不同地质条件下的盾构选型讲义

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界

更

畅

通盾构机设备选型

中交天和机械设备制造有限公司

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引言选型的主要内容选型的基本原则选型的依据选型的步骤选型的主要方法刀盘结构型式选择刀盘刀具选择刀盘驱动部简单介绍自从1825年布鲁诺尔在英国泰晤士河下首次使用盾构技术开挖隧道以来，盾构技术经历了近200年发展历程。当前,盾构法能够适用于任何水文地质条件下的施工，无论是松软的，坚硬的，有地下水的，无地下水的，地下暗挖隧道工程都可用盾构法。盾构法创始人法国工程师布鲁诺尔一引言布鲁诺尔发明的世界上第一台盾构仅掘进458m长的隧道就历时18年(1825～1843)，施工中经历了5次特大洪水，牺牲了6条生命。一引言1828年1月12日泰晤士河底隧道施工时发生涌水目前，盾构法隧道施工技术在世界许多国家不断得到发展，但在推广与应用上也出现了一些施工事故。据统计，80%以上事故是因盾构的选型失误所引起，不仅影响了整个工程的工期，还造成了极大的经济损失和不必要的人员伤亡。一引言广州地铁一号线经过风化岩石地层，由于盾构机械的不适应性，在此地层段掘进速度低、刀具磨耗严重、地表沉降大、出现泥饼现象等等，甚至还导致三栋3～4层楼房坍塌。一引言广州地铁二号线由于盾构刀具配置不合理，刀具凸出刀盘面板层次不协调，装备扭矩不足，导致刀盘经常形成泥饼，盾构掘进速度缓慢。一引言广州地铁三号线施工时,遇上软下硬地层，掘进异常困难，导致地表房屋大量损坏，最大开裂缝宽达12cm。一引言房屋开裂防洪堤坍塌地表下沉广州地铁四号线小新区间左线施工时，由于刀盘与地层适应性不好，盾构在江底施工时，刀盘刀具磨损严重，最后不得已采用在右线相同位置开挖横通道，到左线刀盘部位进行刀盘面板修复。500m的过江段施工，带压换刀12次，月均进度仅72.3m。一引言刀盘磨损严重开挖横通道刀盘修复深圳铁一号线施工中三次遇到地质突变，一次为上软下硬地质，两次为孤石侵入隧道。导致刀盘面板14处被磨穿；滚刀严重的弦磨和损坏；所有切刀刮刀损坏。一引言盾构施工工与工程程地质、、水文地地质、地地形地貌、地面建建筑、地地下管线线与构筑筑物、隧道结构构、线路线线型等因因素息息息相关，，盾构机应应该依据这些些具体条条件来“量身定定做”。。盾构施工能否否成功，，关键取取决于盾盾构的选型，取决于于盾构能能否适应应现场的的施工环环境。一引言1、选型需要解决决的问题题二选型型的主要内容盾构机选选型必须须解决以以下三个个技术问问题：（1）支护：用什么么支护形形式来支支护正面面土体，，确保在在盾构机机推进中中，保持持开挖面面的稳定定。（稳稳得住）（2）开挖：：用什么么刀具开开挖正面面土体。。（掘得得进）（3）排土：：开挖下下来的土土渣，用用什么排排土方式式迅速排排出，使使土舱内内渣土排排出速度度与开挖挖速度相相符。（（排得出出）2、选型的的主要内内容二选型型的主要内容（1）机型选择：软软土式还还是复合式、泥水式还还是土压压式、闭胸胸式还是敞开式；；（2）主要部件件选择：：刀盘、、刀具、、螺旋输送送机等；；（3）主要参数数计算：：刀盘直直径、开开口率、、转速、扭矩、功率，，推力，，掘进速速度，铰接，，螺旋输输送机功率等；（4）后配套设设备选择。