6 .3.1 盾构机密封舱内切削土体搅拌状态

　　(1) 中间支撑方式

　　如图7所示，由于中心支座的存在，将盾构机密封舱分隔成两个区域，中心区域直径约为3.5m，占密封舱内相当大的空间。当刀盘旋转切削土体时，支座中心区域以外部分的土体流动顺畅，易于搅拌;中心区域内的土体流动较差，当切削土体粘性较大或者所加泥浆搅拌不良并长期积聚于中心区域时，中心区域土体逐渐增多最终形成"泥饼"，完全丧失流动性。内外两个区域的土体流动性差异较大，土体搅拌混合的效果难以确保。综上所述，刀盘采用中间支撑方式的盾构机在粘性土(包括粉细砂)中施工时，若处理不好，密封舱内切削土体搅拌效果不易满足要求，并可能会因粘附堵塞形成"泥饼"，造成出土不畅、阻力增大、开挖面土压控制不稳定。因而，盾构机掘进效果受到影响，且对控制地面沉降不利。

　　(2) 中心支撑方式

　　如图8所示，盾构机刀盘旋转切削土体时，密封舱内土体的流动空间和被直接搅拌的范围大，土体流动顺畅，土体搅拌混合效果良好，引起堵塞的可能性较小，开挖面土压控制稳定。因而，盾构机掘进效果较好，改善了盾构机控制地面沉降的性能。

　　6.3.2 盾构机刀盘密封性能

　　盾构机向前掘进时，其刀盘一方面旋转切削土体.一方面随着盾构机向前方顶进。中心支撑主轴和中间支撑主轴转动圈外周是不同的，即在相同转速下，密封材料所密封的长度不同。因而在相同密封材料、相同密封方式、相同掘进长度以及相同掘进速度的条件下，对密封系统的磨耗完全不同(详见图9)。按照盾构机刀盘的转速和盾构机推进速度的计算公式，可以求出两者差异。计算公式如下：

　　(5)式表明，中心支撑的主轴转动圈外周长度仅为中间支撑的0.3倍，因此就密封系统的使用寿命而言，盾构机刀盘采用中心支撑比采用中间支撑有利。

　　根据比较与分析结果，从①盾构机密封舱内的土体的搅拌效果，确保在粘土、砂、砂卵石地层中推进均不易发生粘附堵塞;②开挖面平衡土压控制稳定，地面沉降控制效果良好;③可延长盾构机的使用寿命，降低工程造价等方面综合考虑，笔者认为盾构机刀盘支撑方式采用中心支撑方式优于中间支撑方式。

　　6.4 加泥及加泡沫系统

　　加泥系统是加泥式土压平衡盾构机的基本配置。正是采用该系统，对于不同地质的条件，通过添加塑流化改性材料，改善盾构机密封舱内切削土体的塑流性，既可实现平衡开挖面水、土压力又能向外顺畅排土，大大拓宽了盾构机的适应范围。北京市东边大部分地区应用盾构法施工时，仅采用加泥系统就可满足隧道施工的要求。

　　由于北京市地铁规划所穿越地层有大量的砂土及砂卵石地层，而且不少地区地下水位较低，甚至隧道穿越无水砂卵石地层，根据笔者的经验，盾构机在这种地质环境中掘进时，仅考虑采用加泥措施来改善切削土体流动性往往效果不佳，密封舱内切削土体寓析严重，盾构机经常堵塞不能正常掘进，而且加泥量过大掘进效率降低，施工费用增加。为适应前述地质环境的施工，可在加泥的基础上增加泡沫系统。利用加入泡沫改善土体粒状构造，吸附在土体颗粒之间的气泡可以减少土体颗粒的摩擦，增加切削土体的粘聚力，同时降低土体渗透性，达到既能平衡开挖面土压又能连续向外顺畅排土的目的。我集团公司在北京市

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