【中建】盾构法隧道工程施工技术（PPT105）

盾构法法隧道道工程程施工工技术术吴全立立一、前前言二、盾盾构技技术的的发展展三、盾构机机分类类四、土土压平平衡盾盾构机机工作原原理五、土土压平平衡盾盾构机机结构构介绍绍六、盾盾构机机选型型七、土土压盾盾构法法施工工关键键技术术八、土土压盾盾构法法隧道道施工工组组织的的关键键城市地地铁的的建设设已经经从北北京、、上海海、广广州、、深圳圳等一一线城城市及及大部部分省省会城城市，，并向向二级级城市市快速速发展展，随随着国国家地地铁审审批权权的下下放，，三四四线城城市轨轨道交交通也也在计计划和和规划划中各主要要经济济圈等等主要要城市市之间间的轨轨道交交通，，城迹迹铁路路也正正在或或者即即将兴兴建，，在““十三三五””时期期甚至至未来来半个个世纪纪地下下轨道道交通通工程程将是是国内内建筑筑业中中的一一个巨巨大市市场截止2016年9月，包包括北京、上海海、天津和重庆庆4个直辖辖市;深圳、、厦门门、宁宁波、、青岛、大连连5个计划划单列列市;大部分分的省省会城城市(除拉萨萨外，，海口口也在在申报报);以及主主要经经济发发达二二三线线城市市。以省份份统计计含含南京京、苏苏州、、无锡锡、常常州、、徐州州和南南通共共6个;广东共共有广广州、、深圳圳、佛佛山和和东莞莞共4个;浙江共共有杭杭州、、宁波波和绍绍兴3个;福建、、山东东、辽辽宁、、安徽徽、河河南、、内蒙蒙各有有2个很多城城市有有兴建建地铁铁的设设想，，如四四川的的绵绵阳、、南充充、宜宜宾、、泸州州等。。还有有些城城市如如县县级城城市都都统统计在在地市市级级城市市之内内。一、前前言国内在在建拟拟建地地铁工工程中中，对对于区区间隧隧道主主要采采用三三大类类施工工方法法，明明挖法法、浅浅埋暗暗挖法法以及及盾构构法。。根据国国内已已建地地铁工工程的的调研研结果果，盾盾构法法隧道道以单单圆盾盾构为为主，，以城城市地地铁为为例85%以上上采用用土压压盾构构方法法，只只有少少部分分如成成都、、广州州、上上海、、南京京、武武汉等等穿越越江河河或者者长距距离穿穿越砂砂层才才选用用泥水水盾构构。随着盾盾构制制造技技术与与施工工技术术的发发展，，城市市拆迁迁难的的现实实，将将来采采用异异型盾盾构或或者盾盾构加加暗挖挖的方方法也也会成成为更更多地地铁车车站修修建的的方法法之一一或者者说主主流。。一、前前言二、盾盾构技技术的的发展展1818年布鲁内内尔观观察小虫腐腐蚀木木船底底板成成洞，，提出盾盾构工法，，并取取得专专利。1825年泰晤晤士河河水底底（隧隧道11.4X6.8）矩形形盾构，，两次次被水水淹，，1835年改良良后于于1843年完工工。1874年格瑞瑞海德德发现现并开开发了了液体体支撑撑工作作面的的盾构构，以以泥浆浆形式式出土土；1887年Great使用盾盾构和和气压压组合合工法法施工工隧道道获得得成功功，为为现在在的盾盾构工工法奠奠定了了基础础19世纪末末到20世纪中中叶盾盾构工工法相相继传传入美美、法法、德德、日日等国国家。1963年土压压盾构构由日日本satokogyo（佐藤藤）公公司开开发形形成，，1974年首台台土压压平衡衡盾构构由IHI设计，，3.72外径；；我国首条盾盾构掘掘进机机施工工的隧隧道-1956年东北北阜新煤煤矿疏疏水隧隧道-直径2.6m，采用用手掘掘盾构构。1965年上海海5.8m网格挤挤压盾盾构；；66年10.2同网格格挤压压盾构构。20世纪纪60～80年代代随随着着机机械械、、液液压压、、气气压压、、密密封封技技术术的的进进步步以以及及计计算算机机、、测测量量技技术术的的发发展展，，更更职职能能化化的的多多功功能能实实现现的的复复合合式式盾盾构构机机诸诸如如气气泡泡式式、、泥水水式式、复复合合土土压式式盾构构相相继继问问世世并并成成为为主主流流。。二、、盾盾构构技技术术的的发发展展国内内盾盾构构生生产产现现状状盾构构隧隧道道逐逐渐渐长长距距离离化化、、大大直直径径化化、、高高水水压压、、复复合合地地层层等等特特征征；；盾盾构构逐逐渐渐多多样样化化，，如如矩矩形形、、椭椭圆圆形形等等多多种种异异圆圆断断面面盾盾构构等等；；施施工工与与控控制制的的高高度度自自动动化化，，如如出出现现了了管管片片供供给给、、运运送送、、组组装装自自动动化化装装置置等等。。细节节技技术术有有待待完完善善及及改改进进，，如如出出泥泥、、出出土土的的速速度度等等参参数数优优化化选选取取、、排排出出泥泥水水的的分分离离处处理理等等；；多多种种特特殊殊盾盾构构工工法法相相继继问问世世，，扩扩展展了了盾盾构构工工法法的的应应用用范范围围；；大大直直径径、、异异型型断断面面、、长长距距离离、、高高速速度度、、抗抗高高水水压压、、抗抗高高风风险险施施工工等等施施工工技技术术措措施施、、施施工工设设备备的的研研发发仍仍为为当当前前应应用用所所迫迫切切需需求求。。特点点技术术二、、盾盾构构技技术术的的发发展展国内内盾盾构构生生产产现现状状及及方方向向上海海隧隧道道股股份份、、北北方方重重工工、、秦秦治治通通联联、、中中铁铁工工重重工工、、中中铁铁建建装装备备、、中中交交天天和和、、三三三三重重工工、、中中信信重重工工、、徐徐工工凯凯宫宫等等等等其中中中中铁铁重重工工、、中中铁铁建建均均为为50至70台量量级级，，中中交交天天和和也也于于今今年年达达到到52台。。可以以说说国国产产盾盾构构已已经经能能够够满满足足国国内内施施工工的的需需求求。。西雅雅图图隧隧道道联联合合体体签签订订了了一一份份14亿美美元元合合同同，，拟拟在在市市区区西西雅雅图图高高架架AlaskanWay道路路改改建建为为1.7英里里长长双双层层隧隧道道日日立立造造船船公公司司供供货货巨巨型型17.52米直直径径土土压压平平衡衡盾盾构构来来挖挖掘掘该该隧隧道道。