盾構(gòu)施工技術(shù)概述及盾構(gòu)機(jī)選型案例

盾構(gòu)施工技術(shù)概述及盾構(gòu)機(jī)選型案例分析——廣鐵七號(hào)線8標(biāo)培訓(xùn)交流材料中交隧道局第三工程公司

2014年3月6日第一章我局承建盾構(gòu)項(xiàng)目簡(jiǎn)述第二章盾構(gòu)施工技術(shù)概述第三章盾構(gòu)機(jī)選型第四章盾構(gòu)機(jī)選型案例分析第五章盾構(gòu)施工后配套設(shè)備選型案例目錄第一章、我局承建的盾構(gòu)項(xiàng)目簡(jiǎn)述

我局自成立2005年成立至今，累計(jì)承建的盾構(gòu)隧道項(xiàng)目13個(gè)，盾構(gòu)隧道總長(zhǎng)42430米，其中地鐵盾構(gòu)隧道38290米，大型公路隧道4140米。目前我局共有土壓平衡盾構(gòu)機(jī)14臺(tái)，包括：海瑞克5臺(tái)，中交天和（石川島）盾構(gòu)機(jī)7臺(tái)，中鐵裝備2臺(tái)，其中有4臺(tái)正在生產(chǎn)制造當(dāng)中；超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)（租賃）1臺(tái)，盾構(gòu)項(xiàng)目主要分布在上海、廣州、北京、南昌、蘇州、南京、寧波等地。盾構(gòu)穿越的地層主要有：淤泥質(zhì)粘土、砂卵石地層、粉砂質(zhì)泥巖地層、粉質(zhì)粘土、沖洪積砂層、殘積層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、微風(fēng)化層等。隧道局盾構(gòu)項(xiàng)目一覽表序號(hào)項(xiàng)目名稱設(shè)計(jì)情況基本地質(zhì)盾構(gòu)設(shè)備備注1上海地鐵二號(hào)線東延伸工程10A標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間雙線總長(zhǎng)2973．785m，管片外徑6200mm，內(nèi)徑5500mm，淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土、粉砂投入2臺(tái)直徑6340mm土壓平衡盾構(gòu)機(jī)已完工2廣州軌道交通三號(hào)線北延段11標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)度1620.350m；管片外徑6000mm，內(nèi)徑5400mm，沖洪積砂層、沖積土層、殘積層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、微風(fēng)化層。投入2臺(tái)直徑6260mm土壓平衡盾構(gòu)機(jī)已完工3南京地鐵D3-TA12標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間雙線總長(zhǎng)2620.1米，管片外徑6200mm，管片內(nèi)徑5500,②-2b4粉質(zhì)粘土、②-3b3-4粉質(zhì)粘土、③-1b1-2粉質(zhì)粘土、④-1b1-2粉質(zhì)粘土層。）投入1臺(tái)海瑞克復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)直徑6340mm已完工4寧波市軌道交通2號(hào)線一期工程盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)度3739.2m；管片外徑6200mm，內(nèi)徑5500mm，淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂投入1臺(tái)石川島土壓平衡盾構(gòu)機(jī)直徑6340mm已完工序號(hào)項(xiàng)目名稱設(shè)計(jì)情況基本地質(zhì)盾構(gòu)設(shè)備備注5廣州市軌道交通七號(hào)線施工8標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)度3380m，管片外徑6000mm，管片內(nèi)徑5400mm沖洪積砂層、沖積土層、殘積層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、微風(fēng)化層。投入2臺(tái)直徑6260mm土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在建6廣州市軌道交通四號(hào)線南延段一期工程施工1標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間雙線總長(zhǎng)2340米，管片外徑6000mm，管片內(nèi)徑5400mm沖洪積砂層、沖積土層、殘積層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、微風(fēng)化層。盾構(gòu)設(shè)備暫未配置在建7北京地鐵14號(hào)線7標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間雙線總長(zhǎng)1387米，管片外徑6000mm，管片內(nèi)徑5400,主要為⑤、⑦層，均為卵石和圓礫，卵石粒徑一般為140~200mm，局部可能存在大粒徑漂石投入1臺(tái)中交天和生產(chǎn)的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)直徑6260mm在建8南昌地鐵1號(hào)線7標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)度3470m；管片外徑6000mm，內(nèi)徑5400mm，礫砂層、圓礫層，粉質(zhì)粘土投入2臺(tái)石川島土壓平衡盾構(gòu)機(jī)直徑6260mm在建序號(hào)項(xiàng)目名稱基本情況基本地層盾構(gòu)設(shè)備備注9南寧地鐵1號(hào)線18標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)度3752，管片外徑6000mm，管片內(nèi)徑5400mm②1淤泥質(zhì)土

②3粉質(zhì)粘土

⑦1泥巖、粉沙質(zhì)泥巖

