盾構(gòu)適應(yīng)性及現(xiàn)狀評估方案(原版)

1、東莞市城市快速軌道交通r2線工程（東莞火車站 東莞虎門站段）【2310 標(biāo)】土建工程施工項目盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性及現(xiàn)狀評估廣東水電二局股份有限公司2012 年 11 月一、工程概況【寮廈 站 珊美站】盾構(gòu)區(qū)間左線起訖里程zdk27+663.204 zdk29+351.625（zdk29+146.324=zdk29+150.000 ，短鏈 3.676m），左線全長1684.745m；右線起訖里程 ydk27+663.204 ydk29+351.623，右線全長 1688.419m。隧道采用雙洞單線盾構(gòu)法施工，從珊美站始發(fā)掘進(jìn)，至寮廈站過站吊出。區(qū)間線路埋深為 12.518 米，設(shè) 3 處聯(lián)絡(luò)通道。本區(qū)間

2、線路縱斷面為 v 形坡設(shè)計，區(qū)間隧道自寮廈站起，先以 2和 25下坡下穿厚街大道、s256 擬建厚街大道隧道及岳范山大道等， 至富康路 2#聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房處，過最低點(diǎn)后轉(zhuǎn)為上坡， 然后以 3.98和 17.45（17.24）上坡下穿 s256 擬建人行天橋、河田大道、陽河路、珊瑚路等，進(jìn)入珊美站。 區(qū)間最大坡度為 25，隧道頂覆土 8.75m16.48m。區(qū)間平面布置見 附圖 1 寮廈站 珊美站區(qū)間線路平面布置示意圖。隧道內(nèi)凈空 5400mm，管片外徑 6000mm。盾構(gòu)管片采用環(huán)寬1.5m 的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)及左轉(zhuǎn)彎楔形環(huán)和右轉(zhuǎn)彎楔形環(huán)三種管片。管片混凝土強(qiáng)度等級為c50、s12；鋼筋為、級，管片

3、的最小配筋率不小于150kg/ m3。管環(huán)外徑 6000mm，內(nèi)徑 5400mm，厚 300mm，寬 1500mm。每環(huán)由 3 片標(biāo)準(zhǔn)塊 +2 片鄰接塊 +1 片封頂塊共 6 片管片組成，砼量 8.06m3。管片拼裝方式采用錯縫拼裝，縱、環(huán)向連接均采用 m24 螺栓，管片縱、環(huán)向間隙防水采用彈性橡膠密封圈。二、地質(zhì)概況區(qū)間隧道主要穿行于 殘積可塑狀砂質(zhì)粘性土、 殘積硬塑狀砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗閃長巖和 強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖，局部（靠近珊美站端頭）通過 全新統(tǒng)沖洪積粉砂、 全新統(tǒng)沖洪積中砂和 全新統(tǒng)沖洪積粗砂。區(qū)間地質(zhì)情況統(tǒng)計見 附圖 2 寮廈站珊美站區(qū)間左線地質(zhì)縱斷面和地層統(tǒng)計圖；附圖 3 寮廈站

4、珊美站區(qū)間右線地質(zhì)縱斷面和地層統(tǒng)計圖。三、環(huán)境概況2本區(qū)間東北起于寮廈站，西南至珊美站，區(qū)間線路大體呈東北西南走向，區(qū)間出寮廈站后大體沿莞太路下穿，途經(jīng)厚街大道、岳范山大道、康樂南路、富康路、河田大道、陽河路、珊瑚路、珊美大道等路口，到達(dá)珊美站。莞太路現(xiàn)狀為雙向8 車道，交通繁忙；區(qū)間沿線重要的建構(gòu)筑物主要有s256 擬建厚街大道隧道、厚街大道下穿隧道（擬拆除）、 s256 擬建人行天橋等。區(qū)間隧道出寮廈站后與s256 擬建厚街大道隧道重疊約1042m（左線） /1045m（右線），s256 下穿隧道底板與盾構(gòu)隧道頂板最大凈距約14.5m，最小近距約3.1m。對施工影響較大。四、工程重難點(diǎn)及應(yīng)

5、對措施1、在砂層中掘進(jìn)本盾構(gòu)隧道于 zdk29+146zdk29+351 段穿越 粉砂層及 粗砂層，砂層透水性強(qiáng)，地下水豐富。施工時極有可能出現(xiàn)噴涌，施工風(fēng)險極大。應(yīng)對措施：選擇合適配比的渣土改良添加劑，注入高分子材料進(jìn)行渣土改良；漿液中加入適當(dāng)比例的水玻璃，通過雙液注漿方式填充密實管片與圍巖之間的控制，堵住盾尾來水預(yù)防“噴涌” ；通過注入管路轉(zhuǎn)換，在螺旋機(jī)前端增加一條注入管路，注入原液高分子材料，高分子材料大量吸收渣土中水分后由液狀渣土轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄栽?，預(yù)防“噴涌”問題的發(fā)生。2、在上軟下硬地層中掘進(jìn)本區(qū)間左線 zdk27+673.47529+472.6 段，右線 ydk27+673.4752