大型型化化，，异异型型化化，，高高水水压压、、复复合合地地层层、、多多功功能能双双模模复复合合型型、、智智能能化化、、无无人人化化进进舱舱作作业业、、标标准准化化施施工工作作业业、、高高难难度度。。对失失败败的的恐恐惧惧是是制制约约国国产产化化和和国国内内技技术术进进步步的的冏冏境境。。国内内厂厂商商技术术冏境境二、、盾盾构构技技术术的的发发展展西雅雅图图隧隧道道的的昨昨天天与与明明天天2012年12月，，日日立立造造船船公公司司宣宣布布北北美美最最大大土土压压盾盾构构掘掘进进机机““贝贝莎莎””号号制制造造完完成成。。其其直直径径17.5米，，长长约约100米，，重重量量约约为为7000吨;2013年年年末末，，在在开开挖挖1000英尺后，施工工团队被迫停停止掘进。为为了维修盾构构机，承包商商STP公司建造了120英尺深的维修修井，对盾构构机进行了拆拆卸和维修;至2015年10月，STP公司和日立公公司才开始重重新组装盾构构机，12月重新施工。。由于漫长的的维修时间，，隧道工程的的完工日期被被迫由原定的的2016年11月推迟到了2018年4月。一旦通车，将将是光芒四射射，只会记得得技术的进步步，当然进步步就是昨天的的曲折换来的的。辉煌技术无耐二、盾构技术术的发展西雅图隧道三、盾构机的的分类按掘进机的头头部形状分：：刀盘式、网网格式、手掘掘式、插刀式式；按盾构机的工工作面稳定支支撑方式：敞敞开式、泥水水盾构、土压压盾构、气压压盾构（现在在气压式多与与土压形成复合式多功能能）；按盾构机的盾盾壳的数量分分：单护盾、、双护盾；按盾构机机体体与推进机构构是联合一体体还是分成二二部分：整机机式、分体式式。三、盾构机的的分类首台盾构：布布鲁诺尔Brunel盾构1825年泰晤士河底底隧道国内首台水底底网格盾构1966打浦路隧道土压平衡式盾构机三、盾构机的的分类泥水式盾构机三、盾构机的的分类异型断面盾构机很适合北京无无水砂卵孤石石地层矩形盾构机硬岩掘进机——TBM三、盾构机的的分类四、土压平衡衡盾构机工作作原理盾构机的掘进进刀盘驱动方式式两类型：液液压马达或者者变频电机驱驱动刀盘旋转转，同时启动动盾构机推进进油缸，将盾盾构机向前推推进，随着推推进油缸的向向前推进，刀刀盘持续旋转转，被切削下下来的碴土充充满泥土仓，，此时开动螺螺旋输送机将将切削下来的的渣土排送到到皮带输送机机上，后由皮皮带输送机运运输至渣土车车的土箱中，，再通过盾构构井口垂直运运至地面。四、土压平衡衡盾构机工作作原理掘进中控制排排土量与排土土速度当泥土仓和螺螺旋输送机中中的碴土积累累到一定数量量时，开挖面面被切下的渣渣土经刀槽进进入泥土仓的的阻力增大，，当泥土仓的的土压与开挖挖面的土压力力和地下水的的水压力相平平衡时，开挖挖面就能保持持稳定，开挖挖面对应的地地面部分也不不致坍塌或隆隆起这时只要保持持从螺旋输送送机和泥土仓仓中输送出去去的渣土量与与切削下来的的流人泥土仓仓中的渣土量量相平衡时，，开挖工作就就能顺利进行行。四、土压平衡衡盾构机工作作原理管片拼装盾构机掘进一一环的距离后后，通过管片片拼装机通缝缝或错缝拼装装单层衬砌管管片，使隧道道一次成型。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍刀盘、盾体、推进系统、驱动系统、、螺旋输送机机系统、皮带输输送机系统、、管片拼装系系统、集中润润滑系统、盾盾尾密封油脂脂系统、同步步注浆系统、、管片吊运系系统、人行闸闸、数据采集集系统、自动测量系系统、后配套台车、排污系统、、冷却系统、、电气系统和辅助设备等等土压平衡盾构构机的组成五、土压平衡衡盾构机结构构介绍五、土压平衡衡盾构机结构构介绍刀盘盾构刀盘系统统为盾构机最最为重要的系系统之一主要功能将盾构机前方的土体进行切削、搅拌，便于排土，同时也起到减小盾构推进阻力、保持开挖面土体稳定等重要作用结构一般采用辐条式、面板式两种大的类型，驱动采用电驱动或液压驱动刀盘示例刀盘轨迹五、土压平衡衡盾构机结构构介绍刀盘轨迹五、土压平衡衡盾构机结构构介绍刀盘关键部件五、土压平衡衡盾构机结构构介绍周边刮刀先行刀滚刀中心齿刀刀具高差设计计三楞刮刀鱼尾刀超挖刀刮刀五、土压平衡衡盾构机结构构介绍盾体隧道的形状因因其使用要求求不同而形成成不同的盾构构外形。盾构构的外形就是是指盾构的断断面形状，绝绝大多数盾构构采用的是圆圆形。盾构在推进过过程中，不但但要承受各种种压力，同时时还要克服各各种阻力，所所以，盾构整整体要求具有有足够的强度度和刚度。盾体主要用钢钢板成型制成成五、土压平衡衡盾构机结构构介绍盾体五、土压平衡衡盾构机结构构介绍前盾含主驱动和和与之焊在一起起的承压隔板使泥土仓与后面面的工作空间间相隔离中盾与前盾通通过法兰以螺栓连接、含推进进油缸、人闸闸、支承架中盾后部是尾尾盾。这种铰接连接接方式使盾构构机易于转向向。推进系统主要功能为以以已拼管片作作为支撑点，，切削土层所所需要的每把把刀具上的推推力、克服盾盾构机前方土土体压力及其其他阻力与摩摩擦力，是盾盾构机向前进进的动力。推进系统以液液压为动力、、通过液压油油缸产生向前前的推进力。。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍推进系统是盾盾构机前进的动力五、土压平衡衡盾构机结构构介绍五、土压平衡衡盾构机结构构介绍螺旋输送机系系统主要功能：将将刀盘切削下下来的土从土土仓内排出，，并且通过自自动控制螺旋旋机转速、开开口度来控制制出土量，与与掘进速度相相适应从而达达到控制土仓仓内土压平衡衡的目的。