盾构类型及选型讲解

盾构类型及选型表1 盾构分类按开挖方式分类盾构类型按按开挖面挡土方式分类盾构类型手掘式手掘式开胸式手掘式挤压式半机械式半机械式开胸式机械机械式开胸式机械闭胸式局部气压局部气压挤压式泥水加压泥水加压土压平衡土压平衡7.2.1

盾构的类型盾构类型盾构的选型1.手掘式盾构是一种在工作面采用鹤嘴锄、风镐等工具，用人工开挖土体的盾构，现在仍然在使用。使用这种盾构的基本条件是：由于盾构前方是敞开的，所以开挖面至少在挖掘阶段应无坍塌现象。优点：构造简单、配套设备较少，造价低；缺点：工人劳动强度大、进度慢。盾构类型 盾构的选型盾构类型 盾构的选型2.挤压式盾构在软弱粘性土层中，不适用于人工开挖，可在盾构的前端用胸板封闭以挡住土体，使不致发生地层坍塌和水土涌入盾构内部的危险。盾构向前推进时，胸板挤压土层，土体从胸板上的局部开口处挤入盾构内。它有半挤压和全挤压之分。盾构类型 盾构的选型3.网格式盾构在盾构切口环的前端设置网格梁，与隔板组成许多小格子的胸板，借土的凝聚力，用网格胸板对开挖面土体起支撑作用。盾构推进时，土体克服网格阻力从网格内挤入，把土体切成许多条状土块，在网格的后面设有提土转盘，将土块提升到盾构中心的刮板运输机上运出盾构。这种盾构还是属于手掘式盾构，是一种适合在饱和含水的软塑土层中施工的盾构。4.半机械式盾构在手掘式盾构的前端，装上反铲挖土机械或螺旋切削机以代替人工开挖。从工作形态上看，它更接近于手掘式盾构。盾构类型 盾构的选型5.机械式盾构在盾构的前端，装上和盾构直径相当的切削刀盘，就成为全断面掘进的机械式盾构。这类盾构在实际使用中主要有：(1)开胸式机械盾构(2)局部气压盾构(3)泥水加压盾构(4)土压平衡式盾构盾构类型盾构的选型5.机械式盾构(1)泥水加压盾构1970年代初，英国开发了一种新颖的盾构掘进机，它带有切削刀盘和密闭舱，可平衡开挖面水土压力，这就是泥水加压盾构，全称为泥水加压平衡盾构，也称泥浆盾构，它的出现使盾构掘进技术发生了一次重要的飞跃。这是在局部气压盾构的基础上发展而成的一种盾构。其基本思路是：以加压泥水来取代压缩空气。利用泥水的压力来稳定开挖面土体，而不再需要高压气体。即在局部气压盾构的密封舱内注入泥水，利用泥水的压力来稳定开挖面土体，从而不再需要压缩空气，这就从根本上解决了漏气问题。盾构类型 盾构的选型盾构类型5.机械式盾构(1)泥水加压盾构泥水盾构掘进时，开挖下来的渣土与泥水混合在一起，由管道送往地面处理，解决了连续出土的难题。送到地面的泥水经处理后可以将一部分合格的泥水返回密封舱重新使用，其余的则作为弃土运走。优点：既能抵抗地下水压，又无压缩空气泄漏问题，对隧道埋深适应性大；弃土采用管道输送，安全可靠，效率高；且是一种对地面干扰最小的盾构。缺点：配套设备较多，施工费用和设备投资较高。盾构的选型5.机械式盾构(2)土压平衡式盾构1970年代中期，日本在泥水加压盾构的基础上，研制开发出了土压平衡盾构，并得到了广泛的应用。土压平衡盾构也称泥土加压式盾构。在盾构切削刀盘和支承环之间有一密封舱，称为“土压平衡舱”，在平衡舱后隔板的中间装有一台长筒形螺旋输送器，进土口设在密封舱内的中心或下部。用刀盘切削下来的土充填整个平衡舱，使其达到一定的密度，以保持足够的压力去平衡开挖面的土压力，这就是所谓的土压平衡作用。盾构类型 盾构的选型土压平衡盾构示意图5.机械式盾构(2)土压平衡式盾构盾构类型盾构的选型5.机械式盾构(2)土压平衡式盾构平衡舱内的土压主要是由螺旋输送器的出土量来控制的，出土量多则平衡土压下降，反之则上升，同时还要密切配合刀盘的切削速度和千斤顶的顶进速度，使平衡舱内始终充满泥土而不致挤得过密或过松，这样就可以达到稳定开挖面的效果。土压平衡式盾构既避免了局部气压盾构漏气的缺点，又省去了泥水盾构的泥水输送和地面处理设备，造价低于泥水加压盾构，已广泛应用于地铁的施工中。但由于全断面切削刀盘的存在，在遇到较大直径的砾石时，处理有困难。盾构类型 盾构的选型(2)土压平衡式盾构盾构类型盾构的选型6.异形盾构由于圆形隧道的断面空间利用率低，为弥补这一缺陷，相继出现了多种非圆形的特殊盾构，又称异形盾构。日本在1980年代开发应用了矩形盾构，在1990年代开发应用了任意截面盾构和多圆盾构。目前国内己经有数个生产厂家能够自主设计、生产异形盾构。异形盾构的主要优缺点优点：隧道断面空间利用率比圆形盾构大缺点：衬砌结构受力不如圆形结构，施工机械化程度低盾构类型 盾构的选型盾构的选型是指采用何种盾构来施工。直接关系到隧道的顺利施工与否。选型的过程是技术性与经济性等条件综合评判的过程，盾构越复杂、操作要求就越高、造价也会越高。选型的目的就是要选出既安全可靠，又能保证合理进度与造价的盾构。盾构类型 盾构的选型盾构类型 盾构的选型1.地质条件与水文地质条件砂质土类自立性能较差的地层，应尽量使用闭胸式盾构；地下水较丰富且透水性较好的砂质土，应优先考虑泥水加压盾构；对粘性土，可首先考虑土压平衡盾构；1.地质条件与水文地质条件盾构类型盾构的选型1.地质条件与水文地质条件盾构类型盾构的选型盾构类型盾构的选型2.综合条件(4)地面空间条件泥水加压盾构必须配套大型的泥浆处理和循环系统，因而需要较大的地面空间作为泥浆处理