土压平衡盾构土舱压力控制技术
土压平衡盾构机的土压控制
土压平衡盾构机的土压控制作者：武德民来源：《城市建设理论研究》2012年第33期中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：前言：随着地下空间的发展，盾构技术已广泛的应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。
在我国的各项施工中盾构机的种类越来越多，其中土压平衡盾构机以其整体结构简洁、适应地质范围广、占地空间小、施工成本低等诸多优势，成为建设单位和施工单位的首选。
土压平衡盾构机在施工中的难点和重点就是土压平衡的控制。
1盾构机土压平衡的原理1.1土压平衡盾构机的组成：刀盘，渣土仓，盾体，螺旋机，推进系统，加泥加泡沫系统，管片拼装系统等（如图1）图11.2土压平衡盾构机的土压控制，刀盘切削下的渣土经过刀盘的开口进入渣土仓，通过充满土仓的渣土形成的土仓压力来平衡开挖面的水土压力，土仓内的渣土通过螺旋输送机排出，螺旋输送机的排土速度与盾构机的掘进速度形成一个动态平衡，维持开挖面的水土压力平衡，保证掌子面的水土稳定，保证地表不会沉降、坍塌。
2土压平衡盾构机土压平衡的实现2.1土压盾构机PID的自动土压调节控制，通过装在土仓壁上的土压计实时监测土仓压力，土压计监测到的土压力传送到PLC，PLC计算出检测值与目标值的差值E，通过PID控制，自动调节螺旋输送机的转速，使E值趋向于0，当E值大于0时，PLC发出指令，增加螺旋输送机的转速，提高出土量直至土仓内的土压力重新达到平衡状态，反之E值小于0，螺旋输送机降低转速，减少出土量，以保持土仓内压力平衡，保证盾构机正常掘进。
2.2上述为为土压平衡的自动模式，在实际操作中，操作手一般为手动控制，其过程是PID控制一样的，操作者观察土压计的实测值，与目标值进行比较，人为的调整螺旋输送机的转速，控制土压力在一定的范围内。
3土仓压力的形成3.1土体在自重的作用下，土体中的所有垂直面和水平面都是主作用面，根据土力学理论，天然土体内垂直静压力Eo=土的密度ρ Х埋置深度h，3.2土仓压力可以分为静止土仓压力Eo、被动土仓压力Ep、主动土仓压力Ea，3.2.1静止土仓压力：当盾构机停止掘进静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对土仓的压力称为静止土仓压力Eo 。
土压平衡盾构土仓压力设定与控制方法
Yang Yongqiang
（ Track Traffic Engineering Co． ，Ltd． of China Railway No． 1 Grract： Using the existing soil mechanics theory， the type of earth pressure between in front of excavation face and in soil warehouse is analyzed when the EPBM is working or out of service． By theoretical calculation and analysis，the method is put forward that how to set earth pressure in soil warehouse according to the geological conditions in front of excavation face and sedimentation requirements． It is also pointed out that when the soil inside of warehouse is consistent with that in front of excavation face，earth pressure in soil warehouse is difficult to equal to earth pressure in front