盾构机的种类、构造、选型及管片拼装技术

1盾构机机的种种类、、构造造、选选型及及管片片拼装装技术术1.盾构机机的种种类盾构机机是盾盾构法法施工工的主主要施施工机机械，，按开开挖面面与作作业室室之间间的隔隔墙构构造可可分为为全开开敞式式、半半开敞敞式及及密封封式三三种。。种类类划分分如下下所示示：盾构机机的种种类和和构造造全开敞敞式全开敞敞式盾盾构机机是指指没有有隔墙墙、开开挖面面敞露露状态态的盾盾构机机。根根据开开挖方方式的的不同同，又又分为为手掘掘式、、半机机械化化式及及机械械式三三种。。这种种盾构构机适适用于于开挖挖面自自稳性性好的的围岩岩。在在遇到到开挖挖面不不能自自稳的的地层层时，，则需需进行行地层层超前前加固固等辅辅助施施工方方法，，以防防止开开挖面面坍塌塌。国内外根据据各种使用用条件的不不同，使用用的盾构也也不同，特特别是面板板及刀具的的形式多种种多样。目前，应用用最广的是是泥水盾构构和土压平平衡盾构。。◆手掘式盾构构◆半机械式盾盾构◆网格式盾构构土压平衡式式盾构土压平衡式式盾构又称称削土密封封式或泥土土加压式盾盾构。它的的前端有一一个全断面面切削刀盘盘，在它后后面有一个个贮留切削削土体的密密封舱，在在其中心处处或下方装装有长筒形形的螺旋输输送机，在在密封舱和和螺旋输送送机，以及及在盾壳四四周装设的的土压传感感装置，根根据需要还还可装设改改善切削土土体流动性性的塑流化化材料的注注入设备。。泥水加压式式盾构泥水加压式式盾构的总总体构造与与土压平衡衡式盾构相相似，仅支支护开挖面面方法和排排碴方式有有所不同。。在泥水加加压式盾构构的密封舱舱内充满特特殊配制的的压力泥浆浆，刀盘(花板型)浸没在泥泥浆中工作作。对开挖挖面支护，，通常是由由泥浆压力力和刀盘面面板共同承承担，前者者主要是在在掘进中起起支护作用用，后者主主要是在停停止掘进时时起支护作作用。泥水平衡盾盾构掘进机机与工法a．直接控控制型(日日本型)直接控制型型(日本型型)泥水加加压式盾构构的泥浆压压力控制由由一套自动动控制泥浆浆平衡的装装置来实现现，见图。。P1为供供泥泵，从从泥浆处理理厂的泥水水调整槽将将泥浆压人人盾构密封封舱，供入入泥浆比重重在1.05~1.25之之间，在密密封舱内与与开挖碴土土混合后的的重泥浆由由排泥泵P2、P3、P4排排至泥浆处处理厂，排排出泥浆比比重在1.1~1.4之间间。密封舱舱的泥浆压压力是通过过调节供浆浆泵P1的的转速或节节流阀的开开口比值来来实现控制制的。泥水室直接控制型泥水加压盾构泥浆自动控制输送系统大刀盘清水槽泥浆调整槽密度计流量计供浆管排浆管伸缩管Vp2p3p4p1b．间接控制制型(德国国型)间接控制型型(德国型型)泥水加加压式盾构构的泥浆压压力控制由由空气和泥泥水双重系系统实现，，见图。空气管半隔板间接控制型泥水加压盾构泥浆压力控制系统混合盾构(Mixshield)混合盾构是是在欧洲发发展起来的的一种新型型盾构。这这种盾构本本机可以构构成一台泥泥水加压式式盾构、气气压式盾构构或土压平平衡式盾构构，当地层层条件变化化时，盾构构的机形可可以随地层层变化而相相应改变调调整。多圆盾构(Multi—CircularFaceShield)多圆盾构是是日本开发发的新型盾盾构，其中中的双圆盾盾构可以用用来修建区区间隧道，，一次开挖挖完成双线线区间隧道道，可以比比两个单独独的圆形隧隧道降低工工程成本工工10%，，减少开挖挖面积15%。三圆圆盾构既可可用来修建建地铁车站站隧道，拆拆下中间盾盾构后又成成为两个单单独盾构，，可以修建建区间隧道道。⑤多圆盾构构(Multi—CircularFaceShield)多圆盾构是是近年日本本开发的新新型盾构，，其中的双双圆盾构可可以用来修修建区间隧隧道，一次次开挖完成成双线区间间隧道，可可以比两个个单独的圆圆形隧道降降低工程成成本工10%，减少少开挖面积积15%。。三圆盾构构既可用来来修建地铁铁车站隧道道，拆下中中间盾构后后又成为两两个单独盾盾构，可以以修建区间间隧道。