盾构选型方案
目录
第一章工程概况 (1)
1.1工程概况 (1)
1.2 隧道区间地质概况 (2)
1.3 盾构区间地质情况 (2)
1.4 盾构区间水文情况 (3)
1.5 工期要求 (4)
第二章本工程重点难点分析 (4)
第三章选型依据及主要参数 (5)
3.1 本工程区间隧道施工对盾构机的技术要求 (5)
3.2针对施工难点设备的针对性设计 (5)
3.3 盾构机参数 (6)
3.4 盾构机简图 (7)
3.5 拟选盾构情况 (7)
3.6 盾构机后配套简图 (8)
第四章盾构机适应性分析 (10)
4.1 盾构机组成 (10)
4.2 刀盘和刀具 (10)
4.3驱动系统 (13)
4.4推进系统 (14)
4.5螺旋输送机 (15)
4.6 渣土改良系统 (15)
4.7 耐磨措施 (16)
4.8 双室人闸系统 (18)
4.9皮带输送机 (19)
4.10 管片运输设备 (20)
4.11 拼装机 (20)
4.12 土压控制系统 (21)
4.13 注浆系统 (21)
4.14 盾尾密封系统 (23)
4.15 数据采集系统 (24)
4.16盾构机适应性分析 (24)
4.17盾构机掘进速度计算 (25)
第五章类似工程盾构机选型成功案例 (25)
第六章结论 (26)
第七章附件 (27)
第一章工程概况
1.1工程概况
宁高城际轨道交通二期（剩余段）土建施工NG-TA01标段盾构区间起讫里程为DK4+350～DK6+450，盾构隧道长度为2100m（双线延米）。区间隧道采用盾构施工法。隧道轴线间距离13.5m。管片外径6200mm，管片内径5500mm,管片厚度350mm，环宽1200mm。
表1隧道相关参数表
盾构区间上行线长
度m 下行线长
度m
最小曲线
半径
最小埋深最大埋深最大纵坡
区间2100 2100 1000m 6m 16m 26‰
工程区域附近市政道路有将军大道、徒盖东路，进出场道路采用临时混凝土便道。盾构区间沿线穿越范围内地面建（构）筑物主要为徒盖东路、农田、荒地和河塘。平面图见图1
图1隧道区间平面图.
1.2 隧道区间地质概况
本标段区间隧道穿越地层主要以J3l-2强风化安山岩、J3l-3中风化安山岩为主，其余部分穿越地层为粉质粘土、含卵砾石粉细砂（卵砾石含量为5%-15%），少量残积土。沿线下伏全~中风化安山岩，天然状态下强度高，平均值66.8Mpa。隧道区间地质概况见图2。
图2隧道区间地址概况图
里程地层类型长度（米）最大强度MPa CK4+350~CK4+497 复合地层147 40.9
CK4+497~CK5+230 岩层733 120
CK5+230~CK5+490 复合地层260 59
CK5+490~CK5+580 岩层90 27.8
CK5+580~CK5+920 复合地层340 97.1
CK5+920~CK6+450 岩层530 109
1.3 盾构区间地质情况
表2盾构区间主要穿越地层一览表
时代成
因
层号地层名称颜色状态特征描述
J3l J3l-1 安山岩紫色全风化
风化强烈，岩芯呈砂土状，夹少量硬块
状，结构基本破坏。岩体基本质量等级
为Ⅴ类。
J3l-2 安山岩紫色~青灰强风化
风化强烈呈砂土状，夹少量中风化硬块，
遇水易软化。岩体基本质量等级为Ⅴ类。J3l-3 安山岩紫色~青灰中风化
节理裂隙较发育，岩体较完整，局部岩
体较破碎，属较硬岩~坚硬岩，岩体基本
质量等级为Ⅲ~Ⅳ类。
J3l-3p 安山岩紫色~青灰中风化节理裂隙发育，岩体破碎，属较软岩~较硬岩，局部为软岩，岩体基本质量等级
为Ⅳ~Ⅴ类。
J3l-3r 安山岩紫色中风化节理裂隙发育，岩体较破碎，属软岩~较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ~Ⅴ类。
1.4 盾构区间水文情况
地表水、地下水一般不发育，上层粘性土富水性和渗水性较差，下部基岩层全-强风化一般富水性和渗水性中等，中风化层一般富水性和渗水性较差。根据勘察揭示的地层结构和地下水的赋存条件，本段地下水类型主要为松散地层中的孔隙水，其次为基岩裂隙水。不具备喷涌和流砂条件。
表3地层渗透系数及透水性评价
层号岩土层名称渗透系数（经验值）（×10-6cm/s）
透水性评价水平kh 垂直kV
②-2d3-4 松散~稍密细砂~
中砂
2000 中等透水
②-3b2-3 软~可塑粉质粘
土
38 40 弱透水
③-1a+b1-2 可~硬塑粉质粘
土、粘土
1 2 微~不透水
③-2b2-3 软~可塑粉质粘
土
2 6 微透水
③-2a+b3-4 流塑粉质粘土、
粘土
3 30 弱透水
③-3a+b1-2 可~硬塑粉质粘
土、粘土
1 4 微~不透水
③-4e 中密~密实含卵
砾石粉细砂
3000 中等透水
④可~硬塑残积土 5 10 微透水J3l-1 全风化安山岩20 弱透水J3l-2 强风化安山岩20 弱透水J3l-3 中风化安山岩10 微透水J3l-3p 中风化安山岩650 弱透水J3l-3r 中风化安山岩50 弱透水
1.5 工期要求
左线盾构到达时间：2015年1月5日
右线盾构到达时间：2015年2月1日
计划工期8个月。平均日掘进9环，其中考虑每台盾构机换刀三次，每次换刀15天，每台盾构机从始发到贯通需240天。
第二章本工程重点难点分析
盾构区间主要风险点：
1、下穿徒盖西路，徒盖西路两侧埋设有天然气管道、供水管道、通讯光缆、电线管道。
2、机场一期既有线和机场跑道尽台距离隧道区间70—108m,根据经验计算本区间隧道对地面的影响范围为隧道轴线附近25.2米。
工程特点：
1、隧道区间存在有软土地层，软硬不均地层和硬岩地层三种地层；
2、盾构区间较长，单线单区间2100米；
工程主要难点：
1、区间约有1Km为全断面岩层，地层硬，掘进难度大。
2、工期紧张，完成2100米复杂地层盾构掘进只有8个月，平均日进需达到9环即10.8米。
第三章选型依据及主要参数
3.1 本工程区间隧道施工对盾构机的技术要求
1、良好的土层切削能力；（刀盘及主驱动系统，推进系统）
2、准确、稳定的土压平衡控制能力；（土压控制系统）
3、良好的地层填充能力；（注浆系统及后方台车二次注浆台）
4、良好的止浆能力；（盾尾密封系统）
5、良好的土壤改良能力；（泡沫系统）
6、精准的盾构掘进导向能力；（导向系统）
7、可靠的安全装置保护换刀操作人员安全。（人闸系统）
3.2针对施工难点设备的针对性设计
考虑本工程地层硬，掘进难，工期紧的情况，盾构机进行的针对性技术要求：
1、优化刀盘设计，采用合理的开口率及耐磨保护，提高在硬岩地层的适应能力。
2、增加刀具数量配置，加强刀箱和刀具的耐磨保护。
3、土壤改良系统配置有6个泡沫管路，采用的是单管单泵设计。
4、螺旋机与一般配置相比，在外护筒内表面及螺杆部位都进行通体的耐磨保护措施。
根据投标文件和本标段地质水文及地面建筑情况，综合考虑区间风险源的控制和重难点施工的需要，我公司拟选用2台全新德国海瑞克复合式土压平衡盾构机用于本标段盾构施工。
3.3 盾构机参数
