大直徑泥水盾構典型案例及關鍵技術

大直徑盾構典型案例及關鍵技術目錄CONTENTS大直徑泥水盾構典型案例及關鍵技術三盾構機發(fā)展趨勢與展望二大直徑盾構典型案例一國內外大直徑盾構概述國內外主要超大直徑盾構現(xiàn)狀（14m以上）1994至今從1994年東京灣隧道（14.14m）至今，全球直徑超過14m的隧道工程項目已超過40個。世界最大直徑泥水盾構φ17.63m——香港屯門-赤蠟角公路隧道世界最大直徑土壓盾構φ17.48m——美國西雅圖公路隧道中國自主研制最大直徑泥水盾構φ15.8m——深圳春風隧道國內外主要超大直徑盾構現(xiàn)狀（14m以上）大直徑盾構隧道主要用途雙洞單線客運專線單洞雙線鐵路隧道單洞雙線地鐵隧道雙洞雙向四車道公路隧道其他φ12.07m蘇通電力隧道φ11.05m迪拜排污隧道。。。蘇通電力隧道望京隧道φ10.9m京沈望京隧道250km/hφ11.18m廣深港客運專線250km/h。。。φ11.38m武漢長江隧道50km/hφ11.7m杭州慶春路隧道60km/hφ11.7m杭州博奧隧道60km/h。。。杭州博奧隧道φ11.97m北京直徑線Φ12.14m太原西南環(huán)線貨運鐵路120km/hΦ12.83m鄭州機場線城際鐵路200km/h。。。北京直徑線φ11.64m南京地鐵10號線80km/hφ12.55m武漢地鐵8號線80km/hφ12.26m大連地鐵5號線80km/h。。。大連地鐵5號線11~12米級隧道11～12米級盾構隧道大直徑盾構隧道用途13~14米隧道杭州天目山公路隧道佛莞城際獅子洋隧道香港屯門-赤蠟角隧道13～14米盾構隧道010213~14米隧道鐵路隧道(單洞雙線)φ13.61m佛莞城際獅子洋隧道200km/hφ13.23m廣深港客運專線益田隧道φ14.23m深茂鐵路隧道。。。公路隧道(雙洞雙向四車道)φ14.14m東京灣橫斷公路隧道φ14.1m香港蓮塘隧道φ13.95m香港屯門-赤蠟角隧道φ13.46mt天目山隧道φ14.2m莫斯科Lefortovo高速公路隧道φ14.2m莫斯科Silberwald高速公路隧道φ14.41m奧克蘭Waterview高速公路項目。。。大直徑盾構隧道用途1342南京緯三路武漢三陽路深圳春風隧道上海崇明島隧道