6、9+472.6 段為上軟下硬地層，是掘進(jìn)施工的重難點(diǎn)。應(yīng)對措施：控制掘進(jìn)速度，使盾構(gòu)刀盤能對正面堅硬巖層進(jìn)行充分破碎；合理利用盾構(gòu)鉸接千斤頂，改變刀盤傾角以加強(qiáng)對硬巖部位的切割，提高盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的軸線控制能力；調(diào)整盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)千斤頂?shù)膮^(qū)域油壓，硬巖區(qū)域推進(jìn)千斤頂油壓較軟巖部位適當(dāng)加3大，以控制千斤頂?shù)暮狭ψ饔命c(diǎn)、抵消上拋力，控制好盾構(gòu)軸線位置和隧道坡度。采用土壓平衡模式，密切注意出土量，控制每環(huán)的出土量在額定的范圍內(nèi)，否則會造成地面的坍塌或沉陷。3、盾構(gòu)下穿 s256擬建厚街大道隧道里程寮廈站 zdk28+705.2/ydk28+708.6 段，長約1042m（左線） /1045m（右線）范圍

7、內(nèi)，區(qū)間隧道沿莞太路下穿s256 擬建厚街大道隧道， s256 擬建厚街大道隧道將先于 r2 線隧道施工，對本隧道的施工造成較大影響。應(yīng)對措施：選擇正確的掘進(jìn)參數(shù)，加強(qiáng)地表沉降、地下水位及房屋傾斜觀測，并及時反饋施工。 加強(qiáng)過程控制管理， 實施信息化施工， 防止開挖面失穩(wěn)引起過大的地沉降；同時也應(yīng)防止地面由于土倉壓力過大引起地表隆起。在盾構(gòu)施工到達(dá)該段前，與建筑物業(yè)主建立直接聯(lián)系，協(xié)調(diào)好各種關(guān)系，一旦發(fā)現(xiàn)異常能及時溝通、協(xié)商解決問題。施工前要進(jìn)一步調(diào)查建（構(gòu)）筑物的詳細(xì)情況，以便采取可靠的保護(hù)方案。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)及注漿參數(shù)，必要時進(jìn)行洞內(nèi)補(bǔ)充注漿。主要通過結(jié)合沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)嚴(yán)格控制

8、隧道掘進(jìn)參數(shù)對建筑物實施保護(hù)。當(dāng)建筑物沉降達(dá)到報警值時（取允許值的80% ）迅速圍蔽并于其四周布孔進(jìn)行跟蹤注漿以控制沉降。預(yù)備好鉆機(jī)、 壓水泵和雙液注漿泵， 一旦出現(xiàn)因地層失水引起地表沉降較大，立即采取相應(yīng)措施從地表向地層補(bǔ)充注水，以保證正常的地下水位，從而減小地表沉降。必要時可從地表進(jìn)行注漿止水和加固來控制地層沉降。五、盾構(gòu)機(jī)選型1、擬投入本區(qū)間工程的盾構(gòu)機(jī)新購改自有的原因原投標(biāo)承諾擬投入兩臺新購海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用于盾構(gòu)區(qū)間施工，承諾中標(biāo)后向德國海瑞克股份有限公司購置，我部積極與海瑞克股份有限公司協(xié)商購置盾構(gòu)機(jī)事宜，但了解到海瑞克股份有限公司訂單較多，生產(chǎn)繁忙，難以保證如期交貨，同時由于

9、主軸承、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等需要從德國進(jìn)口，但當(dāng)時處于缺貨期，因此，生產(chǎn)和運(yùn)輸均4需耗費(fèi)大量時間。為此，我部充分考慮我司已有資源， 了解到我司目前在廣州市軌道交通六號線盾構(gòu) 6 標(biāo)段【水蔭路站 天平架站盾構(gòu)區(qū)間】土建工程中使用的 s432/s433 兩臺海瑞克盾構(gòu)機(jī)（累計掘進(jìn)里程均約為 4335 米），已于 2012 年 9 月底前完成掘進(jìn)施工， 維修保養(yǎng)后即可轉(zhuǎn)投入本標(biāo)段使用，能滿足本標(biāo)段 2012 年 11 月份盾構(gòu)始發(fā)的調(diào)整工期要求。由于此兩臺盾構(gòu)機(jī)型號參數(shù)與投標(biāo)承諾盾構(gòu)機(jī)的型號參數(shù)相同 （盾構(gòu)機(jī)參數(shù)對比詳見附表） ，因此與投標(biāo)承諾盾構(gòu)機(jī)相比，同樣也能適用于本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間地層情況。鑒于新

