氣墊式泥水/土壓雙模式盾構(gòu)選型及快速換模研究

（中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016）

隨著近年來(lái)我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大力發(fā)展，地鐵、公路、電力、引水等工程隧道建設(shè)快速推進(jìn)。隧道建設(shè)呈現(xiàn)出長(zhǎng)距離、地質(zhì)條件多樣化、建設(shè)環(huán)境復(fù)雜化等發(fā)展趨勢(shì)。施工地質(zhì)由單一地層向復(fù)雜地層發(fā)展，一般地層向不良地層發(fā)展，絕大多數(shù)隧道需要穿越密集建筑群和城市綜合交通樞紐，為盾構(gòu)機(jī)高效、安全施工提出了更高的挑戰(zhàn)。面對(duì)復(fù)雜地層及地表環(huán)境，單一模式盾構(gòu)施工過(guò)程中容易出現(xiàn)刀盤結(jié)泥餅、渣土滯排、刀具損耗快、掘進(jìn)效率低、管片錯(cuò)臺(tái)、地表大面積沉陷等諸多問(wèn)題，造成施工進(jìn)度滯后且存在極大的安全隱患。綜合考慮施工地層及環(huán)境條件等因素，采用多模式化掘進(jìn)設(shè)備是解決上述問(wèn)題的一個(gè)有效途徑。

多模式化掘進(jìn)設(shè)備主要在泥水盾構(gòu)、土壓盾構(gòu)、硬巖TBM 的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。到目前為止，已存在泥水/土壓雙模、土壓/TBM 雙模、泥水/TBM 雙模、三模盾構(gòu)、變密度盾構(gòu)等[1～2]?；谀嗨軜?gòu)、土壓盾構(gòu)適用地質(zhì)范圍及特性，泥水/土壓雙模盾構(gòu)集成了兩者沉降低、效率高、安全性高的優(yōu)點(diǎn)，受到較多施工單位的青睞，被用于解決單一模式盾構(gòu)在復(fù)雜地層條件下隧道施工中存在的諸多問(wèn)題。泥水/土壓雙模盾構(gòu)在國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)施工案例：凌鐵堅(jiān)[3]結(jié)合廣州市軌道交通9號(hào)線2 標(biāo)花都汽車城站-廣州北站區(qū)間隧道工程，總結(jié)了泥水/土壓雙模盾構(gòu)的構(gòu)成及模式轉(zhuǎn)換流程，并拓展了泥水/土壓盾構(gòu)施工中多種特殊功能；朱勁峰等[4]在原有盾構(gòu)的基礎(chǔ)上研制出搭載冷凍刀盤的并聯(lián)式泥水/土壓盾構(gòu)，并結(jié)合廣州地鐵9 號(hào)線、21 號(hào)線總結(jié)了泥水/土壓盾構(gòu)的功能及施工優(yōu)勢(shì)；馬哲等[5]分析了盾構(gòu)施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)，總結(jié)了單模式盾構(gòu)及雙模式盾構(gòu)選型規(guī)則，從盾構(gòu)設(shè)計(jì)階段避免施工風(fēng)險(xiǎn)；何川等[6]通過(guò)對(duì)比分析不同地質(zhì)段和不同模式段的掘進(jìn)參數(shù)變化及能源消耗情況，總結(jié)了泥水/土壓盾構(gòu)選型依據(jù)及復(fù)雜地層條件下的適用性。雖然泥水/土壓雙模盾構(gòu)已在部分隧道工程中投入使用，但在復(fù)雜地層中，如何高效應(yīng)用各種模式，如何選擇合適的換模點(diǎn)，高效進(jìn)行模式快速轉(zhuǎn)化的研究尚不成熟，且在部分施工區(qū)間并未實(shí)施模式轉(zhuǎn)換，其關(guān)鍵技術(shù)仍需進(jìn)一步研究。

