地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件

盾構(gòu)機(jī)分類(lèi)及選型設(shè)計(jì)盾構(gòu)機(jī)分類(lèi)及選型設(shè)計(jì)1盾構(gòu)的分類(lèi)

(1)按掘削地層分類(lèi)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TBM1盾構(gòu)的分類(lèi)(1)按掘削地層分類(lèi)雙護(hù)盾TBM軟土盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu)軟土盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu)(2)按盾構(gòu)機(jī)橫截面形狀分類(lèi)半圓形圓形橢圓形馬蹄形雙圓搭接形三圓搭接形矩形(2)按盾構(gòu)機(jī)橫截面形狀分類(lèi)地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件(3)按盾構(gòu)機(jī)橫截面的形狀分類(lèi)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>18m(3)按盾構(gòu)機(jī)橫截面的形狀分類(lèi)地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件(4)按掘削面的敞開(kāi)程度分類(lèi)全部敞開(kāi)式：無(wú)蓋敞開(kāi)式、有蓋敞開(kāi)式部分敞開(kāi)式：網(wǎng)格式封閉式：中心支承式、中間支承式、周邊支承式

(4)按掘削面的敞開(kāi)程度分類(lèi)地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件(5)按掘土出土器械的機(jī)械化程度程度分類(lèi)

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)

(5)按掘土出土器械的機(jī)械化程度程度分類(lèi)◆手掘式盾構(gòu)(6)按掘削面的加壓平衡方式分類(lèi)外加支承式氣壓式泥水式土壓式(6)按掘削面的加壓平衡方式分類(lèi)(7)按刀盤(pán)運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)

(7)按刀盤(pán)運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)(8)按盾構(gòu)機(jī)特殊構(gòu)造分類(lèi)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)(8)按盾構(gòu)機(jī)特殊構(gòu)造分類(lèi)(9)按盾構(gòu)機(jī)的功能、用途分類(lèi)

(9)按盾構(gòu)機(jī)的功能、用途分類(lèi)(10)按盾構(gòu)隧道襯砌施工方法分類(lèi)(10)按盾構(gòu)隧道襯砌施工方法分類(lèi)(11)綜合分類(lèi)(11)綜合分類(lèi)2盾構(gòu)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(kāi)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(xiàn)場(chǎng)地（附近管線(xiàn)和建筑物及其結(jié)構(gòu)特性）(6)

襯砌類(lèi)型(7)

工期(8)

造價(jià)(9)

宜用的輔助工法(10)設(shè)計(jì)路線(xiàn)、線(xiàn)形、坡度（11）電氣等其他設(shè)備條件2盾構(gòu)選型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)選型依據(jù)（1）以開(kāi)挖面穩(wěn)定為核心，盾構(gòu)選型應(yīng)充分把握地層條件；（2）應(yīng)考慮土的塑性流動(dòng)性、土的滲透系數(shù)；——滲透系數(shù)10-5m/s是土壓平衡盾構(gòu)作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)上限值。（3）應(yīng)考慮地下水的含量及水壓；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。2.1盾構(gòu)機(jī)選型的原則（1）以開(kāi)挖面穩(wěn)定為核心，盾構(gòu)選型應(yīng)充分把握地層條件；2.1（4）應(yīng)重視地層中有無(wú)砂礫和大卵石；——土的滲透性、刀盤(pán)的磨耗、地層的擾動(dòng)范圍、刀盤(pán)的開(kāi)口率、對(duì)卵石的破碎及其排出方式。（5）應(yīng)考慮土層的粒徑分布；——采用土層顆粒曲線(xiàn)來(lái)界定不同盾構(gòu)的適用土層?？偟膩?lái)說(shuō)，粒徑大時(shí)宜采用泥水盾構(gòu)，粒徑小時(shí)宜采用土壓盾構(gòu)。（4）應(yīng)重視地層中有無(wú)砂礫和大卵石；（6）隧道的線(xiàn)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(zhǎng)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(zhǎng)度與直徑之比（L/D）應(yīng)不大于1.0，當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小時(shí)可考慮采用鉸接式盾構(gòu)。（7）盾構(gòu)選型時(shí)，必須根據(jù)土質(zhì)條件決定切削刀的形狀、材質(zhì)和配置。（6）隧道的線(xiàn)形和轉(zhuǎn)彎半徑也是應(yīng)考慮的因素；（8）刀盤(pán)的裝備扭矩也與盾構(gòu)選型有關(guān)；盾構(gòu)裝備扭矩T=αD3（D為盾構(gòu)外徑，α為扭矩系數(shù)，對(duì)泥水盾構(gòu)α=9~15；土壓盾構(gòu)α=8~23）顯然，采用泥水盾構(gòu)有利于減小刀盤(pán)切削阻力，從而減輕主軸承的負(fù)荷。（9）盾構(gòu)施工對(duì)周?chē)h(huán)境的影響也是盾構(gòu)選型時(shí)應(yīng)考慮的因素。比如地層變形的許可程度、有無(wú)地下構(gòu)筑物等，再比如泥水處理以及廢渣的傾倒是否對(duì)環(huán)境有污染等。（8）刀盤(pán)的裝備扭矩也與盾構(gòu)選型有關(guān)；（10）盾構(gòu)的選型還應(yīng)考慮對(duì)工作環(huán)境的影響。比如，盾構(gòu)的刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)是液壓驅(qū)動(dòng)還是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)效率低，噪聲大，洞內(nèi)溫度上升快，而電動(dòng)驅(qū)動(dòng)效率高，洞內(nèi)環(huán)境好（噪聲小、溫度低）。（10）盾構(gòu)的選型還應(yīng)考慮對(duì)工作環(huán)境的影響。地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件不同地質(zhì)條件下全斷面掘進(jìn)機(jī)選型SlurryEPB粒徑分布曲線(xiàn)400,006顆粒直徑

d單位mm篩分通過(guò)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Foam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(xiàn)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(kāi)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]1,401,051,502,002,20不同地質(zhì)條件下全斷面掘進(jìn)機(jī)選型泡沫盾構(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(xiàn)、平面豎向曲線(xiàn)形狀的制約

盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)選型的其他條件3.1

神華新街煤礦斜井雙模盾構(gòu)實(shí)例分析1）地質(zhì)概況

新街臺(tái)格廟礦區(qū)斜井隧道長(zhǎng)6505m，最大埋深達(dá)684m，隧道坡度為6°。斜井沿線(xiàn)地質(zhì)條件復(fù)雜，穿越地層有第四系湖積物、風(fēng)積沙（約150m）、白堊系砂巖、砂礫巖（約3250m）、侏羅系（含安定組和延安組）砂巖、巖、砂質(zhì)泥巖等（約3105m），巖石單軸抗壓強(qiáng)度20～60MPa，同時(shí)地層多處呈不整合接觸，局部存在小型斷層，地層雖發(fā)生突水的可能性小，但富水性不均。盾構(gòu)選型實(shí)例3.1神華新街煤礦斜井雙模盾構(gòu)實(shí)例分析盾構(gòu)選型實(shí)例2）盾構(gòu)機(jī)選型分析工程特點(diǎn)：該斜井隧道工程存在長(zhǎng)距離、高埋深、大坡度連續(xù)下坡、地質(zhì)多變等特點(diǎn)。根據(jù)新街臺(tái)格廟礦區(qū)地層施工條件對(duì)設(shè)備選型的特殊要求，就常用的盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型進(jìn)行工程適應(yīng)性分析和比較。2）盾構(gòu)機(jī)選型分析

盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型適應(yīng)性分析和比較盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型適應(yīng)性分析和比較根據(jù)新街臺(tái)格廟礦區(qū)地質(zhì)條件，通過(guò)各種掘進(jìn)機(jī)類(lèi)型的特點(diǎn)和適應(yīng)性比較分析，我們發(fā)現(xiàn)只有同時(shí)具有單護(hù)盾TBM模式和土壓平衡模式的雙模式盾構(gòu)能夠完全勝任新街臺(tái)格廟礦區(qū)1號(hào)礦井主副井的施工要求。在圍巖完整、地層穩(wěn)定的情況下，雙模式盾構(gòu)工作在敞開(kāi)式TBM模式下，實(shí)現(xiàn)隧道的快速開(kāi)挖和快速出渣；在通過(guò)圍巖穩(wěn)定性差的不良地層、破碎帶、富水層時(shí)改用土壓平衡模式，保證隧道的安全穩(wěn)定掘進(jìn)。根據(jù)新街臺(tái)格廟礦區(qū)地質(zhì)條件，通過(guò)各種掘進(jìn)機(jī)類(lèi)型的特點(diǎn)和適應(yīng)性由于施工條件復(fù)雜，無(wú)法直接參照地鐵施工的經(jīng)驗(yàn)，因此需要考慮斜井對(duì)雙模式盾構(gòu)機(jī)的特殊要求（1）刀盤(pán)

刀盤(pán)適應(yīng)性：圍巖不穩(wěn)定時(shí)，機(jī)器工作在在土壓平衡模式下，采用介于輻條式與面板式之間的輻板式刀盤(pán)，裝有滾刀、切刀和刮刀，既保證強(qiáng)度與剛度，又有一個(gè)較大的開(kāi)口率（35%）。圍巖穩(wěn)定時(shí)，盾構(gòu)工作在單護(hù)盾TBM模式下，拆除切刀，封閉開(kāi)口，并且添加蓋板，使刀盤(pán)轉(zhuǎn)換為面板式刀盤(pán)，增大刀盤(pán)強(qiáng)度剛度。3）工程對(duì)部分關(guān)鍵部件的特殊要求由于施工條件復(fù)雜，無(wú)法直接參照地鐵施工的經(jīng)驗(yàn)，因此需要考慮斜刀盤(pán)耐磨性：在進(jìn)入巖石地層與砂卵石地層，使得刀盤(pán)刀具磨損十分嚴(yán)重。刀盤(pán)冷卻裝置：由于連續(xù)長(zhǎng)距離掘進(jìn)，刀具、刀盤(pán)等部件容易產(chǎn)生大量的熱，溫度的上升會(huì)影響潤(rùn)滑和密封的有效性，因此在盾構(gòu)刀盤(pán)上必須配置噴水口和相應(yīng)的管道，對(duì)掌子面進(jìn)行降溫。刀盤(pán)防結(jié)泥餅：6~86m深度范圍為粉細(xì)砂巖與粉砂質(zhì)泥巖互間層，細(xì)顆粒含量高，在盾構(gòu)刀具擠壓、摩擦、高溫、離子吸附下極易結(jié)泥餅，導(dǎo)致刀具發(fā)生偏磨，縮短刀具、刀盤(pán)使用壽命。刀盤(pán)耐磨性：在進(jìn)入巖石地層與砂卵石地層，使得刀盤(pán)刀具磨損十分（2）主軸承①壽命要求斜井長(zhǎng)度達(dá)到6.3km，盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的主要部件的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)大于20km，主軸承壽命設(shè)計(jì)要求在15000h以上。②密封要求沿斜井方向經(jīng)過(guò)多個(gè)潛水含水層和承壓水含水層，且在埋深約457m時(shí)的最大水壓力達(dá)到3.75bar，因此主軸承最大承壓能力必須大于3.75bar。（2）主軸承a.主軸承的密封分為內(nèi)密封和外密封，外密封防止土倉(cāng)中的砂土和泥水進(jìn)入主軸承，內(nèi)密封防止土倉(cāng)中的砂土和泥水等進(jìn)入傳動(dòng)箱內(nèi)。b.根據(jù)主軸承密封系統(tǒng)的承載和使用壽命要求，可以選擇外密封為5道、內(nèi)密封4道的唇形密封圈。最外一道密封采用密封唇口向外的形式，以防止渣土、砂、地下水等添加劑等進(jìn)入主軸承內(nèi)。最內(nèi)一道密封的密封唇口向里的形式，以防止?jié)櫥偷男孤.主軸承的密封分為內(nèi)密封和外密封，外密封防止土倉(cāng)中的砂土③潤(rùn)滑要求主軸承的良好潤(rùn)滑不僅保證主軸承的正常工作，減小滾子和滾道的摩擦，降低發(fā)熱量，還能減小主軸承的載荷。③潤(rùn)滑要求（2）盾尾密封盾尾密封的主要作用是密封和潤(rùn)滑，即在管片脫出盾尾時(shí)防止外面的砂漿和地下水進(jìn)入盾構(gòu)，延長(zhǎng)密封件的壽命。對(duì)于盾尾密封有以下若干要求：①良好的防水性能②一定的承壓能力需要密封油脂能在一定的地下水壓和地層壓力下有效工作③耐磨性隧道長(zhǎng)度大，盾尾密封刷的磨損較嚴(yán)重（2）盾尾密封（3）出渣系統(tǒng)雙模盾構(gòu)配置了兩套不同的一級(jí)出碴系統(tǒng)：在土壓平衡模式下采用螺旋輸送機(jī)出碴，單護(hù)盾TBM模式下，用皮帶出碴機(jī)出碴，并且在刀盤(pán)背面安裝接碴斗。長(zhǎng)距離大坡度掘進(jìn)，出碴系統(tǒng)也必須滿(mǎn)足的要求：①功率要求由于存在6度坡角，皮帶出碴與螺旋輸送機(jī)的功率計(jì)算與水平掘進(jìn)存在一定偏差，故要修正偏差避免功率不足引起的機(jī)器故障。（3）出渣系統(tǒng)②適應(yīng)性要求施工中盾構(gòu)要穿越砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、灰綠色砂質(zhì)泥巖以及砂卵石等不同的地層，需要皮帶出渣機(jī)和螺旋輸送機(jī)有較廣的適應(yīng)性，以免大直徑的渣土堵塞機(jī)器。②適應(yīng)性要求18號(hào)線(xiàn)起于火車(chē)南站，經(jīng)三岔湖片區(qū)至天府國(guó)際新機(jī)場(chǎng)，線(xiàn)路長(zhǎng)度（盾構(gòu)法）：34.77Km

