdT內出土的總重量;k為把體積換算為重量的參數,與土層性質有關;Q為螺旋機一轉出土量,用式(1)計算;N為螺旋機轉速;η為螺旋機出土效率,與土體性質、轉速等有關。   

    盾構施工中施工人員更關心在一段時間內掘削了多少天然狀態的土體,所以,把排土量換算為天然狀態土體體積。如果在盾構掘進時有添加材料時,還應考慮添加材料的重量,取ke=dG天然/(dG天然+dG添加) 稱為有效出土比。此時,按下式換算出dT內由螺旋機排出的相當于天然狀態土體體積:

 

    式中:γ0為土體的天然容重;dV排土為螺旋排出的相  當于天然狀態土體體積,如圖1所示。

3、出土率與土壓平衡盾構施工參數的關系

    土壓平衡盾構出土率是盾構推進時控制平衡的重要參數,它決定土壓平衡盾構推進時地層損失的大小,決定前方產生多大的隆起或沉降。施工時必須嚴格控制出土率才能達到環境保護的要求。但地鐵等大型盾構施工時使用的盾構出土量非常大,衡量起來有很大困難。在實際施工控制時,出土率只能根據送土設備體積大概估算,這樣就只能定性控制出土率。因此,施工常常提出的控制出土率為95-98%,對實際控制并沒有多大意義。

    盾構施工時采集了大量施工參數,用這些自動采集的數據來推算土壓平衡盾構的出土率無疑是定量控制出土量的最好途徑。下面通過圖1所示的土壓平衡盾構掘進原理推導盾構出土率與盾構施工參數的理論關系。

    盾構掘進出土的平衡狀態是盾構掘進切削的天然土體體積與螺旋機排出土的相當于天然土體體積相等,此時無地層損失,盾構對前方土體擾動最小。如果盾構處于超推進狀態,盾構擠壓前方土體,擠壓量 dV擠壓(均換算為天然狀態土體)為:

dV擠壓=dV—dV排土    (5)

    假設盾構dT時間內推進的距離為dS,盾構外徑為D,則盾構推進dS應排出原狀土的總體積為:

    式(10)給出了出土率與擠壓率的關系,得到了出土率與螺旋機轉速、推進速度的定量關系。土壓平衡盾構出土率可以通過螺旋機轉速和推進速度統計得出,而這兩個數據是所有土壓平衡盾構施工時都采集的。這樣,就可以間接實現土壓平衡盾構出土量的定量控制。但要注意的是由于螺旋機出土效率η的影響因素較為較多,實際結果可能會與式(l0)關系有所偏離,但其統計規律是正確的,也是能滿足控制要求的。下文將通過模型試驗證上述理論的正確性。

4、土壓平衡盾構平衡狀態與不平衡狀態分析

      4.1土壓平衡狀態時盾構施工參數匹配

      盾構掘進出土的平衡狀態是出土率為l00%時,出土量與推進應該達到的出土量相等的狀態。根據式(10),此時螺旋機轉速與盾構推進速度之比為:

    4.2刀盤面板擠土作用理論分析

    盾構出土量與推進應該達到的排出量不相等時,處于不平衡掘進狀態。現場測試表明,盾構大多處于的超推進狀態,對前方土體形成擠壓,在盾構前方產生少量隆起,并在土層中一定范圍內產生附加應力場。 

 如果處于出土的完全平衡狀態(e=100)時,前  方地層隆起量為零,盾構對周圍土體擾動最小。那么,此時是不是就一定達到第一種平衡狀態呢?即盾構就不會有擠壓作用,地層中也一定沒有附加應力場了呢?以圖3所示面板式刀盤為例研究這個問題。

3刀盤擠壓前方土體示意圖

    圖中刀盤的開口率可近似計算為l—θ/120,刀盤面板上距圓心距離為r的一個土體微元,位于面板上圓弧AB上的A點。刀盤以角速度ω旋轉時,土體微元進入面板前方,在下一個開口部分到達之前土體微元將一直處于擠壓狀態。盾構前方土體就是這樣在一段時間內處于擠壓狀態,然后被刀盤切削下來進入土倉內,最后由螺旋機排出。圖中土體微元在刀盤轉動過程中受擠壓時間T=θ,則圖中土體在刀盤轉動過程中達到的最大擠壓量為:

    式中:ΔL為土體微元達到的最大擠壓量;λ為刀盤的開口率;v為推進速度;θ意義見圖3

    (l2)說明:

    (1)由于盾構刀盤面板的作用,前方土體一直受到周期性的擠壓作用,這種擠壓作用是絕對的。所以,即使盾構掘進時出土量的平衡控制較好,面板式刀盤推進時也一直存在附加應力場。這說明了土壓平衡盾構的兩種平衡狀態并不完全等價。如果盾構開口率較小,盾構達到出土平衡時,由于面板的擠壓作用,盾構與前方土體的接觸壓力將大于土水壓力,兩種平衡狀態將有所偏離;只有當盾構開口率非常大時,盾構與前方土體接觸壓力和土水壓力的平衡才會與出土的平衡等價。