10、購盾構(gòu)機(jī)耗時較長且具有不確定性，而目前公司自有s432/s433 兩臺盾構(gòu)機(jī)能滿足施工需要，我部擬采用我司自有的s432/s433 兩臺盾構(gòu)機(jī)用于本標(biāo)段施工。2、擬變更盾構(gòu)機(jī)業(yè)績2310 標(biāo)珊寮盾構(gòu)區(qū)間擬變更投入的海瑞克s432、s433 盾構(gòu)機(jī)為 6250epb土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，購置于2008 年 7 月份，先后服役于廣州市軌道交通四號線【黃村站車陂站車陂南站盾構(gòu)區(qū)間】土建工程、六號線【水蔭路站沙河站天平架站區(qū)間】土建工程?！军S村站車陂站車陂南站盾構(gòu)區(qū)間】 土建工程工期為 2008 年 6 月 30 日至 2009 年 11 月 30 日，區(qū)間設(shè)計左線長 2477.82 米，右線長 2470.

11、55 米，最小平面曲線半徑 300 米，最大坡度 50。區(qū)間地質(zhì)較差且復(fù)雜，始發(fā)段大部分隧道洞身處于 3-1 粉細(xì)砂層 4-1 粉質(zhì)粘土、3-2 中粗砂層軟弱地層中，中間多數(shù)為軟硬不均地層。【水蔭路站沙河站天平架站區(qū)間】土建工程工期為2010 月 11 月 1 日至 2012年 10 月 31 日，區(qū)間設(shè)計左線 1857.05 米，右線 1846.45 米，平面最小曲線半徑 300m，最大坡度為 39.57 。盾構(gòu)從始發(fā)井向北掘進(jìn)，緊接著下穿廣深鐵路和軍用鐵路，隨后沿著廣州大道北， 穿過瘦狗嶺斷裂破碎帶、 經(jīng)過省軍區(qū)宿舍樓直至天平架站。然后再從始發(fā)井向南進(jìn)入， 盾構(gòu)機(jī)整體平移過暗挖形式的沙河站

12、后進(jìn)行二次始發(fā)， 下穿舊城區(qū)老房屋后，沿著先烈東路直至水蔭路站吊出。 工程地貌形態(tài)屬于珠江三角洲沖洪積平原向微丘臺地過度地帶和剝蝕臺地地貌， 地表沉積物為海陸交互相和沖積洪積層及土層和砂層，下伏基巖為白堊系碎屑巖，地形變化不大，較為平坦。5目前海瑞克s432、 s433 盾構(gòu)機(jī)各完成約4335m，對于盾構(gòu)機(jī)設(shè)備使用狀態(tài)情況來說現(xiàn)階段該兩臺盾購正處于較好狀態(tài)。從已完成服役的兩個工程統(tǒng)計數(shù)據(jù)了解，海瑞克s432、s433 盾構(gòu)機(jī)高峰期達(dá)到的掘進(jìn)速度為：18 環(huán)/ 天， 314 環(huán)/ 月；盾構(gòu)機(jī)設(shè)備在施工過程中沒有出現(xiàn)過較大問題。3、對盾構(gòu)機(jī)的改進(jìn)3.1 注漿泵改造本工程主要穿越地層中包含 、 、

13、、 ，此類地層具有遇水崩解、軟化的特性，所以，在盾構(gòu)施工過程中同步注漿對隧道成型質(zhì)量及地表沉降起的控制是本工程主要施工控制的一大方面，由于我們將原海瑞克設(shè)備提供的注漿泵（4臺 ksp12擠壓式注漿泵）改造為 4 臺軸向柱塞泵（德國 swing 泵），這樣的改造更適用于同步注漿，因此更能保證注漿壓力及注漿質(zhì)量。3.2 鉸接部分改造盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中， 鉸接所起到的作用為跟隨盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)節(jié)盾尾間隙， 以達(dá)到調(diào)整管片姿態(tài)的作用。 原海瑞克盾構(gòu)機(jī)設(shè)備提供鉸接為被動鉸接， 即前盾與中盾為螺栓圖 5-1 盾構(gòu)機(jī)主體結(jié)構(gòu)圖6連接密封、中盾與盾尾為鉸接千斤頂連接，這樣在盾構(gòu)機(jī)脫困時非常容易受損。擬變更盾構(gòu)機(jī)通