最小轉(zhuǎn)彎半徑：600m

縱坡：最大為26‰

隧道穿越地質(zhì)種類(lèi)比較全面：

區(qū)間范圍內(nèi)表層為人工填土，其下為黏性土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂、卵石土夾粉細(xì)砂，下伏基巖為泥巖等。3.2成都地鐵18號(hào)線(xiàn)的路線(xiàn)與地質(zhì)3選型舉例18號(hào)線(xiàn)起于火車(chē)南站，經(jīng)三岔湖片區(qū)至天府國(guó)際新機(jī)場(chǎng)，線(xiàn)路長(zhǎng)度A：隧道典型斷面一（火車(chē)南站——環(huán)球中心站）：主要為<5-1-3>中風(fēng)化泥巖，局部<3-8-3>密實(shí)卵石土。A：隧道典型斷面一（火車(chē)南站——環(huán)球中心站）：主要為<5-1B：隧道典型斷面二（環(huán)球中心站——世紀(jì)城站）：主要以<3-8-3>密實(shí)卵石土為主，部分區(qū)域和<5-1-3>中風(fēng)化泥巖互層。B：隧道典型斷面二（環(huán)球中心站——世紀(jì)城站）：主要以<3-8一、卵石地層施工風(fēng)險(xiǎn)：1.卵石層中掘進(jìn)，刀盤(pán)扭矩大，對(duì)設(shè)備能力要求高；2.富水卵石中換刀困難，短距離卵石層掘進(jìn)前需提前換刀，長(zhǎng)距離卵石層中掘進(jìn)則需要降水施工和頻繁換刀；3.大顆粒卵石中掘進(jìn)有形成沖擊荷載對(duì)刀具損害；卵石石英含量高，磨損性強(qiáng)，對(duì)刀盤(pán)、刀具和螺旋機(jī)磨損，造成損壞；4.卵石粒徑20-150mm，粒徑較大者難以進(jìn)入刀盤(pán)，完整性好，造成對(duì)刀具的反復(fù)磨損；5.卵石層滲透系數(shù)大，地層若富水，涌水危險(xiǎn)大；6.卵石堅(jiān)硬，抗壓強(qiáng)度大，因松散分布，刀盤(pán)前難以固定碾碎；3.2.2工程地質(zhì)重難點(diǎn)一、卵石地層施工風(fēng)險(xiǎn)：3.2.2工程地質(zhì)重難點(diǎn)1）砂卵石地層掘進(jìn)主驅(qū)動(dòng)扭矩問(wèn)題中密、密實(shí)卵石層細(xì)顆粒成分含量少，渣土的摩擦阻力大，當(dāng)渣土改良不佳時(shí)，土倉(cāng)一旦建立壓力則刀盤(pán)扭矩急劇增大，要求設(shè)備具有較大的驅(qū)動(dòng)扭矩。1）砂卵石地層掘進(jìn)主驅(qū)動(dòng)扭矩問(wèn)題應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案：1）刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有足夠的扭矩儲(chǔ)備，最大扭矩系數(shù)28，脫困扭矩系數(shù)35；2）配備9路單管單泵泡沫系統(tǒng)以及膨潤(rùn)土系統(tǒng)對(duì)卵石地層進(jìn)行渣土改良；應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案：2）砂卵石地層掘進(jìn)刀盤(pán)、刀具磨損及換刀困難問(wèn)題在砂卵石地層掘進(jìn)，對(duì)刀盤(pán)刀具磨損嚴(yán)重，且整個(gè)刀盤(pán)盤(pán)體及刀體本身直接與卵石接觸，卵石不僅對(duì)刀具刃口有磨損，甚至對(duì)整個(gè)刀體和刀盤(pán)盤(pán)體產(chǎn)生磨損。由于砂卵石層細(xì)顆粒含量少，透氣性好，在需要帶壓進(jìn)倉(cāng)換刀時(shí)很難保住氣壓，產(chǎn)生換刀困難的問(wèn)題。2）砂卵石地層掘進(jìn)刀盤(pán)、刀具磨損及換刀困難問(wèn)題設(shè)計(jì)解決方案：刀盤(pán)面板及大圓環(huán)采用加強(qiáng)型耐磨措施，刀盤(pán)安裝加強(qiáng)型18寸刀圈的滾刀，刮刀及邊刮刀采用大合金耐沖擊重型刀具；配備SAMSON保壓系統(tǒng)，一用一備，增加可靠性。設(shè)計(jì)解決方案：3）螺旋機(jī)的磨損及卡螺旋機(jī)問(wèn)題盾構(gòu)在砂卵石含量高地層掘進(jìn)，渣土對(duì)螺旋軸葉片和螺旋機(jī)筒體的磨損作用強(qiáng)烈。大量卵石通過(guò)螺旋輸送機(jī)，可能會(huì)造成螺旋軸的卡滯，甚至?xí)?duì)螺旋軸造成嚴(yán)重的損傷。3）螺旋機(jī)的磨損及卡螺旋機(jī)問(wèn)題設(shè)計(jì)解決方案：螺機(jī)前端筒體設(shè)有可更換耐磨套，筒節(jié)內(nèi)敷設(shè)耐磨復(fù)合鋼板，螺旋輸送機(jī)葉片焊接耐磨合金塊；在密實(shí)砂卵石地層，可根據(jù)地層卵石粒徑大小，通過(guò)在刀盤(pán)開(kāi)口部位增加格柵的方法，限制卵石通過(guò)粒徑使之與螺旋輸送機(jī)通過(guò)粒徑相匹配，防止螺機(jī)卡滯。設(shè)計(jì)解決方案：4）強(qiáng)透水地層的噴涌問(wèn)題區(qū)間穿越的砂卵石層為強(qiáng)透水層，由于地層細(xì)顆粒成分含量少，不能自然形成能夠止水的流塑狀渣土，在渣土改良不到位時(shí)極易發(fā)生噴涌，導(dǎo)致土倉(cāng)失壓引起地層沉降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生“塌坑”現(xiàn)象；渣土含水量大，皮帶機(jī)角度大會(huì)對(duì)文明施工造成較大影響。4）強(qiáng)透水地層的噴涌問(wèn)題設(shè)計(jì)解決方案：配備能力足夠的渣土改良系統(tǒng)，預(yù)留聚合物改良系統(tǒng)接口；螺旋輸送機(jī)出渣口處配置2道閘門(mén)以及保壓泵接口；皮帶機(jī)傾斜段采用10°小傾角設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)采用變頻調(diào)速設(shè)計(jì)，提高攜渣能力。設(shè)計(jì)解決方案：二、泥巖地層的施工風(fēng)險(xiǎn)成都地區(qū)泥巖抗壓強(qiáng)度不高，破巖難度較小，但泥巖粘性大，易糊刀盤(pán)刀具，造成偏磨，開(kāi)挖困難；泥巖中掘進(jìn)，開(kāi)挖的細(xì)小顆粒，易在刀盤(pán)、土艙、螺旋機(jī)結(jié)成泥餅，致使出土困難，刀盤(pán)、螺旋機(jī)扭矩增大，掘進(jìn)不暢，甚至噴涌發(fā)生。泥巖對(duì)渣土改良的要求高，改良材料的消耗較大；泥巖對(duì)刀盤(pán)刀具的設(shè)計(jì)，其他部分的配置有較高要求；泥巖層開(kāi)挖后的渣土，流動(dòng)性強(qiáng)，粘附性強(qiáng)，對(duì)隧道的文明施工，設(shè)備清潔保養(yǎng)帶來(lái)較大影響；二、泥巖地層的施工風(fēng)險(xiǎn)1）刀盤(pán)泥餅問(wèn)題泥巖地層粘粒成分含量大，渣土改良效果不佳時(shí)刀盤(pán)特別是中心位置可能會(huì)發(fā)生結(jié)泥餅現(xiàn)象；1）刀盤(pán)泥餅問(wèn)題設(shè)計(jì)解決方案：增大刀盤(pán)中心開(kāi)口，提高中心渣土流動(dòng)性能；土倉(cāng)中心配有固定攪拌棒及高壓水沖刷通道，提高土倉(cāng)中心渣土流動(dòng)性能；配置9路單管單泵泡沫系統(tǒng)。設(shè)計(jì)解決方案：2）皮帶機(jī)打滑現(xiàn)象風(fēng)化程度高的泥巖，往往容易形成大塊狀渣土，在水、泡沫的作用下，其表面光滑，會(huì)在皮帶機(jī)傾斜段出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。設(shè)計(jì)解決方案：皮帶機(jī)傾斜段采用10°設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)采用變頻調(diào)速，提高攜渣能力。2）皮帶機(jī)打滑現(xiàn)象3）管片上浮問(wèn)題泥巖地層隧道成型相對(duì)較好，同步漿液凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，管片上浮問(wèn)題突出，造成管片錯(cuò)臺(tái)破裂等不良影響，同時(shí)影響掘進(jìn)速度。設(shè)計(jì)解決方案：泥巖地層可通過(guò)墊塊厚度調(diào)整邊刀高度，減小開(kāi)挖直徑，可有效減少管片上浮量；配置同步雙液注漿系統(tǒng)以及二次雙液注漿系統(tǒng)，控制管片上浮。3）管片上浮問(wèn)題4）上軟下硬地層，盾構(gòu)主機(jī)存在上漂問(wèn)題設(shè)計(jì)方案：刀盤(pán)配備2把仿形刀，可實(shí)現(xiàn)掌子面底部超挖，有效抑制上漂；配置2s精度等級(jí)的激光全站儀。4）上軟下硬地層，盾構(gòu)主機(jī)存在上漂問(wèn)題砂巖地層的施工風(fēng)險(xiǎn)砂巖的強(qiáng)度較高，為較硬~硬巖，對(duì)設(shè)備的破巖能力要求較高；砂巖的石英含量高，對(duì)設(shè)備磨損較大；砂巖裂隙密集區(qū)，易形成局部?jī)?chǔ)水結(jié)構(gòu)，有突然涌水的危險(xiǎn)；砂巖為泥質(zhì)膠結(jié)形成，使之遇水后具有流動(dòng)性，便于排渣，但也因泥質(zhì)膠結(jié)需針對(duì)渣土情況，進(jìn)行渣土改良；砂巖地層的施工風(fēng)險(xiǎn)盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及針對(duì)性設(shè)計(jì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)構(gòu)成：1.盾殼、盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂、盾尾密封、鉸接裝置2.刀盤(pán)和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)支承機(jī)構(gòu)3.螺旋輸送機(jī)4.管片拼裝機(jī)5.后配套設(shè)備。

盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及針對(duì)性設(shè)計(jì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)構(gòu)成：地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件盾體（盾殼）：安全保護(hù)作用承受荷載作用是盾構(gòu)各機(jī)構(gòu)的支承和安裝基礎(chǔ)盾體系統(tǒng)由前盾、中盾、尾盾等組成。盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及針對(duì)性設(shè)計(jì)盾體（盾殼）：盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及針對(duì)性設(shè)計(jì)前盾由主驅(qū)動(dòng)連接法蘭、螺旋輸送機(jī)連接座、盾殼、土倉(cāng)隔板、人艙連接座等組成。土倉(cāng)隔板上設(shè)有被動(dòng)攪拌棒；土倉(cāng)隔板上配置有向土倉(cāng)添加渣土改良材料的注入口。土倉(cāng)隔板上配置有高靈敏度的土壓力傳感器。

此外隔板上還設(shè)有預(yù)留的電液通道、水氣通道、保壓孔等。前盾（切口環(huán)）前盾由主驅(qū)動(dòng)連接法蘭、螺旋輸送機(jī)連接座、盾殼、土倉(cāng)隔板、人艙前盾前盾地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件推進(jìn)機(jī)構(gòu)盾構(gòu)調(diào)向表推進(jìn)機(jī)構(gòu)盾構(gòu)調(diào)向表鉸接構(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）鉸接構(gòu)造鉸接裝置地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件超前注漿孔及布置在特殊工況下，需要對(duì)地質(zhì)進(jìn)行加固，防止開(kāi)挖面坍塌造成地表沉陷。根據(jù)超前注漿的影響區(qū)域，沿中盾盾殼圓周設(shè)計(jì)有超前注漿管，可對(duì)地質(zhì)進(jìn)行超前鉆探、注漿加固。同時(shí)在前盾隔板上布置有鉸接式超前注漿管，可通過(guò)刀盤(pán)開(kāi)口往隧道正前方鉆孔及加固。超前注漿孔及布置地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件盾尾密封形