    (2)盾構推進的速度快,刀盤的轉速越慢,開口率越小,刀盤面板的擠土作用越明顯;反之,則擠土作用越小。

    (3)由于面板的擠土作用,土倉壓力和面板與前方土體的接觸壓力將有較大差異。所以,面板式盾構的土倉壓力設定值會更加難以計算,造成第一種平衡狀態的控制標準不明確。

    上述分析表明,盡管面板對控制開挖面穩定有利,但對控制盾構對土層影響并不有利。當盾構近距離穿越既有建()筑物時,選擇較大開口率刀盤,刀盤轉速相對較快,推進速度相對較慢,將更加有利于既有建()筑物的保護,當然,這需要通過工程實踐進一步驗證。

5、出土率與螺旋機轉速、推進速度關系及土壓平衡狀態時施工參數匹配的試驗分析

    5.1土壓平衡盾構模擬試驗概況

    試驗土箱為長方體,其尺寸為24 m×24 m×12 m,箱體一端開Ф42 cm孔,以便模型盾構頂入;模型±壓平衡盾構直徑為40 cm,螺旋機為單螺旋結構,掘削刀盤和螺旋取土器為同軸結構。刀盤開口率可調,本次試驗時共采用36%、54%兩種開口率的刀盤。具體試驗裝置見圖4,螺旋機形式見圖5。試驗土樣的黏聚力為87 kPa,內摩擦角為226°。試驗采用了不同埋深比,每次掘進中間調整螺旋機轉速、掘進速度一次,具體試驗參數設置見表2

4試驗裝置圖

  

5試驗螺旋機形式

2模型盾構模擬試驗參數表

       5.2出土率、螺旋機轉速與推進速度關系試驗結果統計分析

    統計各次試驗出土率、螺旋機轉速與推進速度關系,結果見圖6、圖7、圖8、圖9。從圖中可以看到,盡管試驗掘進的總長度很短,出±率與螺旋機轉速/推進速度有非常好的線性關系。但圖7、圖8點子較離散,下文將對此進行解釋。

   

6出土率、螺旋機轉速、推進速度關系(試驗l)

 

7出土率、螺旋機轉速、推進速度關系(試驗2)

8出土率、螺旋機轉速、推進速度關系(試驗3)

 

9 出土率、螺旋機轉速、推進速度關系(試驗4)

    根據圖5及式(1)知螺旋機一轉的理論排土量為192345 cm³。稱量掘進一段距離(一般為10 cm)螺旋機排出的土重,取土樣測量土的天然容重,換算出螺旋機一轉排出的相當于天然狀態的土體體積,按η=Q實際/Q計算螺旋機的出土效率。4次試驗出土效率統計結果見圖10。圖中只有第l次和第4次試驗的后半段螺旋機出土效率較為穩定。證明此時沒有出現明顯的擠土和卸載作用,試驗監測也表明此時土層表面沒有明顯的隆起和沉降,模型盾構接近明顯的土壓平衡狀態。此時的螺旋機轉速與推進速度之比為1.5

10螺旋機出土效率統計

    擬合圖6~圖9中各點,通過擬合曲線計算出土量為l00H寸的N/v分別為:l42.57.91.5。理論上這個數字是土壓平衡狀態時的N/v,但由于試驗時參數匹配可能偏離平衡狀態較大,造成出土效率的不穩定,有的值可能不是土壓平衡狀態的參數匹配結果。試驗l與試驗4的參數控制時N/v都采用了l1.5,兩者的擬合直線非常接近;根據擬合曲線計算的土壓平衡時的N/v值非常接近,并與兩次試驗的后半段的控制參數接近;擬合直線的R2值分別為068510.6943。這些說明這兩次試驗后半段的參數匹配較合理。根據擬合結果,掘進時保持土壓平衡的N/v1.41.5。這與前面分析螺旋機出土效率統計結果的結論一致。

    上述結論可以通過下面計算來證明。根據圖10,第14次試驗后半段,螺旋機出土效率η≈45%。螺旋機在時間T內的理論出土體積可以通過下式計算: 

    Q排出=Ηqnt=45×l92325NT=86546NTcm³

    根據前面分析,  (N/v)Bl45,即推進速度應為 N/145,則相同時間內盾構應排出的土量可以通過下式計算:

    則出土率為999%,接近土壓平衡狀態。證明上面結論的正確性。

    這樣就可以解釋圖中點子的偏離情況。試驗1、試驗4點子接近線性是因為參數匹配接近平衡狀態;試驗2、試驗3中,N/v大值已經達到225,參數匹配已經遠離平衡狀態,螺旋機出土效率不穩定,所以點子較為離散。