of excavation face． Through theoretical analysis，the method of control earth pressure in soil warehouse is put forward in conjunction with the technical measures that how to control earth pressure by improving soil，injecting bubble or forming air pressure by high-pressure gas and strictly controlling the amount of unearthed． Key words： tunnels； shields； earth pressure balance shield； earth pressure in soil warehouse； setting； control
盾构过程中土压力的计算与控制
盾构过程中土压力的计算与控制土压平衡盾构机工作面土压力及计算在城市市区内进行地铁、上下水管道、电力、通信、输气、共同沟以及地下道路的隧道工程中，具有施工机械化程度高、对周围环境影响小、施工快速等优势的盾构施工技术近年来得到广泛应用。
盾构施工中，开挖面的稳定是通过压力舱的支护压力得以实现的，开挖面支护压力过大会造成地表隆起，而压力过小，容易导致地表沉陷甚至坍塌。
土压平衡盾构机工作面土压力及计算土压平衡式盾构机主要由盾体、刀盘、螺旋输送机、推进装置等构成。
施工过程中，推进液压缸驱动盾构机向前推进，刀盘切削下的泥土充满密封仓和螺旋输送机壳体内的全部空间，形成一定的土压来平衡开挖面土层的水土压力，以此来保持开挖面土层的稳定和防止地表变形，开挖下来的泥土通过螺旋输送机排出盾体。
一、土压力的控制和分类1.控制：土压平衡盾构利用开挖的泥土支撑挖掘面，通过调节盾构推进速度和螺旋机转速和出土量来控制土仓的土压。
使土仓中的土压力与地下水土压力相平衡，以防止开挖崩塌和将地表沉降限制在允许范围内。
2.分类：静止土压力、被动土压力、主动土压力。
（重点）2.1主动土压力：挡土结构物向离开土体的方向移动，致使侧压力逐渐减小至极限平衡状态时的土压力，它是侧压力的最小值。
2.2被动土压力：挡土结构物向土体推移，致使侧压力逐渐增大至被动极限平衡状态时的土压力，它是侧压力的最大值。
土压平衡盾构机工作面土压力及计算2.3 静止土压力：土体在天然状态时或挡土结构物不产生任何移动或转动时，土体作用于结构物的水平压应力二、土压力平衡主动土压力＜土仓压力＜被动土压力•盾尾注浆的分类：三、土压力的计算（重点）根据土力学原理，可以将盾构机的刀盘近似为挡土墙，然后根据挡土墙理论分析掘进工作面的压力分布特性。
如图l 所示，根据土力学理论，天然土体内垂直静止土压力为σz ＝γz （1）（1）式中σz 为垂直静止土压力，γ为土的容重，z 为埋置深度。
而垂直于侧面的法向应力为静止侧压力σx ＝k 0 γz （2）（2）式中σx 为水平静止土压力，k 。
盾构掘进技术施工要点
盾构掘进技术施工要点一、土压平衡盾构掘进（一）土压平衡式掘进特点土压平衡盾构，是将开挖下来的土砂充满到开挖面和隔板之间泥土仓，根据需要在其中注入改良材料，用适当的土压力确保开挖面的稳定性。
通过贯穿隔板设置的螺旋输送机，可在推进的同时进行排土。
在施工时，必须在开挖两层隔板之间充满土砂，对其进行加压达到满足开挖面的稳定需要的状态。
为了获得适合于盾构推进量的排土量，要对土压力和出土盘进行计量，对螺旋式排土器的转数和盾构的推进速度进行控制，达到平衡状态，同时，还要掌握刀盘扭矩和推力等，进行正确的控制管理以防止开挖面的松动和破坏。
（二）土仓压力管理（1）在土压平衡盾构的施工中，为了确保开挖面的稳定，要适当地维持压力舱压力。
一般，如果土仓压力不足，发生开挖面的涌水或坍塌风险就会增大。
如果压力过大，又会引起刀盘扭矩或推力的增大而发生推进速度下降或地面隆起等问题。
