成都地铁土压平衡盾构换刀模式比选报告
成都地铁土压平衡盾构换刀模式比选报告
2008-6-20 15:54
前言
1.盾构施工以其安全、快速、高效在城市基础设施——城市地铁、市政公用管路、输油地下管道等各类地下工程建设中得到越来越广泛的应用。
但是盾构机上承担掘进功能的刀具是损耗件，尤其在成都砂卵石地层中进行掘进，刀具磨损尤为严重，因此，在施工中需经常检查、维修保养和更换刀具。
2005年9月9日～11日国家发改委委托北京城建设计研究总院有限责任公司对《成都地铁1号线一期工程可行性研究报告》进行专家评审，根据土建组专家评审查结果之一。2.3条：“报告针对不同区段的具体情况，对区间隧道的施工方法进行了分析和比较，其总体方案基本可行。报告推荐的在城区内采用盾构法施工、在高新区内采用明挖法施工是合理的。但本线地质条件复杂，盾构施工法存在技术、工期和投资上有一定的风险，必须引起足够的重视，建议尽快展开盾构法的工程试验”的评审意见及2006年2月14日～17日中国交通运输协会城市轨道交通专业委员会对成都地铁1号线一期工程初步设计评审意见（土建组），成都地铁1号线一期工程盾构区间最终共投入盾构机8台，分为4个标段进行施工。综合审查时国内权威专家对成都富水沙卵石地层特殊地质条件的分析以及成都地区首次采用盾构工法进行城市地下暗挖隧道修建的实际情况，我们充分考虑了盾构工法在成都地层中施工存在的风险，并将这些情况及时与承包商和盾构机设备制造商进行了充分的沟通。通过广泛的研讨、论证，最终采用了目前小开口、滚刀为主配以部分齿刀、刮刀的辐条面板结构型式的海瑞克盾构机，从目前已推进的区间的情况来看，这样的盾构机配置型式有利于保持开挖面的稳定，有利于破碎大粒径的砂卵石，有利于防止掘进过程中喷涌的发生，掘进的总体进度也基本在我们筹划的范围内。然而，由于地层中沙卵石含量确实太多，导致了配置的各类型刀具在掘进过程中产生了极大的磨损，据我们统计，140米左右就要对刀具进行更换，否则无法继续掘进。目前国内外采用的刀具更换手段主要有常压开仓换刀和带压换刀两种方法：
土压平衡式盾构机主要通过利用土舱内的碴土来维持工作面上的土压平衡。但在检查、更换刀具的时候，必须清理出土仓内的碴土以提供工作空间，原有的土压平衡被打破。因此维持更换刀具时的土压平衡，保持掌子面土体稳定成为亟需解决的问题。
为维持掌子面土体稳定，常有的方法有降水加固法、注浆加固法、围护桩（如人工挖孔桩）加固法、带压加固法。由于各种加固方法具有有各自的优缺点，因此，需要根据不同的施工条件选用合理的换刀模式。
2.国内常用换刀模式国内上海、广州、北京等地均有大量的盾构隧道施工工程，根据各地不同的地质条件，采用不同的换刀模式。
上海地区为软土地层，土体强度低，对盾构刀具磨损较小，通常不需要更换刀具。广州地质条件较为复杂，号称地质博物馆，既有自稳定性高的花岗岩层，又有自稳定性低的泥质粉砂岩层，因此更换刀具的模式也变化不一，有直接开仓、地基加固、带压、开挖竖井等多种换刀
模式。
直接开仓换刀，就是在地基承载力较高、掌子面稳定性比较好的条件下，不采取任何加固方法，直接排空土仓内土体，进入土仓更换刀具。这种方法适用于掌子面稳定性较好的情况。
降水加固，就是从地面施做降水井，通过降水实现土体固结，从而提高掌子面土体稳定性。
地表注浆加固，就是从地表向地基注入水泥浆液（或其它加固浆液）加固土体，提高掌子面土体稳定性。
围护桩加固，就是在掌子面周围施做围护桩，直接保证掌子面稳定。
带压加固，就是通过向土仓注入压缩空气，以气压平衡代替土压平衡来稳定掌子面。
3.带压换刀原理及国内外应用
3.1带压工作原理带压进仓检查、维修保养和更换刀具和刀盘的工作原理是：在盾构机内对刀盘前方地层改良或加固处理后，在保证刀盘前方周围地层和土舱满足气密性要求的条件下，利用空气压缩机将空气加压，并注入土仓，以气压代替土压，通过在土舱内建立合理的气压来平衡刀盘前方水、土压力，达到稳定掌子面和防止地下水渗入。作业人员在气压条件下进入土舱，进行检查、维修保养和刀具更换等过程作业。
压气对开挖面的稳定作用，可大致分为下述三种：
1）可阻止来自开挖面的涌水，防止开挖面坍塌；
2）由于气压作用于掌子面，能够直接加强掌子面的稳定；
3）由于压气对围岩缝隙起到排挤水的作用，增加了粉砂、粘土层或含有粉砂粘土成分的砂质土的强度。
由于气压换刀全部在洞内实施，不会对地表交通造成干扰。
3.2国内外类似工程纵观盾构施工发展历史，全敞开式盾构适于切削能自立的地层，挤压盾构易引起地层隆起或沉降仅适用于软土地层，而封闭式盾构，即泥水平衡盾构和土压平衡盾构，能克服上述弊病从而越来越多地被选用。
1）就我国国内而言，目前多采用泥水盾构和土压平衡盾构来开挖城市地铁区间隧道、铁路和公路过江隧道以及输油（气）和各种市政管道。目前泥水和土压平衡盾构施工工程实践中，进仓对刀具进行检查处理通常有三种方法：
①加压进入土舱进行检查；
②对前方土体进行加固后在常压情况下进舱检查；
③从地面向下做竖井到刀盘前方从而实现对盾构刀具的检查和维修。在我国地铁盾构施工
中，大部分施工单位由于尚未掌握盾构带压进仓作业关键技术或盾构机配置不足，采取的是后两种方法。仅有极少部分施工单位在工程中采用带压进仓模式来进行检查、维修保养和刀具更换等作业。例如：
广州地铁四号线小谷围至新造区间左线江底盾构于2005年6月实施了带压换刀操作；
2006年12月开工的宜昌长江穿越隧道工程（川气东送）使用德国海瑞克泥水加压盾构机施工，带压进舱修复磨损刀盘和更换刀盘主轴承密封；
2003年底广州地铁三号线天河客运站至华师站区间，在1.6-1.8bar压力下进仓破除卡住刀盘的孤石；
中铁隧道集团在武汉长江隧道盾构施工中，首次自主实现高水压带压作业技术（4.5bar压力下带压作业）。
总之，国内各盾构施工单位和地铁建设单位都在积极探索和研究不同地层条件下的带压换刀技术，虽然已经取得了一定的成果，但需要进一步总结推广。
2）就国外而言，有更多的带压进仓检查、维护和更换刀盘刀具的工程实例[4]（表1），带压换刀已经作为常规操作，广泛应用于土压平衡盾构机和泥水盾构机，尤其是在越江跨海隧道等不具备常压换刀的条件时，多采用气压换刀。
表1 国外部分气压换刀工程实例
表1 国外部分气压换刀工程实例
2000-2003，葡萄牙波尔图地铁S线和C线盾构区间施工中，由于刀具磨损严重，几乎每班都需要带压进仓对刀盘进行维护操作，其带压工作压力为1.5-2.0bar；
西班牙巴塞罗那地铁9号线，带压工作压力为0.5-2.5bar；
德国 Elbe4 号隧道在由砂、泥灰岩和漂石组成的第四系冰碛层中使用泥水平衡盾构机施工，开挖直径14.2m，浅埋（最浅7m）深水（水头最大达4.2bar）。在河底最深处需要进仓更换中心刀进行修复，工人在4-4.5bar 压力下最多工作80 分钟，出仓减压必须在氧舱中进行，需要2个小时。全线总计进行了2738小时带压操作，其中237小时压力大于3.6bar.21次有人
员报告出现减压病症状，都是压力小于3.6bar情况下出现的。
德国Weser隧道使用泥水盾构（直径11.71m）在冰川沉积物中施工，隧道顶拱距海最深40m.在最大5bar和4.5bar压力下进仓维护破碎机和刀盘，此外还雇用潜水员在最大5bar压力下的膨润土浆液中工作。全线带压工作共计1400小时，其中600小时压力超过3.6bar，仅有15次报告出现减压病，且压力都小于3.6bar.