    綜上所述,模型試驗是確定土壓平衡盾構平衡狀態時參數匹配(/v)B的有效手段。

6、不平衡推進對土層影響試驗分析

    6.1不平衡推進對土層影響分析

    土壓平衡盾構掘進時的最佳狀態理論上應該為出土率為100%時的掘進狀態。但由于盾尾脫出、注漿時填充不充分及管片受力變形等影響,盾構機通過后將不可避免產生地層損失并引起沉降。因此,一般都控制出土率為95%~98%,使盾構前方地層產生少量隆起,在盾構通過后再沉降,可以減小掘進時地層沉降的絕對值。前面分析表明,即使是出土率為l00%,由于面板作用,采用面板式刀盤的盾構仍然會產生擠土作用。這些都決定土壓平衡盾構掘進處于一定的不平衡狀態。現場測試及試驗表明,土壓平衡盾構大多處于超推進狀態,盾構前方一定范圍內地表土體略有隆起。那么長距離的不平衡掘進會對土層產生什么樣的影響呢?下面對此做詳細的理論及試驗分析。

    根據前面的理論推導,不平衡掘進必然會對周圍地層產生兩個方面影響:

    (1)不平衡推進產生正負地層損失。不平衡掘進產生的擠壓量或卸載量會產生正負地層損失,進而引起前方土體隆起或沉降。不平衡超推進時,每單位掘進長度產生的正地層損失率為ε=dl/dS;反之則產生負的地層損失。在實際施工中,一般會因為擠壓產生正的地層損失,第二種情況出現較少。

    (2)不平衡推進產生對前方土體的擠壓或卸載,從而產生附加應力場,對周圍土體產生擾動。

    土壓平衡盾構掘進時一般處于超推進狀態。根據前面分析,超推進對前方土體的擠壓作用來自兩個方面:螺旋機排土量小于盾構掘進應排出的土體量;面板式刀盤產生擠壓作用。

    擠壓產生的附加應力為接觸壓力與土層靜止側向土壓力之差。對于開口部分,附加應力值為:

Δp=kdl/dS=kε    (13)

    式中:ε為開口部分的擠壓率;k為似剛度;p為開口處的附加應力。

    由于面板的作用,面板部分擠壓產生的附加應力值高于開口部分,面板前方土體受到的最大的擠壓力為:

  

    式中:ε′為面板部分的擠壓率;p′為面板處的附加  應力;μ為刀盤轉動過程中面板對前方土體擠壓量的修正值,與刀具布置、土質特性等有關,小于l

    6.2不平衡掘進產生的正地層損失試驗研究

    土壓平衡盾構出土量小于應該達到的出土量時,會產生對前方土體的擠壓,造成地表隆起。目前還沒有研究者系統測量并研究過盾構超推進時擠壓土體量與地表隆起量的關系,一般認為對于飽和軟黏土,超推進擠壓土體體積量即為地表隆起體積量。本次試驗系統測試了盾構推進時土層表面的隆起量。由于土體約束于土箱內,土體隆起的范圍與施工現場會有所區別,但隆起的總體積是與現場接近的。

  

11地層土隆起量與盾構累計超推量對比圖

 

12地層土隆起量與盾構累計超推量對比圖

 

13出土率與隆起量,超推量對比圖

    測量不同推進距離時的地表各測點的隆起量,進而計算土體隆起的體積。不同推進距離時土層表面的隆起總體積與超推量(按式(7)計算)的累計值對比見圖11;隆起總體積與累計超推量關系見圖l2;出土率與隆起量/累計超推量對比見圖l3

    從圖11、圖12可以看到:當盾構處于超推進時,隨著土體擠壓量的增加,地層迅速隆起,并且隆起量增量與超推量增量之比趨于一個定值,為0.27。試驗結果說明土壓平衡盾構地表隆起量小于盾構超推進產生的擠壓量,根據擬合曲線,Ф400盾構埋深為2D時,地層隆起量為超推進量的27%。

    從圖11、圖13可以看到:當盾構以接近出土平衡狀態推進時(80%~l00),累計超推量和地表隆起量發展速度變緩。從圖l3看出,隨著出土率漸漸接近100%,地表隆起量的發展速度越來越慢;當出土率達到出土平衡狀態時,地表隆起量不再發展。從圖13還可以看出:當出土率不穩定,出現波動時,盡管地表隆起量也略有波動,但波動幅度非常小,說明地表變形是能夠適應出土率在一定范圍內波動的。 