（2）土仓压力管理的基本思路是：作为上限值，以尽量控制地表面的沉降为目的而使用静止土压力；作为下限值，可以允许产生少量的地表沉降，但可确保开挖面的稳定为目的而使用主动土压力。
（3）掌握开挖面的稳定状态，一般是用设置在隔板上的土压计来确定土仓压力。
（4）推进过程中，土仓压力维持有如下的方法：①用螺旋排土器的转数控制；②用盾构千斤顶的推进速度控制；③两者的组合控制等。
通常盾构设备采用组合控制的方式。
（5）要根据各施工条件实施良好的管理。
另外，需要确认伴随推进所产生的地基的变形、排土状态、刀盘扭矩以及其变化情况，及时在推进中修正土仓压力。
（三）排土量管理（1）为了一边保持开挖面的稳定一边顺利地进行推进，则需要适量地进行排土，以维持排土量和推进量相平衡。
可是，由于围岩的重度在掘进中会有一定的波动，以及受添加剂的种类、添加量或排土方式等因素的影响，排出渣土的重度也会发生变化，所以要恰当地掌握排土量是比较困难的。
另外，作为排土，其状态可在半固体状态到流体状态之间变化，其性状是各种各样的。
论述土压平衡盾构机带压开仓
论述土压平衡盾构机带压开仓1带压开仓作业1.1带压进仓地点的选择根据地质补勘及详勘资料，拟定在进入基岩凸起段前后进行刀具检查和更换，具体位置根据掘进的各项参数与实际出渣情况确定。
开仓时选择在透水性、富水性、渗透系数相对较小的地层进行带压进仓作业。
同时应避开建构筑物、管线和水井等影响范围。
1.2盾构密封1.2.1盾尾密封1.2.1.1盾尾刷密封本工程盾尾内径为6430mm,管片外径为6200mm,盾尾密圭寸由3道密封钢刷，最大耐压达到20ar。
停机前对盾构刷密封情况进行检查,确保密封严密。
在加压过程中注意观察盾尾刷密封情况,是否存在漏气。
1.2.1.2加強同步注浆在掘进到停机点前10环时对同步注浆系统进行检查，重点检查6根注浆管路是否正常运行。
如果出现了管路不通等情况，浆泵无力，冲程数与实际泵送放量差距较大等情况，进行管路疏通和注浆泵的全面清洗，使整个注浆系统各个处于优良的工作状态。
在掘进到停机点前5环时对整个膨润土系统进行检查，包括刀盘前方和盾体周围两个方向的膨润土管路和膨润土泵的运转情况。
整个系统的各部分检查就绪后进行试注浆。
试注浆过程中主要是观察各管路的压力是否正常，如果压力过大或者过小都必须对系统进行调试，同步注浆压力一般大于水土压力lbar。
同步注浆浆液的配比根据现场情况确定，初凝时间控制在6h左右。
盾构机的开挖直径为6.48m，管片外径为6.2m，管片的宽度为1.2m，每环的理论注浆量为3.34m3,注浆量取环形间隙理论体积的1.3〜1.8倍，即每环同步注浆量4.342m3〜6.012m3,为了保证换刀的气密性，每环的注浆量取6.1m3,同步注浆压力控制大于水土压力lbar左右。
从停机点前3环开始，同步注浆应连续不中断，并且要尽量保证掘进的连续性以保证注浆的连续与饱满。
1.2.2铰接密封盾构机铰接有12组油缸组成，铰接系统工作压力高达6.Sbar，铰接密封型式采用2道双唇橡胶密封并具备紧急充气功能。
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制土压平衡盾构是一种在地下施工中常用的隧道掘进设备，特别适用于粘土地层。
在粘土地层中进行土压平衡盾构的掘进需要严格控制各项参数，以确保施工的安全和顺利进行。
本文将就土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制进行详细介绍。
粘土地层的特点需要充分了解。
粘土地层是由细小颗粒组成的土壤，其固结性和黏性较强，对盾构掘进施工有一定影响。
在掘进过程中，盾构机所施加的推进力会对粘土地层产生一定的变形和压缩，因此需要对地层进行综合分析，包括地质勘探、地层测试等，从而为盾构的掘进控制提供数据支持。
盾构机的性能参数需要认真把握。
在盾构掘进过程中，要根据粘土地层的特点，合理选择盾构机的推进速度、土压与泥浆压力的控制、刀盘转速、推进力等参数，以确保盾构机在粘土地层中稳定、高效地进行掘进作业。
要对盾构机进行周期性的检查和维护，确保其性能始终处于最佳状态。