俄罗斯圣彼得堡红线地铁在松软低塑性的粘土、粉砂土和细砂土中施工时，隧道顶拱距离地面65m，净水压力5.6bar.在土仓空气压力为5.5bar情况下，人员穿戴呼吸面具进仓作业，工作1.5小时，减压时间5小时左右。一天只有4.5小时的仓内工作时间。
许多欧洲国家也出台了一些关于隧道等带压进仓作业的标准，例如：
澳大利亚国家标准（编号：4773.1－2003）：隧道、竖井和沉箱中带压作业标准（AS4774.1－2003，Australian Standard TM Work 年compressed air and hyperbaric facilities－Work in tunnels，shafts and caissons）[5]
英国隧道工程协会，健康安全行政部门（HSE）以及卫生研究协会降压病小组起草的一些压气下作业的专门章程[6，7].
上述有关国外使用泥水或土压平衡盾构开挖隧道时带压进仓进行维护作业的工程实例及相关规范和研究成果说明：国外公司不但能在3.6bar以下的空气压力中实现带压维护作业，而且能在高达6.0bar的空气压力下作业。一方面表明带压特别是高压下作业在国外工程中已经相当普遍，另一方面也说明要掌握盾构带压作业技术，我国还需要更多的尝试和研究。
3.3气压平衡稳定性保障
3.3.1气压力值确定为了保证掌子面，必须提供足够的气压来平衡掌子面水土压力。因此需要盾构隧道埋深、水位条件、地层物理力学参数，计算气压值。气压值按照静止土压力计算，这时土压力偏于安全。
3.3.2气体压力稳定性保障开挖仓内气压稳定，需要从土工（漏气）和机电（进气）等两个主要方面来保障。
（1）土工系统方面
在进行带压换刀作业前，为评价天然土体的空气散失程度以及加入添加剂对地层气体渗透性的影响，需要在预计停机地点附近进行地层压气现场试验。根据试验数据，计算出在开挖掌子面上施加某压力的压缩空气时的气体损失量及其变化，并评价开挖仓为半仓渣土或空仓情况下加入添加剂后地层的气体防渗效果。
制定一套完整可靠的开挖程序。该开挖程序需在预计带压开仓检修刀具里程之前5-10 环执行。确保土仓及盾尾气密性能，防止漏气。
加气过程中派人检查地面有无漏气的工程或市政管井等可能存在的漏气边界，并评价气体
泄漏的可能性及其影响，及时采取有效措施。对不能采取措施的，要求避开此区域进行气压换刀操作。
（2）机电系统方面
启动操作程序前详细检查盾构机及其后备套系统，确保机器的安全运作，及时发现问题并及时解决。
启动操作程序前详细检查压缩空气系统。
检查空气压缩机器避免出现过高或过低于土仓内设定压力值。需派专人值守空气压缩机，发现问题立即报告。
3.3.3气压稳定和气压异常情况下掌子面稳定性评估开挖仓内气压置换土压并出渣至设定水平之后，需要等待并观察一段时间，看土仓内气压是否稳定。
当气压稳定且变幅不超过0.02bar时，需要先组织有经验的岩土工程师带压进入开挖仓，对掌子面的稳定性进行评估。
当开挖仓内气压变幅较大，不很稳定时，说明掌子面或盾体周边泥膜没有很好形成，需要重新掘进离开现有扰动区后再进行试验。
4.换刀模式比较
4.1换刀加固要求要满足成都地铁高效、安全、顺利地进行施工，换刀加固模式必须满足以下条件。
①费用低；
②加固有效可靠；
③效率高，能在短时间内达到加固效果；
④加固不会对刀盘、刀具产生凝固；
⑤尽量不占用地表；
在成都闹市区施工地铁，首先得尽量减小对城市交通的影响，因此在选择换刀模式的时候，我们也充分考虑了如何降低对地面环境的影响，避免扰民。
4.2换刀模式比较针对成都地区富水砂卵石地层的特点，结合4个标段前期掘进情况，我们综合有以下几种换刀模式：
（1）直接开仓换刀模式
由于成都砂卵石地层，自稳定性较低，且地下水位较盾构隧道高，不可能直接进入土仓，
该方法不可行。
（2）降水加固模式
降水方法简单可行，但面临的是地层不稳定的风险。由于，由于成都砂卵石地层自稳定性较低，短时间内可以自稳，一旦时间过长，地层失稳就面临坍塌的危险。实践已经证明，仅靠降水加固换刀在市区施工时是不可行的。
（3）地表注浆加固
地表注浆一定程度上可以加固地层，加固效果较降水加固好，但需要在地表操作，因此，一方面，受地表条件的限制。另一方面，该地层密实，注浆效果不佳，多次实践证明，加固之后地表仍可能出现坍塌，此法不能保证更换刀具的安全及地表要求。
（4）围护桩加固
成都地区通常采用人工挖孔桩作为围护桩。人工挖孔桩加固能保证换刀的安全稳定。但是存在以下缺点：
①桩的里程易确定 .若加固位置确定的稍不合适，盾构还没到桩的里程的情况下刀具就已经磨损的无法掘进，在这种情况下，强制进行掘进，或者将刀盘磨坏，或者多出渣，同样也造成地表坍塌。
②成本高、施工工期长。施工人工挖孔桩成本相对较高，而且施工工期较长。
③涉及部门广。人工从地表挖孔的方式涉及到交通、市政管线、房屋、地表恢复等，并且出渣、进料又关系到环保等部门。
④对周围环境影响较大。按目前的情况，换刀的距离一般都在150m之内。在如此短的距离内进行挖孔桩施工，无疑于对道路进行开膛破肚，对市民生活的影响不亚于地表坍塌。
⑤地表条件限制。由于地铁盾构隧道线路大都是在市区繁华地段，不具备人工挖孔桩的条件。
⑥留在地下的桩基给以后的市政工程造成不可预料的危害与风险。
⑦未能体现盾构对环境影响小的先进性。
（5）气压加固
气压加固不占用地表，而且具有费用较低、效率较高的特点。但是由于该施工工艺要求相对较高，且由于成都地层的特殊性，风险极大，需继续加强摸索和尝试。
4.3分析比较
5.结论及对策
带压换刀技术是其它同类型盾构特别是穿越沟渠、河流、海底等特殊地理环境时盾构掘进中换刀的主要手段，但成都地层的砂卵石透气性高的特点及地铁线路浅埋的工况决定了带压换刀手段很艰难，存在诸多不确定因素，特别是在城市主干道上带压换刀，风险极其巨大，一旦失败将带来灾难性的后果。考虑到这一点，我们在前期均采用降水辅以地面加固手段为主的常压开仓的换刀办法，通过一段时间的实践，该方法无论是从操作的安全性、换刀的工效等方面均非常适合成都的地层特点。但是这种换刀手段一个最主要的缺点是给地面环境带来了影响，干扰了地面交通。目前，我们在盾构3标（由中铁二局负责施工）试验探索在成都地层带压换刀的可行性，已取得了12次成功，可以说已基本取得成功。下阶段，我们将继续探索，在换刀过程中拟采取局部封闭部分交通等安全保障措施，在措施保障、安全应急处理等方面做到万无一失下阶段我们将在机器开口、刀具配置及螺旋输送机类型等机器配置方面尽可能与工程的安全、质量、进度、投资进行有机统一，逐步减少换刀次数。
过江地铁隧道盾构机选型
