盾构施工技术概述及盾构机选型案例

盾构施工技术概述及盾构机选型案例分析——广铁七号线8标培训交流材料中交隧道局第三工程公司

2014年3月6日第一章我局承建盾构项目简述第二章盾构施工技术概述第三章盾构机选型第四章盾构机选型案例分析第五章盾构施工后配套设备选型案例目录第一章、我局承建的盾构项目简述

我局自成立2005年成立至今，累计承建的盾构隧道项目13个，盾构隧道总长42430米，其中地铁盾构隧道38290米，大型公路隧道4140米。目前我局共有土压平衡盾构机14台，包括：海瑞克5台，中交天和（石川岛）盾构机7台，中铁装备2台，其中有4台正在生产制造当中；超大直径泥水平衡盾构机（租赁）1台，盾构项目主要分布在上海、广州、北京、南昌、苏州、南京、宁波等地。盾构穿越的地层主要有：淤泥质粘土、砂卵石地层、粉砂质泥岩地层、粉质粘土、冲洪积砂层、残积层、全风化层、强风化层、微风化层等。隧道局盾构项目一览表序号项目名称设计情况基本地质盾构设备备注1上海地铁二号线东延伸工程10A标盾构区间双线总长2973．785m，管片外径6200mm，内径5500mm，淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂投入2台直径6340mm土压平衡盾构机已完工2广州轨道交通三号线北延段11标盾构区间长度1620.350m；管片外径6000mm，内径5400mm，冲洪积砂层、冲积土层、残积层、全风化层、强风化层、微风化层。投入2台直径6260mm土压平衡盾构机已完工3南京地铁D3-TA12标盾构区间双线总长2620.1米，管片外径6200mm，管片内径5500,②-2b4粉质粘土、②-3b3-4粉质粘土、③-1b1-2粉质粘土、④-1b1-2粉质粘土层。）投入1台海瑞克复合式盾构机直径6340mm已完工4宁波市轨道交通2号线一期工程盾构区间长度3739.2m；管片外径6200mm，内径5500mm，淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粉砂投入1台石川岛土压平衡盾构机直径6340mm已完工序号项目名称设计情况基本地质盾构设备备注5广州市轨道交通七号线施工8标盾构区间长度3380m，管片外径6000mm，管片内径5400mm冲洪积砂层、冲积土层、残积层、全风化层、强风化层、微风化层。投入2台直径6260mm土压平衡盾构机在建6广州市轨道交通四号线南延段一期工程施工1标盾构区间双线总长2340米，管片外径6000mm，管片内径5400mm冲洪积砂层、冲积土层、残积层、全风化层、强风化层、微风化层。盾构设备暂未配置在建7北京地铁14号线7标盾构区间双线总长1387米，管片外径6000mm，管片内径5400,主要为⑤、⑦层，均为卵石和圆砾，卵石粒径一般为140~200mm，局部可能存在大粒径漂石投入1台中交天和生产的土压平衡式盾构机直径6260mm在建8南昌地铁1号线7标盾构区间长度3470m；管片外径6000mm，内径5400mm，砾砂层、圆砾层，粉质粘土投入2台石川岛土压平衡盾构机直径6260mm在建序号项目名称基本情况基本地层盾构设备备注9南宁地铁1号线18标盾构区间长度3752，管片外径6000mm，管片内径5400mm②1淤泥质土

②3粉质粘土

⑦1泥岩、粉沙质泥岩

⑦2粉沙岩、粉质泥岩投入2台复合式土压平衡盾构机直径6260mm刚开工10苏州4号线16标盾构区间双线总长3260米，管片外径6200mm，管片内径5500mm淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粉砂拟投入2台土压平衡盾构机，直径6340mm刚开工11广佛线10标盾构区间双线总长4622m，管片外径6000mm，管片内径5400mm冲洪积砂层、冲积土层、残积层、全风化层、强风化层、微风化层。投入2台海瑞克土压平衡盾构机已完工12南京纬三路过江通道项目盾构区间长4140m，管片外径上软下硬复合地层，淤泥质土、粘土、粉细砂、卵石圆砾、泥岩、粉砂岩等投入1台直径14.93m的泥水平衡盾构机在建序号项目名称基本情况基本地层盾构设备备注13上海地铁12号线03标盾构区间双线总长5126m，管片外径6200mm，内径5500mm，②3-2层砂质粉土、④淤泥质粘土层、⑤1-1粉质粘土⑤1-2粉质粘土之中。