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：0.4Mpa盾尾密封形式：3段金屬刷地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件針對(duì)成都地鐵18號(hào)線(xiàn)工程，盾體需解決以下幾個(gè)問(wèn)題：盾體的結(jié)構(gòu)剛度滿(mǎn)足工程需要；具備頂部超挖的趨勢(shì)預(yù)警；具備連續(xù)有效的超前加固能力（用于處理飄石和掌子面加固）。盾體的針對(duì)性設(shè)計(jì)針對(duì)成都地鐵18號(hào)線(xiàn)工程，盾體需解決以下幾個(gè)問(wèn)題：盾體的針對(duì)地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，對(duì)土體進(jìn)行擠壓和切削，其位于盾構(gòu)支承環(huán)的中部。前端與刀盤(pán)的法蘭相連，后部和四周與壓力壁法蘭以螺栓聯(lián)接。刀盤(pán)支承方式：有中心支承式、中間支承式和周邊大軸承支承式

刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，對(duì)土體進(jìn)行擠壓和切削，其位于盾構(gòu)地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件刀盤(pán)軸承構(gòu)造形式：3列圓柱滾子軸承壽命：10,000小時(shí)檢測(cè)：溫度監(jiān)視系統(tǒng)潤(rùn)滑：自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)檢查：油脂取樣刀盤(pán)軸承構(gòu)造形式：3列圓柱滾子軸承刀盤(pán)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)材料刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)部土砂密封特點(diǎn)中密、密實(shí)卵石層細(xì)顆粒成分含量少，渣土的摩擦阻力大，刀盤(pán)需要較大的攪拌力矩。當(dāng)渣土改良不佳時(shí)，土倉(cāng)一旦建立壓力則刀盤(pán)扭矩急劇增大，導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)。主驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)刀盤(pán)扭矩-轉(zhuǎn)速對(duì)照表（12組3000kW）中密、密實(shí)卵石層細(xì)顆粒成分含量少，渣土的摩擦阻力大，刀盤(pán)需要配置的主軸承直徑4800mm，采用12組變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率3000kW，最大18000kNm，脫困扭矩22500kNm。扭矩系數(shù)28，脫困扭矩系數(shù)35，扭矩儲(chǔ)備較大。配置的主軸承直徑4800mm，采用12組變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功主驅(qū)動(dòng)的針對(duì)性設(shè)計(jì)針對(duì)成都地鐵18號(hào)線(xiàn)的地質(zhì)情況，主驅(qū)動(dòng)方面的針對(duì)性設(shè)計(jì)主驅(qū)動(dòng)的針對(duì)性設(shè)計(jì)針對(duì)成都地鐵18號(hào)線(xiàn)的地質(zhì)情況，主驅(qū)動(dòng)方面大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：刀盤(pán)中心區(qū)域結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足；刀盤(pán)如何承受高扭矩的強(qiáng)度和剛度；邊緣滾刀數(shù)量如何保證較長(zhǎng)的有效掘進(jìn)距離；如何減少刀盤(pán)后續(xù)改造的工作量；刀盤(pán)的針對(duì)性設(shè)計(jì)大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：刀盤(pán)的針對(duì)性刀盤(pán)的針對(duì)性設(shè)計(jì)刀盤(pán)的針對(duì)性設(shè)計(jì)中心整厚板結(jié)構(gòu)輻條和面板的厚板邊緣滾刀4道加強(qiáng)型傳力環(huán)刀盤(pán)的針對(duì)性設(shè)計(jì)中心整厚板結(jié)構(gòu)輻條和面板的厚板邊緣滾刀4道加強(qiáng)型傳力環(huán)刀盤(pán)的中心塊邊塊中心塊邊塊砂卵石地層的針對(duì)性設(shè)計(jì)：砂卵石地層的針對(duì)性設(shè)計(jì)：鑲嵌合金耐磨中心大開(kāi)口正面及外周開(kāi)口正面復(fù)合耐磨板鑲嵌合金耐磨中心大開(kāi)口正面及外周開(kāi)口正面復(fù)合耐磨板泥巖地層的針對(duì)性設(shè)計(jì)：泥巖地層的針對(duì)性設(shè)計(jì)：攪拌棒立體式噴嘴布置中心正面噴嘴高壓沖洗攪拌棒立體式噴嘴布置中心正面噴嘴高壓沖洗刀盤(pán)設(shè)計(jì)：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)為輻條面板式，6個(gè)主梁+6個(gè)副梁，可安裝滾刀，滾刀的刀座可實(shí)現(xiàn)滾刀與撕裂刀互換，為復(fù)合式刀盤(pán)，刀盤(pán)開(kāi)口整個(gè)盤(pán)面均勻分布，開(kāi)口率34%/36%，同時(shí)具備泥巖地層和砂卵石地層掘進(jìn)能力。在泥巖地層刀盤(pán)開(kāi)口率36%，利于進(jìn)渣，防止泥餅產(chǎn)生。卵石地層限制周邊開(kāi)口設(shè)計(jì)為螺栓連接，可根據(jù)地層調(diào)整開(kāi)口刀盤(pán)設(shè)計(jì)刀盤(pán)設(shè)計(jì)：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)為輻條面板式，6個(gè)主梁+6個(gè)副梁，可采用中心隔板固定設(shè)計(jì)，配有中心固定攪拌棒及高壓水沖刷通道，固定攪拌棒可以與隨刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的渣土形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)渣土進(jìn)行攪拌，使之不能形成泥餅。1）刀盤(pán)土倉(cāng)中心防泥餅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)區(qū)域無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)區(qū)域采用中心隔板固定設(shè)計(jì)，配有中心固定攪拌棒及高壓水沖刷通道，固防止粘土附著和結(jié)泥餅對(duì)策（１）

在刀盤(pán)進(jìn)土口位置裝備高壓水噴射管防止粘土附著和結(jié)泥餅對(duì)策（１）在刀盤(pán)進(jìn)土口位置裝備防止粘土附著和結(jié)泥餅對(duì)策（２）