14、過對所配備的鉸接系統(tǒng)改為主動鉸接，即在中盾位置由12 根液壓千斤頂與前盾連接，采用 2 道橡膠密封和緊急氣囊形成可靠的密封。 這樣可使盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中有了更好的靈動性， 可及時調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)， 并且由于將鉸接千斤頂布置在中盾的位置使得盾構(gòu)機(jī)在脫困時能使用鉸接千斤頂進(jìn)行輔助脫困， 對盾構(gòu)機(jī)安全掘進(jìn)提供了有利保障。盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造如 圖 5-1 盾構(gòu)機(jī)主體結(jié)構(gòu)圖 。4、機(jī)器現(xiàn)狀s432/s433 兩臺盾構(gòu)機(jī)在廣州軌道交通六號線【水蔭路站天平架站盾構(gòu)區(qū)間】進(jìn)行掘進(jìn)，設(shè)備運(yùn)行期間進(jìn)行動態(tài)勘測， 從油樣化驗報告可以看出， 主軸承齒輪油的粘度、各種合金元素尤其是鐵元素和水分的含量均無任何異常變化， 表明主軸承齒

15、輪副沒有異常磨損，主軸承密封沒有失效，可以繼續(xù)使用。對液壓油的連續(xù)監(jiān)測及設(shè)備結(jié)束掘進(jìn)時對各系統(tǒng)提取油樣檢測分析，各系統(tǒng)油質(zhì)完全正常，刀盤驅(qū)動系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)及管片安裝系統(tǒng)的各液壓泵、馬達(dá)、閥、 、推進(jìn)千斤頂?shù)瓤梢哉９ぷ鳌６軜?gòu)機(jī)的刀盤均結(jié)構(gòu)完好，無異常變形。但是刀盤外觀尺寸被磨，部分齒刀刀座損壞，部分中心刀螺紋孔有損壞。 只需要對刀盤外緣加焊耐磨鋼板以及修復(fù)齒刀刀座，修復(fù)中心刀螺紋孔。盾構(gòu)機(jī)殼體均無可見變形，鋼板有輕微磨損。根據(jù)制造期間打在鋼板上的材料鋼印仍清晰可辨判斷盾殼磨損量應(yīng)在 0.20.4mm之內(nèi)。各后續(xù)拖車尚處于良好狀態(tài)，拖車車架依然牢固，車輪輕微磨損，行進(jìn)正常。螺旋機(jī)進(jìn)出口閘門和前后

16、伸縮動作正常，緊急關(guān)閉功能正常，驅(qū)動系統(tǒng)的液壓泵、馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)和溫升正常， 各傳感器、控制閥工作正常。但螺旋輸送機(jī)懸伸在土倉的進(jìn)料段磨損較多，已經(jīng)對葉片進(jìn)行拆卸維修和軸加焊磨網(wǎng)紋，鋼筒下方加了焊耐磨鋼板。盾尾注脂管及注漿管疏通，更換新尾刷，洗氣動開關(guān)完成。7拼裝機(jī)、喂料機(jī)、管片吊機(jī)所有功能及部件除銹清洗，部分接線端子和電纜更換，旋轉(zhuǎn)編碼器參數(shù)調(diào)試，更換了損壞的鏈條。管片吊機(jī)工作正常，整流模塊檢查測試完成。油脂系統(tǒng)工作正常，油脂泵清潔，氣動閥組測試完成。電氣系統(tǒng)線路測試及電氣原件測試完成。傳感器插頭檢測，對于進(jìn)水生銹等需要更換，閥組成圈測試其電阻值完成。配線箱及電氣柜已經(jīng)檢查修復(fù)防水密封條及線路鎖頭

17、。大閘門密封修復(fù)更換，儀表更換并檢測，呼吸器系統(tǒng)修復(fù)并調(diào)試，各流量計、安全閥、過濾器等修復(fù)并檢測完成。循環(huán)水系統(tǒng)工作正常，散熱良好，聯(lián)軸器調(diào)整其同軸度，清晰散熱器和管路完成。皮帶機(jī)的所有滾筒已經(jīng)更換，主動輪已經(jīng)重新硫化上膠。泡沫泵運(yùn)轉(zhuǎn)良好。sls-t-apd自動導(dǎo)向系統(tǒng)功能正常，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。5、維護(hù)保養(yǎng)計劃8日期保養(yǎng)的內(nèi)容10 月 15 日s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī)前盾清潔 s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī)刀盤清潔10 月 20 日s-432和 s-433盾構(gòu)機(jī)中盾清潔10 月 21 日s-432和 s-433盾構(gòu)機(jī)拼裝機(jī)清潔 s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī)連接橋清潔10 月 25