泥浆与土压的平衡控制是关键。
在粘土地层中，泥浆与土压的平衡控制是非常重要的，它直接影响到盾构掘进的稳定性和安全性。
在掘进过程中，泥浆压力应根据地层情况进行调整，以确保在盾构机前方形成足够的泥浆压力来平衡地层的土压力，同时能够稳定地将土屑输送出洞外。
只有通过严格控制泥浆与土压的平衡，才能保证盾构机在粘土地层中的安全掘进。
还需要加强岩土预测与监测。
粘土地层中的地质结构复杂多变，对盾构机的掘进稳定性提出了更高要求。
需要在掘进前对地质情况进行准确的预测，包括粘土地层的厚度、倾角、强度等参数，以及地下水的情况等。
在掘进过程中，还需要进行地下岩土的实时监测，及时发现问题并进行调整，确保盾构机的安全掘进。
人员培训和安全意识的提高也是关键。
在粘土地层中进行盾构掘进，需要具备丰富的现场施工经验和技术能力。
需要对从业人员进行全面的岗前培训，包括盾构机的操作技术、地质知识、应急处理等。
还需要不断加强施工人员的安全意识，提高他们对粘土地层施工的专业认识和风险防范能力，从而保障盾构施工的安全性和高效性。
土压平衡盾构土仓压力设定与控制
土压平衡盾构土仓压力设定与控制土压平衡盾构是一种用于地下隧道开挖的先进施工技术。
在盾构机挖进土体的过程中，为了保证人员和设备的安全，需要通过设定和控制土仓压力来保持平衡。
本文将介绍土压平衡盾构土仓压力的设定与控制的方法。
一、土压平衡盾构土仓压力设定的目标土压平衡盾构土仓压力设定的目标是在盾构机挖进土体的过程中，保持土压平衡，即土压力与地下水压力之间的差值不超过一定范围。
这样可以有效控制土体的变形和沉降，保证隧道的稳定施工。
二、土压平衡盾构土仓压力设定的方法1. 理论计算法：根据盾构机的挖进速度、土体性质和地下水压力等参数，通过理论计算得出合理的土仓压力设定值。
这种方法相对简单，但需要精确的参数输入和土质性质的准确评估。
2. 经验法：根据历次相似工程经验，结合地质勘察结果，设定合适的土仓压力。
这种方法适用于类似地质条件下的盾构施工，但需要经验丰富的专业人员进行判断。
3. 反馈控制法：利用传感器测量土仓压力和地下水压力，通过实时反馈控制系统对土仓压力进行调整。
这种方法可以根据实际情况灵活调整土仓压力，但需要高精度的传感器和快速响应的控制系统。
三、土压平衡盾构土仓压力控制的方法1. 主动控制：根据土仓压力设定值，通过改变土仓内部的工作压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对土仓内部的土体压力进行主动调节，但需要有稳定的供土系统和准确的土压力控制装置。
2. 被动控制：在土仓内设置排土管，通过调节排土管的开闭程度来控制土仓压力的变化。
这种方法相对简单，但需要准确把握土仓内外土体的平衡关系，以防止排土管过度开启引起土层失稳。
3. 水封控制：在土仓与盾尾之间设置水封装置，通过调节水封压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对盾尾处土仓压力的有效控制，但需要稳定的供水系统和精确的水封装置。
四、土压平衡盾构土仓压力设定与控制的注意事项1. 土仓压力设定值应根据实际地质条件和施工需求进行合理确定，避免过大或过小造成隧道沉降或土体塌陷。
砂土液化地层中土压平衡盾构机掘进控制技术
３． 适当增大土压力。 盾构掘进增大土压力能减缓地面沉降，同时又增加了地面 冒泥冒砂的可能性。结合隧道埋深计算被动土压力，在其基础 上增加 0.02-0.03Mpa 土压力；以切口前 5 环位置隆起 1-2mm 为宜。盾构在液化土地层中掘进时，尽量保持切口土压力的平稳， 使切口土压力的波动控制在 3% 以内，减小波动，降低对周围土 体及 地 表的影 响。避 免 造 成 掘 进 压 力和液化 后的超 孔 隙 水 压 力之和过大，导致地面冒泥冒砂。
二、盾构掘进的影响分析
１． 盾构掘进参数变化。