⑦2粉沙巖、粉質(zhì)泥巖投入2臺(tái)復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)直徑6260mm剛開(kāi)工10蘇州4號(hào)線16標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間雙線總長(zhǎng)3260米，管片外徑6200mm，管片內(nèi)徑5500mm淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂擬投入2臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，直徑6340mm剛開(kāi)工11廣佛線10標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間雙線總長(zhǎng)4622m，管片外徑6000mm，管片內(nèi)徑5400mm沖洪積砂層、沖積土層、殘積層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、微風(fēng)化層。投入2臺(tái)海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)已完工12南京緯三路過(guò)江通道項(xiàng)目盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)4140m，管片外徑上軟下硬復(fù)合地層，淤泥質(zhì)土、粘土、粉細(xì)砂、卵石圓礫、泥巖、粉砂巖等投入1臺(tái)直徑14.93m的泥水平衡盾構(gòu)機(jī)在建序號(hào)項(xiàng)目名稱基本情況基本地層盾構(gòu)設(shè)備備注13上海地鐵12號(hào)線03標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間雙線總長(zhǎng)5126m，管片外徑6200mm，內(nèi)徑5500mm，②3-2層砂質(zhì)粉土、④淤泥質(zhì)粘土層、⑤1-1粉質(zhì)粘土⑤1-2粉質(zhì)粘土之中。投入3臺(tái)石川島土壓平衡盾構(gòu)機(jī)直徑6340mm已完工2.1盾構(gòu)法隧道的起源2.2盾構(gòu)法隧道的概念及優(yōu)缺點(diǎn)2.3盾構(gòu)機(jī)分類及結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)介2.4泥水平衡盾構(gòu)機(jī)簡(jiǎn)介2.5土壓平衡盾構(gòu)機(jī)簡(jiǎn)介（EPB）2.6土壓平衡盾構(gòu)機(jī)各系統(tǒng)基本組成第二章：盾構(gòu)施工技術(shù)概述2.1盾構(gòu)法隧道的起源1788年英國(guó)人提出了在倫敦地下修建隧道橫貫泰晤士河的設(shè)想，后因豎井挖不到足夠深度而受挫；4年后Torevix決定在另一處建造橫斷泰晤士河的隧道，但當(dāng)工程掘進(jìn)到最后30m時(shí)，開(kāi)挖面急劇涌水，隧道被淹。1802年英國(guó)采礦工程師阿貝爾·馬蒂厄提出了修建英吉利海峽隧道的設(shè)想，計(jì)劃從英法兩岸采用一種有掩體結(jié)構(gòu)的挖掘機(jī)修筑隧道，并在海峽地下通道的中間設(shè)計(jì)一個(gè)人工島，隧道照明由油燈提供，而煙囪將提供通風(fēng)，如圖所示。1806年，法國(guó)工程師布魯諾爾（Brunel）在倫敦從蛀蟲在船板上鉆孔并用分泌物涂在孔的四周中得到啟示，最早提出了盾構(gòu)掘進(jìn)隧道的原理并注冊(cè)了專利。1869年，英英國(guó)人格格瑞海德德首次開(kāi)開(kāi)發(fā)了圓形盾構(gòu)構(gòu)，并第一一次采用用了鑄鐵管片片。格氏圓圓形盾構(gòu)構(gòu)后來(lái)成成為大多多數(shù)盾構(gòu)構(gòu)的模型型。1874年，格格瑞海德德開(kāi)發(fā)了了液體支撐撐隧道工作作面的盾盾構(gòu)，通通過(guò)液體體流，土土料以泥泥漿的形形成排出出。格瑞海德德泥漿盾盾構(gòu)1886年，格格瑞海德德在倫敦敦地下施施工中首首次將壓縮空氣氣方法與盾盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)相結(jié)合合使用。。1876年英國(guó)國(guó)人荻克克英森.布倫敦敦和姬奧奧基.布布倫敦申申請(qǐng)了第第一個(gè)機(jī)械化盾構(gòu)專利利；1896年，德德國(guó)人哈哈姬在柏柏林為第第一臺(tái)德德國(guó)盾構(gòu)構(gòu)申請(qǐng)了了專利。。1964年英國(guó)國(guó)人摩特特、安德德森等申申請(qǐng)了泥水加壓壓平衡盾盾構(gòu)的專利；；1967年第第一臺(tái)用用刀盤切切削土體體和水力力出碴的的泥水盾盾構(gòu)在日日本投入入使用，，這臺(tái)盾盾構(gòu)由三三菱公司司制造，，其直徑徑為3.1m。。1963年，日日本SatoKogyo公公司首先先開(kāi)發(fā)出出土壓平衡衡盾構(gòu)。1974年第第一臺(tái)土土壓平衡衡盾構(gòu)在在日本東東京使用用。到20世世紀(jì)80年代，，盾構(gòu)工工法已經(jīng)經(jīng)得到長(zhǎng)長(zhǎng)足發(fā)展展，形成成并完善善了圓形形斷面的的各種平平衡方式式的盾構(gòu)構(gòu)工法———擠壓壓盾構(gòu)（（網(wǎng)格盾盾構(gòu)）、、壓氣盾盾構(gòu)、土土壓盾構(gòu)構(gòu)、泥土土加壓盾盾構(gòu)、泥泥水盾構(gòu)構(gòu)等，但但以泥水盾構(gòu)構(gòu)和土壓盾構(gòu)構(gòu)工法為主主。盾構(gòu)機(jī)（ShieldMachine））（簡(jiǎn)稱稱盾構(gòu)）：具有有前部開(kāi)開(kāi)挖，周周邊盾體體支撐，，管片永永久性支支護(hù)，推推進(jìn)式前前進(jìn)的全全斷面隧隧道施工工機(jī)械設(shè)設(shè)備。盾盾構(gòu)機(jī)是是既能承承受地層層壓力、、又能在在地層中中掘進(jìn)的的隧道專專用工程程機(jī)械，，現(xiàn)代盾盾構(gòu)集機(jī)機(jī)、電、、液、傳傳感、信信息技術(shù)術(shù)于一體體，具有有開(kāi)挖切切削土體體、輸送送土碴、、拼裝隧隧道襯砌砌、測(cè)量量導(dǎo)向糾糾偏等功功能。盾盾構(gòu)已廣廣泛用于于地鐵、、鐵路、、公路、、市政、、水電隧隧道工程程。以盾構(gòu)為為核心的的一整套套完整的的建造隧隧道的施施工方法法稱為盾構(gòu)工法法（簡(jiǎn)稱盾構(gòu)法），采用盾盾構(gòu)法修修筑的隧隧道稱為為盾構(gòu)法隧隧道或盾構(gòu)隧道道。2.2盾盾構(gòu)工工法的概概念及優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）在在盾構(gòu)支支護(hù)下進(jìn)進(jìn)行地下下工程暗暗挖施工工，不受受地面交交通、河河道、航航運(yùn)、潮潮汐、季季節(jié)、氣氣候等條條件的影影響，能能較經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理的的保證隧隧道安全全施工。。（2）盾盾構(gòu)的推推進(jìn)、出出土、襯襯砌拼裝裝等可實(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)化、智智能化和和信息化化，掘進(jìn)進(jìn)速度快快，勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度低低，安全全性高。。（3）地地面人文文自然景景觀受到到良好保保護(hù)，周周圍環(huán)境境不受盾盾構(gòu)施工工干擾，，在松軟軟地層中中開(kāi)挖埋埋深較大大的長(zhǎng)距距離、大大直徑盾盾構(gòu)隧道道，在經(jīng)經(jīng)濟(jì)、技技術(shù)、安安全等方方面具有有優(yōu)越性性。