1浅谈隧道掘进机的选型

1、1、盾构机选型及构造1盾构机的选型1.1盾构机的应用统计隧道盾构机，从通常意义上来讲，就是通过位于工作面的一组开挖机械或旋转刀具切 削破碎前方介质并由此向前推进的一种隧道开挖机械如何正确地选择隧道盾构机，使z 达到对地质条件，施工周期，机械成木，环境影响，安全性等一系列条件的尽量满足，是我们 面临的一个问题。（1）盾构机开挖面代表土质一般为粘性土,砂质土，砂砾和软岩这四种土质,这四中 选定的依据土质出现率较高（开挖面代表土质是指隧道各横断面开挖土层中占有最大面 积的土质）达到80%左右。目前，根据工程施工前的地质报告划分的不同地质条件或者 说是不同的土体自立性能是选择盾构形式的主要依据（2）当

2、土质为粘性土，砂质土,砂砾和软岩时，密闭式盾构机的使用率较高.在软岩屮，以半机械式和机械式盾构机为主，密闭式盾构机的使用率只有28%.在粘性土中，土压平衡盾构的使用率要比泥水式平衡盾构高出近一倍；在砂土屮，泥水式平衡盾构较土压平衡盾构高出近50%,1.2不同形式的盾构机及其适用范围：1. 2. 1手掘式盾构在开挖土体自立性较好的前提下才可使用只要该条件满足，可以适用于各类地层, 但几乎所有的工程都必须使用辅助施工工艺.1.2.2网格盾构基本原理：在后续管节连续的顶进作用下，顶管机头的网格切入土体，利用网格 打条与开挖土的磨擦力保持开挖面的稳定。开挖面的土体通过网格孔被挤入土舱，利用 水力机械和

3、排泥系统将进入土舱的条状泥块冲蚀、粉碎后送到地面，完成开挖工作。适应地质：淤泥质粘土、粘土、粉质土层1.2.3半机械式盾构半机械式盾构是在敞开式人工式盾构机的基础上安装掘土机械和出土装置，以替 代人工作业。掘土装置有铲斗、掘削头及两者兼备等三种形式，与手掘式盾构一样，在开挖自立性好的情况下适用.因其掘削效率较高，在砂砾，软岩 屮的应用高于手掘式盾构.1.2. 4敞口式盾构这是半机械式进一步机械化的盾构机械，它较适用丁软岩地层的掘进但由于使用不 如半机械式盾构简便，故使用率不如前者.1.2.5泥水式平衡盾构基木原理：切削刀盘上装备水枪。盾构工作时，刀盘与水枪同时切割正面土体， 将弃土与混合物输送

4、至搅拌舱造浆，然后通过泥水平衡系统排放出去。泥水平衡系统由 控制系统控制，通过控制排放量，调节工作面泥水压力，维持开挖面的稳定。适应地质：淤泥质粘土、砂土1. 2. 6 土压式平衡盾构基本原理：在盾构推力作用下，用布置在旋转刀盘盘体上的切削刀开挖土体。依靠 充满土舱的由旋转刀盘切削下来的具有良好的塑性土体顶住开挖面的土压力，通过控制 螺旋机的转速，控制土舱的排土量，达到土舱内的土压力与开挖面的土压力的动态平衡, 以此保持开挖面的稳定，通过螺旋机排出的渣土，经皮带输送机送入矿车并运至地面, 完成工作面的开挖工作。适应地质：适用于淤泥质粘土、粘土、粉质砂土、砂土、含砾砂土1.3隧道盾构机的选型方法

5、1.3.1根据设计断面选择盾构机类型根据拟建隧道的设计断面(包括形状和大小)进行盾构机类型的选择是盾构机选型 的第一步。选择隧道盾构机的断面形状的原则为：(1) 设计隧道为单圆,则采用一般的圆形盾构机；(2) 设计隧道为上下线同时开挖的，则使用双圆甚至三圆断面的盾构机；(3) 设计隧道有特殊要求，例如需要利用隧道左右空间的，则可采用椭圆形断面盾构 机.1.3.2根据地质条件选择盾构机类型(1) 砂质土自立性较差的地层，应尽量使用密闭式的盾构施工.若为地下水较丰富且透水性较好的砂质土，则应优先考虑使用泥水平衡盾构机.对于粘性土，则可考虑使用土压平衡盾构机.砂砾和软岩等高强度的地层，其自立性较好，

6、应考虑半机械式或敞口机械式盾构施 工.在相同条件下，盾构复杂，操作困难，造价高;反z,盾构简单，制造，使用方便，造价低.(2) 针对地下水条件,若压力值较高，就应优先考虑使用密闭式的盾构，以保证工程安 全.（3）对于粒径较小的地层，可以考虑各种盾构的使用若粒径较大，除自立性较好的地层可考虑采用手掘式或半机械式盾构外，一般使用 土压平衡盾构.若需采用泥水平衡盾构的话，须增加一个鄂式碎石机,在输出泥浆前，先将 大石块粉碎.（4）盾构机的选型还要依据设计路线、环境、造价、基地条件等1）设计线路,平面及竖向曲线形状的制约若隧道转弯曲率半径太小,就需要考虑使用中间较接的盾构或在盾构机上设置超挖 刀.2）

7、环境因素的影响敞口型盾构机引起的地表沉降大于密闭式盾构机，网格式盾构机引起的沉降更大.3）造价因素一般敞口式盾构机比密闭式盾构机的单位造价要低，这是因为敞口式盾构机具有密 闭式盾构机相同的机械化条件,但没有密闭式盾构机那样的复杂配套系统在地质条件允 许的条件下，从降低造价考虑，优先选用敞口式盾构机.4）基地条件因素对于泥水平衡式盾构机必须配套大型的泥浆处理和循环系统，若使用泥水平衡式盾构机开挖隧道，则必须为其腾出较大面积的场地.2几种盾构机的构造2.1封闭式盾构机2.2手掘式盾构机讼權亠叫 i施主兵輙5k 土木i撕门施工期時徹黑藕-sb厦产俨二i 製柞奥丹&总抿柞r玄会壬2.3网格式盾

8、构机2.3半机械式附反向铲盾构机2.4半机械式附装载运送盾构机2.5机头敞开式盾构(4)中置隔板进料斗皮带输送机(7) 小车绞盘(8) 泥渣小车(1)挖掘机盾壳纠備油缸2.1 土压平衡式盾构2.1.1 ©6.34m、日木川崎盾构机口ni1240159011302710单位：毫米9050o b co9ctq3-16022202.1.2德国海瑞克盾构机(1)切削刀盘螺旋愉送机(13)主驱动液压油箱采掘窒排土阀门(14)主驱动动力装刀盘齿轮箱泥渣输送泵(15)els覆射标靶刀盘进入袒(10)泥渣排出管/纠偏油缸萤接装(11)泥渣泵动力装置(17)螺族输送机驱动液压马达(12)液压油箱2.3

9、泥水平衡盾构机（德国海瑞克盾构机）r21刀盘；2 半隔板（沉浸墙）；3 隔板；4推进油缸；5 人仓；6破碎机；7拦石栅；8吸泥管;9 一饺接油缸；10管片；11一排泥管；12 送泥管2.4复合型盾构复合型盾构在结构上包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、 皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出確系统、 注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、激光导向系统及通风、供水、供电系 统等。复合型盾构机结构见附图1。2.5 tbm硬岩盾构机岩石掘进机是在岩石地层中暗挖隧道的一种施工机械,它的英文名称tunnel boring machine,简称 tbm。