3、掘进机机的相关关分类二选型型的主要内容隧道掘进进机的大类–软土隧道道掘进机机——盾构机–岩石隧道道掘进机机——TBM硬岩掘进进机盾构机的的“类型””分为泥水水盾构机机和土压压盾构机机。二选型型的主要内容泥水盾构构机复合式盾盾构机TBM软土式盾盾构机软土式土压平衡衡盾构机机二选型型的主要内容适用地质质条件：：未固结成岩岩的软土土、某些半固结成成岩及全全风化和和强风化化围岩地质质。刀盘特点点：仅安装软土土刀具(鱼尾刀、、切刀、刮刀刀)，无需滚滚刀。复合式土土压平衡衡盾构机机二选型型的主要内容适用地质质条件：：既适用于软软土、又又适用于软软硬不均均、全断断面硬岩岩的复杂杂地层。。刀盘特点点：既安装有软土刀具具，如切刀刀和刮刀刀，又可安装装硬岩用用滚刀，，且滚刀刀与切削削刀可相相互更换换。3、盾构机的掘进模式式二选型型的主要内容盾构机的的“模式””是指掘掘进操作作方式。。土压平衡盾盾构的““模式式”可分分为土压压平衡模式、半敞开开式、敞敞开式三三种。泥水盾构的““模式””可分为为泥水平平衡模式式(也称直接控制制模式)和气垫模模式(也称气泡舱舱模式)两种。二选型型的主要内容敞开式模模式土压平衡衡模式半敞开式式-加气辅助助模式土压平衡模式二选型的主要内容（1）适应的工况况a、洞身处于自稳定性差的地层；b、当地层可能能有较大涌水水时；C、断裂、构造造破碎带、断断层及溶洞等等不良地质地段；d、过重要建筑物。（2）土仓压力的控制方法a、通过螺旋输输送机来控制排土量的模式；b、通过推进速速度来控制进土量的模式。半敞开模式二选型的主要内容（1）适应的工况况a、当洞身处于软硬硬不均地段。。b、具有一定自稳稳能力和地下下水的压力不不太高（小于于1.5bar）的地层，其防止地下下水渗入的效效果取决于压压缩空气的压压力。（2）半敞开式模式的的实现a、稳定正面的的部分压力由由压缩空气来来实现，气压压控制标准值值为静水压力力值与松散土土柱压力值之之和；b、利用气压和和泥阻止涌水水和坍塌。敞开模式二选型的主要内容（1）适应的工况况a、能够自稳、、地下水少的的地层。（2）敞开式模式的实现a、盾构机切削削下来的碴土土进入土仓内内，即刻被螺螺旋输送机排排出。b、土仓内仅有有极少量碴土土，基本处于于清空状态，，掘进中刀盘盘和螺旋输送机机扭矩较小。；b、停机时人员员可以随时进进入土仓。泥水平衡模式盾构机二选型的主要内容泥水盾构具有有二种模式:即泥水平衡模模式和气垫平衡模模式。泥水平衡模式式二选型的主要内容泥水平衡模式式其原理是通通过刀盘来切削掌子面面的围岩，位于地面的送泥泵将浆浆液送入开挖仓，排泥泵将刀刀盘切削下来来并经搅拌的泥浆泵泵送至地面的的泥水处理系统进行行分离，通过过控制送排泥量来使使开挖仓维持持一定的压力，这个个压力即可平衡掌子面的水压和土压压，保证掌子面的稳定。气垫平衡模式式二选型的主要内容气垫平衡模式机理：开挖仓内的的泥水压力通通过气压调节节方式进行控控制。三盾构选型的原则1.安全适应性2.技术先进性3.