盾构机从淤泥加砂地层进入（含泥）细中砂地层时，根据 地勘报告盾构已进入中等液化地层。施工时并未向土仓内加入 任何改良剂，盾构掘进参数变化明显，总推力从 10155KN 逐步 增大至 16799KN；刀盘扭矩从 2513kN·m 增大至 4352kN·m； 螺旋机油压从 7.9Mpa 降至 2.3Mpa，在不启动螺旋掘进控制技术
王 亮 杜有超 中交第一航务工程局有限公司
摘 要：本文针对盾构在砂土液化地层掘进中遇到的问题，分析了问题产生的原因，通过优化盾构掘进参数、加密 地面监测频率等措施，有效的控制了地表沉降大、地面冒顶，使盾构顺利通过该地层，保证了施工的安全、高效。
关键词：土压平衡式盾构机；砂土液化地层；掘进参数控制
图 4 竖向位移监测累计变化值
图 5 竖向位移监测变化速率 含泥细中砂含水量大，泥土颗粒小，且细，稳定性低，在 刀盘旋转震动下会丧失抗剪强度，砂砾呈悬浮状态，盾构在掘 进过程中，必然对地层产生扰动，造成砂层结构的破坏，引起液化； 从而导致地面下沉。盾构通过后，地层有效应力逐渐增大，被 扰动的地层结构趋于稳定，地面不在有较大沉降现象。 ３． 地面冒顶。 盾构正常掘进时，刀盘切口处混凝土路面伸缩缝有大量（含 泥）细中砂溢出，盾构掘进停止后，溢出停止。施工监测未发现 隆起现象。如图 6 所示。 盾构在液化砂土地层掘进，当盾构向前掘进时，地层孔隙 水在掘进压力下，自下向上运动。该段地面为混凝土路面，隧 道上部为杂填土及淤泥；透水性小，可压缩性强，覆土层不能 满足盾构掘进压力及液化后的超孔隙压力，导致掘进中含泥细 中砂通过混凝土路面伸缩缝大面积溢于地面 [2]。 三、施工采取的措施
土压盾构土仓压力设定与控制ppt课件
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2.8 被动土压力
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3 土压力计算方法与分析
3.1 建立计算模型 隧道上方地面水平、地层均匀，土体自重应力q。 假定盾构土仓内充满碴土，土压力按线性分布。
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3.2 土压力类型分析 盾构土仓隔板支挡着土仓内的土体，土仓内土体
产生的侧向力作用在土仓隔板上，可将土仓隔板看作 挡土结构；盾构刀盘有一定的开口率，土仓内的土体 与刀盘前方的土体连通，土仓内土体支挡着刀盘前方 土体，开挖面前方土体产生的侧向力作用在土仓内土 体上，同时土仓内土体产生的侧压力也反作用在开挖 面前方土体上，可将土仓内土体看作挡土结构。这样 一来，近似符合土力学相关理论的假定条件，可按土 力学相关理论进行分析
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理论上，可通过地质勘察、土工试验或推导得出开挖 面前方土体的γ、c、φ和K0等物理力学指标；实际上，地 质勘察布孔有一定的间距，不能完全得出每一开挖面前方 土体的相关物理力学指标。研究开挖面前方土压力时是将 土仓内土体看作挡土结构物，只近似符合朗金土压力理论 的假定。这些都对开挖面前方土体土压力计算的准确性会 产生一定的影响。
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3.3 土压力理论计算方法 3.3.1 开挖面前方土压力理论计算
开挖面前方土体容重γ，粘聚力c，有效内摩擦角φ，静 止土压力系数为K0。 （1）静止土压力时，p土=K0(q+γh) 则：p土1=K0q，p土2=K0(q+γD)。 （2）主动土压力时，p土=(q+γh)tg2(45°-φ/2)-2ctg(45°-φ/2) 则：p土1=qtg2(45°-φ/2)-2ctg(45°-φ/2) ，
《土压平衡盾构》课件
结语
1 土压平衡盾构技术的优点
该技术能够提高施工效率，减少环境破坏，并且能够应用于各种不同的隧道项目。
2 未来发展趋势
随着城市建设的持续推进，土压平衡盾构技术将继续发展，并在更多领域得到应用。
3 展望与展示
我们期待土压平衡盾构技术未来的创新和突破，为城市建设贡献更多的力量。
参考文献
