土压平衡盾构土仓压力设定与控制方法探讨
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 。
论砂卵石地层土压平衡盾构掘进土舱压力及地层变形控制原则
砂卵石地层是一种常见的盾构施工地质条件，对于盾构掘进中的土舱压力及地层变形控制，以下是一些原则：
平衡土压原则：在盾构掘进过程中，应通过合理控制土舱内外的土压力差，实现土压平衡，避免过大的土压力对盾构机和周围环境的影响。
通过合理的土压平衡措施，减小土舱压力，保证施工安全。
前盾支护原则：砂卵石地层的稳定性较差，容易产生松散堆积和坍塌现象。
在盾构掘进中，应采用前盾支护措施，如钻孔注浆、预制衬砌等，加固地层，防止地层塌方和涌水等问题的发生，保证施工的顺利进行。
监测与控制原则：在盾构掘进过程中，应设置合理的监测系统，对土舱压力、地层变形等进行实时监测。
通过监测数据的分析，及时调整施工参数，采取相应的措施，控制土舱压力和地层变形，保证工程的安全和稳定。
预测与预防原则：针对砂卵石地层的特点，通过前期勘察和实地调查，对地层的特性进行充分预测。
在施工过程中，根据预测结果，采取相应的预防措施，减少不可预见的地层变形和工程风险的发生。
综上所述，针对砂卵石地层的土压平衡盾构掘进，需要根据具体的工程情况和地质条件，制定合理的施工方案和控制原则，确保土舱压力的平衡、地层的稳定和施工的安全顺利进行。
同时，充分的监测与预测工作也是保证施工质量和工程安全的重要手段。
盾构施工中的土压力控制研究
盾构施工中的土压力控制研究盾构施工是一种先进的地下隧道开挖方法，已经在城市建设和地下交通网络建设中得到广泛应用。
在盾构施工过程中，土压力控制是一个至关重要的研究领域。
本文将针对盾构施工中的土压力控制展开研究，以帮助施工方高效、安全地完成工程。
1. 土压力的形成机理土压力是由于地下水平面以上土壤所受周围土体的力量而产生的。
在盾构施工中，随着推进机械的推进，土体会受到擠压力的作用，形成一定的土压力。
了解土压力的形成机理，对盾构施工的土压力控制至关重要。
2. 盾构施工中影响土压力的因素在盾构施工中，土压力受多个因素影响，其中包括盾构机械自身的工作性能、推进速度、推进方式以及环片的安装等。
了解这些因素对土压力的影响，对设计施工方案和选择合适的盾构机具等方面都具有重要意义。
3. 土压力的监测与控制盾构施工中，对土压力的监测与控制是关键步骤，可以通过安装传感器等设备对土压力进行实时监测，并根据监测数据进行控制调整。
通过对土压力的监测与控制，可以及时发现异常情况，采取相应的措施，保障施工安全。
4. 土压力控制的方法与技术为了有效控制土压力，可以采用一系列方法与技术，如合适的推进参数设计、合理的注浆施工、控制削土量、减小盾构机械与土体之间的摩擦等。
这些方法与技术都有助于降低土压力，在施工过程中提高效率，确保安全。
5. 土压力控制的实践案例为了更好地理解盾构施工中的土压力控制，本文将介绍一些实践案例。
通过对这些案例的分析，可以总结经验教训，为未来的施工提供参考。
6. 土压力控制的发展趋势随着科技的不断发展，土压力控制的技术也在不断创新。
本文将对土压力控制的发展趋势进行展望，包括机械技术、监测方法、数据处理等方面的发展，并对未来的发展方向进行探讨。
7. 结论盾构施工中的土压力控制是一个复杂而重要的问题。
本文通过对土压力形成机理、影响因素、监测与控制、方法与技术、实践案例以及发展趋势的研究，为盾构施工中土压力控制提供了一定的理论与实践指导，有助于施工方更好地进行工程设计与实施。
盾构施工土压力确定
（5-2）地层考虑，水平侧向力系数 q 取 1/3～1/2，初步确定采用深埋隧道土压力计算
土压。
地层的水平侧向力为：
σ = 水平侧向力 q×0.41×1.79Sω =（1/3～1/2）×0.41×1.792(1+0.1（6.3-5）)kg/cm2
=0.049～0.074Mpa
由于全风化泥质粉砂岩以及残积土层的透水性差，在考虑地层水压力时 q 取 0.1，
σw 刀盘前=q ×γh=0.1×1×20=0.2 kg/cm2=0.02 Mpa
考虑 0.010～0.020Mpa 的压力值作为调整值来修正施工土压力，即σ调整=0.010～
0.020Mpa。 σ初步设定=σ水平侧向力＋σ水压力＋σ调整 =0.079～0.10 Mpa。 采用此土压力值，盾构穿越该区段的地表
59.7
0.30
55
0.43
220
稍密）
残积土（硬塑、
5-2
1.99 4.23
40.0
17.3
121
0.28
70
0.39
300
中密）
6 岩石全风化带 1.95 3.93
37.0
16.7
125
0.25
100
0.33
350
7 粉土（强风化） 1.92 3.16
70.5
30.4
220
4.2 盾构穿越建筑物密集群地段
q—根据围岩级别确定的水平侧压力系数，具体见表 1：
表1
围岩分类
Ⅰ～Ⅱ
水平侧压力系数 q
0
2.2 浅埋隧道的土压计算
水平侧压力系数表
Ⅲ
Ⅳ
1/6
1/6～1/3
Ⅴ 1/3～1/2
土压平衡式盾构开挖面稳定机理与压力舱土压的控制
$" 压力舱内土压力的设定与控制
当土压平衡式盾构在掘进时，大刀盘切削下的 土体进入压力舱，土体在压力舱内形成一定的土压 力，该压力值由安装在刀盘支承上的土压传感器测 得并输送给 %&’ 控制器， 该控制器将测得的土压力 与设定的土压力值相比较后输出电信号调控液压控 制系统中的比例流量阀，以此改变螺旋输送机转速 或推进液压缸的伸出速度，从而维持压力舱内的土 压力与设定土压力吻合， 保持开挖面的稳定。 所以土 压力的合理设定是盾构施工中维持地层原始应力状 态的关键。 当盾构刀盘位置前方土体达到松弛极限平衡状 态时，前方土体对刀盘及压力舱内的土体的压力称 为主动土压力； 反之， 当盾构刀盘的位置前方土体达 到挤紧极限平衡状态时，前方土体对刀盘及压力舱 内的土体的压力称为被动土压力。而当前方土体处
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据此， 结合实际， 我们一般设定压力舱土压力值 在 $%,"3/!&12 左右，并根据地面隆起或塌落情况予 以修正，这样便可以有效地控制地表变形在允许范 围内。
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建筑施工， （- ） ./// ， ..