單洞雙向四車道公路隧道

雙洞雙向六車道公路隧道

公鐵合建雙洞雙向六車道

雙洞雙向八車道公路隧道φ15.47m崇明島隧道80km/hφ14.96m南京長江隧道80km/hφ15.03m蘇埃通道60km/hφ15.01m南京和燕路隧道。。。φ15.8m深圳春風隧道60km/hφ14.93m揚州瘦西湖隧道。。。φ15.76m武漢三陽路60km/h。。。揚州瘦西湖隧道φ14.89m上海上中路80km/hφ15m南京緯三路隧道80km/h。。。15米級隧道15米級盾構隧道蘇埃通道大直徑盾構隧道用途16米及以上盾構隧道香港屯門-赤鱲角公路隧道（開挖φ17.63m）大直徑盾構隧道用途16米及以上盾構隧道美國西雅圖公路隧道（開挖φ17.48m）大直徑盾構隧道用途16米及以上盾構隧道東京外環(huán)公路隧道（開挖φ16.7m）TBM4目錄CONTENTS大直徑泥水盾構典型案例及關鍵技術三盾構機發(fā)展趨勢與展望二大直徑盾構典型案例一國內外大直徑盾構概述直徑系列大直徑常規(guī)直徑微型直徑范圍(m)業(yè)績6-84-68-123-412-16超大直徑BeijingShenzhenSingaporeBeijingShenzhen小型南昌、武漢、洛陽等多個城市電纜、水務隧道管廊北京、廣州、鄭州、深圳電纜隧道、污水隧道，累計將近20臺應用于國內外40余市政項目施工，累計650余臺（臺灣地區(qū)、吉隆坡、新加坡、印度德里、越南、以色列等）杭州博奧11.7m大直徑泥水盾構迪拜深隧排污11.05m土壓盾構京沈望京鐵路10.9m泥水盾構廣州白云機場9.13m雙模盾構阿爾及利亞地鐵10.5m土壓盾構累計將近30臺套深圳春風隧道Φ15.8m泥水盾構汕頭蘇埃通道Φ15.03m泥水盾構大連跨海隧道Φ12.26m泥水盾構太西鐵路隧道Φ12.14m土壓盾構杭州天目山項目Φ13.46m泥水盾構中鐵裝備盾構機系列中鐵裝備10米以上大直徑盾構業(yè)績中鐵裝備已設計10m級以上盾構21臺套，儲備18米級盾構機整機技術！序號項目名稱項目領域編號設備類型開挖直徑狀態(tài)1京沈望京鐵路鐵路中鐵297/298號泥水Φ10.9m已貫通2蒙華鐵路白城隧道鐵路中鐵269號土壓11.95×10.95m已貫通3意大利Cepav鐵路中鐵699號土壓Φ10.3m工廠組裝4阿爾及利亞地鐵中鐵665號土壓Φ10.5m工地組裝5迪拜排污隧道水利中鐵645/646號土壓Φ11.05m掘進中6巴黎地鐵16號線地鐵中鐵777/778號土壓Φ10.0m設計中7杭州博奧隧道公路中鐵595/596號泥水Φ11.7m掘進中8浙江舟山魯家峙公路R148號泥水Φ11.7m工廠組裝9太西鐵路隧道鐵路中鐵296號土壓Φ12.14m已貫通10大連地鐵5號線地鐵中鐵456號泥水Φ12.26m掘進中11杭州天目山路公路中鐵758/759/788/789號泥水Φ13.46m制造中12汕頭蘇埃通道公路中鐵306號泥水Φ15.03m掘進中13深圳春風隧道公路中鐵588號泥水Φ15.8m工地組裝北京至沈陽鐵路客運專線（望京隧道）——雙洞單線客運專線（350km/h）工程為北京至沈陽鐵路客運專線北京段站前工程13標。盾構隧道總長約3700m(雙線)，隧道最大坡度為25‰，埋深10.5m-27.5m。盾構從1#盾構井始發(fā)，2#盾構井接收。2#盾構井約3700m1#盾構井項目區(qū)間長度最大坡度最小曲線半徑最大水土壓力（中心）1#—2#井約3700m25‰2500m4.36bar1#盾構井2#盾構井京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）下穿機場快軌京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）本工程隧道為雙洞單線鐵路隧道，設計時速250km/h，管片外徑10.5m，管片內徑9.5m，管片環(huán)寬2m，全環(huán)采用8+1襯砌形式，軸線螺栓分度為14.4°，封頂塊有25個拼裝點位。管片信息管片外徑φ10500mm管片內徑φ9500mm管片寬度2000mm管片搭接量1300mm管片構成8+1軸向螺栓分度14.4°FeijiaVillageFeijiaVillage≈1,500m粉質黏土、粉砂≈1,250m粉質黏土≈910m粉砂、粉土工程重難點：長距離粉質粘土、粘土地層泥餅、滯排問題；長距離砂層掘進刀盤刀具及管路磨損問題；沿線穿越重要建筑地表沉降控制問題（機場快軌等）；隧道環(huán)境維護問題（位于北京城區(qū)）。京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）FeijiaVillageFeijiaVillage京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）盾構主參數(shù)盾構類型氣墊式泥水平衡盾構開挖直徑Φ10.9m驅動功率10×200kW裝機功率5142kW驅動扭矩（額定）23753kN.m最大推力約12380t進漿量1600m3/h排漿量1830m3/h采用多層刀具階梯布置，提高盾構一盤刀掘進距離。第一層刀具第二層刀具長距離刀盤耐磨設計京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）297號開口率49%輻條刀盤298號開口率41%輻條面板刀盤主梁副梁VS兩個刀盤掘進速度、壓力波動、刀具更換數(shù)量等基本一致，298號掘進扭矩相比297號大約800kN.m。中心開口沖刷中心面板沖刷中心橫向沖刷來至P0.1泵中心背沖刷防泥餅措施刀盤中心沖刷設備配置有增壓泵，可對刀盤中心面板、中心開口及刀盤中心背部進行沖刷。沖刷噴口刀盤背部沖刷設備配置有一臺增壓泵，可對刀盤背部開口進行沖刷，降低開口泥餅的概率。來至增壓泵京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）攪拌器防滯排根據本工程地質情況，設備配置兩套攪拌器，可對氣墊倉底部渣土進行有效的攪拌，防止渣土滯排。

本系統(tǒng)在拆換管前，可快速將主進、排漿管道內的泥漿排送至氣墊倉；泥漿被有效的回收利用并實現(xiàn)了泥漿的零泄漏、零污染。零排放快速收漿系統(tǒng)（專利）提升隧道環(huán)境京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）區(qū)間穿越機場快軌。54度斜交，最近距離5.3m。［+1mm