1. 土压平衡盾构技术发展历程 2. 盾构技术的前世今生 3. 城市建设中盾构技术的应用前景
《土压平衡盾构》PPT课 件
土压平衡盾构是一种先进的隧道掘进技术，在城市建理、应用案例、施工注意事项以及未来 发展趋势。
盾构简介
改变城市面貌
盾构技术可以高效、安全 地掘进隧道，改变城市的 交通和建设方式。
大规模工程
盾构通常用于大型基础设 施项目，如地铁、水利工 程和石油管道。
提高施工效率
与传统爆破掘进相比，盾 构技术能够减少噪音和对 周围环境的影响。
土压平衡技术概述
1 防止地层塌方
土压平衡技术利用循环水系统平衡隧道周围土层的土压力，防止塌方。
2 减少环境破坏
与其他掘进方法相比，土压平衡盾构减少了地面沉降和振动对周围环境的影响。
3 确保施工安全
土压平衡技术可以在挖掘隧道时提供良好的稳定性，降低事故发生的风险。
土压平衡盾构的工作原理
1
工作原理概述
土压平衡盾构利用液压系统平衡土压
盾构机结构与作用
2
力，并推进隧道掘进机。
盾构机包括刀盘、推进缸和支撑系统
等组件，这些组件合作推进隧道。
3
循环水系统的作用
循环水系统用于平衡和控制土层的水
土压平衡系统的作用
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压力，保证隧道施工的稳定性。
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---------------精品文档---------------土压平衡盾构土舱压力控制技术近年来，随着大量盾构隧道工程的兴建，土压平衡式盾构机使用也越来越广泛。
本文结合工程实际，就土压平衡式盾构土舱压力控制技术有针对性地进行探讨。
土压平衡、土舱压力、土体状态在土压平衡式盾构的施工法中，为了确保开挖面的稳定，需要适当地维持压力舱压力，普通，如果压力舱压力不足，会引起前方地基沉降，发生开挖面的涌水或者坍塌的危（wei）险就会增大。
如果压力过大，又会引起刀盘扭矩或者推力的增大而发生推进速度的下降或者喷涌等问题。
因此，设置合理的施工土舱压力，提高盾构隧道在施工过程中的稳定性，对于控制地表沉降、提高掘进速度、降低掘进成本有着非常重要的意义。
土压平衡盾构的开挖土舱由刀盘、切口盘、隔板及添加剂注入系统组成。
将刀盘切削下来的碴土填满土舱室，在切削刀盘后面装有使土舱室仅供参考学习第 1 页内土砂强制混合的搅拌臂。
借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压，产生泥土压，这一压力通过碴土及刀盘作用于整个作业面，使作业面稳定，同时用螺旋输送机排土，螺旋输送机排土量与盾构推进量相适应，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量平衡，维持土舱内土压力稳定在预定范围内。
土舱内的土压力通过土压传感器进行测量，为保证预定的土压力可通过控制推进力、推进速度、螺旋输送机转速来控制，控制原理见土舱土压力控制示意图 1：当土舱内的土压力大于地层土压力和水压力时，地表将会隆起；当土舱内的土压力小于地层土压力和水压力时，地表将会下沉；因此土舱内的土压力应与地层土压力和水压力平衡。
以上海地铁 M8 线延吉中路站~黄兴路站区间下行线施工中反映出的土舱压力和地表沉隆之间关系进行说明：盾构推进施工前，提前在盾构通过的轴线上方设置地面变形监测点，每隔 5m 一个，盾构施工前测定初始值。
推进 39 环时，覆土厚度 11.8m，计算土舱压仅供参考学习第 2 页力 0.22Mpa，实际设定为 0.26Mpa，推进时，反映的土舱压力和地表沉隆之间关系如下图所示：由以上图分析可知，土舱压力设定值与计算值有较大差别,盾构前方地面隆起较大，说明土舱压力设定值偏大，而实际的土压力小于设定值。
推进 60 环时，覆土厚度 12.1m，计算土舱压力 0.23Mpa，实际设定为 0.23Mpa，推进时，反映的土舱压力和地表沉隆之间关系如下图所示：土舱压力设定值与计算值相同 ,盾构前方地面沉隆变化也很小，说明土舱压力设定值适宜，实际的土压力与计算值基本吻合。
