第14講盾構(gòu)機(jī)分類及選型-資料課件

主要內(nèi)容1盾構(gòu)機(jī)分類2盾構(gòu)機(jī)選型3盾構(gòu)機(jī)選型舉例7/26/20231盾構(gòu)機(jī)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(hù)盾TBM7/26/2023軟土盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu)7/26/2023(2)按盾構(gòu)機(jī)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(jī)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(jī)械化程度程度分類

人工挖掘式、半機(jī)械掘削式、機(jī)械掘削式◆手掘式盾構(gòu)◆半機(jī)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(yùn)動(dòng)形式分類

7/26/2023(8)按盾構(gòu)機(jī)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(chǎng)換刀盾構(gòu)可直接掘削前障礙物盾構(gòu)機(jī)體可分可合盾構(gòu)固體回收盾構(gòu)傾斜中空軸全斷面機(jī)內(nèi)注漿盾構(gòu)傾斜中空軸全斷面機(jī)內(nèi)注漿+活動(dòng)前檐盾構(gòu)7/26/2023(9)按盾構(gòu)機(jī)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(jī)選型

盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)選型依據(jù)

(1)

土質(zhì)條件、巖性（抗壓、抗拉、粒徑、成分等個(gè)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(jì)隧道的斷面(5)

環(huán)境條件、沿線場(chǎng)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(jià)(9)

宜用的輔助工法(10)設(shè)計(jì)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(jìn)機(jī)選型的一般程序

7/26/2023不同地質(zhì)條件下全斷面掘進(jìn)機(jī)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(xì)中粗礫石粗細(xì)中粗粗細(xì)中粗粗Foam7/26/2023不同地質(zhì)條件下全斷面掘進(jìn)機(jī)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(jiān)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(rùn)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(jìn)機(jī)選型的其他條件（1）工期條件的制約

（2）造價(jià)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(jì)路線、平面豎向曲線形狀的制約

7/26/2023二號(hào)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(xì)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(qiáng)風(fēng)化泥巖、

強(qiáng)風(fēng)化含碳硅質(zhì)頁(yè)巖等。3.１武漢地鐵的路線與地質(zhì)3盾構(gòu)機(jī)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(cāng)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(jìn)膨脹性陳舊粘土導(dǎo)致的盾構(gòu)機(jī)推力增加

附著性粘土與基巖的掘進(jìn)掘進(jìn)途中的刀具更換3.2本工程重點(diǎn)/難點(diǎn)7/26/20233.3隧道管片參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)備注管片類型普通預(yù)制增強(qiáng)水泥管片安裝襯砌，包括縱向封頂塊分塊形式5+1個(gè)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(jī)總體參數(shù)（方案）盾構(gòu)機(jī)總體設(shè)計(jì)范圍及主要尺寸開挖直徑： 6280mm前護(hù)盾直徑： 6250mm主機(jī)長(zhǎng)度：

約

9.0m（含刀盤）總長(zhǎng)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(jī)總體設(shè)計(jì)范圍最大掘進(jìn)速率8cm/min平均掘進(jìn)速率3.5cm/min管片平均安裝時(shí)間30min/環(huán)管片寬度1500mm根據(jù)上述計(jì)算每班次掘進(jìn)速率6環(huán)/8hours每日雙班工作時(shí)掘進(jìn)速率12環(huán)/16hours7/26/20233.５主要機(jī)械性能（方案）刀盤驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)形式

電驅(qū)動(dòng)

2級(jí)調(diào)速式

（裝備動(dòng)力：600kw）

刀盤轉(zhuǎn)速

高速轉(zhuǎn)動(dòng)：2.0rpm低速轉(zhuǎn)動(dòng)：1.0rpm

刀盤扭矩

常用最大：5,844kN-m高速轉(zhuǎn)動(dòng)：2,922kN-m

脫困扭矩

7,000kN-m盾構(gòu)機(jī)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(zhǎng)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(jī)械性能（方案）螺旋出渣機(jī)驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)形式

液壓驅(qū)動(dòng)方式

（裝備動(dòng)力：110kw）

排土量

280m3/h

（最大排出粒徑：φ250mm×500mmL）

直徑

700mm（帶軸式螺旋機(jī)）

轉(zhuǎn)速

1.0～24rpm

驅(qū)動(dòng)扭矩

常用最大：

55.7kN-m脫困時(shí)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(dòng)速度

高速：1.5rpm

低速：0.3rpm

兩級(jí)調(diào)速

（高速?低速

無線遙控切換）

調(diào)節(jié)

可實(shí)現(xiàn)微調(diào)、微動(dòng)操作7/26/2023防止粘土附著對(duì)策（１）

在刀盤進(jìn)土口位置裝備高壓水噴射管7/26/2023防止粘土附著對(duì)策（２）擴(kuò)大刀盤中央部分的開口，重視泥土從刀盤中心部進(jìn)入土倉(cāng)7/26/2023防止粘土附著對(duì)策（３）在土倉(cāng)內(nèi)隔壁上裝備前后滑動(dòng)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(duì)策（４）裝備在刀盤內(nèi)側(cè)可以覆蓋整個(gè)區(qū)域的攪拌翼7/26/2023防止粘土附著對(duì)策（５）固定土倉(cāng)隔壁中心部分，防止轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)：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(duì)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(duì)策?可更換滾刀與強(qiáng)化先行刮刀?如巖石強(qiáng)度在30Mpa以下可使用強(qiáng)化先行刮刀進(jìn)行掘進(jìn)?如巖石強(qiáng)度為30～250Mpa則應(yīng)適用滾刀進(jìn)行掘進(jìn)7/26/2023滾刀的形狀與特點(diǎn)尺寸：17

英寸

允許磨損量

：20mm允許負(fù)荷：250kN

允許線速度：150m/min材質(zhì)：特殊工具鋼

轉(zhuǎn)動(dòng)力：70Nーm7/26/2023刀盤耐磨損對(duì)策刀盤外周堆焊釘狀耐磨物外周進(jìn)行硬化耐磨層堆焊耐磨ＩＮＧ板7/26/2023刀盤驅(qū)動(dòng)部土砂密封特點(diǎn)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(cè)：溫度檢測(cè)傳感器供油脂：自動(dòng)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(rùn)滑：自動(dòng)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(rùn)滑：盾尾油脂自動(dòng)注入供脂位置：每列6處（共計(jì)12處）耐水壓：0.4Mpa7/26/2023螺旋出渣機(jī)的特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式

液壓驅(qū)動(dòng)方式（裝備動(dòng)力：110kw）出土量

280m3/h（最大排出粒徑：φ250mm×500mmL）直徑

700mm（帶軸式出渣機(jī)）轉(zhuǎn)速

1.0～24rpm驅(qū)動(dòng)扭矩

常用最大：55.7kN-m脫困時(shí)最大