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密封式机械盾构机
密封式机械盾构机的构成有刀盘、刀盘支乘和切削刀头。分别介绍如下:
a 刀盘形状
面板形:是用面板防止开挖面过度塌陷,有利于开挖面稳定。在面板上设有切口开闭装置,以便在开挖停止时关闭切口,防止切口引起开挖面塌陷;也可用来调节土砂排出量。开挖粘性土时,由于土砂粘在面板表面,常妨碍刀盘旋转,而且会扰乱开挖面,故必须予以注意。
轮辐形:轮辐形以减轻切刀的实际负荷扭矩,增大排出开挖土砂的效果,将土腔内的土压有效传递给开挖面。
砾石破碎型:当岩石较硬时,一般采用砾石破碎型刀盘。
b 切削刀支承方式
根据盾构直径的大小,切削刀支承方式有中心轴方式、中间支承方式和周边支承方式。
(a) 中心轴方式
切削刀由中心轴支承,滑动部位的密封短,扭矩损失小。由于构造简单、制造方便,这种方式常用于中小直径的盾构机,缺点是机内空间除去驱动部件所占用之外所剩狭窄,难以处理大砾石。
(b) 中间支承方式
用多根横梁支承切削刀,常用于大中直径的盾构机。用于小直径盾构机时,横梁间隔变窄,土砂难于流动,必须充分研究防止横梁附近粘性土附着的问题。
(c) 周边支承方式
切削刀用框架支持,机内中心部位的空间变窄,对处理大砾石及障碍物有利;但是必须充分研究土室内土砂容易同时旋转的问题,特别应注意防止切削刀周边的土砂附着和固结的问题。
c 切削刀头
刀头种类有T形刀头、屋顶形刀头、薄壳式刀头和圆盘式刀头;可根据土质选用。T形刀头和屋顶形刀头主要用于砂、粉砂和粘性土等比较软弱的围岩,提高了耐磨性的薄壳式刀头和对付砾石的齿式刀头主要用于砾石层、岩层和风化花岗岩等硬质围岩。
⑤ 挤压式盾构机
挤压式盾构机是在开挖面的稍后方设置隔墙,在隔墙上设有孔口面积可调的排土口。盾构机正面贯入围岩向前推进,使贯入部位土砂流动,由孔口部位绞出,进行排土。
开挖面的稳定是靠调节孔口大小和排土阻力,使千斤顶推力和开挖面土压达到平衡来实现的。
这种盾构机适用于自稳性很差、流动性很大的软粘土和粉砂质围岩;而不适用于含砂率高的围岩和硬质地层,若液性指数过高,则流动性过大,也不能获得稳定的开挖面。由于适用地质范围较窄,目前采用这种盾构机的工程较少。
⑥ 泥水式盾构机
泥水式盾构机是在机械式盾构机的前部设置隔墙,装备刀盘面板、输送泥浆的送排泥管和推进盾构机的盾构千斤顶,在地面上还配有分离排出泥浆的泥浆处理设备。
开挖面的稳定是将泥浆送入泥水室内,在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜,通过该泥膜保持水压力;以对抗作用于开挖面的土压力和水压力。
开挖的土砂泥浆形式输送到地面,通过处理设备离析为土粒和泥水,分离后的泥水进行质量调整,再输送到开挖面。由于不能用目视直接检查开挖面围岩状态,所以采用一系列掘进管理系统进行集中管理。
一般泥浆处理设备设在地面,比其它施工方法需要更大的用地面积,这是这种盾构机在城市区应用的不利因素。
泥水式盾构机适用的地质范围很大,从软弱砂质土层到砂砾层都可以使用。直到数年前,采用泥水式盾构机的工程比用土压式盾构机的多。但由于难以确保竖井用地,近年来选用逐渐减少。
⑦ 土压式盾构机
土压式盾构机。是在机械式盾构机的前部设置隔墙,使土室内和排土用的螺旋输送机内充满开挖碴,依靠盾构机千斤顶的推力给土室内的开挖土砂加压,使土压作用于开挖面以使其稳定。
螺旋输送机有有轴螺纹式、无轴带式和有轴螺纹与无轴带式组合式三种,可根据地质条件选用。一般选用有轴螺纹式。无轴带式用于砾石层开挖,由于中心无轴,所以对挖除大砾石非常有利。有轴螺纹式保持压力的效果较好,而无轴带式因其中心开口较大,保持压力效果不佳,故常在排土口设置滑动闸门等止水装置。
这类土压式盾构机又分为土压式盾构机和泥土加压式盾构机。