投入3台石川岛土压平衡盾构机直径6340mm已完工2.1盾构法隧道的起源2.2盾构法隧道的概念及优缺点2.3盾构机分类及结构组成简介2.4泥水平衡盾构机简介2.5土压平衡盾构机简介（EPB）2.6土压平衡盾构机各系统基本组成第二章：盾构施工技术概述2.1盾构法隧道的起源1788年英国人提出了在伦敦地下修建隧道横贯泰晤士河的设想，后因竖井挖不到足够深度而受挫；4年后Torevix决定在另一处建造横断泰晤士河的隧道，但当工程掘进到最后30m时，开挖面急剧涌水，隧道被淹。1802年英国采矿工程师阿贝尔·马蒂厄提出了修建英吉利海峡隧道的设想，计划从英法两岸采用一种有掩体结构的挖掘机修筑隧道，并在海峡地下通道的中间设计一个人工岛，隧道照明由油灯提供，而烟囱将提供通风，如图所示。1806年，法国工程师布鲁诺尔（Brunel）在伦敦从蛀虫在船板上钻孔并用分泌物涂在孔的四周中得到启示，最早提出了盾构掘进隧道的原理并注册了专利。1869年，英国人格瑞海德首次开发了圆形盾构，并第一次采用了铸铁管片。格氏圆形盾构后来成为大多数盾构的模型。

1874年，格瑞海德开发了液体支撑隧道工作面的盾构，通过液体流，土料以泥浆的形成排出。格瑞海德泥浆盾构1886年，格瑞海德在伦敦地下施工中首次将压缩空气方法与盾构掘进相结合使用。1876年英国人荻克英森.布伦敦和姬奥基.布伦敦申请了第一个机械化盾构专利；1896年，德国人哈姬在柏林为第一台德国盾构申请了专利。1964年英国人摩特、安德森等申请了泥水加压平衡盾构的专利；1967年第一台用刀盘切削土体和水力出碴的泥水盾构在日本投入使用，这台盾构由三菱公司制造，其直径为3.1m。

1963年，日本SatoKogyo公司首先开发出土压平衡盾构。1974年第一台土压平衡盾构在日本东京使用。到20世纪80年代，盾构工法已经得到长足发展，形成并完善了圆形断面的各种平衡方式的盾构工法——挤压盾构（网格盾构）、压气盾构、土压盾构、泥土加压盾构、泥水盾构等，但以泥水盾构和土压盾构工法为主。

盾构机（ShieldMachine）（简称盾构）：具有前部开挖，周边盾体支撑，管片永久性支护，推进式前进的全断面隧道施工机械设备。盾构机是既能承受地层压力、又能在地层中掘进的隧道专用工程机械，现代盾构集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。盾构已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。以盾构为核心的一整套完整的建造隧道的施工方法称为盾构工法（简称盾构法）

，采用盾构法修筑的隧道称为盾构法隧道或盾构隧道。2.2盾构工法的概念及优缺点优点：（1）在盾构支护下进行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响，能较经济合理的保证隧道安全施工。（2）盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实现自动化、智能化和信息化，掘进速度快，劳动强度低，安全性高。（3）地面人文自然景观受到良好保护，周围环境不受盾构施工干扰，在松软地层中开挖埋深较大的长距离、大直径盾构隧道，在经济、技术、安全等方面具有优越性。缺点：（1）盾构机械造价昂贵，地铁隧道用盾构机价格在4000元～5000万元左右，前期一次性投资成本费用较高，隧道较短时经济性较差。（4）隧道衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺复杂，同时需要设备制造、衬砌管片预制、场地布置、盾构转移等不同施工技术的相互配合，系统工程协调复杂。（2）盾构机针对性强，对于多变地层的适应性较差，且每台盾构机只能用于特定形状的开挖断面。（3）隧道埋深太浅，则盾构法施工困难很大，地表沉隆很难控制；短距离隧道采用盾构工法不能发挥其优越性。2.3盾构机分类及结构简介盾构与TBM的区别盾构机分类盾构机结构盾构与TBM的主要区别

TBM(TunnelBoringMachine)又称为隧道掘进机，主要应用于山岭隧道、引水隧洞等工程，盾构机（ShieldMachine)则主要应用于城市地铁隧道工程，而在越江海隧道工程等场合中，两者所指往往相同。随着技术的不断进步，二者之间的界限越来越模糊，。

一是TBM不具备平衡掌子面的功能，而盾构则采用土压力或泥水压力平衡开挖面的水土压力，所以TBM主要用于岩石隧道开挖，要求土体自稳性要高。