針對(duì)目前單一模式的泥水盾構(gòu)、土壓盾構(gòu)在施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，依托南寧地鐵5 號(hào)線旱-新區(qū)間項(xiàng)目，通過(guò)分析地質(zhì)信息及施工重難點(diǎn)，完成了氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)選型、設(shè)計(jì)、應(yīng)用等工作。在此基礎(chǔ)上，確定了泥水/土壓雙模盾構(gòu)換模點(diǎn)選擇依據(jù)，提出了泥水/土壓雙模盾構(gòu)快速換模方法，為復(fù)雜地層下泥水/土壓雙模盾構(gòu)設(shè)計(jì)及施工提供有效的基礎(chǔ)支持。

1 工程概況

南寧市軌道交通5 號(hào)線一期工程（那洪站-金橋客運(yùn)站）線路長(zhǎng)20.38km，建設(shè)地下車站17座。其中，旱塘站至新陽(yáng)路站下穿邕江，站間距2 098m。旱-新區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)后，下穿自行車總廠居民樓、新福鞋料市場(chǎng)、五一中路小學(xué)等重要建筑，穿越邕江后，在新秀公園站接收吊出。施工區(qū)間及地質(zhì)情況如圖1 所示。

圖1 施工區(qū)間地質(zhì)剖面圖

區(qū)間隧道主要穿越地層為③2 粉土、④1-2粉細(xì)砂層、⑤1-1 圓礫層和⑦1-3 粉砂質(zhì)泥巖。江中洞身段所在地層主要是⑦1-3 粉砂質(zhì)泥巖、⑦2-3 泥質(zhì)粉砂巖，隧頂?shù)貙又饕獮棰?-1 圓礫層和⑦1-2 粉砂質(zhì)泥巖。江中段施工長(zhǎng)度約600m，下穿邕江水面長(zhǎng)度約400m，水深最高25.75m，最大水土壓力約3.5bar。

根據(jù)水文勘探結(jié)果可知：本區(qū)間影響施工的地下水主要為上層滯水、第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水和基巖裂隙水，邕江與區(qū)間隧道所穿越的圓礫地層存在水力聯(lián)系。

2 氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)選型

2.1 盾構(gòu)選型

盾構(gòu)選型是盾構(gòu)法施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響盾構(gòu)隧道的施工安全、質(zhì)量及成本[7～8]。盾構(gòu)選型時(shí)，需要分析隧道外徑、長(zhǎng)度、埋深、地質(zhì)條件、圍土巖性、土體顆粒級(jí)配、土層滲透率及棄土容重等特征，同時(shí)考慮掘進(jìn)區(qū)間曲率半徑、沿線地形、地面及地下構(gòu)筑物等環(huán)境條件，并結(jié)合掘進(jìn)及襯砌方式確定施工所用盾構(gòu)類型。

泥水盾構(gòu)、土壓盾構(gòu)及泥水/土壓雙模盾構(gòu)適應(yīng)性對(duì)照情況如表1 所示，根據(jù)盾構(gòu)特點(diǎn)及實(shí)際項(xiàng)目地質(zhì)情況進(jìn)行該項(xiàng)目盾構(gòu)選型。

旱-新區(qū)間隧道工程重難點(diǎn)及盾構(gòu)適應(yīng)性分析主要如下。

1）穿江前200m 主要是圓礫、粉土、粉細(xì)砂復(fù)雜地層，該地層透水性強(qiáng)，自穩(wěn)能力較差，壓力控制要求高；且隧道埋深較淺，穿越密集重要建筑群數(shù)量較多，建筑物年代久遠(yuǎn)，地表沉降控制難，故適宜選用泥水盾構(gòu)。

表1 單模、雙模盾構(gòu)適應(yīng)性對(duì)照表

2）邕江江底段主要為全斷面粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖地段，基本不透水，江底全斷面泥巖黏性強(qiáng)，采用泥水盾構(gòu)易發(fā)生刀盤結(jié)泥餅、堵倉(cāng)滯排現(xiàn)象，掘進(jìn)功效低，因此采用土壓盾構(gòu)較合適。

3）邕江北段主要為富含水圓礫地層，透水性較強(qiáng)，土壓盾構(gòu)施工易發(fā)生噴涌現(xiàn)象，導(dǎo)致開(kāi)挖倉(cāng)壓力波動(dòng)大，故宜選用泥水盾構(gòu)。