擴(kuò)大刀盤(pán)中央部分的開(kāi)口，重視泥土從刀盤(pán)中心部進(jìn)入土倉(cāng)防止粘土附著和結(jié)泥餅對(duì)策（２）擴(kuò)大刀盤(pán)中央部分的開(kāi)防止粘土附著和結(jié)泥餅對(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防止粘土附著和結(jié)泥餅對(duì)策（３）在土倉(cāng)內(nèi)隔壁上裝備前后滑動(dòng)式固防止粘土附著和結(jié)泥餅對(duì)策（４）裝備在刀盤(pán)內(nèi)側(cè)可以覆蓋整個(gè)區(qū)域的攪拌翼防止粘土附著和結(jié)泥餅對(duì)策（４）裝備在刀盤(pán)內(nèi)側(cè)可以覆蓋整個(gè)區(qū)域防止粘土附著和結(jié)泥餅對(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防止粘土附著和結(jié)泥餅對(duì)策（５）固定土倉(cāng)隔壁中心部分，防止轉(zhuǎn)動(dòng)2）刀盤(pán)受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及剛度強(qiáng)度刀盤(pán)的6主梁結(jié)構(gòu)可設(shè)置6個(gè)牛腿，結(jié)構(gòu)受力合理，通過(guò)有限元分析，大應(yīng)力部位均配置足夠的材料，刀盤(pán)強(qiáng)度和剛度均能滿(mǎn)足各種地層的施工需要。2）刀盤(pán)受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及剛度強(qiáng)度3）刀具設(shè)計(jì):滾刀刀圈尺寸為18寸，刃寬30mm，高度187.7mm，增大了滾刀刀圈的允許磨損量，延長(zhǎng)了換刀距離。滾刀的安裝通過(guò)兩個(gè)楔形塊、拉緊塊和長(zhǎng)螺栓鎖緊刀軸，能實(shí)現(xiàn)刀具的快速安裝和拆卸。刀盤(pán)最外軌跡布置2把滾刀，能夠更好的保證開(kāi)挖直徑，延長(zhǎng)邊刀的使用壽命，減少邊刀更換的次數(shù)。邊刮刀：邊刮刀為弧形結(jié)構(gòu)，數(shù)量12把，高度130mm，刀頭材料采用KE13類(lèi)材料（鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金），具備良好的耐磨和抗沖擊性能。3）刀具設(shè)計(jì):仿形超挖刀：超挖刀具有仿形功能，可直接通過(guò)主控室控制仿形刀伸出量，主要有以下三個(gè)作用：a.當(dāng)遇到盾構(gòu)機(jī)上漂時(shí)，仿形刀可在底部伸出調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)；b.作為最外軌跡刀具，當(dāng)最外軌跡滾刀磨損之后，仿形刀可代替掘進(jìn)一定距離；c.最外軌跡滾刀更換時(shí)，仿形刀伸出擴(kuò)挖一部分仿形仿形刀實(shí)物圖刮刀仿形超挖刀：超挖刀具有仿形功能，可直接通過(guò)主控室控制仿形刀伸4）長(zhǎng)距離擴(kuò)挖方式在硬巖地層小曲線(xiàn)半徑長(zhǎng)距離擴(kuò)挖掘進(jìn)時(shí)，采用加厚L型塊加高邊刀方式進(jìn)行擴(kuò)挖。4）長(zhǎng)距離擴(kuò)挖方式5）刀具互換性滾刀刀座上安裝可更換式撕裂刀，滿(mǎn)足局部軟弱地層配刀需求。5）刀具互換性6）刀盤(pán)耐磨設(shè)計(jì)刀盤(pán)前面板表面敷設(shè)6.4+6.4復(fù)合鋼板，耐磨材料硬度為HRC58-62，刀盤(pán)外圈梁鑲焊兩圈耐磨合金塊，可降低刀盤(pán)在卵石和砂礫層掘進(jìn)時(shí)渣土對(duì)刀盤(pán)外圈梁的磨損。耐磨復(fù)合鋼板耐磨合金塊6）刀盤(pán)耐磨設(shè)計(jì)耐磨復(fù)合鋼板耐磨合金塊7）刀盤(pán)磨損檢測(cè)刀盤(pán)設(shè)置有4個(gè)液壓式磨損檢測(cè)裝置，能夠通過(guò)液壓油泄漏后的報(bào)警及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀盤(pán)或刀具的磨損。7）刀盤(pán)磨損檢測(cè)8）刀盤(pán)泡沫及膨潤(rùn)土噴口磨損檢測(cè)點(diǎn)9路泡沫，其中兩路與膨潤(rùn)土共用2路膨潤(rùn)土（與泡沫共用）8）刀盤(pán)泡沫及膨潤(rùn)土噴口磨損檢測(cè)點(diǎn)9路泡沫，其中兩路與膨潤(rùn)土泥漿注入口的配置?刀盤(pán)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(lèi)型噴出口閥門(mén)構(gòu)造照片泥漿注入口的配置?刀盤(pán)面板前面噴口總成可以從刀盤(pán)背面抽出，完全損壞或阻塞不能疏通時(shí)可在土倉(cāng)內(nèi)抽出維修或更換。安裝及工作狀態(tài)洞內(nèi)抽出維修或更換噴口總成可以從刀盤(pán)背面抽出，完全損壞或阻塞不能疏通時(shí)可在土倉(cāng)刀具形狀及特點(diǎn)高100寬150刀具形狀及特點(diǎn)高100刀具形狀及特點(diǎn)特點(diǎn)總結(jié)?大型、堅(jiān)固?適用土質(zhì)的選擇?可在土倉(cāng)中更換?釬焊時(shí)溫度管理和熱處理刀具形狀及特點(diǎn)特點(diǎn)總結(jié)對(duì)應(yīng)復(fù)合地層的刀具配置對(duì)應(yīng)復(fù)合地層的刀具配置復(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)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(xiàn)速度：150m/min材質(zhì)：特殊工具鋼

轉(zhuǎn)動(dòng)力：70Nーm滾刀的形狀與特點(diǎn)尺寸：17英寸刀盤(pán)耐磨損對(duì)策刀盤(pán)外周堆焊釘狀耐磨物外周進(jìn)行硬化耐磨層堆焊耐磨ＩＮＧ板刀盤(pán)耐磨損對(duì)策刀盤(pán)外周堆焊釘狀耐磨物外周進(jìn)行硬化耐磨層堆焊耐螺旋出渣機(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：65,0kN-m前端部