经济合理性四盾构选型的依据1、盾构盾构选型的依据：（1）工程地质、、水文地质条件件颗粒级配，抗压强强度，含水率率，渗透系数数，地下水位,砾石直径，压压密特性，孔孔隙水压等；（2）隧道长度、、隧道平纵断断面及横断面面形状和尺寸等设计参数；；（3）周围环境条件地上及地下建建构筑物分布布，地下管线线埋深及分布，沿线河河流、湖泊、、海洋的分布布，沿线交通情况、施施工场地条件件，气候条件件，水电供应情况等；（4）隧道施工工工程筹划及节节点工期要求求；（5）宜用的辅助助工法；（6）技术经济比比较。五盾构选型的主要步骤2、盾构选型主要步骤骤（1）在对工程地地质、水文地地质条件、周周围环境、工工期要求、经经济性等充分分研究的基础础上选定盾构构的类型；对对敞开式、闭闭胸式盾构进进行比选；（2）根据地层的的渗透系数、、颗粒级配、、地下水压、、环保、辅助助施工方法、、施工环境、、安全等因素素对土压平衡衡盾构和泥水水盾构进行比比选；（3）根据详细的的地质勘探资资料，对盾构构各主要功能能部件进行选选择和设计：：如刀盘驱动动型式，刀盘盘结构型式、、开口率，刀刀具种类与配配置，螺旋输输送机的形式式与尺寸等；五盾构选型的主要步骤（4）主要技术参参数计算，主主要包括刀盘盘直径、开口口率、转速、、扭矩、驱动动功率、推力力、掘进速度度，螺旋输送送机功率、直直径、长度，，送排泥管直直径，送排泥泥泵功率、扬扬程等；（5）根据地质条条件选择与盾盾构掘进速度度相匹配的盾盾构后配套施施工设备。六盾构选型的主要方法3、根据地层的渗透系系数进行选型（1）渗透系数是土渗透性强强弱的定量指指标，定义为单位水力梯度下的的单位流量，，表示水通过过土体空隙的的难易程度，，量纲为距离离/时间，常用m/s，即水每秒钟钟透过土体空空隙的距离。。（2）渗透系数越大，土体透透水性越强，，即土中空隙隙越大，土体体越松散；反反之则土体越越密实。通常常，渗透系数数越大，地层层含水量亦越越大，即为富富水地层。六盾构选型的主要方法k＜10-7m/s——土压式10-7m/s＜k＜10-4m/s——土压、泥水式k＞10-4m/s——泥水式六盾构选型的主要方法常见土的渗透透系数参考表表六盾构选型的主要方法根据地层渗透透系数与盾构的关系，若地层以各各种级配富水水的砂层、砂砾层为为主时，宜选用泥水盾构构，其他地层宜选用土压平衡盾构。六盾构选型的主要方法4、根据地层的颗粒级级配进行选型型颗粒级配指组成土土体的各种粒粒径颗粒所占占的数量，有有连续级配与与间断级配之之分。一般来说，细颗粒含含量多，碴碴土易形成成不透水的的流塑体，，容易充满满土仓的每每个部位，，在土仓中中可以建立立压力，以以平衡开挖挖面的土体体，此时，，选择土压压平衡盾构构比较适宜。相反，砂卵石等等粗颗粒含含量多的地地层，土渣渣无法均布布于土仓中中，不宜建立土压平衡模模式，此时时以泥水平平衡盾构较较为适宜。。六盾构选型的主要方法法大体上当岩岩土粉粒和和粘粒的总总量达到40％以上时，，通常会选选用土压平衡盾构机机，相反的的情况选择择泥水盾构构。粉粒的绝对对大小通常常以0.075mm为界。土压盾构泥水盾构六盾构选型的主要方法法5、根据水压压进行选型型当水压较大大时，若采采用土压平平衡盾构，，螺旋输送送机难以形形成有效的的土塞效应应，在螺旋旋输送机排排土闸门处处易发生碴碴土喷涌现现象，引起起土仓中土土压力下降降，导致开开挖面坍塌塌，引起地地表沉降甚甚至塌陷。。