螺旋机结构：：有轴式和无无轴式两种控制重点：螺旋机转速、、开口度、添添加剂注入目标：形成压压力梯度五、土压平衡衡盾构机结构构介绍螺旋输送机压压力梯度达到到平衡P2五、土压平衡衡盾构机结构构介绍P2从P2至P1压力降低到0，形成相对均均匀的压力梯梯度降，则为为正常出碴，，否则会出现现喷涌皮带输送机系系统主要功能是将将从螺旋输送送机内排出的的泥土输送至至施工单位配配备的运碴土土箱内。皮带输送系统统可以说是盾盾构机的生命命线，其关键键是不掉或者者少掉泥水、、日常维护从从防止跑偏、、过度磨损。。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍五、土压平衡衡盾构机结构构介绍管片拼装机系系统主要功能是通通过拼装机上上一般具有的的4个自由度度动作进行管管片的拼装。。管片拼装机的的回转驱动方方式采用液压压驱动，并配配备失压刹车车，其他动作作采用液压油油缸驱动。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍五、土压平衡衡盾构机结构构介绍平移机构回转机构提升机构支承调整机构构超挖刀系统主要功能为可可以根据需要要配合刀盘进进行局部的超超挖。仿形刀刀安装在刀盘盘的侧面驱动采用液压压油缸形式，，结合刀盘旋旋转的位置传传感器在360°范围内内的任意位置置进行伸和缩缩。根据转弯地层层，分为仿形形刀与滚刀两两种类型。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍集中润滑系统统主要功能除在在盾构机主要要油脂润滑部部位进行自动动注脂外，还还对盾构前土土砂密封进行行自动注脂，，确保前土砂砂密封的密封封性和润滑性性。自动控制方式式有压力和时时间控制两种种。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍五、土压平衡衡盾构机结构构介绍盾尾密封油脂脂系统主要功能为在在各道盾尾密密封刷之间的的空腔内充填填盾尾密封油油脂，防止盾盾尾外部的水水和泥浆进入入至盾构内部部来。控制方式有手手动控制和自自动控制，自自动控制又分分为压力控制制和时间控制制。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍五、土压平衡衡盾构机结构构介绍同步注浆系统统主要功能为在在盾构掘进过过程中，注入入浆液充填管管片脱出盾尾尾后产生的建建筑空隙，减减少地面沉降降。注浆方式：单单液、双液两两种控制方式有手手动控制和自自动控制，自自动控制又分分为压力控制制和流量控制制。关注与协调重重点：盾尾油脂、土土舱压力防止堵管五、土压平衡衡盾构机结构构介绍五、土压平衡衡盾构机结构构介绍管片吊运系统统主要功能为将将管片从管片片运输小车上上吊下运输至至管片拼装位位置。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍管片吊运系统统在车架内采采用单梁电动动葫芦，在盾盾构机本体与与车架之间采采用双梁电动动葫芦；有的盾盾构厂商配备备有方便使用用的喂片机，，对提高功效效非常有用。。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍人行闸主要功能为在在盾构本体前前方发生意外外情况，需要要施工人员进进入到刀盘正正面时，必须须通过人行闸闸。由于施工过程程中，盾构土土仓内有一定定的土压力，，所以施工人人员进入人行行闸后，关上上闸门，对人人行闸进行充充气，使其建建立一定的气气压，以抵消消土仓内的土土压力。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍五、土压平衡衡盾构机结构构介绍人闸舱土舱数据采集系统统主要功能为将将盾构各系统统的主要参数数采集并保存存在电脑中，，同时通过通通信电缆将这这些数据传输输至地面管理理人员的电脑脑中，在施工工过程中作为为参考。五、土压平衡衡盾构机结构构介绍这些数据也可可作为盾构发发生故障后分分析原因的重重要依据。盾构机选型前前应该了解的的重要指导思思想借用广州地铁铁的经验地质是基础盾构机是关键键人是根本（管管理）盾构机选型的的无耐性前期工作是盾盾构施工的关关键，选型是是其中之一，，盾构机一旦旦确定，风险险控制，管理理才是最根本本的六、盾构机选选型盾构机选型重重要意义世界首条盾构构隧道，也是是水下，18年建成，水淹淹两次，彻底底改造后才建建成！中国第第一台台完全全知识识产权权盾构构水下下隧道道也有有周折折，4年建成成！进入90年代，，技术术与装装备革革命带带来国国外自自动化化盾构构机的的出现现，不不愿承承担风风险，，在上上世纪纪末本本世纪纪前7年期间间，国国外盾盾构霸霸居国国内市市场！！随着不不同盾盾构风风险事事故的的对比比，对对风险险理解解转变变：主主要在在于前前期：：选型型、设设计协协调、、监造造、方方案对对策筹筹划一些前前辈与与同行行们为为国产产化一一直在在努力力探寻寻、呼呼吁，，国家家政策策、进进口盾盾构同同样的的风险险事故故倒逼逼下，，国产产盾构构突飞飞猛进进，终终于占占据主主流市市场！！国产盾盾构已已能够够满足足国内内工程程的基基本需需求；；盾构的的选型型重点点是适适应地地质条条件与与周边边环境境、满满足特特对接接殊功功能、、技术术与设设计协协调、、监造造关键键、使使用策策划。。六、盾盾构机机选型型盾构机机选型型影响响因素素分析析盾构机机的合合理选选择要要保证证开挖挖面的的稳定定性，，具有有良好好的掘掘进性性能，，结合合衬砌砌的类类型防防止渗渗漏和和坍塌塌，而而且还还要与与配套套系统统具有有紧凑凑的配配合关关系。。根据调调研分分析，，归纳纳总结结了盾盾构机机选型型为核核心的的各因因素的的影响响及其其相互互作用用关系系，如如下图图所示示。