盾構選型的原則

1、一盾構選型一般遵循原則歸納如下：(l)以開挖面穩(wěn)定為核心，盾構選型應在充分把握地層條件的基礎上進行。(2)應考慮土的塑性流動性、土的滲透系數(shù)等，這對開挖面的穩(wěn)定非常重要。塑性流動性直接影響土的順暢排出，若地層透水性太高，地下水則可能通過開挖腔室和螺旋輸送機內(nèi)的廢渣流入隧道。一般認為，10m/d的滲透系數(shù)是土壓平衡盾構作業(yè)的經(jīng)驗上限值。(3)應考慮地下水的含量及水壓，這往往要與土的塑性流動性及透水性結合考慮，高水壓、高滲透性的情況是非常不利的。這涉及到是選用泥水盾構還是土壓盾構以及盾尾密封的選型。在日本，特別是飽和砂土層中泥水盾構的使用占絕大多數(shù)。(4)應視地層中有無砂礫和大卵石，這直接影響到土

2、的滲透性、切削刀盤的磨耗、切削刀開挖時對地層的擾動范圍、刀盤的開口率、對卵石的破碎方式及其排出方式。(5)應考慮土層的粒徑分布，一般都采用土層顆粒曲線來界定不同盾構的適用土層總的來說，粒徑大時宜采用泥水盾構，粒徑小時宜采用土壓盾構。(6)隧道的線形和轉彎半徑也是應考慮的因素，盾構機本體的長度與直徑比及盾尾間隙直接影響盾構的轉彎及糾偏能力。一般，長度與直徑之比(UD)應妻1.0。當轉彎半徑過小時可考慮采用鉸接式盾構。(7)盾構選型時，必須根據(jù)土質條件決定切削刀的形狀、材質和配置。必要時同時配置切削刀和滾刀，形成盾構和TBM的混合刀盤。(8)刀盤的裝備扭矩也與盾構選型有關，盾構裝備扭矩T=aD3(

3、D為盾構外徑，a為扭矩系數(shù)，對泥水盾構a=9一15;土壓盾構a=8一23)。顯然，采用泥水盾構有利于減小刀盤切削阻力，從而減輕主軸承的負荷。(9)盾構施工對周圍環(huán)境的影響也是盾構選型時應考慮的因素。比如地層變形的許可程度、有無地下構筑物等，再比如泥水處理以及廢渣的傾倒是否對環(huán)境有污染等。(10)盾構的選型還應考慮對工作環(huán)境的影響。比如，盾構的刀盤驅動是液壓驅動還是電動驅動。液壓驅動效率低，噪聲大，洞內(nèi)溫度上升快，而電動驅動效率高，洞內(nèi)環(huán)境好(噪聲小、溫度低)網(wǎng)。盾構掘進機殼體選型及力學問題 大連理工大學二盾構一般型式的比較：（面板式、輻條式）常用盾構刀盤的型式及選型 宋克志 王本福三開挖面支撐

4、原理；刀盤設計的發(fā)展演變；開口和開口率；碴土流量；漂石盾構刀盤設計綜述 著，卓永軍 譯四掘進與排土、工作面穩(wěn)定、襯砌與壁后注漿是盾構工法的三大要素,也是盾構選型的依據(jù)。掘進：掘進過程中,主要考慮土層的強度。盾構的刀盤需要將土層的強度破壞,因此,需要參照土層的類型和組成隋況選擇相應的刀具和排列方式。排土：排土過程中,一是控制螺旋輸送機的排土速度,以保證工作面的穩(wěn)定二是排土的通暢程度,以保證施工進度。影響排土通暢的因素主要是土屑的顆粒粒徑和流塑性。工作面的穩(wěn)定性：實際施工過程中,要做到工作面的穩(wěn)定不容易,地下水是主要的影響因素。由于地下水在土層中的滲透作用,產(chǎn)生滲透力,導致土體中發(fā)生應力應變,引起

5、流土或管涌等滲透變形。這不但對施工造成了安全影響,甚至危及鄰近的建筑物與設施。反映土體透水性的指標是滲透系數(shù)。襯砌與注漿：盾構掘進的第三個重要環(huán)節(jié)就是及時進行管片的襯砌與壁后的注漿。管片作為隧道的雛形,在選型上需適合隧道設計線路、適應盾構機的姿態(tài)。而壁后注漿的目的是為了迅速而可靠地將回填材料充填到掘進時產(chǎn)生的尾隙中,以防止因地層松動、塌陷引起地基沉陷,并改善止水性。與穩(wěn)定工作面不同,襯砌之后需要保證隧道在整個使用壽命之內(nèi)的穩(wěn)定,因此要求更高。盾構機的選型依據(jù) 黃健五為了應對不同的地層條件,發(fā)明了復合盾構技術。復合盾構技術是根據(jù)掘進面不同的地層條件,盾構機采用不同的掘進模式,例如土壓平衡模式、氣

6、壓平衡模式及非土壓平衡模式等。針對不同的破巖原理,也要求刀盤采用混合式設計,即在同一個刀盤上同時布置2種或2種以上的類型的刀具。由此帶來的主要問題如下：刀具受力不均導致刀具破壞；立柱焊縫開裂；刀座與面板磨損與破壞；泥餅問題；不穩(wěn)定工作面的換刀問題。選型分析：對在復合地層下的盾構刀盤及刀具進行選型分析,要綜合地層的工程地質條件,巖體的工程特性展開研究。最終確定刀具類型、刀具的布置、盤體設計及特殊要求等,流程與相互關系如圖3所示。復合地層條件下盾構刀盤設計研究 宋天田,周順華 地下空間與工程學報六刀盤的結構形式；開口率、泡沫管的布置、刀盤倒角和邊滾刀的布置、攪拌棒的設計、耐磨設計、超前量的設計；以及刀具的種類。然后是實例分析驗證?？傊?，結構形式、刀盤開口率、刀具的布置等