六盾构选型的主要方法法水压＞0.3Mpa——泥水式或增大螺旋旋输送机长长度或采用用二级螺旋旋输送机水压＜0.3Mpa—土压式盾构选型依依据-地质、水文文渗透系数渗透系数渗透系数k＜10-7m/s———土压式10-7m/s＜k＜10-4m/s———土压、泥水式k＞10-4m/s———泥水式粘土、粉土土含量＞40%———土压式粘土、粉土土含量＜＜40%———泥水式水压＜0.3MPa——土压式水压＞0.3MPa———泥水式六盾构选型的主要方法法六盾构选型的主要方法法6、根据隧道断面与与环境因素素选型隧道断面环境因素大型、超大大断面——泥水式盾构中小型断面——土压式盾构泥水式盾构——环保性能较差土压式盾构——环境适用性强六盾构选型的主要方法法7、按盾构机横截截面的形状状分类超小型盾构Ф<1m小型盾构Ф3.5m≥≥φ≥1m中型盾构Ф6m≥φ≥3.5m大型盾构Ф14m≥φ≥6m超大型盾构Ф18m≥φ≥14m特大型盾构构Ф>18m六盾构选型的主要方法法各类盾构适适用情况土压式盾构：：粉土、粘粘土、淤泥泥质粉土层，对于沙砾含量较较多而不具具有流动性性的土质，，需添加泡泡沫、泥浆浆等添加材料；泥水式盾构：河河底、海底底等高水压压的中、粗粗砂、砾石石、卵石地地层，含水水量高的各各种不稳定定地层、易易发生涌水水的地层，，有时需配配合采用辅辅助工法。确保安全！！归纳1、刀盘的主主要功能七刀盘结结构型式选选择开挖土体并将将土送入土土仓；稳定、支撑撑掌子面；搅拌土体，改善碴土的流塑性便便于排出。。要求：提高开挖挖速度，确确保开挖面面稳定。设计要素：刀盘盘的结构形形式、刀盘盘支承方式式、刀盘开口率、刀刀具的布置置等。2、刀盘的结构构形式七刀盘结结构型式选选择刀盘的结构构形式主要要有面板式式和辐条式式两种。面板式刀盘盘辐条式刀盘盘采用面板式刀盘盘时，由于于泥土流经经刀盘面板板的开口进进入土仓，，盾构掘进进时土仓内内的土压力力与开挖面面的土压力力之间产生生压力降，，且压力降降的大小受受面板开口口的影响不不易确定，，从而使得得开挖面的的土压力不不易控制。。七刀盘结结构型式选选择七刀盘结结构型式选选择可更换式先先行刀8连中心先行行刀磨损检测刀刀刮刀注入口保护护刀导向刀保护刀七刀盘结结构型式选选择刀盘外周耐耐磨板刀具磨损检检测刀盘磨损检检测刀盘注入口口保护刀面板式刀盘盘的特点七刀盘结结构型式选选择优点：一是以面面板支撑掌掌子面，确确保掌子面面的稳定，，二是通过过刀盘的开开口限制进进入土仓的卵石粒粒径；缺点：由于受刀刀盘面板的的影响，开开挖面土压压≠测量土土压，因而而土压管理理困难；由由于受面板板开口率的的影响，碴碴土进入土土仓不顺畅畅、易粘结结、堵塞、、结泥饼；；且刀具负负荷大，刀刀盘扭矩大大，刀盘及刀具易易磨损。辐条式刀盘盘的特点七刀盘结结构型式选选择优点：辐条式刀刀盘仅有几几根辐条，，土、砂流流动顺畅，，有利于防防止粘土附附着，不易易粘结和堵塞；由由于没有面面板的阻挡挡，碴土从从开挖面进进入土仓时时没有土压压力的衰减减，开挖面土压=测量土压，，因而能对对土压进行行有效的管管理，能有有效地控制制地面沉降降；同时刀刀具负荷小小，寿命长长。缺点：不利于保保证开挖面面的稳定；；不便于安安装滚刀。