基于以上分析，該標(biāo)段單一泥水盾構(gòu)或土壓盾構(gòu)不能很好滿足工程需要，考慮掘進(jìn)過(guò)程地表沉降控制及泥巖段掘進(jìn)效率，故選用氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)施工。

2.2 氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)原理及結(jié)構(gòu)

氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)是在繼承泥水盾構(gòu)、土壓盾構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)強(qiáng)化盾構(gòu)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化刀盤刀具、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及出渣方式，突破泥水、土壓雙模盾構(gòu)整機(jī)集成技術(shù)發(fā)展而來(lái)，該項(xiàng)目所用氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)主要參數(shù)如表2 所示，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。盾體采用雙倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，排漿口和螺旋輸送機(jī)排渣口位于開(kāi)挖倉(cāng)的后部隔板，進(jìn)漿口在開(kāi)挖倉(cāng)和氣墊倉(cāng)的后部隔板上均有布置，氣墊倉(cāng)采用非整環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)布置有連通管，氣墊倉(cāng)的氣墊壓力通過(guò)連通管傳遞到開(kāi)挖倉(cāng)平衡掌子面水土壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)氣墊倉(cāng)的壓縮空氣壓力來(lái)調(diào)整開(kāi)挖倉(cāng)泥漿壓力，控制開(kāi)挖倉(cāng)壓力波動(dòng)。設(shè)備同時(shí)具備土壓盾構(gòu)和泥水盾構(gòu)功能，施工過(guò)程不需要拆除任何部件就能完成土壓模式和泥水模式的切換。

表2 項(xiàng)目所用氣墊式泥水/土壓平衡盾構(gòu)主要參數(shù)

圖2 泥水/土壓雙模盾構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

2.2.1 土壓平衡模式

在水土壓力不超過(guò)3bar 的粘土地層、泥巖地層等粘土顆粒豐富的地層，掘進(jìn)時(shí)宜選用土壓平衡模式[9～10]。土壓平衡模式下由開(kāi)挖渣土量、螺旋輸送機(jī)排渣量和推進(jìn)油缸推力三者產(chǎn)生的土壓平衡掌子面水土壓力，安裝在開(kāi)挖倉(cāng)隔板和螺旋輸送機(jī)筒體上的土壓傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)開(kāi)挖倉(cāng)和螺旋輸送機(jī)內(nèi)土壓，以便準(zhǔn)確控制地面沉降。前盾下部裝有螺旋輸送機(jī)，渣土在螺旋輸送機(jī)內(nèi)形成土塞效應(yīng)，通過(guò)螺旋輸送機(jī)后倉(cāng)門落入到后配套皮帶機(jī)上，后配套皮帶機(jī)渣土在后部拖車傾瀉到渣車或隧道皮帶機(jī)，直至運(yùn)送到地面。

2.2.2 泥水平衡模式

在軟弱地層、高水土壓力地層和高巖石強(qiáng)度地層中掘進(jìn)時(shí)宜選用泥水平衡模式[11]。該模式下主機(jī)區(qū)域采用泥漿管道出渣，設(shè)備同樣帶壓掘進(jìn)，能高精度控制地面沉降。泥水平衡模式下由開(kāi)挖倉(cāng)的泥漿壓力平衡掌子面水土壓力，安裝在開(kāi)挖倉(cāng)隔板上的土壓傳感器檢測(cè)開(kāi)挖倉(cāng)壓力，及時(shí)控制地表沉降。泥漿循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)漿漿液通過(guò)泥漿管進(jìn)入掌子面，并對(duì)各部位進(jìn)行沖刷，與渣土混合后的泥漿通過(guò)開(kāi)挖倉(cāng)排渣口進(jìn)入泥漿循環(huán)系統(tǒng)，直至輸送到地面分離站。