过江地铁隧道盾构机选型 陈珊东 （广东华隧建设股份有限公司，广州510635） 摘要：根据江底的工程地质条件和水文条件，以及江底隧道施工的特点，提出了使用于江底隧道施工用盾构机的型号和基本配置要求。同时还就泥水式平衡盾构机的体系选择、刀盘配置做了讨论。关键词：盾构机选型；泥水盾构；过江 中图分类号：U 455．3+ 9 文献标志码：B 文章编号：1672－741X （2009）增刊1－0069－04 Model Selection of Shield Machine for River －crossing Metro Tunnel CHEN Shandong （Guangdong Huasui Construction Stock Co．，Ltd．，Guangzhou 510635，China ） Abstract ：According to engineering geological conditions and hydrologic conditions at the bottom of the river and con-struction characteristic of river －crossing tunnel ，the mode of shield machine for river －crossing tunnel construction and fundamental configuration requirements are put forward．Meanwhile ，a discussion on the selection of soil water balance shield machine and cutter heads configuration has also been made． Key words ：model selection of shield machine ；soil water shield machine ；river －crossing 0引言 随着城市交通拥挤程度的增加和轨道交通技术的 发展成熟，对城市地下铁道发展的要求越来越高，城市地下铁道网络也不断增加。而在地铁隧道施工过程中，常常遇到穿江过河的工程，特别是在华南地区施工中，几乎每条地铁隧道都要从江底下穿过，甚至多次穿越。江底施工常伴随着浅覆土、江水潮汐变化、透水性强的淤泥和沙层等不利因素，因此在选择盾构机这一关键的施工设备时应该充分考虑开挖面的稳定性和适用性。盾构机的掘进模式由最初的手掘式到全机械式，到现在的土压平衡和泥水式平衡盾构机。现代盾构机已在控制系统、开挖面压力控制、数据采集等方面发展很快。地层适应性也从开始的单一地层到现在的复杂地层。隧道形状也从圆形发展到双圆、椭圆、矩形等多 种形式。盾构直径尺寸也不断向超大、 微小2个方向发展。直径18m 的盾构机已在研制生产，小到直径 200mm 的微型盾构（顶管）已在工程中得到应用［1］。盾构技术的应用越来越广，如水工隧道、地铁隧道、市政管道等。而且随着压气换刀技术的发展，一次掘进距离也不断拉长。也正因为盾构机规格型号的多样性和专业型，所以选择时要特别注意适用于江底施工。本文从盾构机的机型，刀盘形式和环流体系等方面介 绍了盾构机的选型。 1 选型考虑要素以及注意点 1．1 工程地质和水文条件 对于过江隧道，其地质条比较复杂，富水沙层和淤 泥较多，自稳性较差，通常是由多种地层复合而成。由于地铁线路设计的原因，在江底覆土较薄，最小可能还小于盾构机直径， 并且通常还伴随着江水涨潮和落潮。如广州地铁三号线沥大区间穿越的三支香水道，覆土厚度为7．4 8．6m ，仅略大于盾构直径，隧道穿越该水道初始51m 为全断面中风化层，其余则为上软下硬地层，隧道上方存在淤泥及淤泥质土等软弱地层（盾构穿越该水道期间河水深度涨潮时为6．5m ，退潮时为4．7m ）。因此要有很好的江底适应能力，能够很好地保持开挖面的压力平稳。1．2 曲线或者小半径转弯的需要根据交通网络规划原则，地铁隧道肯定存在转弯 部分；车站也通常设计为上坡进站下坡出站，同样存在曲线部分；地铁隧道在过江的时候，必然也是一个锅底型的线路。因此盾构机性能，应满足曲线推进和小半径转弯的要求。1．3 同一台盾构机多次解体、搬运、组装调试与掘进盾构机的使用寿命一般可达8 10km （按照主轴 收稿日期：2009－04－01；修回日期：2009－04－03 作者简介：陈珊东（1984—），男，广东梅州人，2006年毕业于华南农业大学电气化专业，助理工程师，现从事隧道及地下工程施工机械管理。 第29卷增刊12009年4月 隧道建设 Tunnel Construction Vol．29Sup．1Apr．2009
盾构机管片选型和安装
盾构管片选型和安装 林建平 在盾构法施工中，管片的选型和安装好坏直接影响着隧道的质量和使用寿命。本文根据广州地铁三号线客～大区间的实际施工情况，就盾构管片选型和安装技术做总结分析。 一、工程概况 客～大盾构区间分为两条平行的分离式单线圆形盾构隧道，总长度为3016.933米，管片生产与安装2011环。管片外径6000mm，内径5400mm，宽度1500mm，防渗等级S10，砼C50。依据配筋将管片分为A、B、C三类，C类配筋最高、B类配筋最低；管片的楔形量38mm，分左转、右转、标准三类。 二、管片的特征 1、管片的拼装点位 本区间的管片拼装分10个点位，和钟表的点位相近，分别是1、2、3、4、5、7、8、 9、10、11。 管片划分点位的依据有两个：管片的分块形式和螺栓孔的布置。拼环时点位尽量要求ABA（1点、11点）形式。在广州盾构隧道管片要求错缝拼装，相邻两环管片不能通缝。管片拼装点位有很强的规律，管片的点位可划分为两类，一类为1点、3点、5点、8点、10点；二类为11点、2点、4点、7点、9点。同一类管片不能相连，例如1点后不能跟3、5、8、10这四个点位，只能跟11、2、4、7、9五个点位。在成型隧道里两联络通道之间的奇数管片是同一类，偶数管片是同一类。 选管片的规律如下图1：图1 （竖列表示拼装好的管片，横向：√-表示可选后续的管片；×-表示不可选后续的管片）
2、隧道管片排序 鉴于管片拼装的规律性，所以盾构施工前必须对隧道管片做好排序，并根据设计，模拟出联络通道和泵房位置，管片拼到联络通道处时，点位要正好和设计点位符合，否则联络通道位置会被改变。在本工程中，是从左线始发，第325、326环处是联络通道，此处拼装点位是11点，将标准块A3块拼到洞门位置。盾构始发时的负环是6环，1环零环。从负环到325环共332环，第325环是11点，相当于第332环是11点，那么负环第一环点位应该是1点，或3点、5点、8点、10点。 管片排序时，要优化洞门的长度，在广州洞门长度要求在400mm以上，一环管片的长度是1500mm，在条件允许的条件下，通过调整始发负环的位置，把每节隧道两端的洞门长度之和控制在1500mm以内，当隧道长度除以管片长度的余数大于两倍最小洞门宽
土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理