辐条式刀盘也能能安装滚刀刀，对挖掘地地质针对性性设计。考考虑在淤泥质粘土、粘土、、粉质粘土土地层中掘进时，防防止刀盘中中心及面板板上结泥饼饼，以降低低刀盘扭矩矩，刀盘开口率较大大，中心部部基本为敞开式，并并且区间有有卵石层，考虑刀刀具的耐磨磨性，所以以在外周布布置了8把单刃滚刀刀。右图为北北京地铁14号线07标设计的刀刀盘。七刀盘结结构型式选选择辐条式刀盘盘上的滚刀刀一般设计计成与先行行刀可互换换式，可根根据地质的的需要将滚滚刀换装成成先行刀。。同时，辐辐条式刀盘盘也可设计计成可互换换的刀盘，，在辐条之之间安装可可拆卸的面面板，即可可变为辐条+面板式刀盘。。七刀盘结结构型式选选择七刀盘结结构型式选选择滚刀刀盘(32%)1、刀盘开口口率：32%，中心开率率为38%2、刀盘配置置：滚刀总总刃数42，刃间距为为86mm，全部为单单刃滚刀，，仿形刀1把，主切削削刀88把，外周保保护刀16把，刀箱保保护刀12把。3、适用地质质：含砾粉质粘粘土与粉土土、强风化化粉细砂岩岩、强、中中风化粉细细砂岩、粉粉质粘土强强风化粉细细砂岩、中中风化凝灰灰岩、粉砂砂互层、中中粗砂夹砾砾卵石、强强中风化泥泥岩。此刀刀盘在南京机场段段DJ-XK02标段、南京京地铁四号号线工程TA12标有过实际际使用业绩绩，最高月月进度为541M。3、业绩案例例七刀盘结结构型式选选择3、业绩案例例滚刀刀盘(34%)1、刀盘开口口率：34%，中心开率率为38%2、刀盘配置置：滚刀总刃数42，刃间距为为86mm，双刃滚刀1把，其余全全部为单刃刃滚刀，焊接型先行行刀28把，仿形刀1把，主切削削刀56把，外周保护护刀20把，刀箱保保护刀12把。3、适用地质质：含砾粉质粘粘土与粉土土、强风化化粉细砂岩岩、强、中中风化粉细细砂岩、粉粉质粘土强强风化粉细细砂岩、中中风化凝灰灰岩、粉砂砂互层、中中粗砂夹砾砾卵石、强强中风化泥泥岩。此刀刀盘佛山地地铁2号线一期工程湖涌站～绿绿岛湖站区间使用。七刀盘结结构型式选选择3、业绩案例例软土刀盘（（27%）1、刀盘开口口率：27%，中心开率率为30%2、刀盘配置置：滚刀总总刃数58，刃间距为为89mm,单刃滚刀40把，双刃滚滚刀9把，超挖滚滚刀1把，主切削削刀130把，外周保保护刀12把，刀箱保保护刀30把。3、适用地质质：淤泥质质黏土、黏黏土、粉质质黏土、中中砂、弱风风化花岗岩岩、全风化化花岗岩，，岩石单轴轴抗压强度度最大约149MPa。此刀盘盘施工于珠海市区至至珠海机场场城际轨道道交通工程程。七刀盘结结构型式选选择3、业绩案例例8m软土刀盘（（68%）1、刀盘开口口率：68%2、刀盘配置置：鱼尾刀刀1把，切削刀刀96把，先行刀刀46把，仿形刀刀1把。3、适用地质质：黏土、砂质质淤泥、粉粉砂、粉粉质粘土、、流泥、圆圆砾、回填填片石。此刀盘在在秦山核电厂厂扩建项目目排水隧道道岩土工程程有使用业绩绩，最高月月进度为322m。七刀盘结结构型式选选择3、业绩案例例软土刀盘(辐条面板式式)(50%)1、刀盘开口口率：50%2、刀盘配置置：鱼尾刀刀1把，切削刀刀86把，先行刀刀42把，外周保保持刀12把，仿形刀刀2把，一备一一用。3、适用地质质：淤泥质粘土、粘土、、粉质粘土土、粘质粉粉土、砂质质粉土、粉粉砂、极细细砂、中粗粗砂。