六、盾盾构机机选型型分析总总结归归纳盾盾构机机的选选型的的影响响因素素共计计九方方面：：工程地地质相相匹配配、各种地地层所所占比比例，，是确确定盾盾构机机选型型的首首要依依据。。土的塑塑性流流动性性、土土的渗渗透系系数等等，为碴土改改良系系统提提供依依据。。水源、、地下水水的含含量及及水压压。土压盾盾构仅仅能适适用于于低水水压地地层。。砂、卵卵石颗颗粒分分布直接影影响到到刀盘盘与刀刀具的的配制制、人闸闸配制制。土层的的粒径径分布布曲线线，也关系系到盾构机机的碴碴土改改良设设备进进行配配制。。隧道平面参参数、、线形和和转弯弯半径径关系系本体体长度度、盾盾尾间间隙以以及铰铰接设计。地层与与岩性性的分分布比比例，，直接接与刀刀盘、、刀具具选型型密切切相关关。周边建建构筑筑物分分布、、状况况及保保护等等级，，是选型重要因因素之之一。。河流、、湖泊泊、池池溏，，以及及底部部地层层情况况是盾盾构机机选型型时应应考虑虑的重重要因因素之之一。。六、盾构构机选型型盾构法对对主要地地层的适适应性分分析及选选型要求求1）洪积积黏土洪积黏土土一般N值大，，含水率率低，掘掘削面能能够自立立，此外外抗剪强强度较大大，变形形小，可可无需挡挡土隔板板。这类地层层，可先先根据掘掘削面稳稳定理论论公式推推算判断断掘削面面的自立立状况。。洪积黏黏土层刀刀盘宜采采用条幅幅式；如如能够长长时间稳稳定，宜宜采用人人工式、、半机械械式或机机械式全全敞式盾盾构机；；如果稳稳定性较较差，或或者有少少量夹层层粉砂可可辅以压压气工法法，以达达到对工工作面的的支撑作作用。六、盾构构机选型型2）砂质质土六、盾构构机选型型根据国内内已完成成工程调调查资料料显示，，砂质土土如果渗渗透系数数K大于于10-2cm/s、74mm以以下的微微细颗粒粒含量低低于10%、不不均匀系系数Uc小于10，地地下水位位高于2至3bar时，若采用土土压盾构构时，会会出现涌涌沙现象象，掘削削面易坍坍塌，很很难确保保掘削面面稳定。。土压盾构构的使用用范围拓拓展有研究表表明，对对传统碴碴土改良良装置进进行改进进，同时时喷入膨膨润土溶溶液与泡泡沫，增增大碴土土中的微微粒径的的比例，，在全断断面长距距离富水水砂层采采用土压压盾构，，没有发发生喷涌涌现象和和地面过过度沉降降，取得得了成功功。因此，对对于水压压力小于于3bar全断断面含水水砂层可可以采用用土压盾盾构，是是对土压压盾构应应用范围围的一种种拓展，，但需采采用同时时喷入膨膨润土与与泡沫的的碴土添添加系统统。对于于水压力力大于3bar全断面面富水砂砂层或者者穿越河河、湖的的富水砂砂层则需需要采用用泥水盾盾构机。。六、盾构构机选型型3）砂砾砾、卵、、漂石地地层该种地层层重点考考虑两方方面的因因素：一是地下下水，对对于地下下水位稳稳定在开开挖底部部以下的的砂砾、、卵、漂漂石地层层，可采采用土压压盾构机机；对于于富含地地下水地地层则必必须采用用泥水盾盾构机。。二是砂砾砾石层重重点考虑虑刀具刀刀盘的耐耐磨设计计，而卵卵、漂石石地层则则重点考考虑刀具具的抗冲冲击非正正常破坏坏与耐磨磨设计。。对于大大粒径漂漂石存在在的地层层，要考考虑采用用带式螺螺旋输送送机。六、盾构构机选型型4）泥岩岩与砂岩岩地层对于裂隙隙节理不不发育地地层，采采用Open工工作模式式；而对对于断层层破碎带带无地下下水发育育地层采采用EBP工作作模式；；对于裂隙隙发育带带、具有有一定自自稳能力力、且地地下水发发育地层层则采用用Semi-Open工作模模式。六、盾构构机选型型全岩质隧隧道掘削削面能够够自稳对于泥岩岩地层，，有两方面面关键技技术难题题：其一一为泥饼饼的形成成，为掘掘进带来来困难；；其二为为刀具配配制，强强度较低低，可采采用软土土刀具，，但掘进进效率较较低；而而采用滚滚刀则会会产生偏偏磨。对于砂岩岩地层，，可采用用面板式式刀盘，，全断面面长距度度砂岩需需配备滚滚刀；对对于短距距离砂岩岩地层，，岩石强强度大于于20MPa以以上的宜宜采用滚滚刀，而而小于20MPa以下下的则采采用软土土刀具。。对于砂岩地层层，如果果石英含含量高，，则对刀刀具磨损损较快，，是盾构构机刀具具配制方方面的关关键技术术问题。六、盾构构机选型型盾构机选选型的计计算依据据工程地质质、水文文地质颗粒分析析及粒度度分布，单轴抗压压强度，含水率率、砾石直径径，液限及及塑限，，N值，，粘聚力力C、内内摩擦角角φ、相相对密度度、孔隙隙率，地地层反力力系数，，压密特特性，弹弹性波速速度，孔孔隙水压压，渗透系数数，地下下水位（（最高、、最低、、平均）），地下水水的流速速、流向向、地层与河河床变迁迁情况等。六、盾构构机选型型盾构机选选型时计计算的主主要依据据设计参数数隧道长度度、隧道道平纵断断面及横横断面形形状和尺尺寸等设设计参数数。周围环境境条件地上及地地下建构构筑物分分布，地地下管线线埋深及及分布，，沿线河河流、湖湖泊、海海洋的分分布，沿沿线交通通情况，，施工场场地条件件，气候候条件，，水电供供应情况况等。隧道施工工工况筹筹划工期、进进度指标标。六、盾构构机选型型主要参数数表六、盾构构机选型型主要技术参数对比表(澄清后）设备系统和部件名称参数名称规格、参数值天津天成中交天和湖北天地HK华隧通盾构机主体开挖直径mm62706300614062606290总体长度mm7570013455116906600076000盾体长度mm87008805994075008435管片外径6000mm60006000600060006000管片内径5400mm54005400540054005400总体重量kg447964341800450000388000430000盾体总重量kg338093246800