3 工程應(yīng)用

3.1 施工區(qū)間模式選擇及換模點(diǎn)確定

根據(jù)地質(zhì)及盾構(gòu)適用性分析，始發(fā)段至穿江前200m（1～460 環(huán)）、邕江北段前段（845～986環(huán)）、邕江北段后段（1031～1399 環(huán)）宜采用泥水模式掘進(jìn)；邕江江底（481～844 環(huán)）、邕江北段中間段復(fù)雜地層（987～1030 環(huán)）宜采用土壓模式，各模式所掘進(jìn)區(qū)間分布如圖3 所示。為確保施工安全、熟悉設(shè)備操作及換模操作，461～480 環(huán)采用土壓模式、泥水模式各掘進(jìn)10 環(huán)，由于該區(qū)段地質(zhì)較為穩(wěn)定，可在該區(qū)段探索較為合適的模式轉(zhuǎn)換方法并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，便于后續(xù)模式轉(zhuǎn)換高效進(jìn)行。

圖3 施工區(qū)間模式分布

460～480 環(huán)之間首次實(shí)現(xiàn)泥水/土壓雙模盾構(gòu)模式互換，該段洞身處于全斷面泥巖地層，隧頂泥巖層厚4.52m，埋深31.95m，地層自上而下依次為素填土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)沙、圓礫、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖，透水性弱，地層穩(wěn)定。第844 環(huán)、987 環(huán)、1030 環(huán)再次進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。泥水/土壓雙模盾構(gòu)在該區(qū)間換模位置及地質(zhì)情況如表3 所示。

表3 旱-新區(qū)間換模位置地質(zhì)情況

根據(jù)換模點(diǎn)選擇位置可知，為降低換模風(fēng)險(xiǎn)，換模地點(diǎn)選擇在土體自穩(wěn)性強(qiáng)、透水性差的全斷面泥巖和土體自穩(wěn)性稍差的泥巖、圓礫復(fù)合地層中。該地層模式轉(zhuǎn)換過(guò)程中掌子面穩(wěn)定性較好，發(fā)生塌方、涌水風(fēng)險(xiǎn)小。

3.2 模式應(yīng)用

在實(shí)際施工過(guò)程中，1～460 環(huán)、471～480環(huán)、845～986 環(huán)、1031～1399 環(huán)采用泥水模式掘進(jìn)，地表沉降控制在-6～2mm 之間，泥水倉(cāng)壓力波動(dòng)控制在0.02～0.05bar 之間，最高日掘進(jìn)8 環(huán)。第470 環(huán)完成了土壓模式轉(zhuǎn)泥水模式，刀盤轉(zhuǎn)速1.4r/min，扭矩918kN.m，開(kāi)挖倉(cāng)壓力2.1bar，進(jìn)漿流量821.3m3/h，排漿流量840.3m3/h。泥水掘進(jìn)模式上位機(jī)界面如圖4、圖5 所示。

圖4 泥水掘進(jìn)模式上位機(jī)圖

圖5 泥水掘進(jìn)模式上位機(jī)圖

461～470 環(huán)、481～844 環(huán)、987～1030 環(huán)采用土壓模式掘進(jìn)，掘進(jìn)效率較高，最高日掘進(jìn)15環(huán)。第461 環(huán)采用土壓模式掘進(jìn)，刀盤轉(zhuǎn)速0.7r/min，扭矩2 531kNm，開(kāi)挖倉(cāng)壓力2.1bar。土壓掘進(jìn)模式上位機(jī)圖如圖6 所示，出渣如圖7 所示。

3.3 泥水模式轉(zhuǎn)換土壓模式

圖6 土壓掘進(jìn)模式上位機(jī)圖

圖7 土壓掘進(jìn)模式出渣圖

泥水/土壓雙模盾構(gòu)在施工過(guò)程中不需要拆除任何部件就可以實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換。在模式轉(zhuǎn)換過(guò)程中，控制核心是維持掌子面壓力穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換的本質(zhì)是渣-漿置換、漿-渣置換。泥水/土壓雙模盾構(gòu)換模示意圖如圖8 所示。

圖8 泥水/土壓雙模盾構(gòu)換模示意圖

泥水模式轉(zhuǎn)換為土壓模式的主要流程為：停止掘進(jìn)→換模準(zhǔn)備→隔離氣墊倉(cāng)→倉(cāng)內(nèi)循環(huán)→旁通堆渣→漿渣置換→土壓模式平穩(wěn)運(yùn)行→換模結(jié)束。泥水模式轉(zhuǎn)換為土壓模式具體流程如圖9 所示。