2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理 傅德明 上海市土木工程学会 1 土压平衡盾构的结构原理 土压平衡盾构的基本原理 土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同，故掘削面实现平衡(即稳定)。示意图如图所示。由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱，运至地表。由装在螺旋输送机排土口 处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。 1.1.1 稳定掘削面的机理及种类 土压盾构稳定掘削面的机理，因工程地质条件的不同而不同。通常可分为粘性土和砂质土两类，这里分别进行叙述。 1.1.1.1 粘性土层掘削面的稳定机理 因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。即使粘聚力大的土层，碴土的塑流性也会增大，故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进行控制。对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。 地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停止。解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材，并作连续搅拌，以便提高土体的塑流性，确保碴土的顺利排放。 1.1.1.2 砂质土层掘削面的稳定机理 就砂、砂砾的砂质土地层而言，因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大；渗透系数大。当地下水位较高、水压较大时，靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。再加上掘削土体自身的流动性差，所以在无其它措施的情况下，掘削面稳定极其困难。为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材，不断搅拌，改变掘削土的成分比例，以此确保掘削土的流动性、止水性，使掘削面稳定。 1.1.1.3 土压盾构的种类 按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表1。 表1 土压盾构的种类 图1 土压盾构基本形状
地铁施工用盾构机选型及施工组织
地铁施工用盾构机选型及施工组织 .、八、一 一. 前言新世纪的发展使得我国在地铁建设方面也得到了迅猛发展，地铁逐步成为人们生活和工作中必须的交通工具。地铁高效、节能、环境好，不仅能解决城市交通拥挤的问题，还能反映出城市的发展水平，在我国持续发展道路中起到了很大的作用。经济越发展，地铁的发展前景就越广阔。要使得地铁能够安全可靠，就要在其施工方面多加注意，同时在施工时要选购合适的机型才能完全保证在整个过程中地铁顺利建成。 二. 盾构机概述盾构机全名为盾构隧道掘进机，其主要集中了控制、遥控、传感器、导向、测量、探测、通讯等技术，是一种隧道掘进的专用工程机械，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机是由动力机构、切削刀盘、液压顶进机构、岩土排运机构及检测导向机构等多个相互配合的部分组成的一种隧道掘进机械。它较适用于砾石、软土、硬岩等不同地质构造的隧道暗挖，具有较好的施工稳定性和掘进性能。 盾构机在一个可以有效支撑地层压力，并且可以在地层中推进的 圆形、矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构的掩护下，完成挖掘、出土、隧道支护等工作。这种施工方式具有施工速度快、自动化程度高、 节省人力、经济合理、减少对地面建筑物的影响 和不影响地面交通等特点 三. 盾构法的介绍我国应用盾构法修建隧道始于二十世纪五六十年 代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比较老式的盾构机（如网格式、压气式、插板式等），八十年代末、九十年代初开始
采用土压式、泥水式等现代盾构修筑地铁区间隧道。盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点，目前，该方法已经在我国的地铁建设中得到了迅速的发展。据不完全统计，我国各城市地铁采用的盾构机已有近300 多台，只要掌握在中国中铁、中国铁建等国有大型企业手中，大多是土压平衡盾构机。 随着盾构法研究的深入、工程应用的增多，盾构法施工技术及盾构机修造配套技术也得到了发展提高：上海地铁隧道基本全部采用盾构法修建，除区间单圆盾构外，目前正在使用双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道，此外还试验采用了方形断面盾构修建地下通道；采用直径15.43m 的泥水盾构建成了上海长江隧道，这也是目前我国最大直径乃至世界最大直径的盾构机。广州地铁采用具有土压平衡、气压平衡和半土压平衡模式的新型复合式盾构机成功应用于既有软土又有坚硬岩石，以及断裂破碎带的复杂地层的地铁区间隧道修筑，大大拓展了盾构法的应用范围。深圳、南京、北京、天津等城市虽然地质、水文条件各不相同，但采用盾构法修建区间隧道均取得了成功。 除了上述几点外，我国盾构技术的进步还表现在以下四个方 面。 （一）掌握了盾构机的选型和配套技术，与外国合作设计生产盾构机，配套施工设备包括管片模具完全能够自行设计制造； （二）掌握了盾构隧道的设计和结构计算技术，以及防水技术； （三）掌握了盾构掘进控制技术，如盾构掘进参数选择控制、碴土和压力管理、地表沉降控制、盾构机姿态和隧道轴线控制、管片防
如何进行盾构法施工隧道管片选型排版
进一步减小。通常我们以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程差值超过40mm时，就应该拼装转弯环进行纠偏，拼装一环转弯环对油缸行程的调整量见表1，也就是拼装1环10点左转弯环，可以使左、右两组的油缸行程差缩小38mm。 德国海瑞克公司的土压平衡式盾构机，如图3所示，10对推进油缸分为A、B、C、D四组，分别代表上、右、下、左四个方向。油缸行程可以通过位移传感器反映在显示屏上，通过计算各组油缸之间的差值，就能进行正确的管片选型。下面举例说明： 现有一组油缸行程的数据如下： B组（右）：1980mm C组（下）：1964mm D组（左）：1934mm A组（上）：1943mm 左右行程差为：D－B=1934－1980=－46mm 上下行程差为：A－C=1943－1964=－21mm 图油缸分区图 由上可以看出，盾构机的轴线相对于管片平面向左上方倾斜。在对这环管片进行选型的时候，就应选择一环左转弯环且还要有向上的偏移量。对照表1后得出，此环应选择左转弯环在1点拼装。拼装完管片后掘进之前油缸行程的初始数据理论为：A组（上）：454mm B组（右）：465mm C组（下）：453m D组（左）：450mm。这样左右与上下的油缸行程差值基本控制在20mm之内，有利于盾构掘进及保护管片不受破坏。