项目内容技术参数项目内容技术参数
工程条件
适应地层
中风化安山
岩、强风化安
山岩铰接液压缸
数量14
最小曲率半
径
250m 推力715 kN/单个最大纵坡±40‰盾尾密封钢丝刷密封3道（宽刷型）最大覆土厚
度
30m
螺旋输送机
最大输送量385m3/h
管片尺寸外径×内径
×环宽
6.2×5.5×
1.2m
螺旋机外径D=800 mm
盾构尺寸切口环直径Φ6450 mm 转速
0～22.1
r/min 盾尾直径Φ6430 mm 功率200 kW 本体长度8610mm
皮带输送机
输送距离65m
刀盘
刀盘直径Φ6480 mm 宽度800 mm 最大扭矩7476 KN-m 功率30kW
额定扭矩6219 KN-m 最大输送量450 m3/h 转速（正反
转）
0～3.5rpm
管片拼装机
轴向行程2000mm 开口率36% 回转速度0～1.0 rpm 功率945 kW 回转角度+/-200
推进液压缸最大推进速
度
80mm/min 导向系统
全站仪和棱
镜之间的角
度精确性
2S
最大总推力42575KN
激光靶角度
测量精度
±1mm /m 数量16对变压器容量2000KVA 行程2200mm 盾构总长包括车架79m
同步注浆系
统注浆机型号SKP-12
泡沫系统
泡沫管路数
量
6
泡沫喷口数
量
17 储浆罐容量7m3
最大流量20m3/h
水泵流量18m3/h
泡沫泵流量300l/h 最大压力30bar
3.4 盾构机简图
盾体简图
3.5 拟选盾构情况
盾构机型号海瑞克土压平衡盾构机EPB-6450
使用地段宁高城际轨道交通二期NG-TA01标盾构区间
生产完成时间2014年4月
设计寿命10000m
已推进里程0
设备状态全新设备
备注出厂前进行验收
3.6 盾构机后配套简图
一号台车右侧图
一号台车左侧图
二号台车右侧图
二号台车左侧图
第四章盾构机适应性分析
4.1 盾构机组成
土压平衡式盾构机施工体系主要由刀盘系统、推进系统、出土系统、管片拼装系统、同步注浆系统、泡沫注入系统、数据采集系统、测量系统及后配套台车等系统组成。
盾构机在掘进时，16组双缸千斤顶伸出，顶在后方管片上向前行走。同时，刀盘转动切削前方土体，土体在刀盘后土仓内建立一定土压力与外部土压力平衡，即在前方建立了临时支护面。螺旋输送机不断的把前方多余土方通过皮带输送机输送到后方土箱车内。与此同时，盾尾处进行同步注浆，填充开挖后形成的空隙量。整个掘进系统由PLC电路采集信号，达到采集、处理、诊断的回路模式。测量系统由前方三个棱镜组、全站仪、后视棱镜组成，进行同步测量监控，指导施工。
4.2 刀盘和刀具
针对难点：复合地层和全断面岩层施工，对刀盘和刀具进行了优化设计。
刀盘采用4辐条+4面板的设计形式，开口率为36%。在保证刀盘刚度、强度和刀具数量基本不变的前提下，保证了开口的均匀布置，并加大了刀盘中心开口
率（约40%）；刀盘不仅有助于隧道开挖面的刚性支护，也能保证渣土的流畅排除。根据海瑞克的经验和预料的地质状况，采用安装了滚刀和铲刀的刀盘。在刀盘设计中，硬岩刀具（滚刀）可以根据地质情况换成软土刀具（齿刀）。
刀盘简图
刀具布置图纸
刀间距示意图
刀具 中心双刃滚
刀
单刃滚刀 刮刀 边缘弧形刮刀 边缘保径刀
面板贝壳刀 数量
4把
37把
56把
8把
4把
8把
滚刀：滚刀带有高度耐磨的合金齿切削环，刀圈直径17寸。刀箱焊接Hardox 耐磨保护块。
刮刀：软土刀具有高耐磨的钢刀体和高质量的硬质合金刀刃。刮刀两侧采用耐磨焊丝保护。
铲刀：铲刀的前刀面硬质堆焊刀刃，同时刀具后端由硬质合金球齿保护。 所选盾构共配置117把刀具和2套液压式刀具磨损检测装置。滚刀与刮刀、
铲刀高度差为35mm。考虑到本工程地质有35%左右的长度为全断面岩层、石英含量高的特点，正面单刃滚刀的刀间距 110mm调整为90mm,并且在每个面板增加两把贝壳刀，增加滚刀刀具数量，提高了刀盘在硬岩地层的破岩效率。所有的滚刀，刮刀和铲刀都可以从刀盘后部更换。
4.3驱动系统
扭矩计算：
拌和扭矩扭矩M1=136.22KNm,刀盘支撑臂扭矩M2=72.3KNm,软土刀具扭矩M3=136.74KNm,滚刀扭矩M4=118.91KNm,土仓填充物扭矩M5=2428.7KNm 计算时，假设在有4bar 压力的地层中掘进并进行土壤改良的状况下，刀盘转速0.8转/分
所需总扭矩M=1.2×（M1+M2+M3+M4+M5）
=3470KNm
针对难点：复合地层和全断面岩层施工，对驱动系统进行了优化设计。
●采用直径3m的主轴承替换常用的2.6m的主轴承。功率945kW、9个液压马
达驱动，刀盘额定扭矩6219KNm，脱困扭矩达到7476KNm。
●理论需要的刀盘扭矩为3470kN-m,满足本工程需要。转速：0～3.5r.p.m ，使
用寿命：10000小时以上
驱动系统简图
4.4推进系统
取最不利施工截面计算水土压力：
压力计算图示：
水土压力数值表
刀盘的中心土压Pd 90.5 kN/m2 盾构机外面水平上部
土压P2
61.4 kN/m2
削切面水压（中心部）
Pw 250.0 kN/m2
盾构机外面水平垂直
下部土压P3
92.1 kN/m2
盾构机外面垂直上部
土压P0 122.8 kN/m2
盾构机外面垂直下部
土压P0'
173.4 kN/m2
经海瑞克计算(详见附件一)，盾构机可运用的总推力须大于38688KN,盾构机驱动系统额定扭矩须大于3470KN。
推进系统
拟选盾构的推进系统共有千斤顶16组，单组油缸最大推力2660KN，行程均为2200mm，能够满足F块在任何位置的拼装需求。总推力42575kN，理论需要推力38689kN，能满足本工程需要。推进千斤顶压力控制分上、下、左、右可分别进行独立控制的分区，能够满足隧道掘进纠偏要求，配备4套千斤顶内置式行程及速度传感器，行程显示可逆并能准确、直观地显示隧道掘进机千斤顶伸缩值和速度。推进速度0~80 mm/min可调。
4.5螺旋输送机
螺旋输送机
在本标段施工中，以较快的8cm/min速度掘进，单位出土量为190m3/h。盾构机配置的可伸缩轴式螺旋机，理论出土能力为385m3/h，能够满足施工需求。
螺旋输送机可方便地对外护筒、螺旋叶片进行维修。螺旋输送机螺旋叶片和外护筒的内表面通长焊有合金耐磨块；设有断电紧急关闭装置,密封可靠。在断电情况下排土门可全程开闭1.5（闭→开→闭）次；配置单闸门系统，若出现喷涌险情时，可及时快速关闭闸门。
4.6 渣土改良系统
针对难点：复合地层和硬岩地层施工，对泡沫系统进行了优化设计
盾构机一般只配置4个泡沫发生器，所选盾构配置了6个泡沫发生器，且实现了单管单泵设计，提高了渣土改良效果，降低了泡沫管路的堵塞问题。在刀盘、土仓仓壁及螺旋输送机等部位均设有添加剂注入管路和注入口，可以向相应部位注入土体改良材料，改良土层性质。泡沫系统能自动和手动控制流量, 两套系统
