盾构机选型标准.doc

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1、1、盾构机选型依据地铁区间，线路总长：隧道埋深9～13米。隧道洞身大部分处于残积层中，局部地段穿越花岗岩、辉绿岩全、强风化带或断层破碎带，结构松散，易软化、变形，产生坍塌。花岗岩层面起伏大，存在差异风化现象。地下水按赋存条件分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，砂层中具承压性。主要补给来源为大气降水。地下水埋深5.2～8.4米。盾构隧道内径：5400mm，管片厚度：300mm，隧道外径：6000mm。标准管片宽度：1200mm，分块数：6块。本盾构隧道区间采用两台盾构机。盾构机由站西端下井始发，推进至站东站起吊出井。隧道地质情况、工程要求、环境保护要求、经济比较、地面施工场地大小等因素是盾构选

2、型的基本依据。根据国内外盾构施工经验与实例，我们认为，盾构机的选型必须满足以下几个要求：必须确保开挖空间的安全和稳定支护；保证隧道土体开挖顺利；保证永久隧道衬砌的安装质量；保证隧道开挖碴土的清除；确保盾构机械的作业可靠性和作业效率；保证地面沉降量在要求范围内；满足施工场地及环保要求。2、不同开挖模式的工作原理2.1盾构机的型式与工作特点目前世界上流行的盾构机按开挖模式主要可以分为两大类：敞开式与密闭式。敞开式指盾构机的开挖面与机内的工作室间无隔板或隔板的某处设置可调节开口面积的出土口。开挖面基本依靠开挖土体的自立保持稳定。敞开式适用于地层条件简单、自立性好且无地下水的地层。密闭式盾构机是

3、在盾构机的开挖面与机内的工作室间设置隔板，刀盘旋转将开挖下来的碴土送入开挖面和隔板间的刀盘腔内，由泥水压力或土压或气压提供足以使开挖面保持稳定的压力。密闭式盾构机适用于地层变化复杂、自立条件较差、地下水较丰富的地层，因为采用密闭式掘进可以有效地保证开挖面的自立与稳定，保证施工安全。密闭式盾构机主要分为泥水平衡式、土压平衡式两类，代表了不同的出土方式和不同工作面土体平衡方式的特点，但适用地质与范围有一定的区别。泥水平衡式盾构机是在盾构机的前部设置隔板，装备刀盘面板、输送泥浆的送排泥管和推进盾构机的盾构千斤顶。在地面上还配有分离排出泥浆的泥浆处理设备。开挖面的稳定是将泥浆送入泥浆室内，在开挖

4、面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜保持水压力，以对抗作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的碴土以泥浆形式输送到地面，通过处理设备离析为土粒和泥水，分离后的泥水进行质量调整，再输送到开挖面。泥浆处理设备设在地面，需占用较大的施工场地。另外泥水式盾构机及其配套系统价格较高。土压平衡式盾构机是在盾构机的前部设置隔板，隔板与刀盘之间形成一个用于土压平衡、碴土搅拌、碴土排出的碴土仓。装配有各种刀具的刀盘不断旋转切削土体，切削下来的碴土通过刀盘进料槽进入碴土仓。碴土仓内和排土用的螺旋输送机内充满开挖碴土，依靠盾构机千斤顶的推力给土仓内的开挖土砂加压，使碴土仓的土压作用于刀盘开挖面以使其稳定。土压式

5、盾构机占用场地较小，价格较低。土压平衡式盾构机又可分为纯土压平衡式与加泥型土压平衡式。纯土压平衡式盾构机单纯依靠开挖下来的碴土压力稳定开挖面。这种盾构机较适用于开挖含砂量小的塑性流动性软粘土。加泥型土压平衡盾构机装备有注入添加材料促进开挖砂土塑性流动的机构。对于含砂量、含水量较大的土层，盾构机的加泥装置可以根据土质，选用泡沫、膨润土、高吸水树脂等添加材料，将其注入开挖面和泥土仓。通过搅拌机构将添加材料与开挖下来的碴土强力搅拌，将开挖碴土变成具有可塑性、流动性、防渗性的泥土，这种泥土充满土仓和螺旋输送机内。当土仓内压力小于开挖面压力时，开挖面碴土继续进入土仓，土仓内土压升高；当土仓内压力与

6、开挖面压力相平衡时，碴土停止流动，开挖面即稳定下来。在某些地质条件下，加泥型土压平衡盾构还可以在半土压平衡/压气模式下工作，通过向开挖面与隔板间压注压缩空气来对没有碴土的空间提供支撑力，以防止盾构上方土体产生塌方；当土壤稳定性较好，盾构施工不需要带压出土时，土压平衡盾构还可以在土仓无压力条件下工作，此时，不需要对开挖土料进行改良；当线路中存在高水压、大水量地层时，盾构机的出土系统还可改为由柱塞泵输送开挖下来的碴土，以避免螺旋输送机的喷涌和开挖面上方的坍方。这种盾构机适用土质范围广泛，占地面积较小，价格适中。2.2土压平衡盾构的基本工作原理盾构机的掘进液压马达驱动切削刀盘旋转，同时开启盾构

7、液压油缸（千斤顶），将盾构向前推进。切削下来的碴土进入泥土仓。随着油缸的向前推进、刀盘的持续旋转，碴土充满泥土仓。根据地质情况决定是否注入添加材料来改善碴土流动性。然后开动螺旋输送机，将切削下来的碴土排送至运输皮带上，通过输送皮带将碴土输送至运土轨道车上，通过竖井由龙门吊将土箱吊至地面弃土。土压平衡当泥土仓与螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的碴土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当这个阻力足以抵抗土层的土压力和地下水的水压