由以上两图看出土舱压力的设定与盾构机切口前方地面的沉隆情况密切相关，影响通常在1.5D+H(D 为盾构机外径， H 为盾构中心至地面高度)范围内，由盾构刀盘向前方递减。
4.1 土舱压力的设定与调整4.1.1 土舱压力的计算方法(1)水土压力计算盾构推进施工中，如何对推进土压力进行设定，必须经过精密的计算。
而土压力的计算，采仅供参考学习第 3 页用何种条件，需要根据地质情况而定，计算土压力的方法有两种，一种是将土压与水压分开的计算方法；另一种是将水压作为土压的一部份进行计算的方法。
采用土压分算或者合算不能一概而论，普通而言，在砂性土地层中，认为土压和水压是分别作用的；在粘性土地层中，土压和水压可认为是相互间成为一体作用的。
但是由于正确地掌握土中水的变化、地下水位等是非常艰难的，即使进一步根据地质条件、盾构设备状况慎重地进行分析也难以作出判断时，可以使用两种方法同时进行计算，然后根据施工情况选用较安全一侧的方法。
(2)土体重度采用水土分算时，对土的重度，在地下水位以上时采用湿重度，在地下水位以下时采用水中浮重度。
采用水土合算时，在地下水位以上，也采用湿重度，而在地下水位以下时采用饱和重度。
土的重度，原则上根据工程地质勘察结果来决定。
根据过去的经验，使用水土分算时，地下水位以上普通为 16~18KN/m3,水中浮重度为 8~ 10KN/m3；使用水土合算时，地下水位以上普通采用 18~20KN/m3 的值。
仅供参考学习第 4 页(3)附加土压由于部份地面上有构筑物或者活荷载等附加荷载存在，此外施工中还有许多不可预见的因素，导致施工土压力往往小于原状土体中的静止土压力。
按照施工经验，在对沉降要求比较严格的地段计算土压力时，通常在理论计算的基础上再考虑(0.01~0.02)MPa 的压力作为附加土压。
(4)经验公式上海地区地层是洪积层和冲积层交织的，隧道穿越的地层很少浮现单一的土质情况。
但上海地区的盾构隧道大多是从灰色淤泥黏土④层，灰色黏土⑤层中穿越，因此，采用土压合算比较接近实际情况，经过一、二、四、八线地铁的施工实践，总结经验计算公式如下：P=KrHK-----土压力系数(K=0.7~1.0)r------泥土容重H-----地面至盾构中心覆土厚度4.1.2 施工中土压力的及时调整土舱压力应随隧道上覆土厚度的变化而变化，但如单凭理论土压来设定土舱压力显然不是很合适的，由于土层的复杂性，如地面超载作用仅供参考学习第 5 页力的大小及建造物基础结构的不许确性，此外，盾构机内部的土压传感器和自动模式控制器存在系统误差，造成为了土压力设定值的计算结果不可能十分准确。
目前，主要通过预先在盾构施工的轴线上布置地面变形监测点，盾构施工中用精密水准仪每天 2 次对机头前 30m 的监测点进行观测，并把监测点的高程变化及时反馈盾构操作者，以便及时调整设定土压力。
直至地面不在发生大的沉隆为准。
所以盾构前方地面沉降监测结果可直接反映土压力设定值与自然土压力的吻合程度。
在实际的施工中，可根据地表沉隆要求控制盾构机前的地面沉隆量在-2~+2mm 之间，如隆起过大则应适当调低压力设定值，如发生沉降则应适当调高压力设定值。
4.1.3 协调好推进速度、螺旋机转速和土舱压力之间的关系土压平衡式盾构，施工中可采用自动土压控制装置，通过装在盾构机土舱隔壁上的土压计对掘进中的土压进行常时监视，利用装在后续台车上的操作盘内 PLC 计算出与操作目标值(管理土压值)的差值,通过PID控制，自动调整螺旋机仅供参考学习第 6 页---------------精品文档---------------转速的控制指令值，如下图所示：计测土压 (摆布土压的平均值 )高于目标值时增加回转速度，反之减少回转速度如下图所 示：螺旋机 土压计 回转速度计螺旋机回转速度指管理土压设自动土压控制系统图偏差计测土目标値 掘进速度变化时 的自动土压控制动 螺旋机回转速 由外部因数引起偏差土压 掘进速度变化时仅供参考学习第 7 页时间時間目标値 的掘进速度变化的 例子.螺旋机 回转速 掘进速作 掘进速土舱土压的变化情况 .由于土压偏离目标值 ,产生偏差,这时通过自动控制螺旋机回转速度来减少偏差量.改变目标土压值时的自动土压控制动作掘进速度不变的情况下改变土压目标值时的例子与变化计测土压时一样 ,同样产生土压偏差 . 由于土压偏离目标值 ,产生偏差 ,这时通过自动控制螺旋机回转速度来减少偏差量.4.2 控制好土舱内土体状态，建立土压平衡保持土舱内的泥土处于有良好的流动性、不透水性的状态更容易建立土压平衡并保持开挖面的稳定。