盾构选型的的基本原则则开挖面稳定定地层的适应应性地下水处理理沉降施工适宜性性安全性辅助工法环境及公害害盾构类型与与渗透性的的关系盾构机的分分类及选型型盾构工序始发掘进注浆管片拼装盾构达到掉头/拆卸管片分类管片宽度为为1.2m，厚度为为350mm；隧道拼装形形式一般分分为以下两两种：1、通缝拼拼装；2、错缝拼拼装；管片类型：：钢管片钢筋混凝土土管片管片成环环后防水橡胶胶膨胀止止水带的的制作止水带制作包角粘子同步注浆浆的作用用同步注浆浆可以对对管片的的环与环环之间的的高差进进行有效效的控制制，以免免管片推推出盾尾尾后管片片下沉或或上浮量量过大，，引起管管片碎裂裂。如图所示管片拼装形式式一般分为两种种：1、为通缝拼装装；2、错缝拼装；；通缝拼装隧道道错缝拼装隧道道管片拼装的特特点通缝拼装：各环管片的的纵缝对齐的的拼装方法，，这种拼装方方法在拼装时时定位容易，，纵向螺栓容容易穿进，拼拼装施工应力力小，但容易易产生环面不不平，并有较较大累计误差差，导致环向向螺栓很难穿穿进，环缝压压密量不够。。错缝拼装：错缝拼装即即前后环管片片的纵缝错开开拼装，一般般错开1/2～1/3块管片弧长，，用此法建造造的隧道整体体性好，拼装装施工应力大大，纵向穿螺螺栓困难，纵纵缝压密差。。但环面较平平正，穿环向向螺栓比较容容易。成环管片管片拼装成环环一共由6块管片组成：：1块落底块D块、2块标准块B1、B2块、2块邻接块L1、L2块、1块封顶块F块。如右图所示红色为外径；；蓝色为内径；；管片拼装顺序序管片拼装顺序序一般为：先先下后上的拼拼装顺序；第一步：拼装装落底块D块；第二步：拼装装标准块B1、B2，左右交叉；；第三步：拼装装邻接块L1、L2左右交叉；第第四步：拼装装封顶块F，纵向插入；；成环后后管片片位置置拼装落底块拼装邻接块拼装标准块拼装封顶块管片拼拼装顺顺序示示意图图第一步第二步第四步第三步KBBA管片片AAA管片的组组装顺序序K管片(封顶块块)的嵌嵌入半径方向插入型BKKBBB封顶块F块的拼装装拼装封顶顶块F块，为纵纵向插入入式；在其左右右两侧涂涂刷润滑滑剂，使使在插入入时不会会过紧，，使止水水带向外外逃出，，影响下下一环管管片的拼拼装；止止水带外外逃直接接影响下下一环管管片在拼拼装时管管片邻接接块L1、L2两角部容容易碎裂裂，并引引起管片片渗漏水水；管片成环环后技术名词词解释管片端头头──每每块管片片的二个个纵向端端面；张角───两块管管片端面面接头缝缝在径向向向外张张开称外外张角，，反之称称内张角角；喇叭───两块管管片端面面接头缝缝在纵向向向推进进方向张张开叫前前喇叭，，反之称称后喇叭叭；踏步───前后两两环管片片内弧面面的不平平整度；；纵向螺栓栓──环环与环之之间的连连接螺栓栓；环向螺栓───同一环环管片块与与块之间的的连接螺栓栓；端肋──管管片中每块块管片两端端头的肋板板；环肋──管管片环向的的肋板；纵肋──管管片在纵向向的加劲肋肋；椭圆度───圆环垂直直、水平两两直径之差差值；超前──指指圆环环面面与推进设设计轴线垂垂直度的误误差，有上上、下超前前和左、右右超前之分分。管片环面的的状态主要要有以下几几种：下超前（右右超前）向下踏步(右)上超前（左左超前）向上踏步(左)纵向错缝环向错缝纵、环向错错缝环面不平或或纵缝前后后喇叭前喇叭后喇叭推进方向千斤顶封顶块前突突管片环面错错位纠偏对于管片十字字缝错位，将将采用楔子对对其进行环面面纠偏；楔子的厚度一一般为3mm、2mm、、1mm；十字缝错缝楔子粘贴判别方法（1）湿迹对于湿迹现象象，水分蒸发发速度快于渗渗入量，用干干手触摸有潮潮湿感，但无无水分浸润感感觉，在隧道道内常规通风风条件下，潮潮湿现象可能能会消失。管管片腰部以以上区域无法法用手触摸，，仅能依靠目目测判断。（2）渗水渗水现象在加加强人工通风风的条件下也也不会消失，，用干手触摸摸，明显沾有有水分，如用用废报纸贴于于渗水处，废废纸将会被浸浸湿变色，对对于腰部以上上区域，可通通过灯光照射射，有无反光光，辅助判断断是否为渗水水。某些情况下，，病害可能介介于湿迹与渗渗水之间，较较难区别，此此时应多种检检查方法并用用，只要一种种检查结果为为渗水，则应应按不利原则则考虑归为渗渗水病害。