缺點(diǎn)：（1）盾盾構(gòu)機(jī)械械造價(jià)昂昂貴，地地鐵隧道道用盾構(gòu)構(gòu)機(jī)價(jià)格格在4000元元～5000萬(wàn)萬(wàn)元左右右，前期期一次性性投資成成本費(fèi)用用較高，，隧道較較短時(shí)經(jīng)經(jīng)濟(jì)性較較差。（4）隧隧道襯砌砌、運(yùn)輸輸、拼裝裝、機(jī)械械安裝等等工藝復(fù)復(fù)雜，同同時(shí)需要要設(shè)備制制造、襯襯砌管片片預(yù)制、、場(chǎng)地布布置、盾盾構(gòu)轉(zhuǎn)移移等不同同施工技技術(shù)的相相互配合合，系統(tǒng)統(tǒng)工程協(xié)協(xié)調(diào)復(fù)雜雜。（2）盾盾構(gòu)機(jī)針針對(duì)性強(qiáng)強(qiáng)，對(duì)于于多變地地層的適適應(yīng)性較較差，且且每臺(tái)盾盾構(gòu)機(jī)只只能用于于特定形形狀的開(kāi)開(kāi)挖斷面面。（3）隧隧道埋深深太淺，，則盾構(gòu)構(gòu)法施工工困難很很大，地地表沉隆隆很難控控制；短短距離隧隧道采用用盾構(gòu)工工法不能能發(fā)揮其其優(yōu)越性性。2.3盾構(gòu)機(jī)分分類及結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介介2.3.1盾構(gòu)與TBM的區(qū)別2.3.2盾構(gòu)機(jī)分分類2.3.3盾構(gòu)機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)2.3.1盾構(gòu)與TBM的主要區(qū)區(qū)別TBM(TunnelBoringMachine)又又稱為隧隧道掘進(jìn)進(jìn)機(jī)，主主要應(yīng)用用于山嶺嶺隧道、、引水隧隧洞等工工程，盾盾構(gòu)機(jī)（（ShieldMachine)則主要要應(yīng)用于于城市地地鐵隧道道工程，，而在越越江海隧隧道工程程等場(chǎng)合合中，兩兩者所指指往往相相同。隨隨著技術(shù)術(shù)的不斷斷進(jìn)步，，二者之之間的界界限越來(lái)來(lái)越模糊糊，。一是TBM不具具備平衡衡掌子面面的功能能，而盾盾構(gòu)則采采用土壓壓力或泥泥水壓力力平衡開(kāi)開(kāi)挖面的的水土壓壓力，所所以TBM主要用于于巖石隧隧道開(kāi)挖挖，要求求土體自自穩(wěn)性要要高。二是TBM采用用皮帶機(jī)機(jī)出碴，，而盾構(gòu)構(gòu)則采用用螺旋輸輸送機(jī)出出碴或采采用泥漿漿泵通過(guò)過(guò)管道出出碴，所所以盾構(gòu)構(gòu)機(jī)主要要用于軟軟巖隧道道開(kāi)挖，，土體自自穩(wěn)性要要求不高高2.3.2盾構(gòu)機(jī)分分類盾構(gòu)的分分類方法法較多，，可按盾盾構(gòu)切削削面的形形狀、挖挖掘土體體的方式式，掘削削面的擋擋土形式式，穩(wěn)定定掘削面面的加壓壓等方式式，目前前比較常常見(jiàn)的分分類方法法是以開(kāi)開(kāi)挖面的的開(kāi)挖面面密封程程度進(jìn)行行分類。。不同敞開(kāi)開(kāi)程度的的盾構(gòu)全敞開(kāi)式部分敞開(kāi)式密閉式能直接看到全全部掘削面狀狀況的形式。。在掘削面與內(nèi)內(nèi)倉(cāng)之間設(shè)有有一層隔板，，故無(wú)法直接接觀察掘削面面狀況，只能能靠一些傳感感器間接地掌掌握掘削面狀狀況。只能看到部分分掘削面狀況況的形式。全敞開(kāi)式盾構(gòu)構(gòu)掘削面呈裸露露狀態(tài)，故掘掘削狀態(tài)是干干挖，出土效效率高特點(diǎn)：根據(jù)機(jī)械化程程度差異分三三類：人工挖掘式、、半機(jī)械式、、機(jī)械式。適用地層：適用于掘削面面自穩(wěn)性好的的地層（洪積積層壓實(shí)沙、、沙礫、固結(jié)結(jié)粉砂及粘土土等），不適適用于自穩(wěn)性性差的地層部分敞開(kāi)式盾盾構(gòu)主要指網(wǎng)格擠擠壓式盾構(gòu)，，又稱為窗閘閘式盾構(gòu)。適用范圍：利用盾構(gòu)切口口的網(wǎng)格將正正面土體擠壓壓并切削為小小塊，同時(shí)以以切口、封板板及網(wǎng)格板與與土體間的摩摩阻力來(lái)平衡衡正面地層側(cè)側(cè)向壓力，達(dá)達(dá)到開(kāi)挖面的的穩(wěn)定。特征：因正面網(wǎng)格開(kāi)開(kāi)孔出土面積積較小，適宜宜在軟弱粘土土層中施工。。在局部粉砂砂層可以輔以以局部壓氣法法來(lái)穩(wěn)定正面面土體。因?qū)φ嫱馏w體存在擠壓擾擾動(dòng)，較難有有效地控制地地表沉降，不不宜在建筑物物密集地方使使用。上海排水隧道道網(wǎng)格盾構(gòu)上海打浦路越越江隧道網(wǎng)格格盾構(gòu)Φ10.22m密閉式盾構(gòu)泥水平衡式土壓平衡式是通過(guò)加壓泥泥水或泥漿(通常為膨潤(rùn)土土懸浮液)來(lái)穩(wěn)定開(kāi)挖面面，其刀盤后后面有一個(gè)密密封隔板，與與開(kāi)挖面之間間形成泥水室室，里面充滿滿了泥漿，開(kāi)開(kāi)挖土料與泥泥漿混合由泥泥漿泵輸送到到洞外分離廠廠，經(jīng)分離后后泥漿重復(fù)使使用。是把土料(必要時(shí)添加泡泡沫等對(duì)土壤壤進(jìn)行改良)作為穩(wěn)定開(kāi)挖挖面的介質(zhì)，，刀盤后隔板板與開(kāi)挖面之之間形成泥土土室，刀盤旋旋轉(zhuǎn)開(kāi)挖使泥泥土料增加，，再由螺旋輸輸料器旋轉(zhuǎn)將將土料運(yùn)出，，土倉(cāng)內(nèi)土壓壓可由刀盤旋旋轉(zhuǎn)開(kāi)挖速度度和螺旋輸出出料器出土量量(旋轉(zhuǎn)速度)進(jìn)行調(diào)節(jié)。用于我局廣州州地鐵的直徑徑6.280米土壓平衡盾盾構(gòu)機(jī)用于我局南昌昌地鐵的土壓壓平衡盾構(gòu)機(jī)機(jī)用于我局南京京緯三路過(guò)江江通道項(xiàng)目的的14.93米大型泥水平平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤掘削下來(lái)來(lái)的土砂進(jìn)入入泥水艙，經(jīng)經(jīng)攪拌后含掘掘削土砂的高濃度泥水，由泥漿漿泵送到地表表的泥水分離離系統(tǒng)，進(jìn)行行水、土分離離后，再把泥泥水重新壓回回泥水艙，如如此不斷循環(huán)環(huán)地掘削、排排土、推進(jìn)。。由于是泥水壓力使使得掘削面穩(wěn)穩(wěn)定平衡，故稱其為泥水加壓平衡衡式盾構(gòu)，簡(jiǎn)稱泥水盾構(gòu)。泥水盾構(gòu)由于于需要配套的的泥水處理系系統(tǒng)，相對(duì)于于土壓盾構(gòu)而而言，需要額額外的占用地地面資源，這這對(duì)于建筑物物密集的城市市地鐵而言無(wú)無(wú)疑是十分苛苛刻的，這也也是為什么城城市地鐵沒(méi)有有大量采用泥泥水盾構(gòu)的主主要原因之一一。