4.2.1 影响土舱内土体的稳定的因素当土舱内泥土砂、石含量超过一定限度时，由于泥土的磨擦角增大，流动性差，靠刀盘开挖扰动和土舱内搅拌臂的搅拌，很难使泥土达到足够的流塑状况，一旦在泥土舱内充满过量，就会压密固结，导致排土阻力太大，无法进行排土。
有时还会产生拱效应，造成泥土疏密不均。
仅供参考学习第 8 页当土内地下水含量丰富时，螺旋输送机内的泥土就不能起止水作用，而且会引起开挖面土层崩塌，导致盾构无法继续开挖和排土。
对于黏土矿物含量超过 25％的各类土层，推进中极易产生泥饼现象，造成土压力忽高忽低、推进阻力增大、地面隆起、建造物被破坏、盾构机损坏等现象。
4.2.2 土体状态的控制方法(1) 在盾构选型时应根据施工范围内地质、水文情况，选定符合要求盾构机的刀盘系统、搅拌系统、排土系统等。
1)刀盘系统刀盘系统决定着地层的破碎机理，其中刀盘刀具的数量、布置形式、种类、开口率、开口孔隙的规格、刀盘辐条的钢结构形式、刀盘转速等对进入土舱内土体的影响最大。
刀盘的扭矩大小和土压计精度、耐久性也非常重要。
2)搅拌系统搅拌装置必须在刀盘的开挖部位、取土部位有效地使土砂进行相对运动，防止发生共转、附着、沉淀等现象。
搅拌装置有以下几种，可单独使用，也可组合使用。
仅供参考学习第 9 页①刀盘(刀头、轮辐、中间梁)②刀盘背面的搅拌翼③设置在螺旋排土器芯轴上的搅拌翼④设置在隔壁上的固定翼⑤独立驱动搅拌翼这些搅拌臂共同的作用就是入的土体进行搅拌，使土体变得更加均匀，流塑性更好。
3)螺旋输送机系统排土系统必须是能够保持渣土和土压力、地下水的平衡、并具有按盾构推进量调节排土量的控制功能的设备。
排土的主要设备螺旋输送机作业时普通设置为自动模式，可根据土舱的土压力自动进行转速调节，以确保土压平衡。
(2)加入添加剂对土体进行改良现在使用的盾构机均在刀盘上、土舱内壁、螺旋输送机设计了注入孔。
可根据现场的地质、水文情况，采取注水、注泥、膨润土、泡沫等添加剂的措施，再通过刀盘开挖搅拌作用，使注入的材料与开挖下的泥土混合，而将土舱内的泥土转变为具有流动性好和不透水性的泥土，能及时充满泥土舱和螺旋机体内全部空间，随着盾构的不断推进而顺利的由螺旋机排土口排出，同时还仅供参考学习第 10 页---------------精品文档---------------能防止地下水的涌出。
(3)根据不同地质情况选用不同类型的土压平衡式盾构机为了使这种盾构能更好地适应不同土质施工要求，在国外，不少盾构创造厂商根据自己的经验，结合不同的施工条件和地质要求，采用不同的开挖面稳定装置和排土方式，设计成不同类型的土压平衡盾构，使其能适应从松软粘性土层到砂砾土层范围内的各种土层，能较好地稳定开挖面地层，减少和防止地面变形，提高隧道施工质量。
如加水型、泥浆型、加泥型等针对性更强的土压平衡盾构，目的就是为了更好的建立土压平衡。
5.1 盾构推进施工前，应对土舱压力进行准确地计算，施工中，应对土舱压力进行严格的控制，工程技术人员工中在应据地质条件、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构姿态等各种监测、勘探、测量等数据信息，及时调整土舱压力，保证开挖面的稳定。
5.2 土舱压力控制还与土体本身有关，理论上盾构推进中碴土在土压平衡工况模式下支撑介仅供参考学习第 11 页---------------精品文档---------------质碴土应具有良好的塑流状态和粘稠度，以及低的内磨擦力和低的透水性。
但通常需要对刀盘、土舱及螺旋输送机进行针对性的设计，以便改良土质，有效的控制土舱压力。