隧道施工盾构机的选型

隧道施工盾构机的选型第一小节工程特点及选型依据盾构掘进机的选型与所穿越的地层及周边环境、线路走向、曲线等关系很大，选型合适与否直接关系工程的成败。1、盾构穿越地层、线路及周边环境的特点（1）本区间隧道洞身范围内主要地层为粉质黏土、粉土，局部分布地震液化土层，液化等级为轻微~严重。（2）线路最小平面曲线半径370m，区间纵向坡度最大为25‰。（3）线路的地面、周边环境复杂。2、施工要求地表变形量不大于10mm/-30mm。隧道推进轴线与设计轴线偏差不大于50mm。第二小节选型及设计特点根据以上地质条件结合工期要求，用于本区段施工的盾构机，必须具有稳定开挖面、平衡水土压力、最大限度减少地表沉陷的功能，必须具有较强的纠偏抗扭能力，必须具有较好的经济性和较长的使用寿命，必须确保各项作业的安全性和可靠性。结合目前天津等地盾构区间施工资料，选用土压平衡式盾构机是目前在软土地层中进行隧道掘进施工的一种较好机型，可以较好的控制地表的变形。综上所述，我们对海瑞克、拉瓦特、川崎、日立等几种盾构机进行了全面的考查，经过分析比较，并结合国内使用的经验，本标段选用日本川崎φ6340mm土压平衡式盾构机，其特点如下：1、就此项隧道工程的地质条件而言，面板式刀盘具有以下特征：可在气压下在土舱内安全工作，有利于土压平衡。刀盘开口率（28%），可使软泥顺利地从切削面流向土舱。直接将土压传至土压传感器，可以随时监测地质情况变化。易于进入切削面（除去障碍物），易于钻探（土壤处理）。2、本机刀盘设计转速为每分钟0～1.6转，由9个液压马达驱动，可实现无级变速。在软土区土压较大时可采用低速大扭矩开挖掘进，在遇硬土时可采用高速切削掘进。3、出土方式：螺旋输送机→皮带输送机→轨道电瓶车运输。4、注浆方式：同步注浆，两台注浆泵（12m3/h），1个注浆罐（4m3），泵直接从运浆车抽浆。5、具有可升降气压的人孔气压仓，用于土压平衡工况进入泥土密封仓排除障碍或更换刀具。6、具有泡沫、膨润土聚合物注入系统。7、具有隧道掘进自动导向系统。8、具有超前地质预测系统设备。第三小节盾构机掘进工作原理盾构掘进机具有土压平衡状态和非土压平衡状态两种工况，能够适应软硬两种地层的施工。根据地质情况，能够实现两种工作状态的互换。从招标文件提供的地质资料和现场调查情况看，本合同工程只有土压平衡状态一种工况。土压平衡工法适应在淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土、粉砂中进行掘进，根据碴土的塑性和流动性，在刀盘前和土仓内注入膨润土、高浓度泥浆、发泡剂等，与刀盘切削下来的岩土在土仓内进行搅拌，使其变为塑性的土体，通过控制掘进速度和调节螺旋机的转速两个方面来控制出土量，以调整切削腔室的土压的稳定，达到保持开挖面的稳定和控制地面沉降的目的，土仓内的土压值需在施工中根据地面的沉降量不断修正，土压值过小会引起地表沉降，土压值过大会引起地表隆起。第四小节刀具形式、刀盘布局特点及其对区间不同地质的适应性刀盘是幅条状带出料口的圆盘式结构，中心刀、刮刀和边刀对称安装在幅条的两侧，用以开挖砂土层、黏土和强风化岩层等软弱围岩。刀具在刀盘背侧更换，不必进入开挖面。