（如果上述数据在左转弯曲线上，下一环管片仍安装一环左转弯环管片，那么盾构姿态基本调整过来）。 4、盾构间隙与油缸行程之间的关系 在进行管片选型的时候，既要考虑盾尾间隙，又要考虑油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾构机与管片平面的空间关系，通常情况下应把油缸行程的差值作为管片选型的主要依据，只有在盾尾间隙接近于警戒值（25mm）时，才根据盾尾间隙进行管片选型。 3、影响管片选型的其他因素 3.1 铰接油缸行程的差值 目前地铁盾构工程中大多采用的是铰接式盾构机，即盾构机不是一个整体，而是在盾构机中体与盾尾之间采用铰接油缸进行连接，铰接油缸可以收放，这样就更加有利于盾构机在曲线段的掘进及盾构机的纠偏。铰接油缸利用位移传感器将上、下、左、右四个方向的行程显示在显示屏上，当铰接油缸的上下或左右的行程差值较大时，盾构机中体与盾尾之间产生一个角度，这将影响到油缸行程差的准确性。这时应当将上下或左右的行程差值减去上下或左右的铰接油缸行程的差值，最后的结果作为管片选型的依据。（海瑞克盾构铰接油缸有三种模式，锁、收和自由放开，当盾构在直线上，盾构姿态很好，可以使用锁定模式，当
(完整版)地铁盾构的选型和使用
地铁盾构的选型及现场管理和使用 一、概述 1、概念 盾构是一种用于隧道暗挖施工，具有金属外壳，壳内装有主机和辅助设备，既能支承地层的压力，又能在地层中整体掘进，进行土体开挖，碴土排运和管片安装等作业，使隧道一次成形的机械。 盾构是相对复杂的集机、电、液、传感、信息技术于一体的隧道施工专用工程机械，主要用于地铁、铁路、公路、市政、水电等工程。 盾构的工作原理就是一个钢结构组件依靠外壳支承，沿隧道轴线一边对土壤进行切削一边向前推进，在盾壳的保护下完成掘进、排碴、衬砌工作，最终贯通隧道。 盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌和壁后注浆三大要素组成。 盾构是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等具体特征来“量身定做”的一种非标设备。盾构不同于常规设备，其核心技术不仅仅是设备本身的机电工业设计，还在于设备通过不同的设计如何满足工程地质施工的需求。因此，盾构的选型正确与否决定着盾构施工的成败。
2、盾构的类型 盾构的类型是指与特定的施工环境、基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的盾构种类。 一般掘进机的类型分为软土盾构、硬岩掘进机（TBM）、复合盾构三种。软土盾构的特点是仅安装切削软土用的切刀和括刀，无需开岩的滚刀。TBM主要用于山岭隧道。复合盾构是指既适用于软土，又适应于硬岩的一类盾构，主要用于复杂地层的施工。地铁盾构就是一种复合盾构。主要特点是刀盘既安装用于软土切削的切刀和括刀，又安装破碎岩石的滚刀，或安装破碎砂卵石和漂石的撕裂刀。 复合盾构分为土压平衡盾构和泥水加压平衡盾构。 3、盾构的组成 地铁施工可供选择的复合盾构机机型只有两种，即土压平衡盾构机或泥水平衡盾构机。 一台盾构按外观结构形式分为刀盘部分、前盾、中盾、尾盾、后配套部分和辅助设备（管片和砂浆运输设备、泥水站等）。 土压平衡盾构由以下十一部分组成：⑴、刀盘（分为面板式、辐条式、复合式三种），⑵刀盘驱动（分为电机和液压两种），⑶刀盘支承（主轴承），⑷膨润土添加系统和泡沫系统，⑸螺旋输送机，⑹皮带输送机，⑺同步注浆系统，⑻盾尾密封系统，⑼管片安装机，⑽数据采集系统，⑾导向系
海瑞克土压平衡盾构机结构分析
海瑞克土压平衡式盾构机结构分析 [2008-08-07] 关键字：盾构机结构分析 承担修建深圳地铁—期工程第七标段(华强至岗厦区间内径为5.4m的双线隧道)的施工任务，根据施工地段地层自立条件差，地下水较丰富的特点，购进了两台德国海瑞克公司生产的世界上最先进的土压平衡式盾构机。这两台盾构机都由西门子公司的S7-PLC自动控制系统控制，配备了机电一体化的液压驱动系统、同步注浆设备、泡沫设备、膨润土设备及SLS-T隧道激光导向设备，并可在地面监控室对盾构机的掘进进行实时监控。 本文将就盾构机的工作原理、盾构机的组成、及各组成部分的功能结合实际施工情况做一简要阐述。 盾构机的工作原理 1.盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 2.掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 3.管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，其中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN＆#82 26;m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土
海瑞克φ8800mm土压平衡盾构机参数书讲解
TABLE OF CONTENTS TECHNICAL DATA E D I T I O N 09/2010V E R S I O N 001S -591/592 G U A N G D O N G I N T E R C I T Y R A I L W A Y L O T 3I I - 1 D O C U M E N T : 7686-001 II. Technical Data 1. Tunnel boring machine general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 3 1.1Tunnel boring machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 31.2Tunnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 31.3Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 4 2. Shield general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 5 2.1Steel construction shield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.2Tailskin articulation cylinder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.3Advance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.4Man lock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 62.5Screw conveyor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 6 3. Cutting wheel general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 7 3.1Steel construction cutting wheel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 7 4. Drive general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 8
