盾構(gòu)選型的原則

盾構(gòu)選型一般遵循原則歸納如下：⑴以開挖面穩(wěn)定為核心，盾構(gòu)選型應(yīng)在充分把握地層條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行。應(yīng)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(jī)內(nèi)的廢渣流入隧道。一般認(rèn)為，10m/d的滲透系數(shù)是土壓平衡盾構(gòu)作業(yè)的經(jīng)驗上限值。應(yīng)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(jié)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(gòu)還是土壓盾構(gòu)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(gòu)的使用占絕大多數(shù)。應(yīng)視地層中有無砂礫和大卵石，這直接影響到土的滲透性、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。應(yīng)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(gòu)的適用土層總的來說，粒徑大時宜采用泥水盾構(gòu)，粒徑小時宜采用土壓盾構(gòu)。隧道的線形和轉(zhuǎn)彎半徑也是應(yīng)考慮的因素，盾構(gòu)機(jī)本體的長度與直徑比及盾尾間隙直接影響盾構(gòu)的轉(zhuǎn)彎及糾偏能力。一般，長度與直徑之比(UD)應(yīng)妻1.0。當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑過小時可考慮采用鉸接式盾構(gòu)。盾構(gòu)選型時，必須根據(jù)土質(zhì)條件決定切削刀的形狀、材質(zhì)和配置。必要時同時配置切削刀和滾刀，形成盾構(gòu)和TBM的混合刀盤。刀盤的裝備扭矩也與盾構(gòu)選型有關(guān)，盾構(gòu)裝備扭矩T=aD3(D為盾構(gòu)外徑，a為扭矩系數(shù)，對泥水盾構(gòu)a=9—15;土壓盾構(gòu)a=8—23)。顯然，采用泥水盾構(gòu)有利于減小刀盤切削阻力，從而減輕主軸承的負(fù)荷。盾構(gòu)施工對周圍環(huán)境的影響也是盾構(gòu)選型時應(yīng)考慮的因素。比如地層變形的許可程度、有無地下構(gòu)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。盾構(gòu)的選型還應(yīng)考慮對工作環(huán)境的影響。比如，盾構(gòu)的刀盤驅(qū)動是液壓驅(qū)動還是電動驅(qū)動。液壓驅(qū)動效率低，噪聲大，洞內(nèi)溫度上升快，而電動驅(qū)動效率高，洞內(nèi)環(huán)境好噪聲小、溫度低)網(wǎng)。盾構(gòu)選型影響因素關(guān)系圖⑼盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)殼體選型及力學(xué)問題大連理工大學(xué)

盾構(gòu)一般型式的比較：（面板式、輻條式）表I而機(jī)式刀招與晶溪式1J篇的特件哽州直弟式而板方式 料條方式Pit岫廣Pit岫廣剩在w個Hi力舊為開控面南版上m俱為自板開uifiWiJfifi面與土曲內(nèi)水土IkW陟Pj為而根導(dǎo)帝封臆內(nèi)整之間即土出計HJ」｝，其hPjjUBW-MlJjP,密封脂內(nèi)土氏計止為與THfilM的氏的關(guān)系 鼓產(chǎn)生的技打訓(xùn).九堂面般J」」影■瓶房岫定,i『p：=p：%胰打州等，ppPjWhiimo易i■書仇■阻力不昂控偕,同時控礎(chǔ)方*際低于開掄面壓力.升掐面境定原理與土壓開挖而上壓是博水刀盤而板回轉(zhuǎn)麻娘壓一開拽而土缺i板？H￡面土壓隹品次刀盤而旋國定博）受壓一開披面保持的容易性開口匿日用1?.能凸閱，小K相出后禎行土壓管理。 訴匝是苴桂土舷內(nèi)隔堡土壓計查出啟魅1土壓管理.3糊百伊1?.的流ifft砂土從刀費而較的開口經(jīng)過能遂土脂內(nèi)f，辨土流注性地對開口腳履尺寸，舊開口部的牌土容易產(chǎn)生瞻畔始.沒有血板.砂'1:流謎性很好.晅帝怙見卜禰沒口騰以卻方it加it討H.TiH材驊的注入.攜殲）帶土值而吐改良都有可能尸挖m的小欖定因富土壓管理值ar時.