第14講盾構(gòu)機分類及選型-資料課件

主要內(nèi)容1盾構(gòu)機分類2盾構(gòu)機選型3盾構(gòu)機選型舉例7/26/20231盾構(gòu)機分類

(1)按掘削地層分類硬巖盾構(gòu)（TBM）軟巖盾構(gòu)軟土盾構(gòu)硬巖軟土盾構(gòu)雙護盾TBM7/26/2023軟土盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu)7/26/2023(2)按盾構(gòu)機橫截面形狀分類半圓形圓形橢圓形馬蹄形雙圓搭接形三圓搭接形矩形7/26/20237/26/2023(3)按盾構(gòu)機橫截面的形狀分類超小型盾構(gòu)φ<1m小型盾構(gòu)3.5m≥φ≥1m中型盾構(gòu)6m≥φ≥3.5m大型盾構(gòu)14m≥φ≥6m超大型盾構(gòu)18m≥φ≥14m特大型盾構(gòu)φ>18m7/26/2023(4)按掘削面的敞開程度分類全部敞開式：無蓋敞開式、有蓋敞開式部分敞開式：網(wǎng)格式封閉式：中心支承式、中間支承式、周邊支承式

7/26/2023(5)按掘土出土器械的機械化程度程度分類

人工挖掘式、半機械掘削式、機械掘削式◆手掘式盾構(gòu)◆半機械式盾構(gòu)◆網(wǎng)格式盾構(gòu)

7/26/2023(6)按掘削面的加壓平衡方式分類外加支承式氣壓式泥水式土壓式7/26/2023(7)按刀盤運動形式分類

7/26/2023(8)按盾構(gòu)機特殊構(gòu)造分類中折盾構(gòu)球體盾構(gòu)異徑母子盾構(gòu)重心靠前盾構(gòu)特殊構(gòu)造的盾構(gòu)現(xiàn)場換刀盾構(gòu)可直接掘削前障礙物盾構(gòu)機體可分可合盾構(gòu)固體回收盾構(gòu)傾斜中空軸全斷面機內(nèi)注漿盾構(gòu)傾斜中空軸全斷面機內(nèi)注漿+活動前檐盾構(gòu)7/26/2023(9)按盾構(gòu)機的功能、用途分類

7/26/2023(10)按盾構(gòu)隧道襯砌施工方法分類7/26/2023(11)綜合分類7/26/20232盾構(gòu)機選型

盾構(gòu)掘進機選型依據(jù)

(1)

土質(zhì)條件、巖性（抗壓、抗拉、粒徑、成分等個參數(shù)）(2)

開挖面穩(wěn)定（自立性能）(3)

隧道埋深、地下水位(4)

設(shè)計隧道的斷面(5)

環(huán)境條件、沿線場地（附近管線和建筑物及其結(jié)構(gòu)特性）(6)

襯砌類型(7)

工期(8)

造價(9)

宜用的輔助工法(10)設(shè)計路線、線形、坡度（11）電氣等其他設(shè)備條件7/26/2023盾構(gòu)掘進機選型的一般程序

7/26/2023不同地質(zhì)條件下全斷面掘進機選型SlurryEPB粒徑分布曲線400,006顆粒直徑

d單位mm篩分通過率<d%00,0011030200,0020,020,060,2泥土粒徑7060508090100600,62,06,060,020,010090807050403020100篩分粒徑砂粉質(zhì)土粘土細中粗礫石粗細中粗粗細中粗粗Foam7/26/2023不同地質(zhì)條件下全斷面掘進機選型

泡沫EPB盾構(gòu)泥水盾構(gòu)棄土容重粘土粉土粘稠度系數(shù)IC柔軟軟硬0,25堅硬0,501,000,75EPB模式

EPB敞開模式添加劑防止堵塞添加劑增加塑性高滲透性砂礫石滲透系數(shù)k[m/s]很高滲透性一般滲透性10-210-310-410-5復(fù)合式盾構(gòu)EPB+添加劑高濃度膨潤土工作艙內(nèi)土體容重[t/m3]1,401,051,502,002,207/26/2023盾構(gòu)掘進機選型的其他條件（1）工期條件的制約

（2）造價因素的制約

（3）環(huán)境因素的制約

（4）基地條件的制約（5）設(shè)計路線、平面豎向曲線形狀的制約

7/26/2023二號線穿越漢口和武昌，隧道穿越地質(zhì)種類比較全面：

粘土、粉質(zhì)粘土、

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、

粉細砂、中粗砂、

砂巖、粉砂巖、

石英砂巖、炭質(zhì)灰?guī)r、

鈣質(zhì)泥巖、強風(fēng)化泥巖、

強風(fēng)化含碳硅質(zhì)頁巖等。3.１武漢地鐵的路線與地質(zhì)3盾構(gòu)機選型舉例7/26/2023偏軟地層導(dǎo)致的地表沉降

由于硬質(zhì)附著性粘土導(dǎo)致的刀盤與土倉的堵塞

豐富的地下水與水壓的問題軟質(zhì)風(fēng)化巖\砂巖\泥巖\半固結(jié)粘土\淤泥的掘進膨脹性陳舊粘土導(dǎo)致的盾構(gòu)機推力增加

附著性粘土與基巖的掘進掘進途中的刀具更換3.2本工程重點/難點7/26/20233.3隧道管片參數(shù)項目參數(shù)備注管片類型普通預(yù)制增強水泥管片安裝襯砌，包括縱向封頂塊分塊形式5+1個封頂塊外徑(O.D.)6.00m內(nèi)徑(I.D.)5.40m厚度300mm管片寬度1.5m單片管片最大重量約4t