此刀盘在上上海、苏州州、无锡、、天津、北北京、南昌昌有广泛使使用，并且且其他盾构构机公司制制造的软土土盾构机上上都有采用用此形式，，此刀盘施施工于武汉市轨道道交通三号号线12标。八刀盘刀具选择对于盾构机机来说,掘削系统即是掘削刀刀盘及其驱驱动系统。。掘削系统统对于盾构构机的施工工效果有着着决定性的的影响,而且选择的的差异对盾盾构机造价价也有着很很大的影响响,刀盘选型可可以影响到到总造价的的4％～8％,尤其掘削设设备的装备备扭矩是盾盾构机最基基本的参数数之一。盾构机掘削削刀盘即作转动的的盘状掘削削器，由掘掘削地层的的刀具、稳稳定掘削面面的面板、、出土槽口口、刀盘驱驱动部等构构成。八刀盘刀刀具选择盾构机刀具具可根据运运动方式、、布置位置置和方式及及形状等进进行分类。。按切削原原理划分，，盾构机的的刀具一般般分为切削削刀刀和滚刀刀两种种，，其其余余形形式式的的刀刀具具为为辅辅助助刀刀具具。。切切削削刀刀又又分分为为齿刀刀、刮刀刀和先行行刀刀等。。1、盾盾构构刀刀具具的的分分类类按运运动动方方式式分分类类按安安装装方方式式分分类类八刀刀盘盘刀刀具具选选择择滚刀刀圈圈滚刀刀三连连、、二二连连滚滚刀刀八刀刀盘盘刀刀具具选选择择切削削刀刀的的实实物物照照片片周边边刮刮刀刀周边边刮刮刀刀(背面面)周边边刀刀安安装装位位置置八刀刀盘盘刀刀具具选选择择切削削刀刀的的实实物物照照片片先行行刀刀八刀刀盘盘刀刀具具选选择择2、刀刀具具的的选选择择对于于不不同同地地层层的的开开挖挖，，盾盾构构的的刀刀具具通通常常采采用用不不同同型型式式：：开开挖挖地地层层为为硬硬岩岩时时，，采采用用滚滚刀刀；；地地层层为为较较软软岩岩石石时时，，采采用用齿齿刀刀；；地地层层为为软软土土或或破破碎碎软软岩岩时时，，可可采采用用切切刀刀(或刮刮刀刀)。卵石石层层(N>40)砂砾砾卵卵石石(10<N<40)洪积积土土(砂质质土土)(10<N<25)冲击击粘粘土土(0<N<10)标准准贯贯入值值八刀刀盘盘刀刀具具选选择择3、刀刀具具的作作用用及及切切削削机机理理切削削刀是是盾盾构构机机切切削削开开挖挖面面土土体体的的主主刀刀具具，，切切削削刀刀一一般般形形状状如如左左下下图图所所示示。。一一般般情情况况下下，，β(前角角)与α(后角角)值随随切切削削地地层层特特性性不不同同变变化化，，取取值值范范围围在在5～20度之之间间，，粘粘土土地地层层稍稍大大，，砂砂卵卵石石地地层层稍稍小小。。切削削刀刀一一般般形形状状示示意意图图切削削刀刀八刀刀盘盘刀刀具具选选择择切削削刀为为盾盾构构机机开开挖挖非非岩岩质质地地层层的的基基本本刀刀具具，，其其形形状状、、布布局局将将对对开开挖挖效效果果有有重重要要影影响响。。切切削削刀刀切切削削土土体体的的示示意意见见下下图图。。对对于于软软土土地地层层或或经经滚滚刀刀破破碎碎后后的的碴碴土土将将通通过过切切刀刀和和刮刮刀刀进进行行开开挖挖。。碴碴土土随随切切刀刀、、刮刮刀刀正正面面进进入入碴碴槽槽，，因因此此切切刀刀、、刮刮刀刀既既具具有有切切削削的的功功能能又又具具有有装装载载的的功功能能。。切削削刀刀切切削削土土体体示示意意图图八刀刀盘盘刀刀具具选选择择先行行刀刀顾名名思思义义，先先行行刀刀即即为为先先行行切切削削土土体体的的刀刀具具。。