18、 日s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī) 1#拖車清潔10 月 26 日s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī) 2#拖車清潔 s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī) 3#拖車清潔10 月 30 日s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī) 4#拖車清潔10 月 26 日s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī)刀盤刀具拆除（整盤刀具拆除預(yù)計 2.5 天拆完）10 月 30 日10 月 31 日s-432 盾構(gòu)機(jī)的刀盤進(jìn)行保養(yǎng)，對刀盤增補(bǔ)耐磨保護(hù)。11 月 10 日（保證在硬巖掘進(jìn)中保護(hù)刀盤）10 月 31 日s-432 盾構(gòu)機(jī)的螺旋機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，對螺旋機(jī)的螺旋葉片和螺旋軸增補(bǔ)耐磨保護(hù)。11 月 8 日（保證在硬巖掘進(jìn)中保

19、護(hù)螺旋機(jī)）10 月 31 日s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī)的土倉土壓計和螺旋機(jī)土壓計進(jìn)行保養(yǎng)。10 月 31 日s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī)皮帶主 （從）動輪拆除。施工人數(shù)施工工期8 人8 人6 天4 人7 人7 人5 天6 人5 人5 人5 天5 人5 人5 天8 人11 天4 人9 天3 人1 天5 人1 天11 月 1 日s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī)的管片喂片機(jī)進(jìn)行清潔8 人5 天保養(yǎng)，添加潤滑劑。11 月 5 日11 月 6 日檢查并保養(yǎng) （或更換） 盾構(gòu) s-432 和 s-433 盾構(gòu)機(jī)上的全部注油孔以及管路的球閥、單向4 人3 天11 月 8 日閥等。11 月 9

20、 日檢查保養(yǎng)砂漿罐葉片和軸承4 人2 天11 月 10 日11 月 9 日檢查保養(yǎng)液壓馬達(dá)和液壓泵4 人2 天11 月 10 日11 月 11 日將 s-432 刀盤的刀具裝上4 人5 天11 月 15 日11 月 11 日將 s-432 盾構(gòu)機(jī)部分管路和全部控制電纜換12 人5 人新（全部進(jìn)口材料）11 月 15 日96、擬變更盾構(gòu)機(jī)對本工程地質(zhì)適應(yīng)性分析6.1 埋深的適應(yīng)性本區(qū)間隧道埋深13.81m 21.49m ，隧道頂覆土8.75m 16.48m，根據(jù)海瑞克公司提供的盾構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計算可知盾構(gòu)有足夠的推進(jìn)力和刀盤扭矩（如表 5-1 所示）；另外，土倉有足夠的土壓承受能力及土壓調(diào)節(jié)能力，主

21、軸承密封和盾尾密封的特殊設(shè)計也完全可以滿足本區(qū)間隧道施工的需要。表 5-1盾構(gòu)機(jī)推力及刀盤扭矩參數(shù)對比表序號項目計算值設(shè)計值1盾構(gòu)機(jī)推力土壓平衡模式30116 kn34210 kn敞開模式26331 kn2刀盤扭矩3886 kn*m5980 kn*m6.2 軟巖、軟土及砂層的適應(yīng)性由地質(zhì)勘察資料可知，隧道主要穿行于 可塑狀砂質(zhì)粘性土、 硬塑狀砂質(zhì)粘性土、 全風(fēng)化花崗閃長巖、 土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖，局部（靠近珊美站始發(fā)端頭）通過 全新統(tǒng)沖洪積粉砂、 全新統(tǒng)沖洪積中砂、 全新統(tǒng)沖洪積粗砂， 上述地層在左、 右線中所占比例分別為87.31%、91.79%，（各地層所占比例詳見附圖 1、2 中的地層比