表! 压力传感器测得的压力舱内的土压力值 测量点 序号
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盾构压力舱中的压力设定与控制对于有效地控 制地表变形、减小隧道施工对隧道周边环境和建筑 物的影响十分重要， 在盾构施工中应重点考虑。 南京 地铁某段采用了德国海瑞克土压平衡式盾构施工， 通过设定合理的土压力值， 保证了工程顺利、 安全地 进行。
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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。
土压平衡盾构机土舱压力PID控制技术
土压平衡盾构机土舱压力PID控制技术土压平衡盾构机土舱压力PID 控制技术一、前言随着城市地区地下交通网络的高速发展，出现了大量土压平衡盾构施工的隧道工程。
大量工程实践表明，土压平衡盾构掘进施工过程中，开挖面稳定控制对于降低盾构推进对周围土体的影响具有重要意义。
土压平衡盾构掘进施工中，土舱压力的设定对于控制盾构施工对周围环境的影响意义重大。
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。
二、土压平衡盾构机概述土压平衡盾构机主要由盾壳、刀盘、螺旋输送机、盾构千斤顶、管片拼装机以及盾尾密封装置等构成, 它是在普通盾构基础上, 在盾构中部设置一道密封隔板, 把盾构开挖面与隧道截然分开,使密封隔板与开挖面土层之间形成一个密封泥土舱, 刀盘在泥土舱中工作。
同时,密封舱隔板装有螺旋输送机, 当盾构由盾构千斤顶向前推进时, 由刀盘切削下来的泥土充满泥土舱和螺旋输送机壳体内的全部空间, 同时依靠充满的泥土来支护开挖面土层的水土压力, 开挖下来的泥土通过螺旋输送机排出盾体。
土压平衡盾构机是一种通过控制密封土舱压力以维持开挖面稳定和向前推进的隧道掘进机械。
处于土压平衡盾构前部的密封舱中的土压力是盾构掘进过程中一个极为关键的控制参数, 其值的大小关系到开挖面的稳定和地面的变形。
如果密封舱内的土压力大于开挖面的水土压力,地表将发生隆起;反之, 如果密封舱内的土压力小于开挖面的水土压力, 地表将发生沉陷。
三、土压平衡控制原理土压平衡盾构机土舱压力PID 控制技术，刀盘转速采用开环的控制，通过比例变量泵进行调节（如图1 所示）。
控制比例变量泵的排量来实现刀盘转速的连续调节。
盾构机推进系统和螺旋输送机转速的控制是采用闭环控制的。
可以根据实际掘进情况采用三种操作模式的一种来进行调节土舱压力。
以第一种操作模式即推进速度保持，控制螺旋输送机的转速调节排土量大小，实现设定土仓压力的稳定为例来说明。
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土压平衡盾构土仓压力设定与控制方法探讨论文
近年来，随着城市建设的迅速发展，土压平衡盾构土仓的使用非常广泛。
为了保证施工的安全和高效，如何科学、安全地设定和控制土仓压力成为当前研究的重点。
本文试图探讨如何正确地设定和控制土仓压力，确保施工安全和高效。
首先，要明确土仓压力的设定原则，即在限定的空间内限制压力，以确保土仓施工安全。
具体而言，应根据土仓结构及支护结构特性，选择合理的压力设定范围，以保证土仓安全；同时，应考虑施工过程对土仓结构的影响，确保施工安全。
其次，在设定土仓压力后，应进行相应的控制。
实际上，由于土仓结构的复杂性以及施工过程中的不确定性，使得土仓压力的控制变得尤为困难，这就要求土压压力控制必须采取有效的措施。
首先，应进行全面的分析，以确保压力是否在安全范围之内；其次，应综合考虑压力传感器数据，采取必要的措施进行动态控制；最后，施工工程师应定期对压力进行监测和管理，以确保压力的安全控制。
通过上述内容，可以看出，土压平衡盾构土仓的压力设定与控制是一个复杂的过程，需要综合考虑土仓结构特性、施工过程、压力传感器等多种因素，确保压力的安全控制。
因此，土压平衡盾构土仓压力设定与控制方法的探讨有助于提高施工安全和效率。