，-2mm］的變形控制標準。最終變形控制在1mm之內。（CREC297沉降控制在0.83mm之內，CREC298沉降控制在0.68mm之內。）CREC297沉降：0.83mm！CREC298沉降：0.68mm！京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）京沈望京客運專線隧道——大直徑泥水盾構（10.9米）目前，兩臺設備已完成掘進最大日掘進:20m最大月掘進:440m汕頭蘇埃跨海隧道——雙向六車道公路隧道（60km/h）汕頭市重要的過海通道，位于已建的海灣大橋和礐石大橋之間，分東線和西線兩條隧道，東西線間距為23.3m~29.7m。其中西線隧道長度3047.5米。隧道從圍堰始發(fā)井始發(fā)，全線基本在海面下進行掘進。汕頭蘇埃跨海隧道——超大直徑泥水盾構（15.03m）西線約3047.5m東線約3047.5m接收井（北岸）始發(fā)井（南岸）項目區(qū)間長度最大坡度最小曲線半徑平均水位線到洞底最大深度東線約3050m30‰R1500m西線約3050m30‰R1500m約37m汕頭蘇埃通道汕頭蘇?？绾Ｋ淼馈畲笾睆侥嗨軜嫞?5.03m）隧道為雙向六車道公路隧道。管片采用“7+2+1”分塊模式，錯縫拼裝。中間“口”字件預制，兩側道路板及內部結構采用現(xiàn)澆。隧道斷面情況斷面構成管片+中間口字件管片內徑φ13300mm管片外徑φ14500mm管片寬度2000mm管片最大塊重量約16t箱涵件重量約30t預制煙道交通層中間口字件3段巖層凸起，最大高度約6.3m，累計長度約190m，局部巖石強度約203MPa。工程重難點：全隧極大部分地層為極軟混合地層，水土壓力合算近5bar，存在帶壓進倉作業(yè)難問題；極軟地層中存在三段極硬中微風化花崗巖凸起，存在諸多掘進問題（偏載、滯排等）；全段上覆土基本為淤泥層，穩(wěn)定性差，易發(fā)生壓力擊穿問題。汕頭蘇?？绾Ｋ淼馈畲笾睆侥嗨軜嫞?5.03m）汕頭蘇埃跨海隧道——超最大直徑泥水盾構（15.03m）盾構主參數(shù)盾構類型氣墊式泥水平衡盾構（常壓刀盤+伸縮擺動驅動）開挖直徑Φ15.03m驅動功率16×350kW裝機功率10123kW驅動扭矩（額定）45450kN.m最大推力約22220t進漿量2700m3/h排漿量3200m3/h常壓刀盤克服高壓進倉換刀汕頭蘇?？绾Ｋ淼馈畲笾睆侥嗨軜嫞?5.03m）人員在刀盤倉常壓環(huán)境下進行刀具更換，安全、高效！更換一把刀約3—4小時。常壓滾刀在線監(jiān)測系統(tǒng)汕頭蘇埃跨海隧道——超最大直徑泥水盾構（15.03m）磨損量監(jiān)測滾刀旋轉監(jiān)測溫度監(jiān)測上位機顯示信號接收信號發(fā)射伸縮擺動式主驅動防偏載汕頭蘇?？绾Ｋ淼馈畲笾睆侥嗨軜嫞?5.03m）擺動球鉸伸縮油缸換刀作業(yè)更加便捷；保護刀盤和主軸承；適應工作面軟硬不均地層；掘進數(shù)據的獲取和分析。主驅動密封加壓技術→承壓能力10bar汕頭蘇埃跨海隧道——超最大直徑泥水盾構（15.03m）外密封內密封通過驅動箱內、密封腔逐級加壓，提升組合密封承壓能力！多層級沖刷在泥水倉、氣墊倉設置有多道沖刷。同時配置有增壓泵，可選擇性對各沖刷點位進行增壓沖刷，提高沖刷力度，降低滯排概率。主機段小循環(huán)系統(tǒng)P0.2、P0.3增壓泵可取自排漿管路分流箱內的泥漿，然后回打至氣墊倉或泥水倉，增加進排漿量，降低滯排概率。汕頭蘇?？绾Ｋ淼馈畲笾睆侥嗨軜嫞?5.03m）高效環(huán)流系統(tǒng)防滯排分流箱汕頭蘇埃跨海隧道——超最大直徑泥水盾構（15.03m）預制件吊運掘進方向箱涵拼裝區(qū)單管片工作區(qū)管片卸載區(qū)箱涵卸載區(qū)雙管片工作區(qū)汕頭蘇?？绾Ｋ淼馈畲笾睆侥嗨軜嫞?5.03m）深圳市春風隧道——雙向四車道公路隧道（60km/h）紅嶺南立交西側沿河路與北斗路交叉口盾構段約3583m春風隧道項目區(qū)間長度最大坡度最小曲線半徑隧道埋深最大凈水頭壓力（距洞底）盾構段約3583m49

