敞开式盾构机施工技术介绍

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1、敞开式盾构机施工技术介绍天津市静海城市基础设施建设投资集团有限公司杨威一、敞开式盾构的概念盾构机的种类多种多样，敞开式盾构指一般意义上的盾构机去掉前端刀盘及驱动部分，开挖面于内舱之间无封闭隔板，能够直接看到全部开挖面状况的盾构机。这种盾构机是密闭式盾构发展完善过程中的中间产品，自动化程度低，对隧道地层及岩土工程的经验依赖性强。主要用于地质条件较好且无地下水，开挖面在切口及前檐挡板的保护下能维持稳定的自立状态，或开挖面在采取辅助措施后也能稳定自立的地层，其优点在于敞开掘进时对正面障碍及小型塌方处理方便，并便于

2、超挖，配合盾构操作，提高盾构的纠偏效果。敞开式盾构机照片二、敞开式盾构与普通盾构的区别一台盾构机的外壳沿纵向从前到后可分为前、中、后三段，通常又把这三段分别称为切口、支承、盾尾三部分，如图1a）为敞开式盾构，b）为封闭式盾构，由图可见两者的主要区别在前、中段即切口和支撑部分。2.1切口部分的区别切口部分装有掘削机械和挡土设备，故又称掘削挡土部。敞开式盾构机掘削挡土部照片就图1a)所示的敞开式盾构而言，通常切口的形状有阶梯形、斜承形、垂直形三种，见图2。切口的上半部较下半部突出呈帽檐状。突出的长度因地层的不同

3、而异，通常为300～1000mm。但是，对部分敞开式（网格式）盾构而言，也有无突出帽檐的设计。对自立性较差地层而言，切口的长度要设计得长一些。掘削时把掘削面分成几段，设置几层作业平台，依次支承挡土、掘削。有些情况下，把前檐做成靠油缸伸缩的活动前檐，切口的顶部做成刃形；对砾石层而言，应做成T形。图1b）是封闭式盾构，与图1a）的主要区别是在切口与支承之间设有一道隔板，使切口部与支承部完全隔开，即切口部得以封闭。切口部的前端装有掘削刀盘，刀盘后方至隔板的空间称为土舱（或泥水舱）。刀盘背后土舱空间内设有搅拌装置。

4、土舱底部设有进入螺旋输送机的排土口。土舱上留有添加材料注入口。此外，当考虑更换刀具、拆除障碍物、地中接合等作业需要时，应同时考虑并用压气工法和可以出入掘削面的形式，因此隔板上应考虑设置人孔和压气闸。2.2支承部分的区别支承部即盾构的中央部位，是盾构的主体构造部。因为要支承盾构的全部荷载，所以该部位的前方和后方均设有环状梁和支柱，由梁和柱支承其全部荷载。对敞开式盾构而言，该部分装有推动盾构机前进的盾构千斤顶，其推力经过外壳传到切口。中口径以上的盾构机的支承部还设有柱和平台，利用这些支柱可以组装出多种形式（H形

5、、井形、升形等）的作业平台。对封闭式盾构而言，支承部空间内装有刀盘驱动装置、排土装置、盾构千斤顶、铰接装置、举重臂支承机构等诸多设备。由上可见，与普通盾构相比，敞开式盾构由于不需要刀盘和主轴承、集成控制方面得以简化，国产化能力较高，国内企业完全有能力自主制造。三、敞口式盾构机原理及构造3.1敞开式盾构的工作原理敞开式盾构工作程序主要包括开挖面稳定、挖掘及排土、管片安装及同步注浆、盾构机推进等四步。开挖面稳定装置包括液压活动前檐（防止开挖面顶端土体坍塌）、液压移动挡板（保证开挖面上半断面或土体稳定）和切口下部

6、斜面（保证开挖面下半断面土体坡度，进而保证开挖面下半断面土体稳定）；挖掘及排土装置包括液压挖土铲斗和皮带输送机；管片安装及同步注浆装置包括管片安装机和同步注浆设备；盾构推进装置主要是液压千斤顶系统。敞开式盾构机与土压平衡盾构机相比，前端没有刀盘，开挖面于内舱之间无封闭隔板，能够直接看到全部开挖面状况，预留浅埋暗挖施工空间；与土压平衡盾构主要区别在于开挖面稳定控制和挖掘方式不同。工作原理是：1、采用活动前檐防止隧道开挖面拱顶土体坍落，采用液压移动挡板保证开挖面上半断面土体稳定，采用切口下部斜面保持开挖面下半断

7、面土体坡度，进而保证开挖面下半断面土体稳定；2、采用机械铲斗对开挖面土方直接挖掘，皮带输送机输送土方到矿车；3、采用管片安装机在盾壳保护下进行管片安装，同步注浆同步进行；4、采用安装在前盾支承环梁上的千斤顶顶进盾构机。3.2敞开式盾构的基本构造开敞式盾构基本结构由前盾部分、尾盾部分和辅助系统三部分组成，主机长度约10.24m。主要构件及系统有：盾体、活动前檐、移动挡板、液压铲斗、皮带输送机、管片安装机、推进千斤顶、同步注浆系统、盾尾密封系统、液压系统、电气控制系统等。四、敞开式盾构机施工工艺敞开式盾构施工过

8、程包括：洞门加固、盾构机下井组装调试、始发段试掘进、正常掘进、接收段掘进、解体调出等过程，各过程分述如下：4.1端头加固盾构机进出洞端头必须采取地基加固措施，加固后的地基应具有良好的均匀性和自立性，其土体强度达到0.5～0.8Mpa，渗透系数小于10-8m/sec。沿隧道纵向加固范围为：始发段8m，接收端6m，隧道周边3m。4.2盾构机下井组装调试同闭胸式盾构机4.3盾构机掘进4.3.1盾构机掘进作业1、始发段试