7/26/20233.４

盾構(gòu)機總體參數(shù)（方案）盾構(gòu)機總體設(shè)計范圍及主要尺寸開挖直徑： 6280mm前護盾直徑： 6250mm主機長度：

約

9.0m（含刀盤）總長度包括后配套：

約

82m總重量包括后配套： 420t最小曲線半徑：250m盾構(gòu)機總體設(shè)計范圍最大掘進速率8cm/min平均掘進速率3.5cm/min管片平均安裝時間30min/環(huán)管片寬度1500mm根據(jù)上述計算每班次掘進速率6環(huán)/8hours每日雙班工作時掘進速率12環(huán)/16hours7/26/20233.５主要機械性能（方案）刀盤驅(qū)動

驅(qū)動形式

電驅(qū)動

2級調(diào)速式

（裝備動力：600kw）

刀盤轉(zhuǎn)速

高速轉(zhuǎn)動：2.0rpm低速轉(zhuǎn)動：1.0rpm

刀盤扭矩

常用最大：5,844kN-m高速轉(zhuǎn)動：2,922kN-m

脫困扭矩

7,000kN-m盾構(gòu)機千斤頂

總推力

38,500kN

單位面積推力：1,255kN/㎡

數(shù)量

1,750kN×22根

最大伸長速度

8.0cm/min鉸接裝置

總推力

24,000kN

數(shù)量

2,000kN×12根

鉸接操作

全方向（上下、左右、傾斜方向）7/26/20233.６主要機械性能（方案）螺旋出渣機驅(qū)動

驅(qū)動形式

液壓驅(qū)動方式

（裝備動力：110kw）

排土量

280m3/h

（最大排出粒徑：φ250mm×500mmL）

直徑

700mm（帶軸式螺旋機）

轉(zhuǎn)速

1.0～24rpm

驅(qū)動扭矩

常用最大：

55.7kN-m脫困時最大：65,0kN-m管片拼裝裝置

形式

Ｌ型方式（管片拼裝作業(yè)空間大）

操作方式

無線遙控操作

轉(zhuǎn)動速度

高速：1.5rpm

低速：0.3rpm

兩級調(diào)速

（高速?低速

無線遙控切換）

調(diào)節(jié)

可實現(xiàn)微調(diào)、微動操作7/26/2023防止粘土附著對策（１）

在刀盤進土口位置裝備高壓水噴射管7/26/2023防止粘土附著對策（２）擴大刀盤中央部分的開口，重視泥土從刀盤中心部進入土倉7/26/2023防止粘土附著對策（３）在土倉內(nèi)隔壁上裝備前后滑動式固定攪拌翼，并可從其前端添加泥漿7/26/2023防止粘土附著對策（４）裝備在刀盤內(nèi)側(cè)可以覆蓋整個區(qū)域的攪拌翼7/26/2023防止粘土附著對策（５）固定土倉隔壁中心部分，防止轉(zhuǎn)動腳中心部分泥土堵塞7/26/2023泥漿注入口的配置?刀盤面板前面：3處?固定隔板一側(cè)：4處?固定攪拌翼前端：1處?螺旋出渣機：3處

可選擇泥漿、泡沫和聚合物3種類型噴出口閥門構(gòu)造照片7/26/2023對應(yīng)復(fù)合地層的刀具配置7/26/2023復(fù)合地層的刀具裝備與對策?可更換滾刀與強化先行刮刀?如巖石強度在30Mpa以下可使用強化先行刮刀進行掘進?如巖石強度為30～250Mpa則應(yīng)適用滾刀進行掘進7/26/2023滾刀的形狀與特點尺寸：17

英寸

允許磨損量

：20mm允許負荷：250kN

允許線速度：150m/min材質(zhì)：特殊工具鋼

轉(zhuǎn)動力：70Nーm7/26/2023刀盤耐磨損對策刀盤外周堆焊釘狀耐磨物外周進行硬化耐磨層堆焊耐磨ＩＮＧ板7/26/2023刀盤驅(qū)動部土砂密封特點土砂密封：3條唇形密封1段V型密封：3段迷路密封：拉比利斯（迷宮）式檢測：溫度檢測傳感器供油脂：自動供脂其他

：密封接觸面采用硬質(zhì)材料7/26/2023鉸接構(gòu)造鉸接裝置

總推力

24,000kN

數(shù)量

2,000kN×12根

鉸接方向

全方向（上下、左右、傾斜方向）7/26/2023鉸接密封形式：Ｖ型密封

2段、灰塵密封

1段耐壓：1.0Mpa潤滑：自動供脂7/26/2023盾尾密封形

式：3段金屬刷漿液逆流：注漿液逆流防止板潤滑：盾尾油脂自動注入供脂位置：每列6處（共計12處）耐水壓：0.4Mpa7/26/2023螺旋出渣機的特點驅(qū)動方式

液壓驅(qū)動方式（裝備動力：110kw）出土量

280m3/h（最大排出粒徑：φ250mm×500mmL）直徑

700mm（帶軸式出渣機）轉(zhuǎn)速

1.0～24rpm驅(qū)動扭矩

常用最大：55.7kN-m脫困時最大