    圖11和圖l3還表明:頂程5092 cm時,盾構一直處于擠土推進狀態,此階段地表隆起迅速發展.但隆起量/超推量卻從026%增加到l286%,說明擠土初期盡管出土率非常小,擠壓量很大,地表隆起占累計超推量卻很小。這個結果證明盾構擠壓時一部分擠壓量造成了體積應變,當體積應變增加到一定值時,地表才開始隆起。圖12中擬合線與橫軸交點即為產生地表隆起前的最大擠壓量。

    以上結論說明:盾構超推進擠壓量dV擠壓中只有一部分產生的隆起,其值為αdV擠壓,α稱為有效地層損失率,當土層盾構類型、土層特性、埋深等一定時,為定值;還有一部分產生了體積變形,變形量為(1一α)dV擠壓,體積應變為l一α。

    地表變形計算一般采用隨機介質理論,根據本試驗結果,該理論正地層損失應該采用αdV計算。

    6.3不平衡掘進產生的附加應力場現場測試研究

    通過在施工現場的盾構刀盤前方埋設土壓力測點可以測得盾構推進產生的附加應力場。本試驗盾構開口率為40%,測點布置見圖l4所示。共在刀盤前方布置4個測點,測試兩個斷面。試驗段盾構中心埋深為11802 m,設定土倉壓力為0.190.20 MPa。同時,采取大型衡重設備稱量一環的出土量,根據土體天然容重計算出土率。

    盾構與前方接觸壓力為:p+λp+(1一λ)p′。根據測試結果及前式可知開口率越小盾構擠土效應越明顯,產生的附加應力越大。

    為了統計盾構掘進對土體的影響,統計時扣除土的初始應力,即自重應力,只考慮盾構不平衡掘進產生的附加應力場。測試結果見圖l5、圖l6。測試結果顯示:土中的附加應力當盾構距測點15D左右時開始明顯變化,并隨距離的接近不斷增大,接近面板時達到最大值,此時的附加應力值遠比通常認為的附加力(002 MPa)大。面板上產生的附加力達到0.170.19 MPa。根據式(13)(14)p+p)/p+p)=1.891.95P為地層的靜止側向土壓力。面板上的壓力是土倉內壓力的1.891.95倍。試驗結果說明,面板式盾構掘進時擠壓效應遠比想象的大。根據出土量統計結果,盾構實際出土率為99%,說明此時盾構非常接近出土的平衡狀態,但測試結果表明土中存在非常大的附加應力,說明由于刀盤擠土作用,盾構與前方土體的接觸壓力和土水壓力并不處于平衡狀態。測試結果說明兩種平衡狀態并不是完全等價的,證明了前文關于面板擠土效應分析的正確性。

14 m6.34 mm盾構刀盤前測點布置

15盾構刀盤前方附加土壓力(斷面l)

 

16盾構刀盤前方附加土壓力(斷面2)

7、結語

       本文系統總結了土壓平衡盾構掘進時的平衡控制理論。提出土壓平衡兩種狀態的概念,并論述了面板式刀盤作用下兩種平衡狀態的不等價性。該理論加深了對土壓平衡盾構平衡狀態的認識,為保護環境時的施工參數取值提供了依據。

       土壓平衡盾構掘進時,如果螺旋機排出量與盾構掘進切削土量相等,盾構處于出土的平衡狀態,盾構產生的地層損失最小。此時,由于面板作用,盾構還會在土中形成附加應力場,造成盾構與前方土體接觸壓力與土水壓力的偏離。采用開口率較小的面板式刀盤的盾構會產生擠土作用,開口率越小,擠壓越明顯。這使土倉壓力設定值很難準確計算,從而使通過土倉壓力控制平衡的控制標準較為模糊。

       出土率是土壓平衡盾構維持出土平衡的關鍵,但直接控制出土率較難。出土率正比于螺旋機轉速/推進速度。對于特定的土層、螺旋機,保持土壓平衡推進的螺旋機轉速、推進速度比值是特定的,可以通過試驗確定其合理值。可以通過控制螺旋機與推進速度間關系控制出土率,這種控制模式可以作為采用土倉壓力控制模式的補充。 

    現場盾構大多處于超推進狀態。超推進將造成兩種后果:產生超推進量,進而產生正的地層損失;產生擠壓力,在前方土體中造成附加應力。測試結果表明:盾構產生的超推進量一部分產生了體積應變,一部分產生了正的地層損失,引起了地表隆起;附加應力場明顯比一般認為的值大,開口率40%的面板上的土壓力幾乎達到土倉壓力的兩倍,證明了面板的擠土作用。

參考文獻

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[3]王洪新,傅德明。土壓平衡盾構掘進的數學物理模型及各參數間關系研究。土木工程學報,2006

[4]胡宗武,徐履冰,石來德。非標準機械設備設計手冊。北京:機械工業出版社,2005

(本文來源:陜西省土木建筑學會      文徑網絡:尹維維 編輯    文徑 審核

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