相互独立。通过液压油可以方便地对所有的添加剂管路及注入口进行清洗。在盾壳前部圆周设计有8个超前钻孔，土仓隔板上设有4个超前钻孔，在地层不稳定的地方可在管片拼装机上安装超前钻机，对盾构机前方的底层进行钻孔和注浆作业，进行地层的加固和渣土的改良，确保盾构机安全可靠地通过不良地质段。最大超前钻探距离为30m.渣土改良系统能够满足本盾构区间地层的推进要求。
泡沫系统图
泡沫注射口统计表
注射口的位置数量
刀盘 5
压力仓 4
螺旋输送机2×4
4.7 耐磨措施
针对难点：磨损严重的问题，加强了刀盘、螺旋机、和刀具的耐磨保护。刀盘后部和刮刀的两侧采用耐磨焊丝进行耐磨保护，泡沫喷嘴和刀箱焊接Hardox 耐磨保护块，以减少使用中的磨损。
刀盘面板耐磨保护
?正面区域带耐磨钢板保护
?周边区域带堆焊耐磨保护
如下图所示：
螺旋轴上的耐磨保护
?全螺旋轴上耐磨堆焊
螺旋叶片上的耐磨保护
?在前3个螺旋叶片上焊接Vaudit
耐磨块,其余焊接Hardox 耐磨块
螺旋机筒内部的耐磨保护
?在通长焊接 Hardox 耐磨条
在铲刀的后侧焊接Hardox耐磨保护块，以减少铲刀后部的二次磨损
4.8 双室人闸系统
双室人闸仓的连接法兰安装在前盾上。连接法兰的结构与盾体和刀盘驱动装置的半径相对应。通过连接法兰能使人穿过舱壁密封门进入土仓。双室人闸仓的中间被一个供人进出的压力门隔开。右边的人仓用作进出土仓的正常通道，左边的人仓在紧急情况下使用。
双室人闸仓整体部件为德国原装进口，人闸仓的安装符合DIN标准（关于有气压条件下工作的标准），无论是在常压还是带压条件下，都可以保证操作人员安全顺利的进行刀具检查和刀具更换作业，保证换刀作业安全高效进行。
双室人闸仓有以下装置：通过人闸的压力闸门、阻尼器、压力计、计时仪、温度计、绝缘椅子、照明，包括紧急照明、压力纪录仪、供热设备。
人闸
4.9皮带输送机
皮带输送机机架
皮带机参数表
表述数据
配备数量1台
皮带宽度800mm
输送能力450 m3/h
皮带速度 2.5 m/s
电机功率30 kW
皮带机用于将螺旋机送来的渣土转运到后方渣土车上，至少应能满足
190m3/h的运送能力。其理论输送能力为450 m3/h，能够满足本工程需要。皮带输送机上设置有钢丝绳牵拉式紧急停止装置，可以起到保护维修、测量人员安全的作用。
盾构选型分析
盾构选型分析 1.地质因素 1.1工程地质盾构选型分析 对于细颗粒含量多的地层，切削下来的渣土能形成不透水的塑流体，容易实现土压平衡，并且渣土输送简单，多选用土压平衡盾构，如果选用泥水平衡盾构则渣土分离困难。粗颗粒含量高的地层，切削下来的碴土为流体状，仅依靠大颗粒充满土仓来形成机械力支撑土体时，即使土仓充满也建立不了压力，因而不易实现土压平衡，同时螺旋机不能形成土塞，渣土输送困难，如果采用土压平衡盾构需要通过添加膨润土等添加剂对渣土进行改良，而采用泥水平衡盾构时渣土输送和分离相对简单，因此这种地层多采用泥水平衡盾构。一般来说当地层中的黏粒和粉粒总量达到40%以上时适宜选用土压盾构，反之则选用泥水盾构。地层 1. Zeile bleibt immer frei EPB Methods 土压平衡区间Slurry Methods 泥水盾构区间60,0 20.06,02,00,60,20,060,020,0060,0020,001100 90 40 30 20 10 080 70 60 50 Sieve Size Fine Clay Silt Sand Gravel Medium Medium Coarse Fine Coarse Fine Medium Coarse Grain diameter d (mm) 粒径直径MM EPB / Slurry Range.粒径分布与盾构选型图 土和砂质粘土夹层。 从地层看，基本属于泥水盾构适用范围，根据在以往的施工经验，也可以采用土压盾构。
1.2水文地质盾构选型分析 在地下水丰富的地层，泥水盾构依靠泥浆粘粒渗入开挖面形成泥膜隔离层，依靠泥浆与碴土混合液的压力，作用在泥膜上平衡开挖面压力，能够有效隔离地下水渗入土仓，使开挖面前方地层不因水位的下降而引起地表的前期沉降；土压盾构由于没有这种泥膜，对地下水的控制能力稍差一些，需要加入更多泡沫等添加剂对渣土进行改良，有时甚至需要昂贵的特种添加剂。 根据施工经验，当地层的渗透系数小于10-7m/s时，可选用土压平衡盾构;当渗透系数在10-7m/s到10-4m/s之间时，既可选用土压平衡盾构也可选用泥水盾构；当地层的渗透系数大于10-4m/s时，宜选用泥水盾构，如采用土压平衡盾构，开挖仓中添加剂将被稀释，水、砂、砂砾相互混合后，土碴不易形成具有良好塑性及止水性碴土，在螺旋机出碴门处易发生喷涌。 本区域是地中海岸含水区，地下水可能有海水补给。首先需要确定地层渗透系数，根据地层涌水量来确定盾构选择。涌水量大时适宜选用泥水盾构，如果选用土压盾构，将无法止水，造成掘进困难。 1.3 水土压力影响
(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
盾构管片的选型和拼装2018.6
管片的选型和拼装（2018年6月） 一、管片的选型原则 1、管片选型符合隧道设计线路； 2、管片选型要适合盾构机的姿态； 3、管片选型尽量采用ABA的拼装型式； 说明： 1、管片选型如何符合隧道设计线路 根据隧道中线的平曲线和竖曲线的走向，管片分为标准环、左转弯、右转弯三类。直线上选标准环，左转曲线上选左转环，右转曲线上选右转环。其中转弯环数量的计算公式如下： θ=2γ=2*arctg（δ/D） 式中： θ——转弯环的偏转角 δ——转弯环的最大楔型量的一半 D——管片直径 每条曲线上的转弯环个数为 N=（α0+β）/θ 式中： α0——曲线上切线的转角 β——缓和曲线偏角 经计算本标段所需左转弯环131环，右转弯环131环。 根据圆心角的计算公式
α=180L/（πR） 式中： L——段线路中心线的长度 R——曲线半径 而θ=α，将之代入的到L=6.33m，所以在圆曲线上每隔6.33m一个转弯环（N=6.33/1.5=4.2环，即平均4.2环一个转弯环）。经过实际计算，在缓和曲线上，也近似于6m一个转弯环。 2、管片选型要符合盾构机的姿态 管片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到盾构机姿态的约制。管片平面尽量垂直于盾构机轴线，让盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。同时也要兼顾管片与盾尾之间的间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而破损管片。当因地质不均、推力不均等原因，使盾构机偏离线路设计轴线时，管片的选型要适宜盾构机的姿态，尤其在曲线段掘进时更要注意。 3、根据现有的管模数量和类型，及生产能力 现有管模四套，两套标准环管模，一套左转环管模，一套右转环管模，每套管模每天能生产两环管片。为了满足每天掘进8~9环的进度要求，用转弯环代替标准环，例如用一套左转环和一套右转环来代替两个标准环。 二、影响管片选型的因素 1、盾构机的盾尾间隙的影响 盾尾与管片之间的间隙叫盾尾间隙。 盾尾间隙是管片选型的一个重要的一个重要依据。如果盾尾间隙过