泥水平衡盾構(gòu)構(gòu)機(jī)地面泥水處理理系統(tǒng)2.8土壓壓平衡式盾構(gòu)構(gòu)的基本原理理土壓盾構(gòu)與泥泥水盾構(gòu)的差差異是保持密密封土艙內(nèi)的的承壓介質(zhì)不不同：泥水盾盾構(gòu)對(duì)應(yīng)的介介質(zhì)為泥水；；土壓盾構(gòu)對(duì)對(duì)應(yīng)的介質(zhì)為為泥土。但是是穩(wěn)定掘削面面的基本原理理是一致的。。土壓盾構(gòu)推進(jìn)進(jìn)時(shí)其前端刀刀盤旋轉(zhuǎn)掘削削地層、土體體，掘削下來(lái)來(lái)的土體涌入入土艙，當(dāng)掘掘削土體充滿滿土艙時(shí)，由由于盾構(gòu)的推推進(jìn)作用，致致使掘削土體體即對(duì)掘削面面加壓。當(dāng)該該加壓壓力(削土土壓)與掘削地層層的土壓+水水壓相等，隨隨后若能維持持螺旋輸送機(jī)機(jī)的排土量與與刀盤的掘土土量相等，把把這種穩(wěn)定的的出土狀態(tài)稱稱為掘削面平平衡，即穩(wěn)定定。要想維持排土土量與掘土量量相等，掘削削土必須具備備一定的流塑性和抗?jié)B性。有些地層的的掘削土僅靠靠自身的塑流流性和抗?jié)B性性，即可滿足足掘削面穩(wěn)定定的要求。另另外，多數(shù)地地層土體的塑塑流性、抗?jié)B滲性無(wú)法滿足足穩(wěn)定掘削面面的要求，為為此須添加提提高流塑性和和抗?jié)B性的改改良材料，才才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定定掘削面，便便于出土的目目的。土壓盾構(gòu)掘削削面穩(wěn)定的必必要條件如下下：①泥土壓必必須可以對(duì)抗抗掘削面上地地層的土壓和和水壓。②必須可以以利用螺旋輸輸送機(jī)等排土土機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)節(jié)排土量。③對(duì)必須混混入添加材的的土質(zhì)而言，，注入的添加加材必須可使使泥土(混入入添加材的掘掘削土)的塑塑流性和抗?jié)B滲性提高到滿滿足掘面穩(wěn)定定要求的水準(zhǔn)準(zhǔn)。土壓平衡主要要組成部分示示意圖盾構(gòu)法隧道施施工具有開(kāi)挖安全，掘掘進(jìn)速度快，，施工勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度低；對(duì)地地面建筑物及及地下管線的的影響較小，，穿越河道時(shí)時(shí)不影響航運(yùn)運(yùn)，施工中基基本不受季節(jié)節(jié)、風(fēng)雨等氣氣候條件影響響等諸多優(yōu)勢(shì)勢(shì)，已經(jīng)成為為目前隧道施施工的首選工工法。盾構(gòu)機(jī)機(jī)作為盾構(gòu)法法隧道施工的的主要設(shè)備，，如何能選擇擇一臺(tái)適應(yīng)性性較強(qiáng)的盾構(gòu)構(gòu)機(jī)是施工成成敗的關(guān)鍵，，下面重點(diǎn)介介紹土壓平衡衡盾構(gòu)機(jī)選型型。三、盾構(gòu)機(jī)選選型3.1盾構(gòu)機(jī)選型依依據(jù)3.2盾構(gòu)機(jī)選型步步驟3.3盾構(gòu)機(jī)型式的的選定3.4盾構(gòu)機(jī)主要參參數(shù)的確定3.5盾構(gòu)選型案例例分析3.1盾構(gòu)機(jī)選型依依據(jù)盾構(gòu)機(jī)作為盾盾構(gòu)施工的核核心設(shè)備，選選擇適合工程程項(xiàng)目的盾構(gòu)構(gòu)機(jī)是工程成成敗的關(guān)鍵，，盾構(gòu)選型是是一個(gè)綜合的的課題，需要要綜合考慮各各方面的因素素，總體來(lái)說(shuō)說(shuō)主要包含以以下因素：3.1.1隧道設(shè)計(jì)情況況隧道設(shè)計(jì)對(duì)盾盾構(gòu)選型具有有重要的影響響，在選型過(guò)過(guò)程中需要考考慮隧道斷面面型式、線路路曲率（水平平、垂直）、、襯砌結(jié)構(gòu)形形式等因素。。（1）隧道斷面型型式?jīng)Q定了襯襯砌的結(jié)構(gòu)形形式，進(jìn)而決決定了盾構(gòu)機(jī)機(jī)主機(jī)的基本本形狀。（2）線路曲率指指的是隧道軸軸線曲率，一一般分為水平平曲率，垂直直曲率，通常常所說(shuō)的轉(zhuǎn)彎彎半徑是指水水平曲率，盾盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長(zhǎng)長(zhǎng)度與直徑的的比值及盾尾尾間隙，綜合合決定了盾構(gòu)構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)彎能能力及糾偏能能力，當(dāng)轉(zhuǎn)彎彎半徑小的時(shí)時(shí)候，一般選選擇鉸接式盾盾構(gòu)。（3）襯砌結(jié)構(gòu)形形式：目前地地鐵盾構(gòu)隧道道多采用圓形形管片，其主主要參數(shù)有管管片外徑、內(nèi)內(nèi)徑、寬度、、管片拼裝形形式，這主要要決定了盾構(gòu)構(gòu)機(jī)管片拼裝裝機(jī)、推進(jìn)千千斤頂?shù)闹饕Y(jié)構(gòu)形式及及參數(shù)。3.1.2工程條件工程條件對(duì)盾盾構(gòu)選型有決決定性影響，，在盾構(gòu)選型型過(guò)程中需要要考慮的工程程條件包括，，地質(zhì)條件（（抗壓、抗拉拉、粒徑、成成分等）、地地層滲透系數(shù)數(shù)參數(shù)）土體體的塑性流動(dòng)動(dòng)性、地下水水位、水壓、、開(kāi)挖面穩(wěn)定定性（自立性性能）、環(huán)境境條件、隧道道埋深、沿線線構(gòu)建筑物形形式等。（1）地質(zhì)條件對(duì)對(duì)盾構(gòu)選型有有決定性影響響，土體的力力學(xué)參數(shù)決定定了盾構(gòu)機(jī)刀刀盤及刀具、、驅(qū)動(dòng)能力的的設(shè)計(jì)，土層層的粒徑大小小、滲透系數(shù)數(shù)決定了開(kāi)挖挖面的平衡方方式，出渣方方式等，土體體的塑性流動(dòng)動(dòng)性決定了盾盾構(gòu)機(jī)的土體體改良系統(tǒng)、、出渣系統(tǒng)及及施工過(guò)程中中的土體改良良措施。（2）隧道埋深、、地下水位水水壓等決定了了盾構(gòu)機(jī)的密密封能力及抗抗壓能力，2.1.3其他條件其他條件包括括項(xiàng)目工期、、施工安排、、造價(jià)、工程程安全性、宜宜用的輔助工工法、通用性性、類似地層層施工經(jīng)驗(yàn)及及案例、目前前盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)能力、、經(jīng)濟(jì)性等條條件。（3）盾構(gòu)選型時(shí)時(shí)還應(yīng)綜合考考慮環(huán)境條件件，地層變形形的允許程度度，有無(wú)地下下構(gòu)建筑物、、棄渣對(duì)環(huán)境境的影響及棄棄渣的處理速速度。