地铁隧道常用管片特点与选型计算
地铁隧道常用管片特点与选型计算 （王国义中铁十三局集团第二工程有限公司，广东深圳 518083） 内容提要：盾构作为地铁隧道施工的主要设备在中国迅速发展，管片作为地铁隧道的永久衬砌应用非常广泛，管片选型的好坏直接影响到地铁隧道的精度和质量，甚至达到隧道重新修改设计线路的严重后果。从现在最常用管片的特点开始着手，着重讲述现今应用普遍的等腰梯形转弯环管片的楔形量计算、管片排版计算及盾构管片选型依据，首次提出根据实际拼装管片和设计隧道中心线的偏离值与盾构自动导向系统生成管片的偏差相比较，校核人工测量和盾构自动导向测量的准确性理论，对地铁盾构施工有一定的指导作用。 关键词：管片；转弯环；楔形量；选型；校核 1 引言 在国内各大城市地铁隧道工程中，目前已越来越多地开始使用盾构来掘进区间隧道，用预制钢筋混凝土管片[1]作为永久衬砌。成型管片的质量直接关系到隧道的质量，而隧道的成型质量直接受到管片选型好坏的影响。这就需要在盾构施工中掌握管片技术参数及管片楔形量计算知识，达到能够灵活选用盾构[2]管片，保证盾尾间隙和管片成型质量之目的，同时实际成型隧道位置是否正常直接影响到隧道的最终验收及使用。 2 常用地铁管片的特点 目前在地铁隧道盾构施工中，各个大中城市主要采用标准环和转弯环管片对设计隧道平纵曲线拟合，管片一般分为标准环、左转弯环、右转弯环三种管片，每环管片一般由六块管片组成，三块标准块，两块邻接块，一块封顶块，由盾构上的拼装机[3]拼装成一个整环(如图1)。 2.1 地铁常用管片技术参数(如表1) 表1 地铁常用管片技术参数
图1 右转弯环管片示意图 2.2 管片拼装点位的分布 管片成型的隧道为了能够达到很好的线形，完成隧道的左转弯、右转弯、上坡、下坡等功能，需要使用不同的楔形量管片[4]，这就要求转弯环管片有不同的位置来达到此目的。 现在常用的地铁管片一般采用错缝拼装，有10个点位，来达到转弯所需要的不同楔形量。管片拼装点位是以封顶块的中线位置来叙述的(管片拼装点位如图2)，转弯环不同的拼装点位在平曲线中有不同的楔形量，达到不同的转弯半径[5]。 为了能够顺利拼装管片，左转弯环或右转弯环一般拼装1、2、3、8、9、10这六个点位。 83 图2 管片拼装点位图 2.3 管片楔形量的计算
土压平衡盾构施工工艺
16土压平衡盾构施工工艺 16.1总则 16.1.1适用范围 本标准适用于采用土压平衡式盾构机修建隧道结构的施工。 16.1.2编制参考标准及规范 16.1.2.1地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。 16.1.2.2地下铁道设计规范（GB 50157-2013）。 16.1.2.3铁路隧道设计规范（TB10003-2016）。 16.1.2.4盾构掘进隧道工程施工验收规范。 16.1.2.5公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。 16.1.2.6公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)。 16.2术语 16.2.1土压平衡式盾构 土压平衡盾构也称泥土加压式盾构，它的基本构成见图16.2.1。在盾构切削刀盘和支承环之间有一密封舱，称为“土压平衡舱”，在平衡舱后隔板的中间装有一台长筒形螺旋输送器，进土口设在密封舱内的中心或下部。用刀盘切削下来的土充填整个
16.2.2 端头加固 为确保盾构始发和到达时施工安全，确保地层稳定，防止端头地层发生坍塌或涌漏水等意外情况，根据各始发和到达端头工程地质、水文地质、地面建筑物及管线状况和端头结构等综合分析，确定对洞门端头地层加固形式。 16.2.3 盾构后座 盾构刚开始掘进时，其推力要靠工作井井壁来承担。因此，在盾构与井壁之间需要设传力设施，此设施称为后座。 16.2.4 添加材 采用土压平衡盾构掘进时，为改善土体的流动性防止其粘附在盾构机上而注入的一些外加剂。添加材的功能是：辅助掘削面的稳定（提高泥土的塑流性和止水性）；减少掘削刀具的磨耗；防止土仓内的泥土压密粘附；减少输送机的扭矩和泵的负荷。 16.3 施工准备 16.3.1 技术准备 16.3.1.1 根据隧道外径、埋深、地质、地下管线、构筑物、地面环境、开挖面稳定及地表隆陷值等的控制要求，经过经济、技术比较后选用盾构设备。盾构选型流程如图16.3.1.1所示。 16.3.1.2 认真熟悉工程设计文件、图纸，对工程地质、水文地质、地下管线、暗
海瑞克土压平衡式盾构机分析
海瑞克土压平衡式盾构机分析 盾构机的工作原理 1．盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 2．掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 3.管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，其中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN?m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。 1.盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。 前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。 前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后
土压平衡盾构机技术规格及要求