242000300000后部拖车总重kg10987195000

146000130000刀盘结构型式

辐条式辐条式辐条式辐条辐条+面板复合式分割块数块67114空隙（开口）率％65%62%68%40﹪36.2%（中心部49.3%）开口幅宽mm2500520480420400刀盘重量kg3220629000320004800040000刀盘材料

Q345B25#钢锻件和Q345Q345CQ345BQ345B刀具配置中心刀（滚刀/切刀）把1（切刀）1（中心鱼尾刀）111把鱼尾刀边缘刀（滚刀/切刀）把切刀10把

12n.a12把（外周先行刀）正面刀（滚刀/切刀）把切刀8把38（主刀）

n.a42把（内周先行刀）边缘弧形刮刀把637（加固型先行刀-1）

6812把（边缘刮刀）刀盘开口处齿刀把822（加固型先行刀-2）106n.a90刀盘外缘保护刀把48612n.a12把（边缘刮刀）

12把（外周先行刀）

6把（周边刀）

6把（刀盘背后保护刀）先行撕裂刀把43

833842把（同正面刀）仿形刀把22202把（一备一用）其中可更换刀具数量把8401061把中心鱼尾刀，68把刮刀，16把铲刀，39把先行刮刀90把刮刀

42把正面先行刀

12把外周先行刀

1把中心鱼尾刀其中不可更换刀具数量把971709902把（仿形刀）

6把（周边刀）

6把（刀盘背后保护刀）…

超挖刀1

仿形刀仿形刀型式（滚刀/切刀）

切刀切刀切刀软土圆柱状软土仿形刀仿形刀数量把22212行程mm12012013050100最大超挖量mm24010012010090最大顶出力kN196195200250165液压工作压力MPa13.720.6218021前盾前盾直径mm62506260614062506260前盾长度mm25501750180014001770前盾块数块11111前盾壁厚mm4040455045土仓隔板厚mm4032405070前盾材质

Q345BQ345Q345CQ345Q235前盾重量kg8800095200350007700025500前盾土仓门数量及直径个/mm2个/500mm1个/Φ9002/670X6703个/600×7001个/820mm×1000mm土仓压传感器数量个55434超前钻预留孔数量个2424个48斜+4平6人仓舱室数量个21222舱室容量

22人2

3舱室直径mm890/1160

1600/2600600出入口600舱室门数量个—

—压力bar设计压力4,5bar,工作压力3bar5设计压力6bar，工作压力3bar—设计压力4.5bar,工作压力3bar铰接系统铰接类型

—V型铰接主动铰接—前置铰接最大收缩力kN—3000018500KN——油缸数量个—

12—20油缸行程mm—

200—220最大会缩速度

—

———传感器数量个—

4—4铰接转向角度度—1.1°1.5°—2密封形式

—

防水密封2层，挡土密封2层重载橡胶密封、紧急膨胀密封防水密封2层，挡土密封1层驱动系统主轴承型式

带整体驱动齿轮的三排对称放置的滚柱轴承三列圆柱滚子轴承中间支撑固定三排圆柱滚子轴承主轴承寿命h大于10000h10000h以上1175610000大于10000h密封型式

唇密封多段式密封（角式+唇式+碟式）唇型3外和2内4条唇型密封1道，3道V型密封密封抗压强度MPa大于0.5Mpa1MPa0.43bar动压：1Mpa，静压：1.5Mpa主轴承密封寿命h大于10000h10000h以上大于100006000大于10000h主轴承冷却方式

依靠辅助注入系统冷却油冷水冷热交换器夹套水冷刀盘驱动型式

变频电机驱动变频电机驱动变频变频变频电机驱动驱动马达数量个881088单个马达功率（电驱动时）kW100909075kw75马达冷却方式

空冷风冷水冷空气冷却风冷刀盘驱动功率kW800720900600kw600额定扭矩kN·m50405853563141035918最大扭矩kN·m63007024732149247101脱困扭矩kN·m75607024732154987101最大速度时扭矩kN·m50405853305535173881转速范围rpm0-1.50.3~3.00.3-3.00-1.50~0.97~1.48主轴承油脂润滑系统油脂泵型式