（4）還應(yīng)考慮盾盾構(gòu)施工的作作業(yè)環(huán)境，隧隧道環(huán)境溫度度、通風(fēng)效果果及長(zhǎng)度對(duì)盾盾構(gòu)選型也有有一定影響，，2.2盾構(gòu)機(jī)選型步步驟2.2.1施工條件調(diào)查查地質(zhì)條件，，工程環(huán)境2.2.2隧道設(shè)計(jì)條件件整理2.2.3綜合分析以上上條件確定盾盾構(gòu)機(jī)型式2.2.4綜合分析以上上條件確定盾盾構(gòu)機(jī)主要系系統(tǒng)參數(shù)2.2.5結(jié)合施工條件件、可以采取取的輔助施工工方法對(duì)盾構(gòu)構(gòu)機(jī)的適應(yīng)性性進(jìn)行分析驗(yàn)驗(yàn)證。2.2.6根據(jù)分析、驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，調(diào)調(diào)整、最終完完成選型。2.2.7選擇與盾構(gòu)所所配套的盾構(gòu)構(gòu)后配套設(shè)備備2.3盾構(gòu)機(jī)型式的的選定盾構(gòu)機(jī)按平衡衡開(kāi)挖面穩(wěn)定定的方式分為為泥水平衡式式盾構(gòu)機(jī)及土土壓平衡式盾盾構(gòu)機(jī)，在盾盾構(gòu)機(jī)型式選選擇上一般按按以下三種方方法進(jìn)行，在在實(shí)際應(yīng)用過(guò)過(guò)程中，常常常將三種方式式結(jié)合起來(lái)，，綜合進(jìn)行評(píng)評(píng)價(jià)。2.3.1根據(jù)地層的滲滲透系數(shù)進(jìn)行行選型2.3.2根據(jù)地層的顆顆粒級(jí)配進(jìn)行行選型2.3.3根據(jù)水壓進(jìn)行行選型2.3.1根據(jù)地層的滲滲透系數(shù)進(jìn)行行選型地層滲透系數(shù)數(shù)對(duì)于盾構(gòu)的的選型是一個(gè)個(gè)很重要的因因素。通常，，當(dāng)?shù)貙拥臐B滲透系數(shù)小于于10-7m/s時(shí)，可以選用用土壓平衡盾盾構(gòu)；當(dāng)?shù)貙訉拥臐B透系數(shù)數(shù)在10-7m/s和10-4m/s之間時(shí)，既可可以選用土壓壓平衡盾構(gòu)也也可以選用泥泥水式盾構(gòu)；；當(dāng)?shù)貙拥耐竿杆禂?shù)大于于10-4m/s時(shí)，宜選用泥泥水盾構(gòu)。。上海12號(hào)線03標(biāo)地層滲透系系數(shù)介于10-6m/s~10-8m/s之間，故選用用土壓平衡式式盾構(gòu)機(jī)為宜宜地層滲透系數(shù)數(shù)與盾構(gòu)選型型關(guān)系圖2.3.2根據(jù)地層的顆顆粒級(jí)配進(jìn)行行選型一般來(lái)說(shuō)，細(xì)細(xì)顆粒含量多多，碴土易形形成不透水的的流塑體，容容易充滿土倉(cāng)倉(cāng)的每個(gè)部位位，在土倉(cāng)中中可以建立壓壓力，平衡開(kāi)開(kāi)挖面的土體體。盾構(gòu)類型型與顆粒級(jí)配配的關(guān)系詳見(jiàn)見(jiàn)圖2-2，圖中右邊藍(lán)藍(lán)色區(qū)域?yàn)檎痴惩痢⒂倌噘|(zhì)質(zhì)土區(qū)，為土土壓平衡盾構(gòu)構(gòu)適用的顆粒粒級(jí)配范圍，，左邊的黃色色區(qū)域?yàn)榈[石石粗砂區(qū)，為為泥水盾構(gòu)適適用的顆粒級(jí)級(jí)配范圍。綠綠色區(qū)域?yàn)榇执稚啊⒓?xì)砂區(qū)區(qū)，即可使用用泥水盾構(gòu)，，也可經(jīng)土質(zhì)質(zhì)改良后使用用土壓平衡盾盾構(gòu)。一般來(lái)來(lái)說(shuō),當(dāng)巖土中的粉粉粒和粘粒的的總量達(dá)到40%以上時(shí),通常會(huì)選用土土壓平衡盾構(gòu)構(gòu),相反的情況選選擇泥水盾構(gòu)構(gòu)比較合適。。粉粒的絕對(duì)對(duì)大小通常以以0.075mm為界。2.3.3根據(jù)水壓進(jìn)行行選型當(dāng)水壓大于0.3MPa時(shí)，適宜采用用泥水盾構(gòu)，，如果采用土土壓平衡盾構(gòu)構(gòu)，螺旋輸送送機(jī)難以形成成有效的土塞塞效應(yīng)，在螺螺旋輸送機(jī)排排土閘門處易易發(fā)生碴土噴噴涌現(xiàn)象，引引起土倉(cāng)中土土壓力下降，，導(dǎo)致開(kāi)挖面面坍塌。當(dāng)水壓大于0.3MPa時(shí)，如因地質(zhì)質(zhì)原因需采用用土壓平衡盾盾構(gòu)，則需增增大螺旋輸送送機(jī)的長(zhǎng)度，，或采用二級(jí)級(jí)螺旋輸送機(jī)機(jī)以防止渣土土噴涌現(xiàn)象。。2.4不同地層盾構(gòu)構(gòu)機(jī)選型重點(diǎn)點(diǎn)2.4.1粘性土及粉土土層該種性質(zhì)質(zhì)的地質(zhì)，盾盾構(gòu)機(jī)在此地地層中施工時(shí)時(shí)，一般較容容易控制，但但常會(huì)發(fā)生刀刀盤粘附導(dǎo)致致增大阻力和和螺旋輸送機(jī)機(jī)的粘附堵塞塞，因而需要要注重考慮刀刀盤形式、開(kāi)開(kāi)口率、刀具具、加泥位置置等解決方法法。天津地區(qū)屬于于該地層2.4.2砂性土層盾構(gòu)機(jī)在砂性性土層中施工工比在粘土層層施工稍為困困難。砂性土土一般摩擦阻阻力大，滲透透性好，在盾盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)擠擠壓下水分很很快排出，土土體強(qiáng)度提高高，故不僅盾盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)摩摩擦阻力大，，而且開(kāi)挖面面土壓力也較較大，常會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)刀刀盤扭矩和總總推力不足。。另外，盾構(gòu)構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)內(nèi)刀具切削下下來(lái)的砂土不不易攪拌成均均勻的塑流體體，特別是在在無(wú)水砂性土土層中施工，，有時(shí)甚至實(shí)實(shí)現(xiàn)不了與開(kāi)開(kāi)挖面土壓力力保持動(dòng)態(tài)平平衡的需要，，操作不當(dāng)會(huì)會(huì)出現(xiàn)開(kāi)挖面面上方的局部部坍塌。砂性性土層對(duì)刀具具磨損較嚴(yán)重重，并伴有損損壞盾尾密封封系統(tǒng)的現(xiàn)象象。因此盾構(gòu)構(gòu)機(jī)選型時(shí)，，應(yīng)將設(shè)備的的推力、刀盤盤的扭矩、形形式、開(kāi)口率率，以及加泥泥加泡沫系統(tǒng)統(tǒng)等內(nèi)容作為為重點(diǎn)統(tǒng)籌考考慮。南昌地鐵2.4.3粉質(zhì)粘土、粘粘質(zhì)粉土、中中細(xì)砂互層,淤泥質(zhì)地層對(duì)于此類地層層，盾構(gòu)機(jī)施施工比較容易易，有時(shí)甚至至不用加泥只只需加水即能能順利施工。。上海地鐵2.4.4中砂、粉質(zhì)粘粘土、砂卵石石互層對(duì)于此類地層層，盾構(gòu)機(jī)施施工比砂性土土層困難，而而遠(yuǎn)比砂卵石石層容易，所所需注重問(wèn)題題與前三項(xiàng)類類似，但因?yàn)闉閹最惖刭|(zhì)交交互的原因，，情況有較大大變化。