二是TBM采用皮带机出碴，而盾构则采用螺旋输送机出碴或采用泥浆泵通过管道出碴，所以盾构机主要用于软岩隧道开挖，土体自稳性要求不高盾构机分类盾构的分类方法较多，可按盾构切削面的形状、挖掘土体的方式，掘削面的挡土形式，稳定掘削面的加压等方式，目前比较常见的分类方法是以开挖面的开挖面密封程度进行分类。不同敞开程度的盾构全敞开式部分敞开式密闭式能直接看到全部掘削面状况的形式。在掘削面与内仓之间设有一层隔板，故无法直接观察掘削面状况，只能靠一些传感器间接地掌握掘削面状况。只能看到部分掘削面状况的形式。全敞开寸式盾构掘削面镇呈裸露棍状态，钻故掘削富状态是这干挖，付出土效演率高特点畏：根据机昏械化程爱度差异孕分三类携：人工天挖掘份式、宅半机住械式会、机纲械式潮。适用地撞层：适用于赞掘削面旅自稳性垦好的地继层（洪叶积层压悟实沙、也沙砾、他固结粉土砂及粘绢土等）留，不适魔用于自中稳性差爪的地层部分敞涨开式盾吵构主要宰指网抹格挤谁压式左盾构茎，又维称为仗窗闸文式盾上构。适用皂范围题：利用恩盾构负切口挺的网势格将漂正面晶土体拐挤压六并切言削为硬小块碌，同茅时以殖切口蚀、封怎板及州网格随板与筒土体据间的偷摩阻俗力来页平衡床正面贫地层信侧向膜压力旨，达舰到开犹挖面按的稳蜘定。特征：因正面限网格开塔孔出土锄面积较认小，适怒宜在软踏弱粘土狮层中施玻工。在咸局部粉局砂层可岗以辅以浇局部压裁气法来配稳定正贱面土体盒。因对失正面闸土体扔存在止挤压睛扰动油，较晶难有逢效地盲控制钉地表武沉降熊，不屈宜在询建筑钥物密巾集地螺方使扩用。上海排剩水隧道扭网格盾思构上海问打浦际路越踩江隧销道网娱格盾俩构Φ10絮.2拿2m密闭翠式盾征构泥水平载衡式土压苦平衡论式是通专过加死压泥堤水或安泥浆(通常为狼膨润土光悬浮液)来稳图定开窄挖面蜜，其局刀盘农后面泄有一沃个密鼻封隔损板，香与开娃挖面梨之间挺形成糖泥水熟室，仔里面摆充满挖了泥壤浆，客开挖课土料情与泥织浆混巧合由规泥浆炕泵输挠送到知洞外栗分离井厂，与经分衔离后吵泥浆奶重复码使用侧。是把葵土料(必要友时添截加泡者沫等看对土罪壤进绍行改铲良)作为借稳定惨开挖剂面的湾介质承，刀旺盘后鹊隔板粮与开刑挖面屠之间颗形成拼泥土瓣室，成刀盘恐旋转单开挖而使泥助土料校增加尚，再散由螺券旋输抬料器召旋转仁将土雪料运岸出，票土仓桌内土农压可贞由刀调盘旋悲转开匙挖速竟度和哪螺旋桌输出忧料器书出土侨量(旋转亚速度)进行技调节际。用于我零局广州捉地铁的御直径6.280米土压达平衡盾侵构机用于按我局宋南昌己地铁菊的土房诚压平刘衡盾沙构机用于我社局南京摧纬三路理过江通欺道项目共的14.斑93米大型桃泥水平炕衡盾构饶机刀盘掘裤削下来根的土砂疏进入泥秘水舱，蝇经搅拌敏后含掘吵削土砂份的高浓度泥水，羊由泥浆烈泵送到核地表的铜泥水分宏离系统滨，进行尺水、土愿分离后刮，再把酒泥水重额新压回蚂泥水舱最，如此股不断循带环地掘为削、排言土、推靠进。由史于是泥粘水压匹力使佳得掘宿削面未稳定语平衡，故蚊称其咳为泥水加士压平衡植式盾构，简称泥水盾旧构。泥水盾究构由于戚需要配历套的泥幻玉水处理绪系统，阀相对于痰土压盾畅构而言搬，需要妹额外的寒占用地专面资源肠，这对卖于建筑辆物密集微的城市牵地铁而河言无疑色是十分颂苛刻的采，这也面是为什桥么城市启地铁没则有大量脱采用泥苹水盾构氧的主要脚原因之此一。泥水牢平衡盘盾构缘瑞机地面姥泥水鸡处理疫系统2.往8秧土压钱平衡应式盾慌构的犁基本呀原理土压托盾构棉与泥贡水盾蹈构的则差异进是保债持密武封土做舱内升的承占压介损质不纹同：遣泥水貌盾构择对应门的介利质为牌泥水蒜；土古压盾纽奉构对竹应的罩介质源为泥平土。羡但是训稳定个掘削聋面的役基本含原理设是一秒致的御。土压盾哨构推进卖时其前没端刀盘批旋转掘哭削地层烦、土体帐，掘削源下来的抽土体涌叛入土舱蔑，当掘渗削土体熔充满土里舱时，歉由于盾灭构的推骆进作用矩，致使梯掘削土究体即对绝掘削面乓加压。哪当该加海压压力董(削土歌土压)焰与掘削注地层的处土压+搭水压相盗等，随栋后若能剥维持螺圈旋输送捎机的排瓦土量与舅刀盘的大掘土量艘相等，她把这种输稳定的泰出土状架态称为损掘削面巧平衡，毕即稳定疤。要想艰维持哪排土夸量与归掘土纠量相寨等，科掘削盛土必名须具呜备一怜定的流塑疫性和抗渗性。有喊些地筛层的素掘削鸦土仅穷靠自舞身的通塑流样性和怀抗渗射性，浊即可殊满足租掘削腥面稳糟定的使要求隶。另来外，纹多数驻地层局土体阀的塑浇流性打、抗赛渗性钞无法摔满足警稳定除掘削既面的搅要求怖，为状此须牛添加计提高预流塑倦性和荣抗渗烈性的恭改良喘材料茫，才招能实忠现稳纷定掘极削面料，便掌于出炕土的虫目的蓄。土压榴盾构取掘削没面稳感定的兄必要终条件节如下卫：①泥不土压必洒须可以拜对抗掘酱削面上羽地层的赵土压和朽水压。②必帆须可以籍利用螺苹旋输送财机等排迈土机构驻，调节耽排土量颈。③执对必怨须混础入添修加材馅的土逐质而班言，肢注入采的添选加材统必须撤可使际泥土梦(混吊入添颂加材估的掘英削土和)的云塑流申性和音抗渗讨性提女高到稿满足缝掘面统稳定尊要求披的水口准。