凸轮式—活塞式Lincoln电动油脂泵数量个2—111油脂泵压力（带传感器）MPa21—17350bar21油脂泵流量（带传感器）ml/min75—381.4l/min210主轴承油脂密封系统油脂泵型式与主轴承油脂润滑系统共用凸轮式挤压泵活塞式柱塞型与主轴承油脂润滑系统共用油脂泵数量与主轴承油脂润滑系统共用21111油脂泵压力（带传感器）与主轴承油脂润滑系统共用21MPa20.618350bar210油脂泵流量（带传感器）ml/min75ml/min124ml/min381008m3/h210主驱动齿轮箱润滑系统齿轮油泵功率KW0.2KW5.50.754kw0.75齿轮油泵ml/min110700900018.5lit/min210齿轮油泵出口压力MPa21MPa20.60.230bar21MPa齿轮油箱容积ml75994000850220lit2.3×106齿轮油牌号

EP0BPEnergolGR-XP220（或同等性能）150F320EP0螺旋输送机螺旋机形式

带式轴式轴式可伸缩螺杆式有轴式（内径800）螺旋输送机长度mm950012265113601190010080螺旋输送机直径mm800900800700800（内径）通过粒径

480mm×500mm×480mmφ625mm×L930mm300mm×300mm300mm螺旋输送机最大扭矩kN·m10516610990118.5螺旋输送机脱困扭矩kN·m105166109104118.5螺旋输送机转速rpm160~12.51.6~16.50-19.80~21螺旋输送机卸碴门最大开度mm100.00%820

290-螺旋输送机最大出土量m3/h350329推进速度为8cm/min时约为320m3/h256300螺旋输送机前端土压传感器数量个1110无螺旋输送机后端土压传感器数量个11—1无皮带机皮带机功率KW3030452237皮带机宽度mm800800800800800皮带机速度m/min80150150150140皮带机出渣量m3/h450500450450450中盾中盾外径mm62506260614062406260中盾长度mm29003150276021002275中盾壁厚mm4040453532中盾重量kg8700091500350007900022350中盾材质

Q345BQ345Q345CQ345Q235中盾块数个11111超前钻预留孔数量个24648斜+4平无推进系统油缸数量个201616十个双缸，十个单缸（共30）22油缸规格mm/mm260/2102500kN×34.3MPa×2300mm∮300/∮230220/180260/200油缸行程mm22002300215022002150推进系统最高压力MPa34.334.3353533油缸撑靴在管片上的最大压力MPa59.26

8.97.24全数油缸最大推进速度mm/min8080808080油缸缩回速度mm/min800240312316002246（三根缸动作）行程传感器数量（内置）个44444最大推力kN350004000025003991438500正常推力kN1400024000400003421216000~26000单个油缸最大推力kN1750250025001140/13301750分区数

每个千斤顶可以单独控制4444盾尾尾盾外径mm62506260614062306260尾盾长度mm36203070389039003560尾盾壁厚mm4010010040100尾盾重量kg3000024200520003900053000尾盾材质

Q345bQ345Q345CQ345Q345B盾尾间隙mm30单边30303030密封方式

3道盾尾刚刷密封盾尾密封刷钢丝刷、钢板刷钢丝刷钢刷密封密封道数道332道钢丝刷、1道钢板刷33最大抗压MPa30.50.50.30.4同步注浆管分布数量个444+4(备用）44同步注浆管管径mm5050405040mm注浆压力传感器数量个54446盾尾油脂注入系统盾尾注脂管分布数量根/道14根/2道12根/6道6根2道4×26根/道盾尾注脂管管径mm2525192525注脂泵型式

气动式塞泵空气泵活塞式200kg气动注脂泵注脂泵数量个11个111注脂泵流量ml/min470020001108lit/min5700注脂泵工作气力Mpa1.29.82.82.0/4.32（max/最大）0.7油脂管路压力传感器数量个212141油脂管路气动闸阀数量个14126412管片安装机控制方式

有线和无线遥控和线控遥控/线控无线有线和无线旋转角度+/-±220°±210°±220°±200°±210°旋转速度范围rpm0.4和1.50~1.0rpm0.2/1.50-1.50.3和1.5抓取方式机械式机械式机械式机械式机械机械式自由度数个66666水平行程mm145080020002000850水平伸出速度mm/min52002100428560001800水平缩回速度mm/min52001800600060005680起重能力t54.55521举伸伸出速度范围mm/min50002400135060002400举伸缩回速度范围mm/min50001600200060007585旋转扭矩kN·m1.9618.3270400-4306.54KN.M×2冷却水系统冷却水管卷筒的容量m50无25水管挂架40冷却水管通径mm50505080500冷却水泵数量个111n.a1（以最后设计为准）冷却水泵流量m3/h61.821n.a21冷却水泵功率kW6.252.215n.a22热交换器数量个111n.a1热交换器能力m3/h6421n.a40m3/h循环水最低系统压力MPa0.21.60.23bar0.4（具体压力联络会确定）循环水额定流量m3/h64215024泡沫系统泡沫泵流量l/min10060l/min×280water-7/tenside-30035l/min×3泡沫管路数量根42243泡沫喷口数量个444166泡沫剂流量阀数量个42243压缩空气流量阀数量个42243泡沫管压力传感器数量个42243膨润土系统膨润土泵流量l/min400330l/min×248010m³/h240×2膨润土管路数量根22442膨润土喷口数量个444166膨润土管路压力传感器数量个42412同步注浆系统A液注浆泵数量台12222台（A液）+2台（B液）注浆泵流量l/min200120L/min24m³/h2×10m³/h240（A液）+30（B液）注浆泵压力MPa33335Mpa（A液）+1.5Mpa（B液）注浆压力传感器数量个54246注浆泵单台功率kW2230301530KW（A液）+1.5KW（B液）注浆管路清洗方式