土压平衡盾构机技术规格及要求 1.土压平衡盾构机（以下简称盾构机）技术要求的说明 1.1盾构机技术要求以南昌轨道交通工程、周边环境及地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。 1.2本技术要求为南昌轨道交通3号线盾构区间掘进的盾构机最低技术规格和施工要求。 1.3本技术要求对盾构机部件结构不作具体的规定，但其必须满足本标准对盾构机所需的功能、性能、配置等要求。 1.4本技术要求仅限于主要部件、总成、系统的功能、性能、配置等，未描述部分应自动满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件。 2.新机技术规格要求 2.1整机 盾构机技术规格必须满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。 盾构机的各项安全性能指标必须满足国家及南昌地区相关安全使用和施工规范要求。 盾构机应满足南昌地铁三号线管片规格：外径Φ6000mm，内径Φ5400mm，宽度1200/1500mm，纵向螺栓分度36°。 盾构机最大推进速度应≤80mm/min。 盾构机最小掘进转弯半径应≤250m；适用隧道纵向坡度应≥±45‰。 盾构机最大工作压力应≥0.5Mpa。 盾构机主要部件及总成使用寿命应≥10km或10000小时。 盾构机主要部件应采用世界知名厂商品牌及产品。 盾构机主要结构件材料应采用国内知名厂商品牌及产品。 2.2刀盘 2.2.1基本结构 刀盘支腿数量≥4个，≤6个。 宜采用复合式刀盘，刀盘开口率应≥30%。 复合式刀盘滚刀的安装刀座宜采用单楔块方式。软岩刀具的安装可采用螺栓紧固或销轴安装方式。
广州地铁盾构机选型参考
广州地区地铁隧道施工用盾构机选型 1.1选型依据 本标段的盾构选型主要依据广州地铁三号线【AA站—BB站盾构区间】（以下简称【A－B】区间）盾构工程招标文件和岩土工程勘察报告，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。 1.1.1工程条件 AA站～BB站区间隧道左右线总长6002.210m，其中盾构隧道左线长3000.010m，右线长3002.200m，最小转弯半径800m，最大坡度29.2‰；隧道内径φ5400mm，管片外径φ6000mm、管片环宽1500mm。本标段隧道采用两台盾构机施工，先后由AA站始发，向BB站掘进，施工隧道右、左线，掘进到达BB站后拆除。右、左线隧道盾构始发时间相差一个月。 1.1.2地质概况 (1)岩性特点 ）厚根据岩土工程勘测报告，本区地层由第四系、白垩系下统组成，中间缺失第三系，第四系（Q 4 8～18米。上部为第四系人工填土，厚0～4米，全新统海陆交互相沉积的淤泥或淤泥质土、淤泥质砂，厚0～7.9米；下部为上更新统陆相冲洪积形成的砂土层，厚0～8.2米；底部基岩残积形成的粘性土层， b2）厚400～450米，由紫红色钙质粉砂岩，泥质粉砂岩、厚0～17.3米。白垩系下统白鹤洞组广岗段（K 1 粉砂质泥岩夹浅灰色泥灰岩、泥岩组成，微层理发育，含方解石，常见钙质斑块及少量斑点状石膏。 洞身穿过的围岩有<3-2>、<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>、<9>各岩土层，洞身范围内主要为<7>、<8>、<9>岩土层，稳定性较好。 在隧道靠车站两端的YK13+824.2～YK15+950及YK12+250～YK14+344.7段隧道直接穿越淤泥层和砂层，隧道在该段埋深最浅（约为6.4m），且YK13+870～YK13+950段地表有淋砂涌通过，隧道在该段埋深最浅，与涌河内地表水存在较强的水力联系，在掘进过程中极易坍塌，还可能发生喷砂、喷涌，是盾
土压平衡盾构机工作原理.
土压平衡盾构机流体输送控制系统工作原理 何於琏 (中铁隧道股份公司河南新乡 453000 摘 要流体输送系统用于盾构机的润滑、密封、填充以及碴土改良 , 是盾构机中的重要系统。本文介绍了流体输送系统的组成 , 并简明叙述了衬砌背后注浆控制系统、碴土改良控制系统、主轴承油脂密封润滑控制系统、盾尾密封油脂注入控制系统的工作原理。关键词流体输送 非传动介质控制系统原理 W orki n g Pri n c i ple of Control Syste m of Flui d Conveyi n g Syste m s of EPB Shi eld Machi n es HE Yu 2lian (China R ail w ay Tunnel S tock Co . , L td . , X ingxiang 453000, Henan, China Abstract:Fluid conveying syste m, which is app lied in the lubricati on, sealing, backfilling and conditi oning of EP B shield machines, is one of the i m portant syste m s of EP B shield This compositi on of the fluid conveying syste m and the working p rinci p les of contr ol syste of ment lining, gr ound conditi oning syste m, main bearing grease sealing and grease injecti on syste m. Key words:fluid conveying; non 2transit; p le
地铁盾构施工技术试题
地铁盾构施工技术 试题
地铁盾构施工技术试题 （含选择题80道，填空题25道，简答题10道） 一、选择题：（共80题） 1、刚性挡土墙在外力作用下向填土一侧移动，使墙后土体向上挤出隆起，则作用在墙上的水平压力称为（）。 A．水平推力B．主动土压力C．被动土压力 2、混凝土配合比设计要经过四个步骤，其中在施工配合比设计阶段进行配合比调整并提出施工配合比的依据是（）。 A．实测砂石含水率 B．配制强度和设计强度间关系 C．施工条件差异和变化及材料质量的可能波动 3、盾构掘进控制“四要素”是指（）。 A．始发控制、初始掘进控制、正常掘进控制、到达控制 B．开挖控制、一次衬砌控制、线形控制、注浆控制 C．安全控制、质量控制、进度控制、成本控制 4、盾构施工中，（）保持正面土体稳定 A．可 B．易C．必须 5、土压平衡盾构施工时，控制开挖面变形的主要措施是控制：（） A．出土量B．土仓压力C．泥水压力 6、开挖面稳定与土压的变形之间的关系，正确的描述是：（） A．土压变动大，开挖面易稳定 B．土压变动小，开挖面易稳定
C．土压变动小，开挖面不稳定 7、土压平衡式盾构排土量控制中国当前多采用（）方法 A．重量控制B．容积控制C．监测运土车 8、隧道管片中不包含（）管片 A．A型B．B型C．C型 9、拼装隧道管片时，盾构千斤顶应（） A．同时全部缩回B．先缩回上半部C．随管片拼装分别缩回10、向隧道管片与洞体之间间隙注浆的主要目的是（） A．抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形 B．使管片环及早安定，千斤顶推力能平滑地向地层传递 C．使作用于管片的土压力均匀，减小管片应力和管片变形，盾构的方向容易控制 11、多采用后方注浆方式的场合是：（） A．盾构直径大的B．在砂石土中掘进 C．在自稳性好的软岩中掘进 12、当二次注浆是以（）为目的，多采用化学浆液。 A．补足一次注浆未填充的部分 B．填充由浆液收缩引起的空隙 C．防止周围地层松弛范围的扩大 13、盾构方向修正不会采用（）的方法 A．调整盾构千斤顶使用数量 B．设定刀盘回转力矩