土压平巧衡主要晒组成部肤分示意盟图盾构技法隧香道施蓬工具辽有开挖安桨全，掘最进速度全快，施到工劳动铜强度低省；对地笑面建筑欺物及地盾下管线咱的影响套较小，惰穿越河尼道时不醋影响航座运，施焰工中基暴本不受疯季节、晨风雨等窃气候条竞件影响捉等诸多族优势，卵已经成涨为目前寒隧道施胜工的首魂选工法换。盾构讽机作为资盾构法安隧道施吸工的主械要设备摆，如何动能选择饲一台适床应性较吵强的盾早构机是杰施工成脆败的关够键，下源面重点开介绍土干压平衡近盾构机挂选型。三、盾项构机选赞型3.区1盾构咱机选且型依狂据3.寨2盾构禁机选币型步鲁骤3.渠3盾构名机型谈式的题选定3.泡4盾构机结主要参锣数的确传定3.5盾构选哄型案例私分析3.秘1盾构某机选虹型依夜据盾构蓬机作布为盾曾构施吧工的松核心滴设备季，选灭择适株合工丙程项赌目的维盾构娘机是向工程果成败狮的关帅键，素盾构僚选型枝是一虫个综苦合的莫课题斥，需尾要综音合考纷虑各召方面净的因誓素，誉总体败来说特主要尤包含坡以下桥因素收：隧道裙设计此情况隧道昆设计巾对盾壤构选渣型具株有重驱要的袭影响补，在烟选型符过程菠中需原要考奥虑隧岩道断榴面型酸式、朽线路王曲率势（水留平、躁垂直霜）、才衬砌总结构著形式财等因蹲素。（1）隧道住断面型违式决定亭了衬砌鲜的结构听形式，诊进而决桐定了盾为构机主汽机的基能本形状常。（2）线路阿曲率指痒的是隧倒道轴线袖曲率，西一般分烘为水平纷曲率，跳垂直曲催率，通蝇常所说蕉的转弯概半径是耐指水平厚曲率，竞盾构机套主机长促度与直时径的比为值及盾产尾间隙皆，综合促决定了冲盾构机凶的转弯特能力及墨纠偏能您力，当毁转弯半铜径小的耽时候，反一般选码择铰接后式盾构艰。（3）衬死砌结忌构形睁式：看目前吨地铁东盾构铃隧道朝多采马用圆念形管牺片，街其主短要参丛数有袖管片咬外径每、内层径、辰宽度纽奉、管匀片拼辩装形夺式，阵这主销要决匹定了酸盾构方机管忌片拼擦装机趋、推喂进千科斤顶兼的主而要结牧构形映式及指参数比。工程条朋件工程说条件漠对盾挣构选劝型有吉决定返性影歇响，金在盾抖构选候型过胞程中暂需要漂考虑巨的工路程条添件包略括，古地质向条件宇（抗爽压、博抗拉猜、粒迷径、烤成分秀等）交、地酷层渗贡透系素数参雷数）厌土体顺的塑趁性流仿动性胳、地踪蝶下水致位、齿水压旧、开绩挖面股稳定鲜性（阿自立毙性能晚）、嚷环境破条件肚、隧泥道埋演深、氏沿线犯构建斑筑物赤形式牌等。（1）地质多条件对给盾构选催型有决文定性影覆响，土棕体的力柏学参数坡决定了睛盾构机趴刀盘及季刀具、浇驱动能余力的设束计，土掏层的粒丸径大小健、渗透会系数决互定了开烦挖面的柄平衡方拍式，出绝渣方式俗等，土嫩体的塑车性流动谨性决定胳了盾构桶机的土侧体改良兴系统、洪出渣系谊统及施哲工过程巩中的土袜体改良用措施。（2）隧们道埋俱深、讨地下盖水位伐水压火等决旱定了宰盾构关机的牢密封腹能力段及抗闸压能振力，其他条设件其他身条件芬包括甜项目萄工期糊、施阳工安亚排、萍造价秆、工戴程安春全性帮、宜马用的吨辅助荷工法枪、通煮用性仔、类坛似地杏层施虚工经市验及斑案例蜡、目扬前盾枕构机淘生产刃技术预能力存、经此济性幕等条狮件。（3）盾构伴选型时局还应综筝合考虑稼环境条待件，地萌层变形内的允许涌程度，早有无地把下构建比筑物、载弃渣对隆环境的扩影响及葵弃渣的冶处理速誓度。（4）还应婶考虑盾畜构施工傍的作业骄环境，色隧道环是境温度胳、通风斩效果及赶长度对贸盾构选漠型也有灿一定影陡响，2.同2盾构机沟选型步泪骤施工级条件量调查步地质置条件砍，工进程环滩境隧道设稍计条件拐整理综合采分析览以上杯条件争确定逗盾构登机型心式综合分袖析以上券条件确惯定盾构天机主要限系统参净数结合讨施工德条件哲、可丙以采枝取的张辅助胖施工暮方法视对盾计构机霞的适孔应性喉进行膏分析届验证素。根据分圈析、验倘证结果珠，调整材、最终短完成选踪蝶型。选择与范盾构所眯配套的给盾构后桥配套设寒备2.君3盾构机角型式的影选定盾构机疲按平衡秤开挖面扰稳定的策方式分档为泥水也平衡式杯盾构机魂及土压挤平衡式产盾构机鉴，在盾泊构机型寇式选择血上一般静按以下带三种方捕法进行虫，在实饼际应用和过程中调，常常轨将三种页方式结浴合起来橡，综合慰进行评常价。根据地竟层的渗骆透系数脸进行选观型根据地舒层的颗旨粒级配笼进行选毕型2.皆3.绘3根据水络压进行码选型根据题地层饲的渗侵透系联数进琴行选叮型地层偶渗透磁系数劈燕对于艘盾构么的选顺型是良一个侄很重狠要的杀因素差。通届常，呆当地翻层的炎渗透额系数逃小于10-7m/顾s时，龄可以副选用跑土压查平衡汉盾构蛙；当列地层悲的渗屿透系托数在10-7m/s和10-4m/堵s之间时永，既可港以选用冬土压平进衡盾构姑也可以尝选用泥绣水式盾迫构；当浑地层的锡透水系树数大于10-4m/牙s时，馋宜选都用泥筹水盾少构撑。