22、例餅圖）。其中殘積土及全、強(qiáng)風(fēng)化巖存在遇水極易軟化、崩解等問題，而砂層的自穩(wěn)性差，容易產(chǎn)生涌砂、流砂等問題，因此，如何采取有效措施防止管涌、地面沉降過大的現(xiàn)象發(fā)生，是本標(biāo)段盾構(gòu)掘進(jìn)施工的主要控制目標(biāo)。擬變更盾構(gòu)機(jī)具有完善的土壓平衡功能，當(dāng)?shù)貙硬环€(wěn)定時可以在此模式下進(jìn)行掘進(jìn)；盾構(gòu)在土倉壓力隔板的不同高度位置安裝了五個土壓傳感器，可以對土倉內(nèi)不同位置的土壓隨時進(jìn)行監(jiān)控；螺旋輸送機(jī)的出土速度可以無級調(diào)速，容易精確控制出土量。盾構(gòu)在土壓平衡模式下掘進(jìn)時有嚴(yán)格的土倉壓力管理規(guī)定，通過控制系統(tǒng)可以對土倉壓力、掘進(jìn)速度、螺旋輸送機(jī)出渣速度、泡沫等添加材料的注入量等10參數(shù)進(jìn)行全自動或手動控制，確保在掘進(jìn)過程

23、能夠達(dá)到良好的動態(tài)壓力平衡效果。該盾構(gòu)機(jī)在土壓平衡模式下掘進(jìn)時可以有效地穩(wěn)定開挖面，另外，同步注漿能控制地表沉降至很小的范圍，可確保地面建筑物和地下管線的安全。該盾構(gòu)機(jī)選用了能夠安裝單刃滾刀的刀盤， 刀盤的最小開口率為 26，特別是刀盤的開口部位的擋板向里傾斜，比較適合渣土順利流入土倉。同時通過刀盤面板上的八個泡沫注入孔向掌子面直接注入適量的泡沫，增加刀盤中心粘性土的流動性，在掘進(jìn)時可以有效的防止刀盤中心泥餅的產(chǎn)生。該盾構(gòu)機(jī)的渣土改良系統(tǒng)既可以注入泡沫，也可注入膨潤土或泥漿。添加材料既可以通過中隔板注入土倉內(nèi)， 也可通過布置在刀盤面上的泡沫注漿孔直接注入開挖面。通過調(diào)整這些添加材料的注入，可以

24、達(dá)到很好的渣土改良的效果，從而增加渣土的流動性，提高止水性。通過配置的加泥保壓系統(tǒng)在軟弱地層時可有效減小土倉壓力波動，聚合物注入系統(tǒng)可有效改良始發(fā)段砂層的塑性和粘性，并且在螺旋機(jī)底部形成土塞，防止噴涌。螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速為 0 22rpm，在此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可以無級調(diào)速， 從而可以實現(xiàn)在土壓平衡模式下盾構(gòu)出渣量的控制。 螺旋輸送機(jī)中部有 600mm的長度沒有螺旋葉片，當(dāng)渣土通過此段時因堆積而形成土塞，對防止噴涌有一定的效果。根據(jù)施工需要還可以向螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入膨潤土或者在排水閥門處安裝雙向排泥泵來堵水和防止噴涌發(fā)生。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)突然停電時螺旋輸送機(jī)的后門可以自動關(guān)閉以防止在軟巖地段施工時可能發(fā)生的危險。

25、在正常施工過程中操作人員也可以控制螺旋輸送機(jī)的后門開度。6.3 硬巖的適應(yīng)性本標(biāo)段隧道部分穿過地段為 中風(fēng)化硬巖地層（如zdk28+023zdk28+083段），此地層的飽和單軸抗壓強(qiáng)度一般為fr=9.87 63.9mpa，極大值為79.0mpa，在施工中將對盾構(gòu)刀具造成較為嚴(yán)重的磨損。擬變更盾構(gòu)機(jī)在1# 聯(lián)絡(luò)通道（里程ydk28+146.670）加固地層中換刀時，可選用“黑金剛”或“旁萬利”超硬耐磨滾11刀和相應(yīng)品牌的齒刀將會較大的提高刀具的破巖能力，有效的提高盾構(gòu)機(jī)的工作效率，并能顯著的降低刀盤、刀具的磨損，滿足在該地層中盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)需求。6.4 地層軟硬不均、變化頻繁等特殊地段的適應(yīng)性當(dāng)

26、盾構(gòu)在軟硬不均地段掘進(jìn)時，盾構(gòu)由于前面刀盤的受力不均而容易發(fā)生姿態(tài)不穩(wěn)定的情況。為此盾構(gòu)采取以下措施：推進(jìn)系統(tǒng)的油缸在圓周方向分為四組，每組可以單獨(dú)調(diào)整其推進(jìn)速度而改變盾構(gòu)的掘進(jìn)方向；盾構(gòu)的中體和前體為鉸接連接，這樣可以減小盾構(gòu)的長徑比而使盾構(gòu)的姿態(tài)容易改變；盾構(gòu)采用sls-t 激光導(dǎo)向系統(tǒng)，盾構(gòu)的姿態(tài)可以隨時反映在操作室內(nèi)，從而可以對盾構(gòu)的姿態(tài)隨時進(jìn)行靈活的調(diào)整，保證盾構(gòu)在軟硬不均地段保持正確的姿態(tài)。6.5 刀盤對地層的適應(yīng)性擬變更盾構(gòu)機(jī)刀具是根據(jù)本標(biāo)段巖層的不同強(qiáng)度和地質(zhì)特點(diǎn)，根據(jù)刀具在軟巖中不同的破巖機(jī)理來進(jìn)行設(shè)計和選擇的。刀盤上可以安裝不同類型的刀具以適應(yīng)不同地層的開挖，主要刀具類型為