盾构机的设计选型依据
盾构机的选型 盾构法以其具有较高的可靠性及对周边环境适应性强的特点而在国内外地铁建设中得到了广泛应用，盾构法涉及多门学科，专业性强，尤其是其施工过程完全是工厂化的流水作业，机械化、自动化程度高，其施工效率较其他方法非常明显的优势。在国内地铁工程中，我国上海市六十年代开始盾构法的试验研究工作，并随着城市建设的发展，特别是近几年来科学技术的进步，新技术、新工艺、新材料、新设备的发展广泛应用，盾构法施工技术也取得较大的发展，至今已使用过近五十余台盾构。配套施工技术也相应在逐步完善，工程规模和应用范围也相应扩大。 地铁施工条件复杂，涉及城市建筑、管线水网、交通环境、污染控制严格，盾构施工在城市地铁施工中越来越显出其无可比拟的优越性，但是城市施工的首先要保证的前提条件是，由施工造成的地面隆起和沉降不能超出限制标准，否则将破坏地面和其它建筑物，造成巨大的经济损失，甚至人员伤亡的严重后果。这是城市施工和山岭隧道施工的根本区别，同时也是盾构施工首先需要解决的技术和组织问题。在围岩状况不佳的地质条件下，采用土压平衡和泥水式盾构开挖能起到保证安全的作用。 盾构施工，首先需要决定盾构机的类型，盾构的形式取决于地质条件。按结构模式盾构机分为泥水式盾构、敞开式、土压平衡式盾构、硬岩盾构四类。 敞开式盾构用于整个地层稳定，透水率低，涌水能够不采取其它辅助措施则能被控制的区段。 硬岩盾构用于硬度较大，且能够自稳、涌水不大的岩石地层开挖。 土压平衡盾构和泥水式盾构都是利用控制推进的速度和出料的速度来使推进所产生的压力同掌子面的压力相平衡，从而达到维持掌子面稳定，继而维持地面沉降和隆起在控制范围内的作用。这两类盾构的最大区别是泥水式盾构需要有昂贵的泥浆制备和分离设备，将泥浆通过管路注入到盾构机混合仓内，与开挖下来的碴土进行混合，通过泥浆泵将混合后的碴土抽出到地面以后进行分离处理，泥浆再循环利用。而土压平衡盾构则不需要进行分离处理，只是在涌水较大，但透水率不超过一定数值，掌子面不稳的地段才需要使用土压平衡开挖模式，也不需要专门的分离设备进行碴土分离。 盾构设计选型的主要依据取决于如下几个因素：碴土的粘合系数，渗透系数。 盾构选型设计的一个重要依据，是碴土的渗透系数，按照盾构设计的理论，碴土的渗透
盾构机选型
第1章. 第34章. 第35章. 第36章. 第37章. 第38章. 第39章. 第40章. 第41章.
第42章. 盾构、配套设备与管模 42.1. 盾构机选型 42.1.1. 选型原则盾构机的性能及其对地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键。本合同段盾构区间工程的盾构机选型按照性能可靠、技术先进、经济适用相统一的原则，依据招标文件、颐和园站－圆明园站和圆明园站－成府路站区间岩土工程勘察报告等资料，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范进行。 42.1.2. 选型依据 盾构机选型具体依据如下： （1）本合同段盾构工程施工条件 隧道长度：3032+2044.286 单线延米； 线路间距：8?19m； 隧道覆土厚度最小：6m，最大：15.4m； 平面最小曲线半径：350m； 最大坡度：20.801%。； 隧道衬砌管片内径：5400mm 外径：6000mm （2）工程施工环境特点本工程施工环境具有如下特点对盾构机施工有一定的影响：本合同段区间隧道沿线地下管线、建（构）筑物密集。颐和园－圆明园区间线路下穿颐和园、圆明园，与万泉河高架桥相交；圆明园?成府路站区间线路通过成府小学、化工研究 院，下穿万泉河。区间线路与万泉河高架桥相交时，隧道外轮廓与桩基距离最小为5m,下穿 圆明园一座池塘时覆土厚度仅6m，万泉河底部区域隧道覆土厚度为9m。 本合同段区间线路主要沿颐和园路、清华西路布置，与中关村北大街相交，所经道路尤其是中关村
北大街交通繁忙、车流量大。 （3）区间地质特点 本合同段区间隧道穿越地层主要有粉质粘土、粉土层，局部夹有砂层、卵石圆砾等。具 体的地质统计表见表10-1-1和图10-1-1。 表10-1-1 盾构区间洞身地质统计表 ■③□⑥□⑥2 口⑦□⑦2■③□⑥□⑥］□⑥2 颐和园一圆明园站区间圆明园一成府路站区间 图10-1-1盾构区间隧道洞身主要地质比例图 42.1.3. 本工程地质特点对盾构机功能的要求 针对以上工程地质条件及特点，盾构应具备以下功能： （1）盾构机对地层条件的适应性要求本合同段隧道地层主要由粉质粘土、粉土层、卵石圆砾层组成，局部夹有砂层，所以盾构对软土地层的适应性应是重点考虑的问题。盾构在软土地段的施工时应重点考虑以下功能：
盾构机选型标准
1、盾构机选型依据 地铁区间，线路总长：隧道埋深9～13米。 隧道洞身大部分处于残积层中，局部地段穿越花岗岩、辉绿岩全、强风化带或断层破碎带，结构松散，易软化、变形，产生坍塌。花岗岩层面起伏大，存在差异风化现象。 地下水按赋存条件分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，砂层中具承压性。主要补给来源为大气降水。地下水埋深5.2～8.4米。 盾构隧道内径：5400mm，管片厚度：300mm，隧道外径：6000mm。标准管片宽度：1200mm，分块数：6块。 本盾构隧道区间采用两台盾构机。盾构机由站西端下井始发，推进至站东站起吊出井。 隧道地质情况、工程要求、环境保护要求、经济比较、地面施工场地大小等因素是盾构选型的基本依据。根据国内外盾构施工经验与实例，我们认为，盾构机的选型必须满足以下几个要求： 必须确保开挖空间的安全和稳定支护； 保证隧道土体开挖顺利； 保证永久隧道衬砌的安装质量； 保证隧道开挖碴土的清除； 确保盾构机械的作业可靠性和作业效率； 保证地面沉降量在要求范围内； 满足施工场地及环保要求。 2、不同开挖模式的工作原理 2.1 盾构机的型式与工作特点 目前世界上流行的盾构机按开挖模式主要可以分为两大类：敞开式与密闭式。 敞开式指盾构机的开挖面与机内的工作室间无隔板或隔板的某处设置可调节开口面积的出土口。开挖面基本依靠开挖土体的自立保持稳定。敞开式适用于