‰R750m23~62m約5.9bar西始發(fā)端東接收端

春風隧道為深圳市城市快速路隧道。盾構段全長3583m。盾構段最小平曲線半徑R750m，最大縱坡49‰。深圳市春風隧道——超最大直徑泥水盾構（15.8m）春風隧道下穿地鐵九號線鹿丹村站人行通道、布吉河（河寬約50m）、海關宿舍樓、大灘大廈、廣深鐵路股道及深圳站、深圳邊檢宿舍樓等建（構）筑物。隧道臨近深圳河，最近處約35m。深圳市春風隧道——超最大直徑泥水盾構（15.8m）本工程隧道為雙向四車道公路隧道，設計時速60km/h。管片全環(huán)采用7+2+1襯砌形式，通用襯砌環(huán)，錯縫拼裝。隧道斷面情況斷面構成管片+中間箱涵管片外徑φ15200mm管片內徑φ13900mm管片寬度2000mm管片最大塊重量約15.9t箱涵件重量約15.1t主要穿越地層為花崗巖、片巖、變質砂巖、凝灰質砂巖、糜棱巖，少量卵石，礫砂地層。強度：微風化（硅化）片巖最大強度為173.7MPa。破碎帶分布及長度區(qū)間穿越11條破碎帶，破碎帶總長度約431m。工程重難點：高水壓環(huán)境換刀問題(5.9bar)；長距離硬巖掘進；破碎帶地層堵倉滯排問題；下穿建筑物的沉降控制問題。深圳市春風隧道——超最大直徑泥水盾構（15.8m）深圳市春風隧道——超最大直徑泥水盾構（15.8m）盾構主參數(shù)盾構類型氣墊式泥水平衡盾構（常壓刀盤+伸縮擺動驅動）開挖直徑Φ15.80m驅動功率18×350kW裝機功率11317kW驅動扭矩（額定）40989kN.m最大推力約24630t進漿量2850m3/h排漿量3200m3/h深圳市春風隧道——超最大直徑泥水盾構（15.8m）倉內倉外雙極破碎機布置→應對破碎地層滯排問題一級顎式破碎機φ1200加大格柵通過粒徑200×400二級滾齒破碎機，破碎后粒徑φ150泥漿泵通過粒徑φ240深圳市春風隧道——超最大直徑泥水盾構（15.8m）設備目前正在工地組裝中！目錄CONTENTS大直徑盾構關鍵技術探討與展望三盾構機發(fā)展趨勢與展望二大直徑盾構典型案例一國內外大直徑盾構概述盾構發(fā)展趨勢更智能小直徑更先進=+盾構發(fā)展趨勢與展望大直徑多維度多模式隨著城市地下空間的開發(fā)利用，隧道建設將向越來越深發(fā)展，深埋隧道面臨高水壓問題，裝備首先要解決設備的三大密封技術.1、大直徑、高水壓盾構直徑越來越大埋深越來越大水壓越來越大檢測點布置傳感器技術特征值提取與深度處理光纖密封監(jiān)測技術狀態(tài)信號處理與傳輸透射光脈沖入射光散射光背向散射光激光探測器光纖盾構密封安全管控系統(tǒng)盾尾密封特殊工況配鉸接鉸接密封主驅動密封2、多模式盾構土壓泥水敞開地層條件復雜多變單一型式的盾構已無法滿足工程的需求多模式盾構水文條件的變化施工環(huán)境條件的變化施工效率、成本考慮。。。。。。2、多模式盾構土壓/敞開式雙模盾構（應用中）土壓/直接式泥水雙模盾構（應用中）氣墊直接式泥水/土壓雙模式盾構（應用中）多模閉式TBM（設計中）變密度多模式盾構3、特掘設備-掘進方向新維度3、特掘設備-豎井掘進機豎井掘進機，已完成工廠功能測試！3、特掘設備-掘進斷面新維度異形掘進機矩形掘進機馬蹄形掘進機前后多刀盤回轉開挖同平面多刀盤回轉開挖組合式多刀盤開挖U形敞開式掘進機適用于軟土地層，土體擾動小空間利用率高、結構受力好，少開挖、少回填。綜合了機械暗挖與明挖的優(yōu)點，結構簡單，圍擋面積小，施工速度快，適用于明挖工況。行星齒輪式仿形開挖短距離施工設備成本低占用場地小適用于砂卵石地層，開挖能力強提高設備適應性，可應用于CC工法適用于軟巖地層，全斷面開挖矩形頂管矩形盾構長距離施工掘進效率高曲線掘進較被動缺手段易失穩(wěn)結泥餅糾偏難測不準感知難處理難測控難難適應太單一易開裂不合理缺決策不智能適應難質量差