耐磨對(duì)策（套筒與螺旋槳硬化堆焊）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：耐磨措施的針對(duì)性設(shè)計(jì)：成都地區(qū)的砂卵石多是花崗巖風(fēng)化沖擊形成具有非常強(qiáng)的磨損性能，經(jīng)常出現(xiàn)螺旋機(jī)筒體磨穿，螺旋葉片磨光的情況。螺旋機(jī)的針對(duì)性設(shè)計(jì)耐磨措施的針對(duì)性設(shè)計(jì)：螺旋機(jī)的針對(duì)性設(shè)計(jì)螺旋機(jī)耐磨措施方面針對(duì)設(shè)計(jì)：螺旋機(jī)耐磨措施方面針對(duì)設(shè)計(jì)：地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件◆結(jié)構(gòu)組成螺旋輸送機(jī)由螺旋軸，連接筒體，伸縮節(jié)，出渣節(jié)，驅(qū)動(dòng)裝置組成?！艚Y(jié)構(gòu)組成◆耐磨設(shè)計(jì)主要是葉片耐磨設(shè)計(jì)和筒體耐磨設(shè)計(jì)。1）葉片耐磨設(shè)計(jì)：葉片軸前部外圓鑲焊合金耐磨塊，在螺旋葉片迎渣方向堆焊耐磨網(wǎng)格。2）筒體耐磨設(shè)計(jì)：前盾螺旋輸送機(jī)筒體內(nèi)套表面貼有耐磨復(fù)合鋼板，前端兩節(jié)筒體內(nèi)表面貼復(fù)合耐磨鋼板?！裟湍ピO(shè)計(jì)螺旋機(jī)防止水噴涌對(duì)策（旋轉(zhuǎn)出渣機(jī)）螺旋機(jī)防止水噴涌對(duì)策（旋轉(zhuǎn)出渣機(jī)）隔壁螺旋機(jī)閘門(mén)構(gòu)造在隔壁處裝備螺旋機(jī)前端閘門(mén)隔壁螺旋機(jī)閘門(mén)構(gòu)造在隔壁處裝備螺旋機(jī)前端閘門(mén)管片拼裝機(jī)和吊運(yùn)系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)解決的問(wèn)題有：真空吸盤(pán)如何適應(yīng)同時(shí)適應(yīng)1800mm和1500mm，兩類(lèi)環(huán)寬管片的吊裝需求；拼裝和吊運(yùn)系統(tǒng)如何在噴涌地層，保證正常的管片吊運(yùn)和拼裝作業(yè)；如何提高管片運(yùn)輸環(huán)節(jié)的卸載和運(yùn)輸效率。管片拼裝機(jī)和吊運(yùn)系統(tǒng)的針對(duì)性設(shè)計(jì)管片拼裝機(jī)和吊運(yùn)系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)解決的問(wèn)題有：管片拼裝機(jī)和吊運(yùn)系統(tǒng)“雙輪廓”真空吸盤(pán)“雙輪廓”真空吸盤(pán)管片搬運(yùn)裝置形式：雙臂搬運(yùn)方式吊具：

雙起重機(jī)方式結(jié)構(gòu)：開(kāi)挖面作業(yè)空間寬敞、簡(jiǎn)潔管片搬運(yùn)裝置形式：雙臂搬運(yùn)方式渣土改良系統(tǒng)這對(duì)本工程需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題有：具備強(qiáng)大的注入能力用以適應(yīng)多種地層對(duì)于渣土改良系統(tǒng)的需求；具備防堵和通堵的能力；具備對(duì)掌子面、土倉(cāng)和螺旋機(jī)等多點(diǎn)位多層次的改良能力。渣土改良系統(tǒng)的針對(duì)性設(shè)計(jì)渣土改良系統(tǒng)這對(duì)本工程需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題有：渣土改良系統(tǒng)的針地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件地鐵大盾構(gòu)機(jī)選型實(shí)例及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算課件盾構(gòu)參數(shù)表盾構(gòu)參數(shù)表第一節(jié)盾構(gòu)機(jī)基本參數(shù)的確定盾殼外徑刀盤(pán)直徑主機(jī)長(zhǎng)度盾構(gòu)機(jī)重量第二章盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵參數(shù)及計(jì)算第一節(jié)盾構(gòu)機(jī)基本參數(shù)的確定第二章盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵參數(shù)及計(jì)算盾殼外徑

盾構(gòu)的外徑由管片外徑、保證管片安裝所需要的富余量、盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、盾尾殼體厚度以及修正蛇行時(shí)的最小余量等確定。式中：Ds——管片外徑；t——盾尾殼體的厚度；δ——盾尾間隙。盾尾間隙δ在實(shí)際使用數(shù)據(jù)中大多為20~45mm盾殼外徑刀盤(pán)直徑為了防止盾構(gòu)被卡，刀盤(pán)直徑D0一般大于前盾直徑D110~20mm。一般有前盾直徑>中盾直徑>盾尾直徑的關(guān)系從而使盾構(gòu)外形形成一錐形，進(jìn)一步減小盾構(gòu)由于地層沉降而被卡的風(fēng)險(xiǎn)。刀盤(pán)直徑主機(jī)長(zhǎng)度盾構(gòu)主機(jī)主要位于盾殼內(nèi)，因此主機(jī)長(zhǎng)度L可由前盾、中盾、盾尾三部分組成。前盾L1根據(jù)刀盤(pán)厚度、刀盤(pán)后面攪拌裝置的縱向長(zhǎng)度、土倉(cāng)的容量（長(zhǎng)度）等條件確定。中盾L2取決于盾構(gòu)推進(jìn)油缸、排土裝置、管片拼裝機(jī)舉重臂支承機(jī)構(gòu)等設(shè)備的規(guī)格大小。盾尾長(zhǎng)度L3主機(jī)長(zhǎng)度盾尾長(zhǎng)度L3可按下式確定：式中：LD——盾構(gòu)推進(jìn)油缸撐檔的長(zhǎng)度，m；B——管片的寬度，m；CF——組裝管片的余度，m，通常取CF=（0.25~0.33）B；CR——包括安裝尾封材在內(nèi)的后部余度，m。盾尾長(zhǎng)度L3可按下式確定：盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度L與盾構(gòu)直徑D的比值一般稱(chēng)作盾構(gòu)的靈敏度系數(shù)。L/D的比值大小可以反映出盾構(gòu)主機(jī)在開(kāi)挖曲線(xiàn)隧道時(shí)的方向控制能力。L/D越小，操作越方便。大直徑盾構(gòu)D≥6m時(shí)，取L/D=0.7~0.8（多取0.75）；中直徑盾構(gòu)（3.5m≥D≥6m）時(shí)，取L/D=0.8~1.2（多取1.0）；小直徑盾構(gòu)（D≤3.5m）時(shí)，取L/D=1.2~1.5（多取1.5）。盾構(gòu)的靈敏度系數(shù)盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度L與盾構(gòu)直徑D的比值一般稱(chēng)作盾構(gòu)的靈敏度系數(shù)。盾盾構(gòu)機(jī)重量盾構(gòu)重量是指刀盤(pán)、盾殼、推進(jìn)油缸、管片拼裝機(jī)和其他安裝在盾殼內(nèi)的所有設(shè)備的重量的總和。盾構(gòu)機(jī)重量ZTE8600土壓平衡盾構(gòu)機(jī)重量、尺寸參數(shù)表ZTE8600土壓平衡盾構(gòu)機(jī)重量、尺寸參數(shù)表土壓力是盾構(gòu)承受荷載的主要部分，因此如何恰當(dāng)?shù)赜?jì)算作用在盾構(gòu)上的土壓力的大小及分布，就成為了盾構(gòu)設(shè)計(jì)和研究的首要問(wèn)題。盾構(gòu)隧道土壓力的計(jì)算理論常用有兩種，一種是假定作用在盾構(gòu)上的土壓力為盾構(gòu)上全覆土重，另一種是考慮土體抗剪強(qiáng)度的松弛土壓力理論，包括太沙基理論、普氏土壓理論、謝家烋理論、比爾鮑曼理論等。第二節(jié)土壓力計(jì)算方法及理論土壓力是盾構(gòu)承受荷載的主要部分，因此如何恰當(dāng)?shù)赜?jì)算作用在盾構(gòu)全覆土理論認(rèn)為盾構(gòu)上的垂直土體壓力是上覆土體土柱的重力式中：γ——土體容重；h——埋深。全覆土理論適用于淺埋隧道，未考慮巖土拱效應(yīng)的影響全覆土理論全覆土理論認(rèn)為盾構(gòu)上的垂直土體壓力是上覆土體土柱的重力全覆土太沙基理論計(jì)算洞頂巖層中任意深度一點(diǎn)垂直土壓力σT為：圖2?4太沙基理論計(jì)算結(jié)果圖2?3太沙基理論計(jì)算模型太沙基理論計(jì)算洞頂巖層中任意深度一點(diǎn)垂直土壓力σT為：圖2?比爾鮑曼理論式中：B——斷面寬度；ht——斷面高度。當(dāng)埋深較小時(shí)，隨埋深增加垂直土壓力逐漸增大；當(dāng)埋深較大時(shí)，計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值，與實(shí)際完全不符，因此不適合于深埋隧道比爾鮑曼理論式中：B——斷面寬度；當(dāng)埋深較小時(shí)，隨埋深增加垂隧道開(kāi)挖后，上部土體形成壓力拱，以壓力拱作為滑移面，滑移面下部的土體將松動(dòng)塌陷，滑移面上部的土體不受擾動(dòng)影響普氏理論h0——壓力拱的拱高，m；b——自然拱的半跨度，b=bt+httan(π/4-φ/2)；f——巖石的堅(jiān)固系數(shù)（無(wú)量綱），按普式系數(shù)取值表或可根據(jù)f=tanφ計(jì)算；ht——隧道高度，m；bt——隧道半寬度，m。