先先行行刀刀在在设设计计中中主主要要考考虑虑与与切切削削刀刀组组合合协协同同工工作作。。刀刀具具切切削削土土体体时时，，先先行行刀刀在在切切削削刀刀切切削削土土体体之之前前先先行行切切削削土土体体，，将将土土体体切切割割分分块块，，为为切切削削刀刀创创造造良良好好的的切切削削条条件件。。据据其其作作用用与与目目的的，，先先行行刀刀断断面面一一般般比比切切削削刀刀断面面小小。采用用先先行行刀刀，一一般般可可显显著著增增加加切切削削土土体体的的流流动动性性，，大大大大降降低低切切削削刀刀的的扭扭矩矩，，提提高高刀刀具具切切削削效效率率，，减减少少切切削削刀刀的的磨磨耗耗。。在在松松散散体体地地层层，，尤尤其其是是砂砂卵卵石石地地层层使使用用效效果果十十分分明明显显。。先行行刀刀刀具具形形状状及及与与切切削削刀刀协协同同切切削削土土体体的的示示意意图图见见左左下下图图。。先行行刀刀八刀刀盘盘刀刀具具选选择择贝壳壳刀刀(也称称撕撕裂裂刀刀)实质质上上是是先先行行刀刀，，盾盾构构机机穿穿越越砂砂卵卵石石地地层层时时，，若若采采用用滚滚刀刀型型刀刀具具，，因因土土体体属属松松散散体体，，在在滚滚刀刀掘掘进进挤挤压压下下会会产产生生较较大大变变形形，，大大大大降降低低滚滚刀刀的的切切削削效效果果，，有有时时甚甚至至丧丧失失切切削削破破碎碎能能力力。。采采用用贝贝壳壳刀刀，，将将其其布布置置在在刀刀盘盘前前端端面面，，专专用用于于切切削削砂砂卵卵石石，，可可较较好好地地解解决决盾盾构构机机切切削削土土体体(砂卵卵石石)的难难题题。。盘圈圈贝贝型型刀刀实实物物照照片片盘圈圈贝贝型型刀刀示示意意图图八刀刀盘盘刀刀具具选选择择鱼尾尾刀刀采用用大刀刀盘盘全全断断面面切切削削土土体体，，布布置置在在刀刀盘盘不不同同位位置置的的切切削削刀刀，，从从刀刀盘盘外外周周至至中中心心，，运运动动圆圆周周逐逐渐渐减减小小，，中中心心点点理理论论上上可可以以视视为为零零，，相相应应土土体体流流动动状状态态也也是是越越来来越越差差。。而而且且中中心心支支撑撑部部位位(直径约1.5m)不能布置置切削刀刀，为改改善中心心部位土土体的切切削和搅搅拌效果果，可考考虑在中中心部位位设计一一把尺寸寸较大的的鱼尾刀刀。鱼尾刀示示意图八刀盘盘刀具选选择根据经验验，鱼尾尾刀的设设计和布布置可应应用两个技巧巧：其一让盾盾构机分分两步切切削土体体，利用用鱼尾刀刀先切削削中心部部位小圆圆断面(直径约1.5m)土体，而而后扩大大到全断断面切削削土体，即将鱼鱼尾刀设设计与其其他切削削刀不在在一个平平面上，，一般鱼鱼尾刀先先行600mm左右，保保证鱼尾尾刀最先先切削土土体；其二是将将鱼尾刀刀根部设设计成锥锥形，使刀盘盘旋转时时随鱼尾尾刀切削削下来的的土体，，在切向、、径向运运动的基基础上，，又增加加一项翻翻转运动动(如同犁地地一般)：这样既既可解决决中心部部分土体体的切削削问题和和改善切切削土体体的流动动性，又又大大提提高盾构构机整体体掘进水水平。鱼尾刀切切削土体体示意图图八刀盘盘刀具选选择仿形刀盾构机一一般设计计两把仿仿形刀(一把备用用)，布置在在辐条的的两端。。施工时时，可以以根据超超挖多少少和超挖挖范围的的要求，，从辐条条两端径径向伸出出和缩回回仿形刀刀，达到到仿形切切削的目目的。