2.4.5無(wú)水砂卵石層層（北京地鐵））砂卵石是一種種典型的力學(xué)學(xué)不穩(wěn)定地層層，顆粒之間間的孔隙大，，沒(méi)有粘聚力力，砂卵石地地層在無(wú)水狀狀態(tài)下，顆粒粒之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)傳力，地層層反應(yīng)靈敏，，刀盤旋轉(zhuǎn)切切削時(shí)，容易易破壞原來(lái)相相對(duì)穩(wěn)定的或或平衡狀態(tài)而而產(chǎn)生坍塌，，引起較大的的圍巖擾動(dòng)，，使開(kāi)挖面失失去約束而不不穩(wěn)定。所以以該地層選型型要點(diǎn)是控制制沉降；需具具備較強(qiáng)的姿姿態(tài)控制能力力；要求具有有良好的渣土土改良系統(tǒng)；；刀盤，螺旋旋機(jī)機(jī)具有良良好的耐磨能能力。2.5刀盤結(jié)構(gòu)形式式和驅(qū)動(dòng)方式式的選擇2.5.1刀盤的主要功功能◆開(kāi)挖功能。。刀盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，，刀具切削隧隧道掌子面的的土體，對(duì)掌掌子面的地層層進(jìn)行開(kāi)挖，，開(kāi)挖后的渣渣土通過(guò)刀盤盤的開(kāi)口進(jìn)入入土倉(cāng)?！舴€(wěn)定功能。。支撐掌子面，，具有穩(wěn)定掌掌子面的功能能?！魯嚢韫δ堋?。對(duì)于土壓平衡衡盾構(gòu)，刀盤盤對(duì)土倉(cāng)內(nèi)的的渣土進(jìn)行攪攪拌，使渣土土具有一定的的塑性，然后后通過(guò)螺旋攪攪拌機(jī)將渣土土排出；對(duì)于于泥水盾構(gòu)，，通過(guò)到盤的的旋轉(zhuǎn)攪拌作作用，使切削削下來(lái)的渣土土與土體改良良材料充分混混合，優(yōu)化了了泥水壓力的的控制，改善善了泥漿的均均勻性，然后后通過(guò)排泥管管道將開(kāi)挖渣渣土以流體的的形式泵送到到設(shè)在地面上上的泥水分離離站。2.5.2刀盤的結(jié)構(gòu)形形式刀盤的結(jié)構(gòu)形形式有面板式式和輻條式兩兩種：輻條形面板形泥水盾構(gòu)一般般都采用面板板式刀盤，土土壓平衡盾構(gòu)構(gòu)則根據(jù)土質(zhì)質(zhì)條件不同可可采用面板式式或輻條式。。對(duì)于土壓平衡衡盾構(gòu)，面板板式刀盤的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是可以通通過(guò)刀盤的開(kāi)開(kāi)口來(lái)限制進(jìn)進(jìn)入土倉(cāng)的卵卵石粒徑；缺缺點(diǎn)是由于受受刀盤面板的的影響，開(kāi)挖挖面土壓不等等于測(cè)量土壓壓，使得土壓壓管理困難；；由于受面板板開(kāi)口率的影影響，渣土進(jìn)進(jìn)入土倉(cāng)不順順暢、易黏結(jié)結(jié)和易堵塞，，且刀具負(fù)荷荷大，使用壽壽命短。輻條式刀盤僅僅有幾根輻條條，土、砂流流動(dòng)順暢，有有利于防止黏黏土附著，不不易黏結(jié)和堵堵塞；由于沒(méi)沒(méi)有面板的阻阻擋，渣土從從開(kāi)挖面進(jìn)入入土倉(cāng)時(shí)沒(méi)有有土壓力的衰衰減，開(kāi)挖面面土壓等于測(cè)測(cè)量土壓，因因而能對(duì)土壓壓進(jìn)行有效的的管理，能有有效的控制地地面沉降；同同時(shí)刀具負(fù)荷荷小，壽命長(zhǎng)長(zhǎng)。輻條式刀盤只只有幾根輻條條，切削下來(lái)來(lái)的土體直接接進(jìn)入土倉(cāng)，，沒(méi)有壓力損損失，同時(shí)在在輻條后設(shè)有有攪拌葉片，，土、砂流動(dòng)動(dòng)順暢，土壓壓平衡容易控控制，因此輻輻條式刀盤對(duì)對(duì)砂、土等單單一軟土地層層的適應(yīng)性比比面板式刀盤盤強(qiáng)，輻條式式刀盤也能安安裝滾刀，在在風(fēng)化巖及軟軟弱不均地層層或硬巖地層層掘進(jìn)時(shí)，也也可采用輻輻條式刀盤。。輻條式刀盤上上的滾刀一般般設(shè)計(jì)成與先先行刀可互換換式，可根據(jù)據(jù)地質(zhì)的需要要將滾刀換裝裝成先行刀。。同時(shí)，輻條條式刀盤也可可換成面板式式刀盤，在輻輻條之間安裝裝可拆卸的面面板，即可變變?yōu)槊姘迨降兜侗P。2.5.3刀盤的支撐形形式2.5.4三種支撐的特特點(diǎn)(1)中心支撐方式式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，黏黏性土附著的的可能小，結(jié)結(jié)構(gòu)受力閑置置，所以多用用于中小直徑徑盾構(gòu)機(jī)。(2)中間支撐方式式結(jié)構(gòu)上較為平平衡，主要用用于大中直徑徑的盾構(gòu)機(jī)，，(3)外周支撐形式式機(jī)內(nèi)空間較大大，受力均衡衡，大直徑盾盾構(gòu)機(jī)2.5.5刀盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)形形式液壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)具具有調(diào)調(diào)速靈靈活，，控制制簡(jiǎn)單單、液液壓馬馬達(dá)體體積小小安裝裝方便便等特特點(diǎn)，，但液液壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)效效率低低、發(fā)發(fā)熱量量大。。變頻驅(qū)驅(qū)動(dòng)具具有發(fā)發(fā)熱量量小、、效率率高、、控制制精確確等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，，應(yīng)用用較廣廣。目前的的中小小型盾盾構(gòu)的的刀盤盤驅(qū)動(dòng)動(dòng)較常常采用用液壓壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)，大大直徑徑盾構(gòu)構(gòu)較常常采用用變頻頻驅(qū)動(dòng)動(dòng)。但但是由由于變變頻驅(qū)驅(qū)動(dòng)效效率高高，從從節(jié)能能方向向及發(fā)發(fā)展趨趨勢(shì)來(lái)來(lái)看，，變頻頻電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)方式式是刀刀盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)今今后的的發(fā)展展方向向。2.5.6刀具的的種類類盾構(gòu)的的刀具具按切切削原原理一一般可可分為為以下下幾類類：球齒滾滾刀滾刀楔楔齒滾滾刀盤形滾滾刀齒刀盾構(gòu)刀刀具切切削刀刀刮刮刀刀先行刀刀周邊刮刮刀輔助刀刀具仿形刀刀，(1)滾刀滾刀分分為齒齒形滾滾刀和和盤形形滾刀刀。