北京地区地铁隧道施工用盾构机选型
北京地区地铁隧道施工用盾构机选型（上） 摘要：根据北京地区工程地质和水文条件，以及北京市地铁施工的特点，提出适用于北京地区地铁隧道施工用的盾构机型和盾构机基本配置的技术要求，同时还就盾构机扭矩、刀具形状与布置及作用等技术关键点进行了讨论。此外还提出，施工企业、国内重工业企业及科研单位三看联合起来共同攻关，可以设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用的盾构机。 关键词：北京地铁盾构机造型砂卵石磨损 1 前言 为承接北京地铁隧道施工任务，我集团公司于2002年10 月参加了北京市地铁五号线盾构法施工标段的投 标，由笔者执笔编写投标书中盾构机选型部分内容。在完成此任务的过程中，笔者对北京地区地质特征、盾构机机型及适应工程地质的特点等进行了思考，感到国内大型重工业企业如果深刻认识到北京地区地质的特点，在设计方面针对关键问题有正确的解决办法，再加上精心制造，完全有能力设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用的盾构机。为此，笔者将北京地区地铁隧道施工用盾构机选型的有关资料进行整理，同时结合我集团公司购买北京市地铁五号线施工用盾构机（外径①6.14 m）时的一些基本考虑，勉凑一文， 供国内同行参考，为促进我国盾构技术的发展贡献一点微薄之力。 2 北京地区地质情况简介及地铁隧道结构形式 2.1工程地质及水文条件 北京市地处永定河洪冲积扇的中上部，第四系松散土层及砂卵石层遍布全区，其地质沉积层的"相变"十分明显，如西部单一的砂卵石层向东很快渐变成粘性土和粉细砂互层的多层状态。在北京市采用盾构法进行隧道施工时，将碰到以下几类极具北京地质特征的地层： （1）粘性土及粉土层（粉质粘土、粘质粉土）。 （1）砂性土层（粉细砂、中细砂、中砂、中粗砂，部分石英含量大）。 ⑶砂卵石地层（一般粒径3~ 5mm，西部5~ 15mm，最大层厚超过40m以上）。 （4）粘质粉土、砂质粉土、中细砂互层，中砂、粉质粘土、砂卵石互层。 北京市的地下水一般指上层滞水、潜水和浅层地下水，另有一类景观、河期渗漏水以及城市上下水管道的漏失水等城市特殊水。 2.2地铁隧道结构形式 北京市地铁隧道覆土厚度约为8?16m，埋深约为14?22m。一般考虑采用节能型车站，隧道线形既有平曲 线又有竖曲线。地下水位高低不一，甚至隧道位于地下水位之上。隧道结构可分为普通环和通用环两种形式（图1，图2）。
地铁施工用盾构机选型及施工组织
地铁施工用盾构机选型及施工组织 发表时间：2017-04-18T15:22:55.443Z 来源：《基层建设》2017年2期作者：姚伟楷 [导读] 摘要：随着人们生活水平的提升，越来越多的人开始购买汽车，使交通环境不堪重负、路面拥堵。为了缓解这一问题，一些城市开始修建地铁进而缓解交通压力。 广东华隧建设股份有限公司广东广州 510000 摘要：随着人们生活水平的提升，越来越多的人开始购买汽车，使交通环境不堪重负、路面拥堵。为了缓解这一问题，一些城市开始修建地铁进而缓解交通压力。地铁具有容量大、便利、噪声小等特点，在人们生活出行中起到至关重要的作用。地铁的顺利施工，首先借助盾构机施工，盾构机的机型选择和施工组织对隧道施工具有决定性作用，与施工安全有着直接联系。对此，笔者根据实际工程经验，就地铁施工盾构机选型和施工组织，进行简要分析。 关键词：地铁施工；盾构机；选型和施工组织 现如今，在暗挖隧道施工中常用盾构机施工，盾构机也是现阶段最为先进的施工方法。使用盾构机施工具有噪声小、进度快、无振动损害等特点。即使在施工过程中，居民生活不受干扰、路面交通、出行顺畅。但在施工前，需要选择当合的盾构机机型，才能确保暗挖隧道施工的顺利进行。 一、盾构机分析 （一）盾构机原理 盾构机是集光、电、机、传感为一体的现代施工设备，运送土渣、开挖切削土体、测量导向纠偏等。由切削刀盘、液压顶进、岩土排运、动力等众多机构组件组合而成。应用在不同土质、硬岩层中进行隧道暗挖，有较强的稳定性与掘进性。 盾构机能够支撑地层压力，在地层中由不同形状钢筒保护，推动挖掘、支护等。使用盾构机施工不仅节省经济投入，同时取缔人工挖掘，省时省力，自动化技术水平高，地面交通运行不会受到影响。 （二）盾构施工参数选择 盾构施工是现阶段常用的挖掘形式，根据各土层状态选择匹配的盾构机，系统的进行数据精算，推进施工；尾部安装能够承载较大压力管片，构成圆形隧道。使用这样施工方式。首先，极大的保障了施工安全，在施工阶段通过有关技术进行操作控制，安全稳定，相对于传统人工挖掘方法，确保了施工人员人身安全，降低风险指数；其次，施工速度快。据有关资料统计：一天内，盾构机可以挖掘30m；传统矿山挖掘方法一天只能推进2m；最后，高质量，施工盾构机施工依靠自动化技术，具有高质量特点，延长使用时间。 1、盾构直径 盾构直径是盾壳外径。盾构直径需要结合管片外径、盾尾风险、钢板厚度等因素精确计算，盾尾缝隙结合管片大小、隧道形态等确定。盾尾孔隙为盾壳钢板中外层和管片外层的缝隙。参照一定尺寸标准，根据施工要求确定盾构直径。 D=d+2（x+ ）,公式中：D是盾构直径mm；d是隧道外径mm；x为盾尾缝隙mm；则是盾尾钢板厚度mm。 2、盾构长度 盾构长度主要根据土层情况、开挖方法、衬砌方法、隧道形状等确定。通常情况下，当盾构直径确定后，其灵活度可以根据下面数据确定。 小型盾构（D=2-3m）L/D=1.50；中型盾构（D=3-6m）L/D=1.00；大型盾构（D>6m）L/D=0.75。 二、盾构机选型 盾构机类型通常可以划分为：挤压式盾构、手掘式、半机械式、机械式等多种盾构类型（如图一）。在地铁施工过程前，根据实际情况，选择盾构机机型、配置，是其第一环节也是最为重要部分。由于不同的地下环境不同、土质情况不一，因此，选择不同类型的盾构机。盾构机施工具有多样化特点，是不断变化的。在选择过程中，需要根据地质情况，选择适合的盾构机类型。 选择盾构机盾构机主要分为几点：首先，盾构机出土形式、工作面的平衡方法选择；第二，盾构机在工作面稳定时，盾构机机封闭情况的选择。针对复合的盾构施工，主要参考地质层状况。 三、盾构机机型选择影响因素 选择盾构机机型需要结合施工状态、特点、实践、地质等方面进行综合考量。因此，盾构机影响条件众多，其中分为：隧道长和线性、地下水含量、水压、地质层等方面。 根据土质层中的渗透性、流动性等状态，作为主要参考标准；盾构机在施工阶段，对建筑、环境等能够产生影响。所以，在选择盾构机时，环境影响因素也是其考量之一；21世纪发展下，建筑工程施工质量较低，承载力有限。在盾构机选择过程中，既要确保施工效果理