27、單刃滾刀、中心滾刀、齒刀、刮刀和仿形刀，其中滾刀和齒刀的刀座形式相同，根據(jù)不同的地質(zhì)類型兩種刀具可以互換。在硬巖中掘進(jìn)時刀盤需安裝單刃滾刀、中心雙刃滾刀，在軟巖中掘進(jìn)時可以根據(jù)需要把單刃滾刀、中心雙刃滾刀更換為對應(yīng)形式的齒刀。刀盤形式如圖 5-2 所示。12圖 5-2盾 構(gòu)機(jī) 刀盤 結(jié)構(gòu) 圖整個刀盤為焊接結(jié)構(gòu)，在刀盤上焊接了安裝各種刀具的刀座。刀盤和主驅(qū)動通過一個很厚的法蘭盤連接，刀盤背面和法蘭盤通過四根600mm，壁厚100mm 的13鋼管焊接在一起，以傳遞足夠的扭矩和推力，刀盤可以順時針及逆時針雙向旋轉(zhuǎn)。刀盤 標(biāo)稱 直徑6280mm ，刀盤厚 度750mm ，從法 蘭盤 底面 到刀盤面板高

28、1410mm，刀盤總重約55t。（ 1）刀盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析為了保證刀盤的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，刀盤的中心部位采用整體鑄鋼鑄造，周邊和中心部件在制造時采用先栓接后焊接的方式連接。根據(jù)對刀盤設(shè)計模型在巖層模式下對每個滾刀加載 25t 的荷載的有限元分析結(jié)果顯示，刀盤的強(qiáng)度和剛度均滿足本標(biāo)段施工的要求。刀盤的開口形式：刀盤開口形式為對稱的八個長條孔，開口盡量靠近刀盤的中心位置，以利于中心部位渣土的流動。刀盤的開口率根據(jù)安裝的刀具類型不同而有所變化，當(dāng)全部安裝滾刀時開口率為 26%，當(dāng)安裝軟巖掘進(jìn)所需的齒刀時刀盤開口率可以達(dá)到 34%。渣土改良注入口設(shè)計：刀盤面板上共有 5 個泡沫注入口，其中包括在刀盤中

29、心設(shè)置的 2 個泡沫注入口，平面有 3 個泡沫注入口備用，泡沫注入口也可以用來加注膨潤土和泥漿。每個注入孔都能單獨(dú)操作和控制，便于掘進(jìn)和渣土的改良。如5-3所示。14圖 5-3泡沫 注入 口布 置示 意圖耐磨設(shè)計：刀盤的周邊焊有耐磨條，刀盤的面板焊接有格柵狀的hardox 耐磨材料，充分保證刀盤在巖層掘進(jìn)時的耐磨性能。刀座設(shè)計：刀盤上的滾刀刀座和齒刀刀座相同，安裝方式也相同，這樣的設(shè)計可以對滾刀和齒刀進(jìn)行互換。刀盤驅(qū)動及支撐形式：刀盤驅(qū)動采用液壓驅(qū)動，由八個液壓馬達(dá)通過八個減速機(jī)來驅(qū)動刀盤。刀盤驅(qū)動的配備功率為945kw ，標(biāo)稱扭矩為5980kn.m ，脫困扭矩為 7800kn.m 。刀盤的轉(zhuǎn)

30、速范圍為 0 4.5rpm 。刀盤采用中間支撐方式，刀盤主軸承采用德國hosche 公司的產(chǎn)品，主軸承外徑 3000mm ，主軸承的外密封采用三道注脂密封，主密封的設(shè)計壽命為6000h10000h，主軸承的設(shè)計壽命為13000h 。（ 2）擬本標(biāo)段工程中采用的刀具布置方案15用于較硬巖層掘進(jìn)的刀具布置：31 把單刃滾刀 (11 把邊緣刀， 20 把正面刀 )、 4把雙刃中心滾刀、68 把刮刀、 8 把鏟刀。用于軟巖、軟土開挖的刀具布置：68 把刮刀、 8 把鏟刀、 16 把正齒刀4 把雙刃中心齒刀、 15 把單刃滾刀（外緣） 。在軟巖、軟土地段，齒刀和滾刀可以混裝或全部安裝齒刀。（ 3）刀具布