開口部段生附著蒸船,刀盤土ife內(nèi)倒室f土抵管理恒阿|昧開It南眇土痢itiix產(chǎn)生開校U..IE管肥失辰時）刃盤扭炯崩大，導(dǎo)致不能掘削島的攔制徂困班,敏土也際成注卜而不穩(wěn)涓何役后力機(jī)處的掛制fl^b.fkPpkJii的變化， 容原，5- "職i（距怛力丸而堆加也箝盅』,制頑H鈕明力t，整苗適■低.6&a堆中操刀成圉可檢查岫苞的上上格果好,此環(huán)條方式安全“澄《h：板，hteftn：tBi比面俄方式的發(fā)至作曾,in但［神方式畿果用氣壓或注泉丹蜥助_L法加固開相應(yīng)。7不挖面小現(xiàn)麻碼尚時出耿郵障柚時,tu部5咐出,嫁由期員蝦到刑融鷹甘內(nèi)人力清DU種方式無差異，t上裝施工素注K8L械設(shè)設(shè)的自由醐蝴I內(nèi)機(jī)趴1?挖而注山相裝鮑」.*口業(yè)直板皓姓利開挖血.傳架制約弛圍比酣條式的大,腌|n］物停止螂廂還域崩串不或沒■（恤財1躁眥比雌頗E|由度圮9對大枚徊的算響石可以闈賢泓」馥悻x鼠若宙配賢推刀.則其適障性奸&刀盤而無瀚e比ro港應(yīng)性基若帝f配■值幾因其無面地層的站曲性機(jī)磨損嚴(yán)重， 坂，旃土流刷電力小，距也件好：10霎際琳?宣方式的集TW她很笫■易近在II傾？Wf中甜條代.，'J痛院用席多.11z補(bǔ)力式各有長拓田除K梃徑彩卵盡［石也月：需配置演刀時）樸雅蟀務(wù)方式理由為新務(wù)式捫sit有土壓管理■.肪止用土山寵、川建招飽花備'盟濟(jì)性等方由的優(yōu)勢）.常用盾構(gòu)刀盤的型式及選型宋克志王本福三.開挖面支撐原理；刀盤設(shè)計的發(fā)展演變；開口和開口率；碴土流量；漂石盾構(gòu)刀盤設(shè)計綜述W-著，卓永軍譯四.掘進(jìn)與排土、工作面穩(wěn)定、襯砌與壁后注漿是盾構(gòu)工法的三大要素也是盾構(gòu)選型的依據(jù)。掘進(jìn)：掘進(jìn)過程中，主要考慮土層的強(qiáng)度。盾構(gòu)的刀盤需要將土層的強(qiáng)度破壞，因此，需要參照土層的類型和組成隋況選擇相應(yīng)的刀具和排列方式。排土：排土過程中，一是控制螺旋輸送機(jī)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(jìn)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(dǎo)致土體中發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變，引起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(shè)施。反映土體透水性的指標(biāo)是滲透系數(shù)。襯砌與注漿：盾構(gòu)掘進(jìn)的第三個重要環(huán)節(jié)就是及時進(jìn)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(shè)計線路、適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)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(jìn)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(gòu)機(jī)的選型依據(jù)黃健五.為了應(yīng)對不同的地層條件，發(fā)明了復(fù)合盾構(gòu)技術(shù)。復(fù)合盾構(gòu)技術(shù)是根據(jù)掘進(jìn)面不同的地層條件,盾構(gòu)機(jī)采用不同的掘進(jìn)模式，例如土壓平衡模式、氣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(shè)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(dǎo)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(fù)合地層下的盾構(gòu)刀盤及刀具進(jìn)行選型分析，要綜合地層的工程地質(zhì)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(shè)計及特殊要求等，流程與相互關(guān)系如圖3所示。圖3刀具組合Fig3Combinationofcutt&rs復(fù)合地層條件下盾構(gòu)刀盤設(shè)計研究宋天田,周順華地下空間與工程學(xué)報六刀盤的結(jié)構(gòu)形式；開口率、泡沫管的布置、刀盤倒角和邊滾刀的布置、攪