隧道施工盾構(gòu)機的選型

隧道施工盾構(gòu)機的選型第一小節(jié)工程特點及選型依據(jù)盾構(gòu)掘進機的選型與所穿越的地層及周邊環(huán)境、線路走向、曲線等關(guān)系很大，選型合適與否直接關(guān)系工程的成敗。1、盾構(gòu)穿越地層、線路及周邊環(huán)境的特點（1）本區(qū)間隧道洞身范圍內(nèi)主要地層為粉質(zhì)黏土、粉土，局部分布地震液化土層，液化等級為輕微~嚴重。（2）線路最小平面曲線半徑370m，區(qū)間縱向坡度最大為25‰。（3）線路的地面、周邊環(huán)境復雜。2、施工要求地表變形量不大于10mm/-30mm。隧道推進軸線與設計軸線偏差不大于50mm。第二小節(jié)選型及設計特點根據(jù)以上地質(zhì)條件結(jié)合工期要求，用于本區(qū)段施工的盾構(gòu)機，必須具有穩(wěn)定開挖面、平衡水土壓力、最大限度減少地表沉陷的功能，必須具有較強的糾偏抗扭能力，必須具有較好的經(jīng)濟性和較長的使用壽命，必須確保各項作業(yè)的安全性和可靠性。結(jié)合目前天津等地盾構(gòu)區(qū)間施工資料，選用土壓平衡式盾構(gòu)機是目前在軟土地層中進行隧道掘進施工的一種較好機型，可以較好的控制地表的變形。綜上所述，我們對海瑞克、拉瓦特、川崎、日立等幾種盾構(gòu)機進行了全面的考查，經(jīng)過分析比較，并結(jié)合國內(nèi)使用的經(jīng)驗，本標段選用日本川崎φ6340mm土壓平衡式盾構(gòu)機，其特點如下：1、就此項隧道工程的地質(zhì)條件而言，面板式刀盤具有以下特征：可在氣壓下在土艙內(nèi)安全工作，有利于土壓平衡。刀盤開口率（28%），可使軟泥順利地從切削面流向土艙。直接將土壓傳至土壓傳感器，可以隨時監(jiān)測地質(zhì)情況變化。易于進入切削面（除去障礙物），易于鉆探（土壤處理）。2、本機刀盤設計轉(zhuǎn)速為每分鐘0～1.6轉(zhuǎn)，由9個液壓馬達驅(qū)動，可實現(xiàn)無級變速。在軟土區(qū)土壓較大時可采用低速大扭矩開挖掘進，在遇硬土時可采用高速切削掘進。3、出土方式：螺旋輸送機→皮帶輸送機→軌道電瓶車運輸。4、注漿方式：同步注漿，兩臺注漿泵（12m3/h），1個注漿罐（4m3），泵直接從運漿車抽漿。5、具有可升降氣壓的人孔氣壓倉，用于土壓平衡工況進入泥土密封倉排除障礙或更換刀具。6、具有泡沫、膨潤土聚合物注入系統(tǒng)。7、具有隧道掘進自動導向系統(tǒng)。8、具有超前地質(zhì)預測系統(tǒng)設備。第三小節(jié)盾構(gòu)機掘進工作原理盾構(gòu)掘進機具有土壓平衡狀態(tài)和非土壓平衡狀態(tài)兩種工況，能夠適應軟硬兩種地層的施工。根據(jù)地質(zhì)情況，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種工作狀態(tài)的互換。從招標文件提供的地質(zhì)資料和現(xiàn)場調(diào)查情況看，本合同工程只有土壓平衡狀態(tài)一種工況。土壓平衡工法適應在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂中進行掘進，根據(jù)碴土的塑性和流動性，在刀盤前和土倉內(nèi)注入膨潤土、高濃度泥漿、發(fā)泡劑等，與刀盤切削下來的巖土在土倉內(nèi)進行攪拌，使其變?yōu)樗苄缘耐馏w，通過控制掘進速度和調(diào)節(jié)螺旋機的轉(zhuǎn)速兩個方面來控制出土量，以調(diào)整切削腔室的土壓的穩(wěn)定，達到保持開挖面的穩(wěn)定和控制地面沉降的目的，土倉內(nèi)的土壓值需在施工中根據(jù)地面的沉降量不斷修正，土壓值過小會引起地表沉降，土壓值過大會引起地表隆起。第四小節(jié)刀具形式、刀盤布局特點及其對區(qū)間不同地質(zhì)的適應性刀盤是幅條狀帶出料口的圓盤式結(jié)構(gòu)，中心刀、刮刀和邊刀對稱安裝在幅條的兩側(cè)，用以開挖砂土層、黏土和強風化巖層等軟弱圍巖。刀具在刀盤背側(cè)更換，不必進入開挖面。