（3）滴漏滴水现象与其其他渗漏水病病害较容易区区分，但由于于滴漏速度有有快慢，当检检查速度较快快时，容易漏漏检。在检查查过程中，可可注意道床表表面是否有水水迹或小量积积水，如存在在，极有可能能是隧道顶部部滴漏的结果果。（4）漏泥砂砂漏泥现象较易易判断，通常常漏泥时，渗渗水量相对较较大，且夹带带新鲜泥沙，，导致渗出物物浑浊椭圆度允拼装装许偏差值（（mm）（验收）地铁隧道——±5‰D（±0.6‰D）公路隧道——±6‰D（±0.8‰D）检查频率——4点/环（10环）错台：成型隧隧道相邻管片片接缝处的高高差相邻管片的径径向错台（mm）地铁隧道——5（10）公路隧道——6（12）检查频率——4点/环相邻环面环面面错台（mm）地铁隧道——6（15）公路隧道——7（17）检查频率——1点/环净空与椭圆度隧道净空：是是指隧道内轮轮廓线所包围围的空间，包包括隧道建筑筑限界、通风风及其它功能能所需的断面面积。限界“限界”是一一种规定的轮轮廓线，这种种轮廓线以内内的空间是保保证地铁列车车安全运行所所必需的。地下铁道的限限界分为车辆限界、设备限界、建筑限界和受电弓或受流流器限界。它们是根据据车辆外轮廓廓尺寸及技术术参数、轨道道特性、各种种误差及变形形，并考虑列列车在运动中中的状态等因因素，经科学学地分析计算算确定。限界基本内容容限界的坐标系系XOXYY车辆限界车辆限界是指指车辆最外轮轮廓线的限界界尺寸，应根根据车辆的轮轮廓尺寸和技技术参数，并并考虑其静态态和动态情况况下所能达到到的横向和竖竖向偏移量，，按可能产生生的最不利情情况进行组合合确定。二、限界基本本内容车辆辆轮轮廓廓线线(1)车辆辆轮轮廓廓线线的的含含义义(2)车体体外外轮轮廓廓尺尺寸寸我国地铁铁车辆采采用标准准车型和和宽体车车型两种种。将其其分为A型及B型，各型型车辆基基本参数数。标准车型型宽宽体体车型车长19000mm22100mm宽2800mm3000mm高3800mm3800mm限界基本本内容设备限界界设备限界界是指线线路上各各种设备备不得侵侵入的轮轮廓线。。是在车车辆限界界的基础础上再计计入轨道道出现最最大允许许误差时时，引起起车辆的的偏移和和倾斜等等附加偏偏移量，，以及在在设计、、施工、、运营中中难于预预计的因因素在内内的安全全预留量量。二、限限界基基本内内容车辆轮廓线车辆限界设备限界节点1节点1局部放大图建筑限限界(1)建筑限限界的的含义义建筑限限界是是行车车隧道道和高高架桥桥等结结构物物的最最小横横断面面有效效内轮轮廓线线。在在建筑筑限界界以内内、设设备限限界以以外的的空间间，应应能满满足固固定设设备和和管线线安装装的需需要，，还需需考虑虑其他他误差差、测测量误误差、、结构构变形形等。。(2)盾构施施工的的圆形形隧道道和矿矿山法法施工工的马马蹄形形以及及拱形形隧道道，在在列车车顶部部控制制点范范围内内，建建筑限限界以以内，，设备备限界界以外外即建建筑限限界与与设备备限界界之间间的空空间，，宜不不小于于150mm，以满满足电电缆管管线横横穿的的需要要。(3)圆形隧隧道建建筑限限界(盾构法法施工工)。如线线路最最小平平面曲曲线半半径R=300m，圆形形隧道道建筑筑限界界的直直径宜宜为φ=5200mm。8504350Φ=5。200(4)马蹄形形隧道道建筑筑限界界(暗挖法法施工工)。马蹄蹄形隧隧道内内部净净空尺尺寸，，应考考虑施施工误误差才才能满满足建建筑限限界的的要求求，一一般在在建筑筑限界界的两两侧及及顶部部各增增加100m。O2O1O5O3O4O4O3限界考考虑参参数断面类类型。。车辆规格参参数。（长长、宽、高高、转向架架）最高运行速速。轨道曲率、、钢轨类型型。风荷载等椭圆度椭圆度是指指圆形隧道道管片衬砌砌拼装成环环后最大与与最小直径径的差值。。椭圆度的计计算方法如如下：T=2*(a-b)/dT—隧道椭椭圆度。a—隧道的的长半轴。。b—隧道的的短半轴。。d—隧道的的外径。1.在隧道管片片边缘处吊吊多条垂线线，通过两两侧拉皮尺尺的方法，，找出垂直直于各垂线线的测线，，通过不停停的移动尝尝试，找出出最长的测测线A,B，即最长长轴2a。。2.找到隧道长长轴后，取