泥水轉(zhuǎn)土壓施工要點(diǎn)如下。

1）旁通堆渣到出渣平穩(wěn)，需要在一環(huán)內(nèi)完成，換模時(shí)要統(tǒng)籌好起始位置、堆渣距離等因素。

圖9 泥水模式轉(zhuǎn)土壓模式流程圖

2）為了降低螺機(jī)前閘門無(wú)法打開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)，轉(zhuǎn)換時(shí)可以先打開(kāi)螺機(jī)前閘門，后堆渣。若螺機(jī)前閘門穩(wěn)定性較好，可以先向螺機(jī)內(nèi)注入高密度膨潤(rùn)土，置換漿液，再打開(kāi)前閘門，能夠有效降低螺機(jī)噴涌程度。

3）螺機(jī)后閘門在打開(kāi)排渣前，需要通過(guò)交替小幅度動(dòng)作測(cè)試開(kāi)關(guān)是否正常，排渣時(shí)根據(jù)噴漿狀態(tài)和土倉(cāng)壓力變化適時(shí)調(diào)整后閘門開(kāi)度。

4）漿渣置換過(guò)程中，時(shí)刻觀察開(kāi)挖倉(cāng)壓力，及時(shí)調(diào)整進(jìn)排漿流量，避免開(kāi)挖倉(cāng)壓力出現(xiàn)劇烈波動(dòng)。

5）剛打開(kāi)螺機(jī)后閘門排渣時(shí)，勢(shì)必會(huì)存在噴漿現(xiàn)象，需要控制好掘進(jìn)速度與噴漿程度，避免開(kāi)挖倉(cāng)壓力波動(dòng)較大。

6）在泥水轉(zhuǎn)土壓切換完成后，若長(zhǎng)期不使用泥水模式，需要用盾尾油脂將前隔板所有泥漿口封堵，降低土壓模式下泥漿管口堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 土壓模式轉(zhuǎn)換泥水模式

土壓模式轉(zhuǎn)換為泥水模式主要流程為：停止掘進(jìn)→換模準(zhǔn)備→開(kāi)挖倉(cāng)降渣位→土倉(cāng)灌漿→倉(cāng)內(nèi)逆循環(huán)→倉(cāng)內(nèi)正循環(huán)→泥水模式平穩(wěn)運(yùn)行→換模結(jié)束。土壓模式轉(zhuǎn)換為泥水模式具體流程如圖10 所示。

圖10 土壓模式轉(zhuǎn)泥水模式流程圖

土壓轉(zhuǎn)泥水施工要點(diǎn)如下。

1）長(zhǎng)時(shí)間未運(yùn)行泥漿循環(huán)系統(tǒng)，泥漿口存在堵塞風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)情況可提前對(duì)泥漿口進(jìn)行機(jī)械疏通。

2）降渣位過(guò)程中需要通過(guò)調(diào)節(jié)膨潤(rùn)土、泡沫、壓縮空氣注入量保證開(kāi)挖倉(cāng)壓力穩(wěn)定，根據(jù)不同高度壓力傳感器讀數(shù)、出渣量、扭矩等因素綜合判斷開(kāi)挖倉(cāng)渣位。

3）關(guān)閉螺機(jī)后閘門后，需要緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)螺機(jī)，使螺機(jī)內(nèi)渣土向上部堆積形成土塞，作為螺機(jī)出渣口的密封。

4）在切換到逆循環(huán)模式時(shí)，需要根據(jù)開(kāi)挖倉(cāng)壓力變化不斷開(kāi)關(guān)逆洗閥門，若開(kāi)挖倉(cāng)壓力降低，則說(shuō)明排漿口堵塞無(wú)法進(jìn)漿，此時(shí)需要打開(kāi)逆洗閥門形成旁通模式，采用機(jī)械疏通排漿口。

5）在換模完成后需要進(jìn)行氣墊倉(cāng)灌漿、壓力傳遞管狀態(tài)檢測(cè)等工作。

3.5 泥水/土壓雙模盾構(gòu)轉(zhuǎn)換過(guò)程性能分析

泥水模式轉(zhuǎn)換為土壓模式耗時(shí)約3.6h，0～30min 處于換模準(zhǔn)備階段，30～140min 處于堆渣階段（漿渣置換），140～180min 處于清渣、降渣位階段，180～220min 處于渣漿混合階段。土壓模式轉(zhuǎn)換為泥水模式耗時(shí)約2.3h，0～30min處于換模準(zhǔn)備階段，30～80min 處于降渣位階段，80～140min 處于開(kāi)挖倉(cāng)灌漿階段（渣漿置換）。