齒齒形滾滾刀常常用于于軟巖巖，有有球齒齒和楔楔齒兩兩種；；盾構(gòu)構(gòu)上應(yīng)應(yīng)用較較廣的的是盤盤形滾滾刀，，盤形滾滾刀按按刀圈圈材質(zhì)質(zhì)主要要分為為耐磨磨層表表面刀刀圈、、標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)鋼刀刀圈、、重型型鋼刀刀圈、、鑲齒齒硬質(zhì)質(zhì)合金金刀圈圈滾刀刀等，，它們們分別別適用用于各各自的的地層層：①耐磨磨層表表面刀刀圈：：適用用于掘掘進(jìn)硬硬度40MPa的緊密密地層層以及及80-100MPa的斷裂裂礫巖巖、砂砂巖、、砂黏黏土等等地層層；②標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)鋼刀刀圈：：適用用于掘掘進(jìn)硬硬度50-159MPa的礫巖巖、大大理石石、砂砂巖、、灰?guī)r巖地層層；③重型型鋼刀刀圈：：適用用于掘掘進(jìn)硬硬度120-250MPa的硬巖巖，硬硬度80-150MPa的高磨磨損巖巖層，，如花花崗巖巖mk、閃長(zhǎng)長(zhǎng)巖等等地層層；④鑲齒齒硬質(zhì)質(zhì)合金金刀圈圈：適適用于于掘進(jìn)進(jìn)硬度度高達(dá)達(dá)150-250的花崗崗巖、、玄武武巖等等地層層。盤形滾滾刀按按刀圈圈的數(shù)數(shù)量可可分為為單刃刃、雙雙刃、、多刃刃三種種形式式，如如下圖圖：?jiǎn)稳袧L滾刀雙刃滾滾刀三刃滾滾刀※切削刀刀切刀安安裝在在刀盤盤開(kāi)口口槽的的兩側(cè)側(cè)，用用來(lái)切切削未未固結(jié)結(jié)的土土壤，，把切切削土土刮入入土倉(cāng)倉(cāng)中，，刀具具的形形狀和和位置置按便便于切切削地地層和和便于于將土土刮入入土倉(cāng)倉(cāng)來(lái)設(shè)設(shè)計(jì)，，在同同一軌軌跡上上一般般有多多把切切刀同同時(shí)開(kāi)開(kāi)挖。。目前前最有有效的的切刀刀為雙雙層耐耐磨設(shè)設(shè)計(jì)，，配有有雙層層碳鎢鎢合金金刀齒齒以提提高刀刀具的的耐磨磨性，，在第第一排排刀齒齒磨損損后，，第二二排刀刀齒可可以代代替第第一排排刀齒齒繼續(xù)續(xù)發(fā)揮揮作用用，同同時(shí)在在刀具具的背背部設(shè)設(shè)有雙雙排碳碳鎢合合金柱柱齒，，切刀刀在刀刀盤上上的安安裝采采用背背裝式式，可可以從從開(kāi)挖挖倉(cāng)內(nèi)內(nèi)拆卸卸和更更換。。63切削刀刀的實(shí)實(shí)物照照片a)周邊刮刮刀b)周邊刮刮刀(背面)c)周邊刀刀安裝裝位置置d)齒刀方方柄齒齒刀f)齒刀g)中心齒齒刀第四章章盾盾構(gòu)構(gòu)選型型案例例分析析4.1上海12號(hào)線03標(biāo)盾構(gòu)構(gòu)隧道道工程程簡(jiǎn)況況4.2盾構(gòu)機(jī)機(jī)型式式的確確定4.3盾構(gòu)機(jī)機(jī)主要要參數(shù)數(shù)的確確定4.1上海12號(hào)線03標(biāo)盾構(gòu)構(gòu)隧道道工程程簡(jiǎn)況況本工程程包含含兩個(gè)個(gè)盾構(gòu)構(gòu)區(qū)間間，分分別為為虹莘莘路站站~七莘路路站區(qū)區(qū)間，，中春春路停停車場(chǎng)場(chǎng)工作作井~七莘路路站區(qū)區(qū)間，，基本本設(shè)計(jì)計(jì)情況況如下下:序號(hào)項(xiàng)目虹莘路站~七莘路站區(qū)間中春路停車場(chǎng)工作井~七莘路站區(qū)間1線路走向線路整體呈自西向東走向。線路整體呈自西向東走向。2線路里程SK0+454.760～SK2+082.499，單線長(zhǎng)度1628mCDK0+000～CDK0+935，單線長(zhǎng)度935m3曲線設(shè)有五段曲線，最小曲線半徑650m設(shè)有二段曲線，最小曲線半徑1000m4坡度最大坡度25.5‰，最小坡度2‰最大坡度3.01‰，最小坡度2‰5埋深10m～20m9m～17m6管片6塊厚度350mm、環(huán)寬1.2m的環(huán)形預(yù)制鋼筋混凝土管片，通縫拼裝，組成外徑6.2m，內(nèi)徑5.5m的圓形隧道。本標(biāo)段段區(qū)間間隧道道主要要穿越越第④2層砂質(zhì)質(zhì)粉土土夾粉粉質(zhì)粘粘土及及第⑤⑤1層粉質(zhì)質(zhì)粘土土。第第④2層、⑤⑤1層土均均屬高高含水水量、、高壓壓縮性性、低低強(qiáng)度度、低低滲透透性的的飽和和軟粘粘性土土，具有有較高高的靈靈敏度度和觸觸變特特性，，在動(dòng)動(dòng)力作作用下下極易易破壞壞土體體結(jié)構(gòu)構(gòu)，使使土體體強(qiáng)度度驟然然降低低，變變形量量增加加。地下水水：潛潛水水水位埋埋深約約在1.5米。本本區(qū)間間盾構(gòu)構(gòu)段隧隧道底底距離離地面面約16.02米—26.44米，部部分線線路離離⑦層層層面面較近近，故故第⑦⑦層承承壓水水層對(duì)對(duì)本工工程隧隧道盾盾構(gòu)有有影響響，可可能會(huì)會(huì)造成成突涌涌。環(huán)境條條件：：本工工程區(qū)區(qū)間隧隧道主主要穿穿越城城市道道路，，路下下有一一些管管徑較較大的的管線線如上上水管管、雨雨水管管、污污水管管、天天然氣氣管等等。隧隧道區(qū)區(qū)間沿沿線穿穿越最最重要要的建建構(gòu)筑筑物為為外環(huán)環(huán)線顧顧戴路路立交交。區(qū)區(qū)間盾盾構(gòu)施施工對(duì)對(duì)建筑筑物和和管線線保護(hù)護(hù)要求求較高高。地地表面面允許許隆陷陷值為為＋10/－20mm，管線及建構(gòu)筑物物允許隆陷值為＋＋10/－10mm。層序土層名稱層厚距原地面（m）固結(jié)快剪(峰值)靜止側(cè)壓力系數(shù)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度C(kpa)(。)K0Qu(kpa)②1褐黃~灰黃色粉質(zhì)粘土1.40～2.703.31～4.072118.50.4686③灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土1.00～2.704.31～8.511115.50.4636③夾灰色砂質(zhì)粉土0.50～2.105.63～6.58533.00.38④1灰色淤泥質(zhì)粘土4.80～6.5013.13～14.431012.50.5732④2灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土1.70～3.8015.81～17.57533.00.4456⑤灰色粘土2.00～3.9018.57～20.471215.00.4945⑤1b灰色粉質(zhì)粘土4.90～6.8024.68～25.971417.50.4762⑥暗綠-草黃色粉質(zhì)粘土3.20～4.9028.31～29.64120.50.45⑦1草黃-灰黃色砂質(zhì)粉土4.30～6.5033.26～35.22534.50.36主要地層特性表4.2盾構(gòu)機(jī)型式的確定定根據(jù)盾構(gòu)構(gòu)機(jī)型式式確定的的方法，，上海12號(hào)線03標(biāo)地層滲滲透系數(shù)數(shù)介于10-6m/s~10-8m/s之間，主主要穿越②3-2層砂質(zhì)粉粉土、④④淤泥質(zhì)質(zhì)粘土層層、⑤1-1粉質(zhì)粘土土⑤1-2粉質(zhì)粘土土，水壓約在在0.25MPa，本標(biāo)段段易選用用土壓平平衡盾構(gòu)構(gòu)機(jī)。