上海12号线03标地播层渗玩透系颤数介埋于10-6m/盆s~神10-8m/s之间，销故选用田土压平受衡式盾至构机为泊宜地层胀渗透东系数吉与盾汉构选称型关沉系图根据地地层翁的颗盖粒级较配进菌行选同型一般钥来说宵，细宅颗粒狂含量垮多，纷碴土谎易形脱成不当透水随的流杯塑体姜，容治易充战满土舟仓的很每个词部位蚁，在临土仓厅中可获以建可立压廉力，康平衡添开挖险面的以土体科。盾各构类弯型与庭颗粒卧级配枯的关训系详牙见图2-2，图舰中右估边蓝吊色区档域为议粘土漂、淤狼泥质盯土区饼，为宁土压狱平衡在盾构狡适用丧的颗某粒级舰配范仍围，油左边悄的黄估色区叠域为卸砾石秤粗砂兴区，驰为泥尖水盾斯构适坊用的飘颗粒掩级配侄范围哗。绿辆色区令域为考粗砂谅、细蠢砂区宁，即掠可使棚用泥疾水盾滚构，状也可露经土并质改头良后喉使用三土压万平衡规盾构斩。一鄙般来稼说,当岩土灭中的粉惧粒和粘猎粒的总绢量达到40%以上妥时,通常伸会选抚用土迁压平切衡盾抬构,相反笋的情免况选晚择泥况水盾碰构比孙较合喷适。锻粉粒高的绝堆对大栏小通岛常以0.0雅75m纠m为界。2.3荐.3根据猪水压重进行炮选型当水压柿大于0.3轮MPa时，覆适宜然采用停泥水欺盾构观，如悲果采劲用土散压平慰衡盾街构，恳螺旋鸦输送冻机难造以形撒成有烈效的狐土塞叼效应投，在燥螺旋体输送展机排惰土闸象门处素易发零生碴爸土喷柳涌现逐象，么引起辈土仓抱中土伶压力肚下降魔，导出致开陈挖面炉坍塌舌。当水偶压大纠于0.3纵MPa时，如珠因地质注原因需它采用土贿压平衡登盾构，闻则需增差大螺旋批输送机霜的长度铅，或采爆用二级讽螺旋输闻送机以颠防止渣饮土喷涌商现象。2.聚4不同地埋层盾构两机选型院重点粘性扛土及松粉土备层该吃种性男质的竿地质冲，盾厘构机阳在此谣地层扯中施扣工时竖，一孕般较俱容易焰控制投，但值常会剩发生风刀盘叛粘附闪导致泽增大酒阻力浮和螺豪旋输泳送机指的粘膊附堵虚塞，绿因而三需要低注重亦考虑现刀盘督形式陕、开辫口率引、刀垫具、俗加泥葡位置却等解液决方督法。天津率地区转属于所该地晴层砂性逝土层盾构偶机在袋砂性哄土层差中施永工比懒在粘萄土层竹施工醒稍为埋困难嗽。砂酸性土结一般敌摩擦敬阻力恳大，乌渗透夕性好突，在鱼盾构扰机推潮进挤昼压下绒水分阿很快另排出漆，土腿体强汁度提雷高，前故不序仅盾吃构机宽推进北摩擦柄阻力温大，颈而且蓄开挖叼面土赤压力技也较亮大，画常会浴导致边盾构娇机刀替盘扭美矩和坐总推午力不毙足。忘另外男，盾杜构机伞密封件舱内众刀具持切削肌下来代的砂翅土不弟易搅拼拌成牢均匀斯的塑作流体哪，特传别是凳在无璃水砂讲性土算层中招施工次，有械时甚胸至实新现不挣了与梁开挖拖面土怪压力般保持正动态卵平衡旷的需止要，暮操作怎不当蔑会出泛现开剂挖面翅上方揪的局复部坍鲜塌。绿砂性劫土层耕对刀夜具磨脏损较刻严重惩，并秧伴有业损坏司盾尾肝密封汁系统险的现晌象。迎因此甜盾构肃机选刑型时逮，应砍将设差备的及推力戏、刀何盘的墓扭矩超、形顽式、碌开口说率，者以及话加泥终加泡店沫系学统等临内容扑作为俘重点筛统筹非考虑侮。南昌镇地铁粉质剩粘土慌、粘宜质粉醒土、装中细狭砂互怨层,淤泥象质地浩层对于此奇类地层束，盾构企机施工披比较容何易，有蒸时甚至也不用加音泥只需亚加水即隙能顺利史施工。上海舍地铁中砂、斤粉质粘苍土、砂崇卵石互余层对于此蚕类地层鹿，盾构成机施工效比砂性球土层困趁难，而辰远比砂化卵石层骡容易，战所需注钢重问题皇与前三仓项类似早，但因追为几类义地质交律互的原巨因，情概况有较衣大变化锄。无水砂犁卵石层（北京必地铁）砂卵石垒是一种拔典型的枝力学不绳稳定地桃层，颗扒粒之间严的孔隙仁大，没迅有粘聚勤力，砂庙卵石地被层在无球水状态庭下，颗浑粒之间蜂点对点岗传力，躬地层反晴应灵敏米，刀盘馆旋转切驰削时，丸容易破较坏原来稿相对稳柄定的或锐平衡状冰态而产发生坍塌不，引起炼较大的清围岩扰茄动，使美开挖面燃失去约在束而不截稳定。去所以该翅地层选谋型要点封是控制亲沉降；欺需具备厨较强的吹姿态控叠制能力杨；要求服具有良芦好的渣疯土改良恒系统；众刀盘，踩螺旋机谦机具有鄙良好的神耐磨能偏力。2.爹5刀盘结评构形式菜和驱动流方式的趴选择刀盘犯的主轻要功汁能◆开贱挖功顿能。刀盘胶旋转司时，焦刀具抚切削晌隧道慰掌子坝面的怨土体递，对隶掌子俩面的地地层宴进行欠开挖编，开盐挖后铜的渣常土通家过刀怠盘的彻开口群进入耍土仓向。◆稳区定功喇能。支撑酒掌子鬼面，永具有债稳定乌掌子粗面的同功能醋。◆搅玻拌功休能。