地层条件简单、自立性好且无地下水的地层。 密闭式盾构机是在盾构机的开挖面与机内的工作室间设置隔板，刀盘旋转将开挖下来的碴土送入开挖面和隔板间的刀盘腔内，由泥水压力或土压或气压提供足以使开挖面保持稳定的压力。密闭式盾构机适用于地层变化复杂、自立条件较差、地下水较丰富的地层，因为采用密闭式掘进可以有效地保证开挖面的自立与稳定，保证施工安全。 密闭式盾构机主要分为泥水平衡式、土压平衡式两类，代表了不同的出土方式和不同工作面土体平衡方式的特点，但适用地质与范围有一定的区别。 泥水平衡式盾构机是在盾构机的前部设置隔板，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浆室内，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。开挖的碴土以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。泥浆处理设备设在地面，需占用较大的施工场地。另外泥水式盾构机及其配套系统价格较高。 土压平衡式盾构机是在盾构机的前部设置隔板，隔板与刀盘之间形成一个用于土压平衡、碴土搅拌、碴土排出的碴土仓。装配有各种刀具的刀盘不断旋转切削土体，切削下来的碴土通过刀盘进料槽进入碴土仓。碴土仓内和排土用的螺旋输送机内充满开挖碴土，依靠盾构机千斤顶的推力给土仓内的开挖土砂加压，使碴土仓的土压作用于刀盘开挖面以使其稳定。土压式盾构机占用场地较小，价格较低。 土压平衡式盾构机又可分为纯土压平衡式与加泥型土压平衡式。 纯土压平衡式盾构机单纯依靠开挖下来的碴土压力稳定开挖面。这种盾构机较适用于开挖含砂量小的塑性流动性软粘土。 加泥型土压平衡盾构机装备有注入添加材料促进开挖砂土塑性流动的机构。对于含砂量、含水量较大的土层，盾构机的加泥装置可以根据土质，选用泡沫、膨润土、高吸水树脂等添加材料，将其注入开挖面和泥土仓。通过搅拌机构将添加材料与开挖下来的碴土强力搅拌，将开挖碴土变成具有可塑性、流动性、防渗性的泥土，这种泥土充满土仓和螺旋输送机内。当土仓内压力小于开挖面压力时，
盾构选型及参数计算方法
盾构选型及参数计算方法 1.1、序言 盾构是一种专门用于隧道工程的大型高科技综合施工设备，它具有一个可以移动的钢结构外壳（盾壳），盾构内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置，进行土层开挖、碴土排运、衬砌拼装和盾构推进等系列操作，使隧道结构施工一次完成。它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，从松散软土、淤泥到硬岩都可应用，在相同条件下，其掘进速度为常规钻爆法的4～10倍。较长地下工程的工期对经济效益和生态环境等方面有着重大影响，而且隧道工程掘进工作面又常常受到很多限制，面对进度、安全、环保、效益等这些问题，使用盾构机无疑是最好的选择。些外，对修建穿越江、湖、海底和沼泽地域隧道，采用盾构法施工，也具有十分明显的技术和经济优势。 采用盾构法施工，盾构的选型及配置是隧道施工中关键环节之一，盾构选型应根据工程地质水文情况、工期、经济性、环境保护、安全等综合考虑。盾构的选型及配置是一种综合性技术，涉及地质、工程、机械、电气及控制等方面。 1.2盾构机选型主要原则 1.2.1盾构的选型依据 盾构选型主要应考虑以下几个因素： 1）工程地质、水文条件及施工场地大小。 2）业主招标文件中的要求。
3）管片设计尺寸与分块角度。 4）盾构的先进性、适应性与经济性。 5）盾构机厂家的信誉与业绩。 6）盾构机能否按期到达现场。 1.2.2 盾构的型式 1）敞开式型盾构 敞开式型盾构是指盾构内施工人员可以直接和开挖面土层接触，对开挖面工况进行观察，直接排除开挖面发生的故障。这种盾构适用于能自立和较稳定的土层施工，对不稳定的土层一般要辅以气压或降水，使土层保持稳定，以防止开挖面坍塌。有人工开挖盾构、半机械开挖盾构、机械开挖盾构。 2）部分敞开式型盾构 部分敞开式型盾构是在盾构切口环在正面安装挤压胸板或网格切削装置，支护开挖面土层，即形成挤压盾构或网格盾构，施工人员可以直接观察开挖面土层工况，开挖土体通过网格孔或挤压胸板闸门进入盾构。根据以往大量工程经验，通常都将挤压胸板和网格切削装置组合在一起安装在盾构上，形成网格挤压盾构。这种盾构适用于不能自立、流动性在的松软粘性土层、尤其是对隧道沿线地面变形无严格要求的工程。当盾构采用网格开挖时，应将安装在网格后面的挤压胸板部分或大部分拆除，利用网格孔对土层的摩擦力或粘结力对开挖面土层进行支护，当盾构向前推进时（一般是盾构穿越江湖、海底或沼泽地区），应将挤压胸板装上，盾构向前推进时，可将土体全部
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
盾构选型
盾构选型 盾构选型包括盾构机选型与衬砌选型两个方面。 1.盾构的种类与选型 盾构机是一种用钢板作成圆筒形结构的活动支撑,是通过软弱、含水地层,特别在海底、河底、城市内修建隧道的一种施工机械。在盾构的支护下,可安全地进行掘进和衬砌。盾构施工法是使用盾构机在地下掘进,边防止开挖面土砂崩塌边在机内安全地进行开挖作业和衬砌作业从而构筑成隧道的施工方法。因此,盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大要素组成。一般地,按开挖面与作业室之间隔墙构造可分为敞式、半开敞式及密封式三种。密封式又可分为泥水加压式盾构和土压平衡式盾构。 泥水加压式盾构,是在切削刀盘后方设隔墙将盾构封闭起来,压力泥水送入此隔墙与掌子面之间的所谓泥水室,用泥水压力形成承压面,以抵抗地层水压,防止开挖面的塌方。用切削刀盘进行开挖,切削下来的砂土经搅拌机搅拌成泥浆,由泥浆泵经排泥管道抽出,输送到地面泥水处理场。一面切削,一面用千斤顶向前推进盾体,至一个衬砌管片宽度时,用盾尾拼装机进行管片安装。泥水加压盾构有盾尾的漏水以及难以确认开挖面状态及刀具磨耗等确点,还需要较大的泥水处理场地。泥水加压盾构对于不稳定的软弱地层或地下水位高,含水砂层,粘土以及冲积层以及洪积层等流动性高的土质,使用效果较好。泥水加压平衡盾构具有土层适应性强、对周围土体影响小、施工机械化程度高等优点。根据日本的实践,在砂层中进行大断面、长距离推进
的盾构机,大多采用泥水加压式盾构机。实践证明,掘进断面越大,用泥水加压式盾构机的效果越好。泥水加压式盾构机除在控制开挖面稳定以减少地面沉降方面较为有利外,还在减少刀头磨损、适应长距离推进方面显示出优越性。 土压平衡盾构是在切削刀架及螺旋输送机内部充填的土砂所产生的压力与开挖面的土压保持平衡。施工中一边掘进,一边控制推进千斤顶推力、推进速度、刀盘和螺旋输送机回转扭矩、速度以及闸门千斤顶的开口度,使之不断与开挖面的土压保持平衡。有软稠度的粘质粉土和粉砂是最适合使用土压平衡式盾构机的土层。根据土层的稠度,有时不需要水或只需要加很少量的水。通过搅拌装置在开挖室内的搅拌,即使十分粘着的土层也能变成塑性的泥浆。 盾构机的种类很多,施工时盾构机的选择是否合适,直接影响到工程的经济性、安全性以及可靠性等。影响盾构机选择的因素主要有土质条件(土的强度、软硬程度、土的颗粒级配、石英的含量、是否含有砂砾和大卵石等)、地下水的含量、隧道长度和线形、后续设备与盾构机的配套能力、工作环境以及有无辅助工法等。盾构机的合理选择要保证开挖面的稳定性,要具有良好的掘进性能,要结合衬砌的类型防止渗漏和坍塌,而且还要与配套系统具有紧凑的配合关系。另外,以盾构机选型为核心的整个系统的经济性也是不可忽视的。图1表示了以盾构选型为核心的各因素的影响关系及其相互作用。
盾构机选型资料
第1章.第2章.第3章.第4章.第5章.第6章.第7章.第8章.第9章.