向内清洗和向外清洗高压水枪清洗水高压清洗清水自动清洗砂浆罐容量m³60.7868管片小车管片小车型式

不配置(采用电葫芦运输管片）电动双梁无平板车无管片小车管片储备能力片1—3无管片小车承载能力t4吨×2—-无管片吊机吊机型式

低净空电动葫芦电动葫芦环链葫芦双吊双梁+电葫芦最大吊重t3t6.452×2.56.4起升速度mm/s66.77063200-75070行走速度mm/s167150167110170最大起吊高度m104.52.82.84m/2m最大水平输送距离m171813.5+617.813工业气体空气压缩机系统压缩机数量台21112压缩机单台功率kW4537453037+7.5压缩机压力MPa0.70.70.80.80.7储气罐容量m³52112.4储气罐数量个11111空气干燥器型号及数量个1GL-60A/1-1内置式备用发电机组发电机组型式静音型静音型无无，带有接口用户提供静音型发电机组数量台1无—

1发电机组功率kW/台100无100

90输出电压V380无—

380二次风系统通风机功率KW157.5221522通风流量m³/h180001500380007（招标文件）530~750通风机出口风压kPa5001.25

1.2储风筒数量个110221储风筒长度m10005000-30002000储风筒容量m7050100100100储风筒起吊型式

吊耳式安装完毕机械式小型起吊葫芦导向系统全站仪和棱镜之间的角度精确性秒11222全站仪和棱镜间最大操作距离m200200200200200双轴倾角计测量滚动精度mm/m0.001±110mm/25m±10.01双轴倾角计测量倾斜精度mm/m0.001±13mm/25m±10.01电力系统变压器数量套11212变压器单台容量kVA16001600125012501900/15变压器输入电压KV1010101010变压器输出电压KV0.380.40.40.40.4/0.23高压控制柜数量个12111低压配电柜数量个12111无功补偿柜数量套12111无功率补偿柜单台容量kvar365.4150120300120高压电缆卷筒容绳量m400

200400-配备高压电缆长度m400

400不含电缆-单元设备功率主驱动kW800720900600600推进系统kW7575759075螺旋输送机kW15075×2225110110×2皮带机kW3030452237管片拼装机kW2237+7.555包含在推进系统18.5管片吊机kW8.83.5×42062.5×4+3.5×4同步注浆A液kW36.630×26037.530×2+1.5×2同步注浆B液kW