对于土第压平衡招盾构，朴刀盘对师土仓内陷的渣土蛇进行搅回拌，使暮渣土具膨有一定也的塑性刃，然后露通过螺弱旋搅拌再机将渣拢土排出乱；对于剪泥水盾聚构，通自过到盘尺的旋转瞒搅拌作垄用，使泛切削下收来的渣决土与土酱体改良陷材料充迈分混合沿，优化株了泥水谁压力的损控制，咱改善了严泥浆的尤均匀性恨，然后慎通过排镜泥管道鸟将开挖犯渣土以邪流体的拍形式泵矩送到设沟在地面坝上的泥连水分离努站。2.5活.2刀盘的固结构形肌式刀盘的魔结构形谎式有面际板式和发辐条式砖两种：辐条滥形面板依形泥水盾醋构一般猜都采用锄面板式蔽刀盘，捕土压平短衡盾构赵则根据露土质条这件不同承可采用煮面板式冒或辐条染式。对于土愿压平衡恩盾构，酱面板式历刀盘的饰优点是狗可以通未过刀盘锦的开口弦来限制溜进入土遮仓的卵温石粒径励；缺点舍是由于搭受刀盘芹面板的序影响，轿开挖面妄土压不歇等于测开量土压载，使得初土压管映理困难债；由于圈受面板梢开口率肿的影响匪，渣土淋进入土辈仓不顺类畅、易鲁黏结和用易堵塞跳，且刀盲具负荷珍大，使催用寿命继短。辐条式寺刀盘仅农有几根陶辐条，武土、砂剂流动顺全畅，有海利于防纠止黏土精附着，裕不易黏辱结和堵蠢塞；由充于没有馅面板的茅阻挡，摸渣土从犬开挖面腐进入土暑仓时没千有土压摊力的衰极减，开豪挖面土姿压等于樱测量土凶压，因触而能对凳土压进斯行有效刷的管理狂，能有敌效的控幕制地面坏沉降；吊同时刀箩具负荷省小，寿员命长。辐条毯式刀售盘只薄有几木根辐昨条，驰切削欢下来渠的土职体直树接进测入土尸仓，导没有斜压力毙损失稿，同亮时在财辐条惑后设穿有搅古拌叶抵片，页土、树砂流司动顺席畅，吊土压白平衡构容易工控制精，因趁此辐仰条式摆刀盘独对砂弹、土绳等单绑一软党土地宵层的墓适应姓性比成面板贝式刀纺盘强两，辐为条式震刀盘耕也能皮安装桑滚刀银，在断风化仆岩及抚软弱难不均低地层献或硬胁岩地其层掘发进时概，也兽可惊采用萝辐条佳式刀件盘。辐条式抱刀盘上扰的滚刀仗一般设课计成与贱先行刀斩可互换唇式，可容根据地扛质的需咱要将滚邮刀换装肌成先行对刀。同卫时，辐窄条式刀赢盘也可颈换成面宋板式刀镜盘，在汤辐条之息间安装尾可拆卸州的面板贩，即可慌变为面吓板式刀势盘。2.5压.3刀盘际的支陪撑形叹式2.贿5.虏4三种支呀撑的特封点(1饼)中心免支撑宴方式结构简沾单，黏辅性土附尘着的可薯能小，孝结构受颈力闲置擦，所以网多用于象中小直仔径盾构赞机。(2游)中间狮支撑预方式结构仗上较崖为平覆衡，咐主要暑用于泡大中抛直径量的盾隶构机我，(3)外周支长撑形式机内空落间较大郊，受力历均衡，衰大直径葵盾构机2.洪5.蜜5刀盘业驱动按形式液压锯驱动非具有状调速亲灵活搏，控已制简棋单、婆液压劝马达惭体积枕小安坏装方刃便等叉特点划，但立液压急驱动合效率象低、耕发热仇量大纤。变频岁驱动州具有代发热舍量小怖、效螺率高皆、控香制精碌确等鸣优点坚，应遇用较荒广。目前的怠中小型批盾构的镜刀盘驱存动较常嘴采用液小压驱动筋，大直凳径盾构施较常采炸用变频浸驱动。荣但是由龟于变频哑驱动效微率高，栋从节能轿方向及棉发展趋像势来看形，变频奏电机驱代动方式纹是刀盘训驱动今酒后的发罗展方向收。刀具的印种类盾构的它刀具按图切削原爱理一般受可分为估以下几岭类：球齿滚跟刀滚刀作楔齿三滚刀盘形滚缸刀齿刀盾构刀静具淡切削刀绵刮刀先行刀周边刮择刀辅助刀灰具仿形刀，(1)滚刀滚刀贞分为者齿形娱滚刀织和盘言形滚司刀。努齿形裙滚刀对常用紧于软伞岩，恼有球给齿和誓楔齿架两种蜻；盾摊构上瘦应用璃较广合的是捏盘形忆滚刀衔，盘形视滚刀例按刀兔圈材滔质主偿要分正为耐朽磨层恨表面掌刀圈增、标四准钢科刀圈缴、重粘型钢劲刀圈冬、镶分齿硬然质合竿金刀挖圈滚烈刀等诞，它扔们分射别适固用于老各自冰的地强层：①耐巾磨层碍表面葛刀圈踪蝶：适镇用于翻掘进张硬度40M告Pa的紧盏密地绝层以送及80-尘100沈MPa的断裂临砾岩、蓝砂岩、婚砂黏土烤等地层阁；②标沙准钢披刀圈造：适第用于骡掘进跟硬度50-摘159工MPa的砾岩马、大理惜石、砂塘岩、灰龙岩地层蚀；③重馅型钢随刀圈松：适抹用于桥掘进亭硬度12援0-趴25江0M派Pa的硬暴岩，苹硬度80尾-1蹄50援MP蝇a的高磨融损岩层慎，如花陈岗岩mk、闪长捆岩等地壳层；④镶齿旨硬质合恶金刀圈隶：适用历于掘进懒硬度高限达150袭-25令0的花结岗岩补、玄粥武岩仁等地勒层。盘形但滚刀坊按刀乳圈的爽数量燥可分帜为单屈刃、厌双刃季、多酷刃三俩种形家式，丸如下王图：单刃内滚刀双刃赏滚刀三刃抬滚刀※切削帖刀切刀安代装在刀酸盘开口五槽的两少侧，用刮来切削英未固结僻的土壤迹，把切幅削土刮寸入土仓寻中，刀赌具的形救状和位久置按便坝于切削鞠地层和胜便于将吹土刮入竹土仓来春设计，伪在同一其轨迹上侍一般有锄多把切酷刀同时炕开挖。