4.3盾構(gòu)機(jī)參參數(shù)的確確定4.3.1盾構(gòu)外徑徑4.3.2刀盤4.3.3刀盤驅(qū)動(dòng)動(dòng)4.3.4推進(jìn)系統(tǒng)統(tǒng)4.3.5螺旋輸送送機(jī)4.3.6管片拼裝裝機(jī)及管管片吊機(jī)機(jī)4.3.7皮帶機(jī)4.3.8同步注漿漿系統(tǒng)4.3.9鉸接系統(tǒng)統(tǒng)4.3.10渣土改良良系統(tǒng)4.3.1盾構(gòu)的外外徑盾構(gòu)的外外徑由管管片外徑徑、盾尾尾間隙與與盾尾厚厚度來(lái)決決定，計(jì)計(jì)算公式式如下：：D=D0+2（x+t）式中D—盾構(gòu)的的外徑D0—管片外外徑X—盾尾間間隙t—盾尾厚厚度本工程管管片外徑徑設(shè)計(jì)為為6200mm，盾構(gòu)間間隙決定定了同步步注漿量量大小，，管片寬寬度及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎半徑徑對(duì)盾尾尾間隙有有一定的的影響，，本工程程管片寬寬度為1.2m，轉(zhuǎn)彎半半徑較大大（最小小650m），綜合合考慮同同步注漿漿量的大大小，盾盾尾間隙隙確定為為30mm；盾尾厚厚度的確確定一般般根據(jù)水水壓力進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)，并要要求具有有足夠的的剛度，，根據(jù)本本工程特特點(diǎn)盾尾尾厚度設(shè)設(shè)計(jì)為40mm，故盾構(gòu)構(gòu)的外徑徑為6340mm。D=6200+2×（30+40）=6340刀盤開(kāi)口口率為36%，采用用輻條面面板式刀刀盤。刀刀盤刀具具共有82把主主切削刀刀，32把先行行刀，25把貝貝殼刀，，2把加泥注注漿保護(hù)護(hù)刀，1把魚尾尾刀，2把超挖挖刀。刀盤刀具具采用高高低配置，可以以長(zhǎng)距離離掘進(jìn)無(wú)無(wú)需更換換刀具，，有效減減少掘進(jìn)進(jìn)時(shí)間和和節(jié)約成成本，創(chuàng)創(chuàng)造低碳碳經(jīng)濟(jì)。。4.3.2刀盤驅(qū)動(dòng)裝置置：55kW電機(jī)×10臺(tái)（550kW），采用用變頻器器控制。。刀盤額定定扭矩：：5235kNm（α＝20.5），理論論需要的的刀盤扭扭矩為2200kNm左右,滿足本本工程需需要。轉(zhuǎn)速速：0～～1.6r.p.m，主驅(qū)動(dòng)動(dòng)軸承使使用壽命命：10000小時(shí)以上上。4.3.3刀盤驅(qū)動(dòng)動(dòng)盾構(gòu)的推推進(jìn)系統(tǒng)統(tǒng)共有千千斤頂上上部2000kN××5根、中中下部2500kN×11根根，行程程均為2150mm，能夠滿滿足F塊塊在任何何位置的的拼裝需需求。總總推力37500kN，理論需需要推力力16000kN左右右，能滿足本工工程需要要。推進(jìn)進(jìn)千斤頂頂壓力控控制分上上、下、、左、右右可分別別進(jìn)行獨(dú)獨(dú)立控制制的分區(qū)區(qū)，能夠夠滿足隧隧道掘進(jìn)進(jìn)糾偏要要求，配配備4套套千斤頂頂內(nèi)置式式行程及及速度傳傳感器，，行程顯顯示可逆逆并能準(zhǔn)準(zhǔn)確、直直觀地顯顯示隧道道掘進(jìn)機(jī)機(jī)千斤頂頂伸縮值值和速度度。推進(jìn)進(jìn)速度0~60mm/min可調(diào)。4.3.4推進(jìn)系統(tǒng)統(tǒng)4.3.5管片拼裝裝機(jī)及管管片吊機(jī)機(jī)本工程襯襯砌采用用5+1管片形式式，其中中最重的的封底塊塊3.8噸左右，，管片吊吊機(jī)一次次吊機(jī)最最大起重重量為5T，二次吊吊機(jī)6.4噸。管片片拼裝機(jī)機(jī)可通過(guò)過(guò)線控和和遙控兩兩種方式式進(jìn)行控控制，可可滿足管管片安裝裝的各種種要求。。表述數(shù)據(jù)備注規(guī)格管片拼裝機(jī)1組管片數(shù)量6管片操作重量45kN環(huán)片寬度1200mm旋轉(zhuǎn)兩方向向左旋轉(zhuǎn)向右旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)速度1.0rpm/0.5rpm旋轉(zhuǎn)角度±210ｏ皮帶機(jī)用用于將螺螺旋機(jī)送送來(lái)的渣渣土轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)到后方方渣土車車上，至至少應(yīng)能能滿足120m3/h的運(yùn)送能能力。其其理論輸輸送能力力為400m3/h，能夠滿滿足本工工程需要要。皮帶帶輸送機(jī)機(jī)上設(shè)置置有鋼絲繩牽牽拉式緊緊急停止止裝置，可以起起到保護(hù)護(hù)維修、、測(cè)量人人員安全全的作用用。表述數(shù)據(jù)配備數(shù)量1臺(tái)皮帶寬度800mm輸送能力400m3/h皮帶速度120m/min電機(jī)功率30kW4.3.6皮帶機(jī)在本標(biāo)段段施工中中，以較較快的6cm/min速度掘掘進(jìn)，單單位出土土量為120m3/h。盾構(gòu)機(jī)機(jī)配置的的軸式螺螺旋機(jī)，，理論出出土能力力為265m3/h，能夠滿滿足施工工需求。。螺旋輸送送機(jī)可方方便地對(duì)對(duì)外護(hù)筒筒、螺旋旋葉片進(jìn)進(jìn)行維修修。螺旋旋輸送機(jī)機(jī)螺旋葉葉片和外外護(hù)筒的的內(nèi)表面面焊有耐耐磨層；；設(shè)有斷斷電緊急關(guān)閉裝置,密封可靠。在斷電電情況下排土門可可全程開(kāi)閉1.5（閉→開(kāi)→閉）次次；配置雙閘門系系統(tǒng)，若出現(xiàn)噴涌涌險(xiǎn)情時(shí)，可及時(shí)時(shí)關(guān)閉兩道閘門。。4.3.7螺旋機(jī)4.3.8同步注漿系統(tǒng)本標(biāo)段采用幅寬為為1.2m的預(yù)制混凝土管片片，則盾構(gòu)機(jī)每推推進(jìn)一環(huán)的建筑空空隙為：L×［nA+（D2－d2）/4］≈1.80m3式中：L——混凝土管片幅幅寬m；n——注漿點(diǎn)數(shù)量4處；A——注漿點(diǎn)外包管管烏龜殼橫截面面面積㎡；D——盾構(gòu)外徑6.34m；d——管片外徑6.2m。實(shí)際注漿量為理論論注漿量的150%～200%，即2.7～3.6m3，本工程同步注漿漿量基本控制在3.0m3左右,同步注漿壓力小于于0.3MPa。根據(jù)以上要求，按按最大掘進(jìn)速度60mm/min，連續(xù)掘進(jìn)模擬計(jì)計(jì)算，掘進(jìn)一環(huán)需需要20min，則注漿流量為8.8m3/h。本工程盾構(gòu)機(jī)同同步注漿設(shè)計(jì)最大大流量為12m3/h，滿足使用要求。。同步注漿系統(tǒng)在盾構(gòu)機(jī)機(jī)外殼的上、