圖11 為泥水/土壓換模過(guò)程中刀盤扭矩變化曲線。由圖可知，泥水模式轉(zhuǎn)換為土壓模式時(shí)，堆渣階段刀盤扭矩持續(xù)上升，降渣階段刀盤扭矩呈線性降低，隨后趨于平穩(wěn)；土壓模式轉(zhuǎn)換為泥水模式時(shí)，開(kāi)挖倉(cāng)降渣位階段刀盤扭矩線性下降，倉(cāng)內(nèi)灌漿階段刀盤扭矩緩慢上升，直至灌漿結(jié)束，刀盤扭矩趨于平穩(wěn)。圖12 為泥水/土壓換模過(guò)程中開(kāi)挖倉(cāng)壓力變化。由圖可知，泥水模式轉(zhuǎn)換為土壓模式時(shí)，開(kāi)挖倉(cāng)壓力波動(dòng)較大，波動(dòng)范圍在±0.3bar；土壓模式轉(zhuǎn)換為泥水模式時(shí)，開(kāi)挖倉(cāng)壓力波動(dòng)較小，波動(dòng)范圍在±0.1bar。

圖11 泥水/土壓換模過(guò)程中刀盤扭矩曲線

圖12 泥水/土壓換模過(guò)程中開(kāi)挖倉(cāng)壓力曲線

4 結(jié)論與討論

基于泥水盾構(gòu)、土壓盾構(gòu)應(yīng)用于復(fù)雜地層施工的局限性，依托實(shí)際工程項(xiàng)目，研究了復(fù)雜地層盾構(gòu)選型、設(shè)計(jì)、應(yīng)用及換模等關(guān)鍵技術(shù)。主要結(jié)論如下。

1）針對(duì)泥水或土壓?jiǎn)我欢軜?gòu)不能滿足旱-新區(qū)間施工需求的問(wèn)題，完成了該區(qū)間盾構(gòu)選型、設(shè)計(jì)、應(yīng)用等工作，選用氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)施工，氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)能夠適應(yīng)復(fù)雜多變地層，為其它復(fù)雜地層盾構(gòu)選型及設(shè)計(jì)提供參考。

2）探索了泥水/土壓雙模盾構(gòu)換模點(diǎn)的選擇依據(jù)，驗(yàn)證了在土體自穩(wěn)性強(qiáng)、透水性差的全斷面泥巖和土體自穩(wěn)性稍差的泥巖、圓礫復(fù)合地層能夠進(jìn)行安全、高效的換模操作。

3）提出了氣墊式泥水/土壓雙模盾構(gòu)快速轉(zhuǎn)化方法，實(shí)現(xiàn)了泥水轉(zhuǎn)土壓、土壓轉(zhuǎn)泥水的高效轉(zhuǎn)換，且換模時(shí)間可控制在4h 以內(nèi)。泥水模式轉(zhuǎn)換為土壓模式時(shí)，開(kāi)挖倉(cāng)壓力波動(dòng)可控制在±0.3bar；土壓模式轉(zhuǎn)換為泥水模式時(shí)，開(kāi)挖倉(cāng)壓力波動(dòng)可控制在±0.1bar。

為適應(yīng)更廣泛的復(fù)雜地層，多模式盾構(gòu)有望引領(lǐng)未來(lái)隧道施工方向。泥水/土壓雙模盾構(gòu)、泥水/TBM 雙模盾構(gòu)、土壓/TBM 雙模盾構(gòu)、泥水/土壓/TBM 三模盾構(gòu)的需求日益強(qiáng)烈。其選型標(biāo)準(zhǔn)、地質(zhì)適應(yīng)性判定方法、模式點(diǎn)選擇、高效排渣模式、施工過(guò)程安全控制技術(shù)等，有待進(jìn)一步深入研究。