块目前最把有效的末切刀为碍双层耐挎磨设计辣，配有邀双层碳洒钨合金肆刀齿以梦提高刀溜具的耐眉磨性，缸在第一处排刀齿往磨损后完，第二亡排刀齿今可以代脉替第一脱排刀齿非继续发背挥作用戚，同时凶在刀具捞的背部煎设有双盲排碳钨萄合金柱户齿，切袋刀在刀加盘上的讨安装采胳用背装虫式，可礼以从开滤挖仓内浙拆卸和败更换。63切削刀恐的实物棍照片a)周边拐刮刀b)周边律刮刀(背面)笋c)周边刀六安装位宾置d)齿刀累方柄尺齿刀f)齿刀g)中心枝齿刀第四章沙盾材构选型世案例分秋析4.还1上海12号线03标盾构砌隧道工凳程简况4.2盾构机赵型式的溉确定4.接3盾构机步主要参抓数的确熟定4毛.1上海12号线03标盾菜构隧清道工睁程简的况本工程煌包含两寨个盾构捎区间，怕分别为括虹莘路屡站~七莘犬路站棵区间偏，中喇春路悔停车巩场工疼作井~七莘路歪站区间标，基本竹设计情蔽况如下:序号项目虹莘路站~七莘路站区间中春路停车场工作井~七莘路站区间1线路走向线路整体呈自西向东走向。线路整体呈自西向东走向。2线路里程SK0+454.760～SK2+082.499，单线长度1628mCDK0+000～CDK0+935，单线长度935m3曲线设有五段曲线，最小曲线半径650m设有二段曲线，最小曲线半径1000m4坡度最大坡度25.5‰，最小坡度2‰最大坡度3.01‰，最小坡度2‰5埋深10m～20m9m～17m6管片6块厚度350mm、环宽1.2m的环形预制钢筋混凝土管片，通缝拼装，组成外径6.2m，内径5.5m的圆形隧道。本标段心区间隧丈道主要些穿越第④2层砂袭质粉绵土夹攀粉质痰粘土老及第女⑤1层粉质星粘土。逗第④2层、相⑤1层土均桥属高含铺水量、茎高压缩巩性、低外强度、邮低渗透搅性的饱劫和软粘争性土，具遇有较幸高的忽灵敏并度和咱触变并特性婆，在馅动力采作用挨下极裹易破绕坏土聋体结罚构，爹使土映体强烧度骤志然降丝式低，完变形富量增素加。地下水叙：潜水辞水位埋迫深约在1.5米。本圈区间盾蛇构段隧引道底距混离地面娱约16.寇02米—26河.44米，部石分线路鲁离⑦层恢层面较拣近，故阳第⑦层雪承压水翼层对本乏工程隧葛道盾构线有影响创，可能爷会造成闸突涌。环境废条件春：本宁工程吗区间估隧道株主要扁穿越毕城市京道路任，路寒下有明一些声管径期较大城的管抱线如倾上水娱管、绑雨水悲管、萍污水亿管、断天然包气管烛等。患隧道薪区间每沿线榜穿越城最重馒要的邀建构言筑物尽为外遇环线叛顾戴劫路立穷交。枪区间腊盾构反施工密对建投筑物器和管挎线保攀护要喜求较昼高。梅地表危面允污许隆组陷值拼为＋10杆/－20m衣m，管挂线及徐建构艺筑物浓允许忠隆陷腊值为敌＋10/－10m倾m。层序土层名称层厚距原地面（m）固结快剪(峰值)静止侧压力系数无侧限抗压强度C(kpa)(。)K0Qu(kpa)②1褐黄~灰黄色粉质粘土1.40～2.703.31～4.072118.50.4686③灰色淤泥质粉质粘土1.00～2.704.31～8.511115.50.4636③夹灰色砂质粉土0.50～2.105.63～6.58533.00.38④1灰色淤泥质粘土4.80～6.5013.13～14.431012.50.5732④2灰色砂质粉土夹粉质粘土1.70～3.8015.81～17.57533.00.4456⑤灰色粘土2.00～3.9018.57～20.471215.00.4945⑤1b灰色粉质粘土4.90～6.8024.68～25.971417.50.4762⑥暗绿-草黄色粉质粘土3.20～4.9028.31～29.64120.50.45⑦1草黄-灰黄色砂质粉土4.30～6.5033.26～35.22534.50.36主要地拦层特性毒表4.2盾构机移型式的斩确定根据盾询构机型田式确定理的方法抢，上海12号线03标地鹊层渗艰透系棵数介祝于10-6m/旨s~听10-8m/插s之间，秘主要穿越蔽②3-养2层砂质奶粉土、硬④淤泥齐质粘土页层、⑤1-训1粉质粘墨土⑤1-2粉质粘抵土，水压约只在0.2息5MP满a，本劫标段链易选悲用土霉压平蜓衡盾寇构机庭。4.符3盾构机恋参数的洞确定4.楚3.产1盾构外仗径4.颈3.肯2刀盘4.伍3.萌3刀盘驱桂动4.3灭.4推进琴系统4.3贤.5螺旋输哈送机4.3届.6管片饺拼装惑机及尺管片摔吊机4.3萝.7皮带虹机4.3窝.8同步讲注浆员系统4.3先.9铰接系授统4.色3.纸10渣土姓改良晓系统4.茧3.泳1盾构的周外径盾构的妈外径由四管片外早径、盾难尾间隙倦与盾尾嘱厚度来漂决定，闯计算公帖式如下船：D=禁D0+2（x+t）式中D—盾构恶的外径D0—管片切外径X—盾衣尾间童隙t—盾尾跃厚度本工程覆管片外浓径设计近为620删0mm，盾构暖间隙决痛定了同惕步注浆唐量大小残，管片健宽度及持转弯半领径对盾激尾间隙剖有一定貌的影响冲，本工铜程管片踪蝶宽度为1.2同m，转弯神半径较鄙大（最犁小65翁0m），综让合考虑车同步注菊浆量的距大小，西盾尾间划隙确定与为30惹mm；盾尾毅厚度的北确定一凶般根据梅水压力饮进行设浩计，并却要求具虏有足够俩的刚度壳，根据丝式本工程宗特点盾廊尾厚度唱设计为40m伪m，故畅盾构您的外凯径为63币40轿mm。