2.2×26030无辅助油泵系统kW33.5无

pneumatic无液压油过滤泵系统kW3.75.5×20.751137+7.5空压机kW9037375522冷却系统kW6.252.215——3.7×3泡沫系统kW10.24×210811×2膨润土系统kW26.515×2225.50.75+0.4注脂系统kW0.415×20.75pneumatic22二次通风kW1571115约1250（以最终设计为准）总功率kW1307.951233.613001005归纳总结结九种端端头加固固方法1.降水法适用于富富含地下下水地层层，有涌水突突水风险险。2．注浆加加固法封堵地下水，加固固地层。。3.搅拌桩施施工法第四系淤淤泥质、、粉质土土地层，，也可细细砂地层层或者粘粘土地层层4.旋喷桩施施工法旋喷桩多多适用于于第四系系沉积层层，稳定定性能好好，加固固效果好好。5.地层冻结结法在无水或或者少水水的淤泥泥质地层层，采用用竖向冻冻结法对于地下下水丰富富的地层层则在盾盾构周边边冻结形形成止水水冰冻墙墙七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术6.素混凝土土墙法主要用于于施工场场地小、、地下管管线密集集、地面面交通繁繁忙、距距离地面面建筑物物基础比比较近的的工程场场地。7.双重钢板板桩与SMW工法适用于具具有一定定稳定能能力、无无水或者者少水的的第四系系沉积地地层，用用于提供供洞门凿凿除后支支撑工作作面的稳稳定。8.NOMST工法与SEW工法适用于配配备硬岩岩切削刀刀具的盾盾构机，，地下水水少或者者无水的地层，，更有利利于减少少由于洞洞门凿除除而带来来的安全全风险。。9.密闭装备备方法采用钢套套筒方法法10.其它方法法可在到达达井中充充满水或或者用砂砂浆充填填，象正正常掘进进，再清除七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术钢套筒方方法七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术土压盾构构工作面面稳定控控制技术术土压平衡衡式盾构构主要通通过泥土土压力来来抵抗掌掌子面释释放的荷荷载，掘掘进过程程中其稳稳定掌子子面的机机理如下下图所示示。七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术当采用土土压平衡衡模式掘掘进时，，需通过过推进速速度与排排土速度度的不断断调节使使土压维维持在设设计范围围内，从从而达到到对土压压的适时时管理。。通常根据据地层特特性和地地面环境境确定一一个土压压上限和和下限值值。是是被被动土压压力、水水压力、、预备压压力的和和，是是主动土土压力、、水压力力的和。。是是静土土压力、、水压力力的和。。以上值加加上0.02就是通常常我们说说的各值值的取值值标准。。同时当当是砂土土层时水水压力（（或者有有才预以以计算。。）七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术上限下限中间说明土压管理理的目标标反映在在数据上上，应使使得地层层的水土土压力P(两者者的合力力)和压压力舱内内的泥土土压力P0相当当，当地地层水、、土压力力之和P与土舱舱内泥土土压力P0相当当时，开开挖面相相对比较较稳定。。螺旋输送送机能否否顺畅排排土是实实现泥土土压力管管理的前前提，必必要时需需对切削削下来的的土和砂砂进行改改良，保保证螺旋旋输送机机顺畅排排土，并并建立合合适的压压力梯减减梯度。。土舱压力力值：重重点关注注中部压压力表值值与中间间值的匹匹配，上上部不得得超过上上限值，，否则会隆隆起。推进时可可以就下下限，如如果不是是流砂或或者是渗渗水量大大的地层层可以更更小；拼拼管模式式（停推推）应向向上限靠靠近。停机时的的保压是是多么的的重要！！！七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术技巧管理渣土改良良技术渣土改良良就是通通过盾构构机配置置的专用用装置向向刀盘面面、土仓仓内或螺螺旋输送送机内注注入水、、泡沫、、膨润土土浆液、、高分子子材料TAC溶溶液或它它们的混混合物，，利用刀刀盘的旋旋转搅拌拌、土仓仓搅拌装装置搅拌拌或螺旋旋输送机机旋转搅搅拌使添添加剂与与土碴混混合。使盾构切切削下来来的碴土土具有好好的流动动性、合合适的稠稠度、较较低的透透水性和和较小的的摩阻力力，以满满足在不不同地质质条件下下盾构掘掘进可达达到理想想的工作作状况。。七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术主要目的的1）砂质质黏性土土和全、、强、中中风化泥泥质粉砂砂岩主要是要要稳定开开挖面，，防止刀刀盘产生生泥饼，，并降低低刀盘扭扭矩。一一般采取取分别向向刀盘面面和土舱舱内注入入泡沫的的方法进进行碴土土改良，，必要时时可向螺螺旋输送送机内注注入泡沫沫。2）硬岩岩地段主要是降降低对刀刀具、螺螺旋输送送机的磨磨损，防防止涌水水，一般般采取向向刀盘前前和土舱舱内及螺螺旋输送送机内注注入含水水量较大大的泡沫沫为主。。七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术3）富水水地段和和其他含含水地层层主要是要要防止涌涌水、防防止喷涌涌、降低低刀盘扭扭矩，一一般向刀刀盘面、、土舱内内和螺旋旋输送机机内注入入膨润土土泥浆，，并增输输送机内内注入的的膨润土土，以利利于螺旋旋输送机机形成土土塞效应应。七、土压压盾构法法隧道施施工关键技技术4）富水水砂土地地层需要注入入膨润土土溶液；；有安全全同时注注入泡沫沫与膨润润土溶液液；而当当为非含含水砂层层时则主主要是保保持土舱舱内的压压力平衡衡，以稳稳定开挖挖面，并并控制地地层沉降降，拟采采取向刀刀盘面和和土舱内内注入泡泡沫来达达到改良良碴土的的目的，，泡沫注注入量根根据具体体情况确确定。七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术5）均质质淤泥质质地层或或者粉土土地层加入水即即可6）粉细砂砂地层可加入泡泡沫或者者比重为为1.05以下下的膨润润土溶液液。七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术使碴土具具有较好好的土压压平衡效效果，利利于稳定定开挖面面，控制制地表沉沉降；使碴土具具有较好好的止水水性，以以控制地地下水流流失；使切削下下来的碴碴土顺利利快速速进入土土舱，并并利于螺螺旋输送送机顺利利排土；；可有效效防止土土碴黏结结刀盘而而产生泥泥饼；可防止或或减轻螺螺旋输送送机排土土时的喷喷涌现象象；可有效降降低刀盘盘扭矩，，降低对对刀盘、、刀具和和螺旋输输送机的的磨损。。渣土改良良的具体体作用七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术同步注浆浆示意图图之背衬注浆浆七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术二次注浆浆注浆孔孔与注浆连接接之背衬注浆浆七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术之背衬注浆浆背衬注浆浆的方法法及适用用范围目的扩散机理机具设备工艺及应用同步注浆充填盾尾空隙填充盾构机的注浆系统通过盾尾的注浆管注浆，注浆与掘进同步进行，注浆速度与掘进速度相适应，多用于自稳能力较差的地层。即时注浆充填盾尾空隙填充盾构机的注浆系统通过管片上的注浆孔（吊装孔）注浆，注浆滞后于掘进一定时间，多用于自稳能力较强的地层。补强注浆提高背衬注浆层的防水性及密实度渗透~劈裂双液注浆泵通过管片上的注浆孔，采用凝结速度快、固结效果好的水泥-水玻璃浆按一定的配比进行补充注浆，起到补充充填和堵水的作用，多用于注浆不足的地方和富含水地段。七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术之背衬注浆浆背衬注浆浆的浆液液类型浆液类型优点缺点惰性浆液凝结时间长，不易堵管，注浆效率高，成本低防水效果差，对控制地面沉降或约束管片不利，强度较低活性浆液凝固后能增强隧道的防水性，对地面沉降控制和管片约束有利凝结时间短，易堵管，成本较高单液浆设备简单，成本低；若用活性浆液，后期强度高，堵管易清理凝结时间长，注浆效果发挥慢；浆液易流失，对盾尾密封性能要求高双液浆凝结快，利于尽早发挥注浆的功效；浆液易流失设备较复杂，成本高；后期强度不高，堵管时不易清理；水玻璃易伤害人员或污染环境，对施工管理要求较高七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术之背衬注浆浆现常用的的同步注浆浆材料浆液的主要技术术指标：1、胶凝时时间：初初凝3~5h，终凝4~12h，对于特特殊地层层初凝时时间可缩缩短至45min。2、固结体体强度：：对于软软土地层层略大于于围岩强强度，对对于硬质质围岩1天不小于于0.3MPa，28天不小于于2.5MPa。3、固结率率：>95%，即固结结收缩率率<5%。4、稠度：：8～12cm。5、浆液稳稳定性：：静置不不沉淀、、不离析析或在胶胶凝时间间内静置置沉淀离离析少。。倾析率率（静置置沉淀后后上浮水水体积与与总体积积之比））小于5%。6、防稀释释性：在在压力地地下水作作用下，，浆液具具有较好好的防水水稀释性性能。七、土压压盾构法法隧道施施工关键键技术之背衬注浆浆注浆参数数与沉降降控制的的关系注浆的目目的是填填充环向向间隙，，但其根根本目的的还是控控制地层层损失造造成的沉沉降。地层损失失：其一为由由于失水水而产生生的地层层水与细细粒径的的流失其二是由由于地层层失稳局局部坍陷陷而造成成的地层层损失浆液要向向工作舱舱内流失失注入率λλ要求在在130%-215%之间。优化注浆浆参数主要还是是调整注入入率的大大小，当当地层处处于稳定定性地层层或者无无水情况况时，其其地层损损失将会会非常微微小，可可以向小小值优化化和调整整，如广广州部分分地层注注入率最最小可到到125%；而当地地层处于于不稳定定地层或或者有水水时，容容易形成成超挖或或者小的的坍陷，，因此则则需要向向大值优优化和调调