仿仿形刀伸伸出最大大值一般般在80～130mm之间。盾盾构机在在曲线段段推进、、转弯或或纠偏时时，通过过仿形超超挖切削削土体创创造所需需空间，，保证盾盾构机在在超挖少少、对周周边土体体干扰小小的条件件下，实实现曲线线推进和和顺利转转弯及纠纠偏。八刀盘盘刀具选选择滚刀随着城市轨道道路网的的延伸及及建设力力度的加加大，盾盾构区间间不仅需需穿越常常见的软软弱地层层，同时时还需在在部分硬硬岩地段段中通过过。因此此在刀具具选择上上既要考考虑在软软岩中开开挖的需需要，也也要考虑虑在硬岩岩中的要要求。一一般认为为刮刀适适用于土土层及部部分软岩岩，滚刀适适用于硬岩，其其中单刃刃滚刀能能用在强强度很高高的岩石石中。单刃滚刀刀二连滚刀刀三连滚刀刀八刀盘盘刀具选选择滚刀的破破岩机理理：安装在刀盘上上的滚刀在在千斤顶的的作用下下紧压在在岩面上上，随着着刀盘的的旋转，滚刀一一方面绕刀盘中中心轴公公转，同同时绕自自身轴线线自转。。滚刀在在刀盘的的推力、、扭矩作作用下，，在掌子子面上切切出一系系列的同同心圆沟沟槽。当当推力超超过岩石石的强度度时，滚刀刀刀尖尖下的岩岩石直直接破破碎，，刀尖尖贯入入岩石石，形形成压压碎区区和放放射状状裂纹，，进一一步加压，，当滚滚刀间间距S满足一一定条条件时时，相相邻滚滚刀间间岩石石内裂裂纹延延伸并并相互互贯通通，形形成岩岩石碎碎片而而崩落落，滚刀刀完成成一次破破岩过过程。八刀刀盘刀刀具选选择硬岩滚滚刀破破岩主主要分分为以以下几几个步步骤：：挤压阶段：滚刀刀在高高推力力作用用下，，切入入岩石石表面面(切入深深度1～10/15mm，取决决于岩岩体强强度)，同时时岩面面产生生局部部变形形及很很高的的接触触应力力。并并在此此应力力作用用下，，刀刃刃与岩岩石接接触部部分的的岩体体产生生粉碎区区，即应应力核核心区区。此此核心心区深深度越越深、、范围围越大大对提提高破破岩效效率越越明显显。八刀刀盘刀刀具选选择起裂阶段段：沿粉粉碎区区周边边应力力大于于岩体体的抗抗拉强强度或或抗剪剪强度度时，，便产产生张张拉裂裂缝。。该裂裂缝是是滚刀刀能否否破岩岩的先先诀条条件。。在应应力核核心区区下层层是应应力过过渡区区，该该区为为应力力衰减减区，，对岩岩体裂裂缝的的产生生不起起控制制性作作用。。在刀刀刃正正下方方分布布有主主裂缝缝，由由于其其方向向与破破岩方方向一一致，，因此此也不不能显显著地地提高高破岩岩效率率，但但能加加大下下个循循环中中压入入阶段段应力力范围围。八刀刀盘刀刀具选选择破碎阶阶段：当相相邻滚滚刀的的间距距使起起裂阶阶段产产生的的裂缝缝相互互连通通时，，表面面部分分岩体体便被被裂缝缝分割割，形形成碎碎片并并脱离离开挖挖面。。八刀刀盘刀刀具选选择影响裂裂缝能能否形形成的的直接接因素素有：：岩石硬硬度：在刀具挤挤压阶阶段，，必须须保证证刀具具硬度度要高高于岩岩石硬硬度，，才能能切入入岩石石表面面，形形成必必要深深度的的应力力核心心区。抗压强强度：：刀具切切入岩岩石表表面后后，当当应力力大于于岩石石抗压压强度度(单向应应力条条件)或抗压压强度度与地地层主主应力力组合合值(三向应应力条条件)时才能能形成成粉碎碎区，，以保保证裂裂缝产产生位位置具具有一一定深深度。抗拉强强度：是裂缝缝形成成的力力学原原因。。九刀盘驱动动部简