D=6原200赴+2×（30+拿40）=63庆40刀盘竖开口测率为36%，阴采用雷辐条顾面板考式刀典盘。里刀盘早刀具逢共有82把笋主切削受刀，3滥2把先水行刀，兔25把朽贝壳刀盾，2把加泥迟注浆保烤护刀，中1把鱼妹尾刀，抽2把超五挖刀。刀盘刀渠具采用狸高低配置，琴可以停长距摇离掘车进无初需更般换刀避具，鸭有效服减少国掘进雪时间米和节侍约成喝本，勿创造猾低碳报经济缺。4.3依.2刀盘驱动装婆置：55惹kW电机×10台（55队0k糊W），泻采用血变频遗器控蓬制。刀盘非额定傍扭矩茂：523钻5kN恼m（α＝20雕.5），馒理论趋需要怠的刀着盘扭矩为22知00kNm左右,满足娘本工程雄需要。转法速：0覆～，表主驱动傅轴承使桌用寿命拘：100叛00小时政以上修。4.3廉.3刀盘鱼驱动盾构的属推进系唱统共有唇千斤顶款上部2洒000兰kN限×尊5根、骡中下部帝250萌0k疑N×断11殊根，行服程均为21刺50跨mm，能够睛满足F矛块在任抹何位置遍的拼装饼需求。默总推力37预50袜0k妄N，理论偷需要推饮力16翅00吓0kN拾左右壁，能满足乱本工暴程需布要。恰推进旺千斤四顶压腔力控押制分疤上、槐下、滋左、游右可唤分别嫂进行麻独立库控制泄的分毫区，康能够短满足炼隧道校掘进枪纠偏丙要求受，配漠备4夹套千御斤顶兄内置辜式行武程及副速度骗传感躲器，幼行程添显示缝可逆慎并能滚准确拉、直弄观地蜻显示扛隧道尚掘进祝机千从斤顶仅伸缩早值和踪蝶速度蹦。推私进速扣度0~磁60朽m鹊m/肯mi锣n可调姨。4.型3.毙4推进系凭统4.3息.5管片变拼装播机及挣管片城吊机本工程甘衬砌采桌用5+1管片假形式嫌，其糖中最密重的蜜封底找块3.8吨左右肝，管片乖吊机一束次吊机细最大起援重量为5T，二虾次吊摆机6.4吨。恨管片渔拼装势机可伞通过竖线控盒和遥款控两哀种方华式进铲行控棒制，妥可满洁足管慢片安佩装的爪各种闹要求荣。表述数据备注规格管片拼装机1组管片数量6管片操作重量45kN环片宽度1200mm旋转两方向向左旋转向右旋转旋转速度1.0rpm/0.5rpm旋转角度±210ｏ皮带机畅用于将脊螺旋机处送来的博渣土转禾运到后刻方渣土串车上，时至少应睬能满足120帽m3/h的运送静能力。废其理论框输送能暂力为400的m3/h，能讽够满怨足本吸工程点需要犹。皮率带输滔送机湖上设手置有钢丝乔绳牵谈拉式醒紧急遮停止加装置，可准以起尽到保瞎护维暑修、遭测量侄人员壁安全同的作胞用。表述数据配备数量1台皮带宽度800mm输送能力400m3/h皮带速度120m/min电机功率30kW4.3壮.6皮带机在本标滨段施工胁中，以漏较快的拳6cm对/mi眠n速度摇掘进，婶单位出勺土量为120盗m3/h。盾构充机配置衡的轴式米螺旋机俘，理论猎出土能扫力为26孤5m3/h，能蜂够满刻足施松工需遣求。螺旋闯输送亩机可词方便京地对吵外护披筒、吃螺旋鄙叶片缎进行前维修喊。螺毁旋输电送机四螺旋乔叶片悉和外洪护筒影的内乖表面定焊有长耐磨谈层；扯设有赵断电紧急系关闭至装置,密封可房诚靠。在准断电情很况下排恳土门可雕全程开晨闭1.称5（闭→凯开→闭漆）次；算配置双催闸门系叛统，若轰出现喷寒涌险情纵时，可康及时关馋闭两道随闸门。螺旋机同步使注浆涂系统本标哭段采娘用幅农宽为1.扶2m的预贷制混缴凝土耳管片裤，则娃盾构丹机每挨推进府一环筋的建恐筑空缘瑞隙为牵：L×［nA集+（D2－d2）/4］≈1.设80蛋m3式中：L——混摘凝土管拴片幅宽m；n——注倡浆点数机量4处；A——惑注浆冰点外恼包管锻乌龟惩壳横幻玉截面史面积却㎡；D——煤盾构添外径6.杜34替m；d——管旷片外径6.2烂m。实际注近浆量为没理论注燃浆量的15宰0%～200泪%，即2.7～3.6只m3，本工色程同步曲注浆量葱基本控揪制在3.0嚷m3左右,同步克注浆亚压力铸小于0.3疏MPa。根据腐以上触要求追，按肯最大商掘进赞速度60m城m/m漏in，连续自掘进模贿拟计算盗，掘进冰一环需裤要20渗mi缸n，则六注浆个流量疾为8.8比m3/h。本工婚程盾构菌机同步此注浆设善计最大别流量为12窃m3/h，满恳足使热用要针求。同步注浆瞒系统埋在盾然构机誉外壳欠的上爬、下劝半部遮各设蹦有两毛处注贞入口夏，同誓时可螺实现到分路程注浆化，能满捷足及灯时均昆匀填挎充盾筋尾间次隙的郑要求。注浆扒压力、蚕流量计之量能在挎注浆控司制面板称和操作