第10章.盾构、配套设备与管模 10.1.盾构机选型 10.1.1.选型原则 盾构机的性能及其对地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键。 本合同段盾构区间工程的盾构机选型按照性能可靠、技术先进、经济适用相统一的原则，依据招标文件、颐和园站－圆明园站和圆明园站－成府路站区间岩土工程勘察报告等资料，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范进行。 10.1.2.选型依据 盾构机选型具体依据如下： （1）本合同段盾构工程施工条件 隧道长度：3032+2044.286单线延米； 线路间距：8～19m； 隧道覆土厚度最小：6m，最大：15.4m； 平面最小曲线半径：350m； 最大坡度：20.801‰； 隧道衬砌管片内径：5400mm 外径：6000mm （2）工程施工环境特点 本工程施工环境具有如下特点对盾构机施工有一定的影响： 本合同段区间隧道沿线地下管线、建（构）筑物密集。颐和园－圆明园区间线路下穿颐和园、圆明园，与万泉河高架桥相交；圆明园～成府路站区间线路通过成府小学、化工研究院，下穿万泉河。区间线路与万泉河高架桥相交时，隧道外轮廓与桩基距离最小为5m，下穿圆明园一座池塘时覆土厚度仅6m，万泉河底部区域隧道覆土厚度为9m。 本合同段区间线路主要沿颐和园路、清华西路布置，与中关村北大街相交，所经道路尤其是中关村北大街交通繁忙、车流量大。 （3）区间地质特点 本合同段区间隧道穿越地层主要有粉质粘土、粉土层，局部夹有砂层、卵石圆砾等。具体的地质统计表见表10-1-1和图10-1-1。
10.1.3. 本工程地质特点对盾构机功能的要求 针对以上工程地质条件及特点，盾构应具备以下功能： （1）盾构机对地层条件的适应性要求 本合同段隧道地层主要由粉质粘土、粉土层、卵石圆砾层组成，局部夹有砂层，所以盾构对软土地层的适应性应是重点考虑的问题。盾构在软土地段的施工时应重点考虑以下功能： 具备土压平衡掘进功能； 足够的推力和刀盘驱动扭矩； 良好的加泥、加泡沫等碴土改良能力； 合理的刀盘及刀具设计； 具有完善的防喷涌功能； 能够有效防止中心泥饼的生成； 较好的人员仓条件； 圆明园－成府路站区间 颐和园－圆明园站区间 图10-1-1 盾构区间隧道洞身主要地质比例图
盾构分类及选型
第二章盾构分类及选型 隧道建设与盾构掘进机不可分离，所以盾构掘进机对各种地层的适应性非常重要。1823年～1843年，世界上第一条人工开挖盾构隧道是由法国人Brunnel在伦敦泰晤士河下建成的，由于隧道掘进机与地层条件的不适应，长366m的隧道耗时达20年左右，隧道施工过程中遭遇了多次涌水，并付出了6个隧道工人生命的代价。 1991年6月29日贯通的长达49km（单条）英法海底隧道，耗时仅仅两年半，在如此短时内取得如此的成绩与隧道盾构正确选型密不可分。英法海峡隧道法国侧隧道工程是在含水的白色白垩地层里施工，然后进入完全不渗透的兰色白垩地层里施工，然后进入完全不渗透的兰色白垩地层，选择了土压平衡盾构；而英国侧则根据地层的变化采用了通用型盾构。前者掘进速率达1071m/mon，后者更是达到1487m/mon，说明该隧道的盾构选型是合适的。 1989开始动工建设的东京湾海底公路隧道全长15.1km，其中盾构隧道长9.1km，穿越的地层为软弱的冲积、洪积性土层，另外，该盾构隧道的一个最大特点是盾构必须能够承受 0.6MPa的水压，故采用8台直径14.14m的泥水式土压平衡盾构施工，东京湾隧道的成功建设也表明该类盾构的选择是合适的。 第一节盾构的构造 一、盾构外形和材料 1．盾构的外形 作为一种保护人体的空间，隧道的形状因其使用要求不同、而造成盾构外形不同是理所当然的。隧道掘进，无论盾构的形状如何，总是向轴线方向发展而成，所以，盾构的外形就是指盾构的断面形状。从采用过的盾构来看，其外形有圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半圆形或与隧道断面相似的特殊形状等。例如：将人行隧道筑成矩形，最大地利用了挖掘空间；将水利隧道筑成马蹄形，使流体的力学性能达到最佳状态；将穿山隧道筑成半圆形，可以使底边直接与公路连接等等。但是，绝大多数盾构还是采用传统的圆形。 2．制造盾构的材料 盾构在地下穿越，要承受水平载荷、垂直载荷和水压力，如果地面有构筑物，要承受这些附加载荷，盾构推进时，还要克服正面阻力，所以，盾构整体要求具有足够的强度和刚度。盾构主要用钢板成型制成。钢板间连接可采用焊接和铆接两种方法，大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难，可制成分体式，到现场进行就位拼装，部件的连接一般采用定位销定位，高强度螺栓联接，最后焊接成型的方法。盾构壳体可有单层厚板或多层薄板制作而成。 二、盾构的基本构造 盾构种类繁多，从盾构在施工中的功能而言，其基本构造主要分为盾构壳体、推进系统、拼装系统三大部分。 图2-1-1 盾构基本构造示意图 1．盾构壳体 所有盾构的形式，其本体从工作面开始均可分为切口环、支承环和盾尾三部分，借以外壳钢板联成整体。 （1）切口环
(完整版)盾构机选型及适应性评估方案
目录 第一章概述 (1) 1.1、概述 (1) 1.2、上标段使用情况 (1) 第二章工程概况 (2) 2.1、工程位置 (2) 2.2、设计概况 (2) 2.3、工程地质及水文地质 (3) 2.3.1、地形地貌 (3) 2.3.2、地质构造 (3) 2.3.3、岩土层特征 (4) 2.3.4、土层可挖性分级和隧道围岩分类 (5) 2.3.5、水文情况 (6) 第三章盾构机特点 (7) 3.1、功能设计特点 (7) 3.2、海瑞克盾构机针对成都砂卵石地层的功能特点 (8) 3.2.1、刀盘驱动及主轴承密封系统 (8) 3.2.2、刀盘刀具布置 (8) 3.2.3、盾体 (9) 3.2.4、盾尾 (9) 3.2.5、螺旋输送机 (9) 3.2.6、材料闸 (9) 3.2.7、压缩空气气源 (9) 3.2.8、后配套设计 (10) 3.3、四台盾构机的性能参数说明 (10) 3.3.1、S-394/S-395盾构机主要性能参数 (10) 3.3.2、S-526/S-527盾构机主要技术参数 (13) 第四章四台盾构机对该项目地质的适应性及可靠性描述 (17) 4.1、盾构机对工程的适应性 (17) 4.2、盾构机的可靠性 (18) 4.3、工程重难点及盾构机功能的适应性对照表 (19) 4.4、刀盘刀具特点及其对区间地质的适应性 (20) 4.4.1、刀盘刀具整体布置 (20) 4.4.2、刀盘结构特点 (21) 4.4.3、刀具的布置形式 (24) 4.4.4、刀盘、刀具对地质的适应性 (25) 4.4.5、刀具选择对地层的适应性 (25) 4.4.6、刀盘设计对地层的适应性 (26) 4.4.7、对大粒径卵石、漂石的处理方式 (26) 第五章盾构机的改造和维修 (27) 5.1、S-394/S-395盾构机的改造 (27)