31、置對刀具的保護(hù)滾刀刀刃距刀盤面板的高度為175mm，齒刀、刮刀和齒刀刃距刀盤面板的高度為 140mm ，滾刀高出齒刀和刮刀 35mm ，這樣在全斷面巖層、硬巖等地段掘進(jìn)時可以保護(hù)刮刀和齒刀不受破壞?？紤]到在硬巖掘進(jìn)時破碎下來的巖石可能撞壞刮刀，在刀具的布置上作了以下的考慮：把刮刀背向布置，并拉近刮刀之間的距離，在硬巖地段雙向掘進(jìn)時能夠?qū)蔚队幸欢ǖ谋Ｗo(hù)作用。由此可見， s-432/433 具備以下特點(diǎn)：多種掘進(jìn)模式靈活轉(zhuǎn)變盾構(gòu)可以根據(jù)地層的不同特性分別采用不同的掘進(jìn)模式進(jìn)行開挖，保證盾構(gòu)在本標(biāo)段的各個地段都具有良好的地質(zhì)適應(yīng)性。合理的刀盤設(shè)計盾構(gòu)機(jī)的刀盤是針對本標(biāo)段的地質(zhì)情況專門設(shè)計的；4 把

32、雙刃滾刀， 31 把單刃滾刀， 64 把刮刀， 8 把鏟刀 ;滾刀徑向間距最小 9.59mm, 最大 230mm,滾刀高度高出面板達(dá) 175mm，高出齒刀及刮刀 30mm ，有利于刀盤前面渣土的流動，同時可以保護(hù)齒刀和刮刀；同時刀具可以根據(jù)地層軟硬不同進(jìn)行互換。良好的渣土改良泡沫注入系統(tǒng)和膨潤土及泥漿注入系統(tǒng)。通過以上渣土改良系統(tǒng)，可以達(dá)到改善渣土流動性，提高止水性，降低刀盤扭矩，減小刀盤刀具及螺旋輸送機(jī)磨損，以及對掌子面止水的良好效果。獨(dú)立的聚合物注入系統(tǒng)可與膨潤土注入系統(tǒng)共用一套管路系統(tǒng)，也可可互換使用注入泵。聚合物在土沙層中可很好改良土沙的塑性和粘16結(jié)性，同時在螺旋機(jī)土倉部位加注聚合物

33、可形成土塞，可有效防止噴涌。幾種渣土改良劑可同時注入 ,又可單獨(dú)注入。良好的特殊地段應(yīng)對能力刀盤的扭矩和盾構(gòu)的推力可以根據(jù)地層的情況以及渣土改良的效果分別進(jìn)行相應(yīng)的靈活調(diào)整；通過電腦 pdv 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可以對地質(zhì)情況和施工狀況進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計和分析，并對前方地層情況進(jìn)行一定程度的預(yù)測。整機(jī)設(shè)計功能完備，質(zhì)量可靠盾構(gòu)設(shè)計充分考慮在隧道施工中可能發(fā)生的各種情況，具備了盾構(gòu)施工中開挖、出渣、支護(hù)、注漿、導(dǎo)向、壓力控制等過程所需的全部功能。良好的可操作性操作更人性化，降低操作人員勞動強(qiáng)度；刀具都可以在刀盤背后更換，避免了人員進(jìn)入刀盤前面更換刀具而可能發(fā)生的危險。技術(shù)先進(jìn)盾構(gòu)機(jī)上大量采用液壓、控制、導(dǎo)向等領(lǐng)域的新技術(shù)；采用先進(jìn)的sls-t 激光導(dǎo)向系統(tǒng)來控制隧道的掘進(jìn)方向, 精度達(dá) 2 秒。盾構(gòu)機(jī)充分考慮對施工環(huán)境的保護(hù)通過同步注漿可以很好地控制地表下沉，避免地層過多失水，從而能夠保證地面環(huán)境、地面建筑物不受隧道施工的影響；盾構(gòu)使用的主軸承密封油脂、盾尾密封油脂均具有生物可降解性和無毒性，聚合物、泡沫劑在使用后的一天內(nèi)即可自行分解消失，屬于綠色環(huán)保材料。7、綜述通過以上分析，我司認(rèn)為擬變更的2 臺盾構(gòu)機(jī)（ s432/s433）設(shè)備性能完全適應(yīng)本工程的施工地層需要，能較好地滿足本工程的工期和質(zhì)量要求。因此，我部申請采