2.2 常用盾构机

2.2.1 泥水加压平衡盾构

泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield），简称SPB盾构，即在机械式盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水仓，将泥浆送入泥水仓内，在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力，保持开挖面的稳定。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送到开挖面。SPB盾构示意见图2.7。

图2.7 SPB盾构示意图

根据泥水仓构造形式和对泥浆压力的控制方式的不同，泥水盾构分为直接控制型和间接控制型。

直接控制型泥水系统流程如下：泥泵从地面泥浆池将新鲜泥浆输入盾构泥水仓，与开挖泥土进行混合，形成稠泥浆，然后由排泥泵输送到地面泥水分离处理站，经分离后排除土渣，而稀泥浆流向调浆池，对泥浆密度和浓度进行调整后，重新输入盾构，循环使用。泥水仓中的泥浆压力，可通过调节送泥泵转速或调节控制阀的开度来进行。由于送泥泵在地面，控制距离长，因而产生延迟效应，不便于控制泥浆压力，因此常用调节控制阀的开度来进行泥浆压力调节。

间接控制型泥水盾构，其泥水系统由泥浆和空气双重回路组成。在盾构的泥水仓内插装一道半隔板，在半隔板前充以压力泥浆，在半隔板后面盾构轴心线以上部分充以压缩空气，形成空气缓冲层，气压作用在半隔板后面与泥浆的接触面上，由于接触面上气、液具有相同压力，因此只要调节空气压力，就可以确保开挖面上相应的泥浆支护压力。间接控制型泥水盾构见图2.8。

2.2.2 泥水加压平衡盾构的工程应用

日本于1998年建成通车的东京湾公路工程，全长15.1km，其中海底隧道长9.12km，由2条外径13.9m的单向公路隧道组成，采用了8台直径14.14m的泥水盾构施工。在海底隧道段的中间处筑造了川崎人工岛，从川崎岛的竖井向东西两个方向推出4台盾构，在隧道的东端也筑造了木更津人工岛，从木更津岛的竖井中向西推出2台盾构，这2台盾构与川崎人工岛竖井中向东推出的2台盾构在东侧海底地层中对接，川崎岛竖井向西推出的2台盾构与浮岛竖井中向东推出的2台盾构在西侧海底地层中对接。海底地形呈极平缓的船底形，中央最大海水深约28m。隧道段的土质，川崎侧以冲积黏性土、洪积黏性土为主体，木更津侧在冲积黏性土和洪积黏性土层中夹有洪积砂质土层；浮岛、木更津倾斜段为人造地基。

图2.8 间接控制型泥水盾构

图2.9 易北河第四隧道泥水盾构

德国汉堡易北河第四条隧道距原有隧道约35～70m，全长3100.75m，其中2561m采用直径14.2m泥水盾构施工。易北河第四条隧道1995年开工，1997年11月27日开始使用盾构，2003年完工。隧道掘进从南岸始发井开始，开始的500m段为填筑土（由砂、砾石和无级配回填物质结合各种垃圾组成）。中间的1000m为河下冰川物质层，由非常硬的黏土和砾石或砾岩混合而成。最后的1000m为易北河北部填筑层，土的状况与河中段相类似。易北河第四隧道泥水盾构见图2.9。

荷兰绿心隧道长7176m，采用NFM公司制造的14.87m泥水盾构施工。穿越的地层为泥炭土、黏土和饱和砂层土。绿心隧道于2001年11月2日始发推进，于2004年1月7日贯通，最高月进尺为616m。荷兰绿心隧道泥水盾构见图2.10。

图2.10 荷兰绿心隧道泥水盾构