地铁盾构的选型和使用
地铁盾构的选型和使用
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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导向系统。
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站一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? 5400mm管片外径? 6000mm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 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）厚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，厚0?17.3米。白垩系下统白鹤洞组广岗段（K i b2）厚400?450米，由紫红色钙质粉砂岩，泥质粉砂岩、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+25C?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+87C?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
盾构的种类及选型
第四章盾构的种类及选型 4.1 盾构机的种类 盾构的分类方法较多，可按盾构切削断面的形状；盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能；挖掘土体的方式；掘削面的挡土形式；稳定掘削面的加压方式；施工方法；适用土质的状况等多种方式分类。见表4.1。 1. 按挖掘土体的方式分类 按挖掘土体的方式，盾构可分手掘式盾构、半机械式盾构及机械式盾构三种。 ①手掘式盾构：即掘削和出土均靠人工操作进行的方式。 ②半机械盾构：即大部分掘削和出土作业由机械装置完成，但另一部分仍靠人工完成。 ③机械式盾构：即掘削和出土等作业均由机械装备完成。 2. 按掘削面的挡土形式分类 按掘削面的挡土形式，盾构可分为开放式、部分开放式、封闭式三种。 ①开放式：即掘削面敞开，并可直接看到掘削面的掘削方式。 ②部分开放式：即掘削面不完全敞开，而是部分敞开的掘削方式。 ③封闭式：即掘削面封闭不能直接看到掘削面，而是靠各种装置间接地掌握掘削面的方式。 3. 按加压稳定掘削面的形式分类 按加压稳定掘削面的形式，盾构可分为压气式、泥水加压式，削土加压式，加水式，加泥式，泥浆式六种。 ①压气式：即向掘削面施加压缩空气，用该气压稳定掘削面。 ②泥水加压式：即用外加泥水向掘削面加压稳定掘削面。 ③削土加压式（也称土压平衡式）：即用掘削下来的土体的土压稳定掘削面。 ④加水式：即向掘削面注入高压水，通过该水压稳定掘削面。 ⑤泥浆式：即向掘削面注入高浓度泥浆（ ＝1.4g/cm3）靠泥浆压力稳定掘削面。 ⑥加泥式：即向掘削面注入润滑性泥土，使之与掘削下来的砂卵混合，由该混合泥土对掘削面加压稳定掘削面。 4. 组合分类法 这种分类方式是把2、3两种分类方式组合起来命名分类的方法（见表4.2）。这种分类法目前使用较为普遍，是隧道标准规范盾构篇中推荐的分类法。这种方式的实质是看盾构机中是否存在分隔掘削面和作业舱的隔板。 全开放式盾构不设隔板，其特点是掘削面敞开。掘削土体的形式可为手掘式、半机械式、机械式三种。这种盾构适于掘削面可以自立的地层中适用。掘削面缺乏自立性时，可用压气等辅助工法防止掘削面坍落稳定掘削面。 部分开放式盾构，即隔板上开有取出掘削土砂出口的盾构，即网格式盾构也称挤压式盾构。
浅谈盾构机设备选型及使用效果
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/ce10165287.html, 浅谈盾构机设备选型及使用效果 作者：胡瑞 来源：《装饰装修天地》2016年第08期 摘要：盾构施工技术具有高效、安全、优质等优点，在隧道与地下工程的掘进中应用越 来越广泛。盾构机作为盾构法施工的大型专用机械设备，在选型过程中既要考虑地层条件， 还需要堪虑到盾构机本身的设计、各部件的配置以及盾构对地层条件的适应性。本文详细介绍了盾构的种类与组成、盾构选型的原则以及一些实际的使用情况。 关键词：盾构施工技术；盾构机；选型；使用效果 引言 随着我国在土木工程领域的不断发展，现已经进入了地下空间的开发和利用的时代。随着地下工程安全、快速开挖的需要和科学技术水平的提高，盾构机技术在我国得到了快速的发展。盾构机是盾构施工中的主要施工机械，主要用于开挖地下通道工程的大型高科技施工设备，具有开挖快、优质、安全、有利于保护环境和劳动强度低等优点。盾构施工法是在地面 下暗挖隧洞的一种施工方法，它是使用盾构机在地下掘进，并能有效防止软基开挖面崩塌和保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖控制和衬砌作业。本文对盾构机在使 用时的选型及使用效果进行简要论述。 一、盾构机工作原理和主要构造 盾构机的基本工作原理是一个圆形、矩形或其它异型的钢组件沿隧道设计轴线进行全断面切削、出渣、衬砌等作业，使隧道一次成型，施工高效、优质、安全。 二、盾构的选型 1.盾构的组成与种类 盾构施工法由盾构机挖掘、稳定开挖面和衬砌三大要素组成。盾构机的构造主要由开挖机构、护盾、推进机构、排土机构、衬砌机构及辅助机构等部分组成。开挖机构主要由刀盘及其支承装置组成；常归护盾一般由切口环、支撑环和盾尾三部分组成；排土机构主要有螺旋输送机（或泥浆泵、泥浆管路）、皮带输送机组成；推进机构主要由泵、液压千斤顶等组成；衬砌机构主要是管片拼装机；辅助机构包括壁后注浆装置、辅助加水（或加泥、泡沫、聚合物）、导向测量及控制装置等。 盾构机按开挖面的闭合程度，可分为开敞式、半开敞式和密封式；按开挖方式可分为手 掘式、挤压式和机械式（刀盘旋转切削）；按开挖面稳定和密封方式可分为泥水式和土压式。不同形式的盾构设备对应不同的施工工法，各有特点，在施工时如果选错了盾构机型和工
