盾构机分类及选型课件.ppt

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1、第十四讲《大型施工机械》——盾构机部分盾构机的分类及选型2021/7/31主要内容1盾构机分类2盾构机选型3盾构机选型举例2021/7/311盾构机分类(1)按掘削地层分类硬岩盾构（TBM）软岩盾构软土盾构硬岩软土盾构双护盾TBM2021/7/31软土盾构复合盾构2021/7/31(2)按盾构机横截面形状分类半圆形圆形椭圆形马蹄形双圆搭接形三圆搭接形矩形2021/7/312021/7/31(3)按盾构机横截面的形状分类超小型盾构φ<1m小型盾构3.5m≥φ≥1m中型盾构6m≥φ≥3.5m大型盾构14m≥φ≥6m超大型盾构18m≥φ≥14m

2、特大型盾构φ>18m2021/7/31(4)按掘削面的敞开程度分类全部敞开式：无盖敞开式、有盖敞开式部分敞开式：网格式封闭式：中心支承式、中间支承式、周边支承式2021/7/31(5)按掘土出土器械的机械化程度程度分类人工挖掘式、半机械掘削式、机械掘削式◆手掘式盾构◆半机械式盾构◆网格式盾构2021/7/31(6)按掘削面的加压平衡方式分类外加支承式气压式泥水式土压式2021/7/31(7)按刀盘运动形式分类2021/7/31(8)按盾构机特殊构造分类中折盾构球体盾构异径母子盾构重心靠前盾构特殊构造的盾构现场换刀盾构可直接掘削前障碍物盾构

3、机体可分可合盾构固体回收盾构倾斜中空轴全断面机内注浆盾构倾斜中空轴全断面机内注浆+活动前檐盾构2021/7/31(9)按盾构机的功能、用途分类2021/7/31(10)按盾构隧道衬砌施工方法分类2021/7/31(11)综合分类2021/7/312盾构机选型盾构掘进机选型依据(1)土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成分等个参数）(2)开挖面稳定（自立性能）(3)隧道埋深、地下水位(4)设计隧道的断面(5)环境条件、沿线场地（附近管线和建筑物及其结构特性）(6)衬砌类型(7)工期(8)造价(9)宜用的辅助工法(10)设计路线、线形、坡度（1

4、1）电气等其他设备条件2021/7/31盾构掘进机选型的一般程序2021/7/31不同地质条件下全断面掘进机选型SlurryEPB粒径分布曲线400,006颗粒直径d单位mm筛分通过率

5、,000,75EPB模式EPB敞开模式添加剂防止堵塞添加剂增加塑性高渗透性砂砾石渗透系数k[m/s]很高渗透性一般渗透性10-210-310-410-5复合式盾构EPB+添加剂高浓度膨润土工作舱内土体容重[t/m³]1,401,051,502,002,202021/7/31盾构掘进机选型的其他条件（1）工期条件的制约（2）造价因素的制约（3）环境因素的制约（4）基地条件的制约（5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约2021/7/31二号线穿越汉口和武昌，隧道穿越地质种类比较全面：粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砂岩、粉砂

6、岩、石英砂岩、炭质灰岩、钙质泥岩、强风化泥岩、强风化含碳硅质页岩等。3.１武汉地铁的路线与地质3盾构机选型举例2021/7/31偏软地层导致的地表沉降由于硬质附着性粘土导致的刀盘与土仓的堵塞丰富的地下水与水压的问题软质风化岩砂岩泥岩半固结粘土淤泥的掘进膨胀性陈旧粘土导致的盾构机推力增加附着性粘土与基岩的掘进掘进途中的刀具更换3.2本工程重点/难点2021/7/313.3隧道管片参数2021/7/313.４盾构机总体参数（方案）盾构机总体设计范围及主要尺寸开挖直径：6280mm前护盾直径：6250mm主机长度：约9.0m（含刀盘

7、）总长度包括后配套：约82m总重量包括后配套：420t最小曲线半径：250m盾构机总体设计范围最大掘进速率8cm/min平均掘进速率3.5cm/min管片平均安装时间30min/环管片宽度1500mm根据上述计算每班次掘进速率6环/8hours每日双班工作时掘进速率12环/16hours2021/7/313.５主要机械性能（方案）刀盘驱动驱动形式电驱动2级调速式（装备动力：600kw）刀盘转速高速转动：2.0rpm低速转动：1.0rpm刀盘扭矩常用最大：5,844kN-m高速转动：2,922kN-m脱困扭矩7,000kN-m盾构机千斤顶总

8、推力38,500kN单位面积推力：1,255kN/㎡数量1,750kN×22根最大伸长速度8.0cm/min铰接装置总推力24,000kN数量2,000kN×12根铰接操作全方向（上下、左右、