盾构选型方案
目录 第一章工程概况 0 工程概况 0 隧道区间地质概况 0 盾构区间地质情况 (1) 盾构区间水文情况 (1) 工期要求 (2) 第二章本工程重点难点分析 (2) 第三章选型依据及主要参数 (3) 本工程区间隧道施工对盾构机的技术要求 (3) 针对施工难点设备的针对性设计 (3) 盾构机参数 (4) 盾构机简图 (5) 拟选盾构情况 (5) 盾构机后配套简图 (5) 第四章盾构机适应性分析 (6) 盾构机组成 (6) 刀盘和刀具 (6) 驱动系统 (7) 推进系统 (8) 螺旋输送机 (9) 渣土改良系统 (9) 耐磨措施 (10) 双室人闸系统 (10) 皮带输送机 (11) 管片运输设备 (11) 拼装机 (12) 土压控制系统 (12) 注浆系统 (13) 盾尾密封系统 (14) 数据采集系统 (14) 盾构机适应性分析 (15) 盾构机掘进速度计算 (16) 第五章类似工程盾构机选型成功案例 (16) 第六章结论 (17) 第七章附件 (17)
第一章工程概况 工程概况 宁高城际轨道交通二期（剩余段）土建施工NG-TA01标段盾构区间起讫里程为DK4+350～DK6+450，盾构隧道长度为2100m（双线延米）。区间隧道采用盾构施工法。隧道轴线间距离。管片外径6200mm，管片内径5500mm,管片厚度350mm，环宽1200mm。 表1隧道相关参数表 工程区域附近市政道路有将军大道、徒盖东路，进出场道路采用临时混凝土便道。盾构区间沿线穿越范围内地面建（构）筑物主要为徒盖东路、农田、荒地和河塘。平面图见图1 图1隧道区间平面图. 隧道区间地质概况 本标段区间隧道穿越地层主要以J3l-2强风化安山岩、J3l-3中风化安山岩为主，其余部分穿越地层为粉质粘土、含卵砾石粉细砂（卵砾石含量为5%-15%），少量残积土。沿线下伏全~中风化安山岩，天然状态下强度高，平均值。 隧道区间地质概况见图2。 图2隧道区间地址概况图
盾构选型的原则
盾构选型一般遵循原则归纳如下： (l)以开挖面稳定为核心，盾构选型应在充分把握地层条件的基础上进行。 (2)应考虑土的塑性流动性、土的渗透系数等，这对开挖面的稳定非常重要。塑性流动性直接影响土的顺畅排出，若地层透水性太高，地下水则可能通过开挖腔室和螺旋输送机内的废渣流入隧道。一般认为，10m/d的渗透系数是土压平衡盾构作业的经验上限值。 (3)应考虑地下水的含量及水压，这往往要与土的塑性流动性及透水性结合考虑，高水压、高渗透性的情况是非常不利的。这涉及到是选用泥水盾构还是土压盾构以及盾尾密封的选型。在日本，特别是饱和砂土层中泥水盾构的使用占绝大多数。 (4)应视地层中有无砂砾和大卵石，这直接影响到土的渗透性、切削刀盘的磨耗、切削刀开挖时对地层的扰动范围、刀盘的开口率、对卵石的破碎方式及其排出方式。 (5)应考虑土层的粒径分布，一般都采用土层颗粒曲线来界定不同盾构的适用土层总的来说，粒径大时宜采用泥水盾构，粒径小时宜采用土压盾构。 (6)隧道的线形和转弯半径也是应考虑的因素，盾构机本体的长度与直径比及盾尾间隙直接影响盾构的转弯及纠偏能力。一般，长度与直径之比(UD)应妻1.0。当转弯半径过小时可考虑采用铰接式盾构。 (7)盾构选型时，必须根据土质条件决定切削刀的形状、材质和配置。必要时同时配置切削刀和滚刀，形成盾构和TBM的混合刀盘。 (8)刀盘的装备扭矩也与盾构选型有关，盾构装备扭矩T=aD3(D为盾构外径，a为扭矩系数，对泥水盾构a=9一15;土压盾构a=8一23)。显然，采用泥水盾构有利于减小刀盘切削阻力，从而减轻主轴承的负荷。 (9)盾构施工对周围环境的影响也是盾构选型时应考虑的因素。比如地层变形的许可程度、有无地下构筑物等，再比如泥水处理以及废渣的倾倒是否对环境有污染等。 (10)盾构的选型还应考虑对工作环境的影响。比如，盾构的刀盘驱动是液压驱动还是电动驱动。液压驱动效率低，噪声大，洞内温度上升快，而电动驱动效率高，洞内环境好(噪声小、温度低)网。 盾构掘进机壳体选型及力学问题大连理工大学
盾构选型方案
目录 第一章工程概况 (1) 1.1工程概况 (1) 1.2 隧道区间地质概况 (2) 1.3 盾构区间地质情况 (2) 1.4 盾构区间水文情况 (3) 1.5 工期要求 (4) 第二章本工程重点难点分析 (4) 第三章选型依据及主要参数 (5) 3.1 本工程区间隧道施工对盾构机的技术要求 (5) 3.2针对施工难点设备的针对性设计 (5) 3.3 盾构机参数 (6) 3.4 盾构机简图 (7) 3.5 拟选盾构情况 (7) 3.6 盾构机后配套简图 (8) 第四章盾构机适应性分析 (10) 4.1 盾构机组成 (10) 4.2 刀盘和刀具 (10) 4.3驱动系统 (13) 4.4推进系统 (14) 4.5螺旋输送机 (15) 4.6 渣土改良系统 (15) 4.7 耐磨措施 (16) 4.8 双室人闸系统 (18) 4.9皮带输送机 (19) 4.10 管片运输设备 (20) 4.11 拼装机 (20) 4.12 土压控制系统 (21) 4.13 注浆系统 (21) 4.14 盾尾密封系统 (23) 4.15 数据采集系统 (24) 4.16盾构机适应性分析 (24) 4.17盾构机掘进速度计算 (25) 第五章类似工程盾构机选型成功案例 (25) 第六章结论 (26) 第七章附件 (27)
第一章工程概况 1.1工程概况 宁高城际轨道交通二期（剩余段）土建施工NG-TA01标段盾构区间起讫里程为DK4+350～DK6+450，盾构隧道长度为2100m（双线延米）。区间隧道采用盾构施工法。隧道轴线间距离13.5m。管片外径6200mm，管片内径5500mm,管片厚度350mm，环宽1200mm。 表1隧道相关参数表 盾构区间上行线长 度m 下行线长 度m 最小曲线 半径 最小埋深最大埋深最大纵坡 区间2100 2100 1000m 6m 16m 26‰ 工程区域附近市政道路有将军大道、徒盖东路，进出场道路采用临时混凝土便道。盾构区间沿线穿越范围内地面建（构）筑物主要为徒盖东路、农田、荒地和河塘。平面图见图1 图1隧道区间平面图.