普氏理論計(jì)算模型隧道開(kāi)挖后，上部土體形成壓力拱，以壓力拱作為滑移面，滑移面下土壓力計(jì)算理論適用性歸納土壓力計(jì)算理論適用性歸納盾構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵參數(shù)（推力、扭矩）的確定時(shí)，需要解決盾構(gòu)上作用的載荷問(wèn)題。主要包括：盾構(gòu)周?chē)乃?、土壓力載荷，盾構(gòu)正面的水、土壓力載荷，盾構(gòu)本身自重，變向載荷，上覆載荷。松動(dòng)高度h0可由計(jì)算得到的垂直土壓力σv換算得到第三節(jié)盾構(gòu)上作用的載荷及分布盾構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵參數(shù)（推力、扭矩）的確定時(shí)，需要解決盾構(gòu)盾構(gòu)周?chē)饔玫拇怪蓖翂毫κ冀K豎直向下，當(dāng)盾構(gòu)水平時(shí)，垂直土壓力與盾構(gòu)周?chē)夥ň€(xiàn)方向呈θ角（0≤θ≤π）盾構(gòu)周?chē)夥ň€(xiàn)方向上作用的土壓力可由垂直土壓力乘以外法線(xiàn)方向上的土壓力系數(shù)Kθ得到。盾構(gòu)周?chē)饔玫耐翂毫d荷θh0R垂直土壓力σv外法線(xiàn)σv式中：K——水平土壓力系數(shù)。盾構(gòu)周?chē)饔玫拇怪蓖翂毫κ冀K豎直向下，當(dāng)盾構(gòu)水平時(shí)，垂直土壓則盾構(gòu)上半部分周?chē)夥ň€(xiàn)方向作用的土壓力為：盾構(gòu)下半部分受到的載荷為：盾構(gòu)主機(jī)自重產(chǎn)生的地層反力pgWg——盾構(gòu)主機(jī)自重；D——盾構(gòu)機(jī)直徑；L——盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度。則盾構(gòu)上半部分周?chē)夥ň€(xiàn)方向作用的土壓力為：Wg——盾構(gòu)主機(jī)盾構(gòu)周?chē)饔玫乃畨毫d荷為：hw——盾首頂部水頭高度；γw——水的容重；q——滲透系數(shù)，對(duì)于砂土q=0.5~1.0；

粘性土q=0.1~0.5，風(fēng)化巖層q=0~0.5。盾構(gòu)周?chē)饔玫乃畨毫d荷水頭hwhw+R-Rsinθθσw盾構(gòu)周?chē)饔玫乃畨毫d荷水頭hwhw+R-Rsinθθσw刀盤(pán)正面作用的載荷為開(kāi)挖面的水平土壓力載荷：式中：r——刀盤(pán)正面上任意一點(diǎn)距刀盤(pán)中心的距離。刀盤(pán)正面作用的土壓力載荷θh0h0+R-rsinθσfr盾構(gòu)水平掘進(jìn)時(shí)刀盤(pán)正面作用的土壓力刀盤(pán)正面作用的載荷為開(kāi)挖面的水平土壓力載荷：刀盤(pán)正面作用的土水壓力方向始終垂直于刀盤(pán)面板，同樣考慮到滲透系數(shù)的影響，盾構(gòu)刀盤(pán)正面作用的水壓力為：刀盤(pán)正面作用的水壓力載荷式中：hw——盾首頂部水頭高度。θh0h0+R-rsinθσfr水壓力方向始終垂直于刀盤(pán)面板，同樣考慮到滲透系數(shù)的影響，盾構(gòu)盾構(gòu)進(jìn)行曲線(xiàn)施工或修正方向時(shí)，會(huì)受到來(lái)自周?chē)鷩鷰r與其偏心推力相平衡的地基抗力的作用。稱(chēng)此抗力為變向荷載。變向載荷考慮變向荷載的盾構(gòu)荷載模型盾構(gòu)進(jìn)行曲線(xiàn)施工或修正方向時(shí)，會(huì)受到來(lái)自周?chē)鷩鷰r與其偏心推力在土木學(xué)會(huì)、日本下水道協(xié)會(huì)制定的《盾構(gòu)用標(biāo)準(zhǔn)管片》中規(guī)定，當(dāng)在道路下面修筑隧道時(shí)，應(yīng)考慮路面載荷，將其視為上覆載荷，可取10kPa。上覆載荷在土木學(xué)會(huì)、日本下水道協(xié)會(huì)制定的《盾構(gòu)用標(biāo)準(zhǔn)管片》中規(guī)定，當(dāng)從盾構(gòu)的載荷模型可知，盾構(gòu)承受著來(lái)自開(kāi)挖面和盾殼周?chē)耐翂毫退畨毫Φ淖饔?，因此，隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，盾構(gòu)推進(jìn)力必須克服盾殼與周?chē)貙拥哪ψ枇?、盾?gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)的正面推進(jìn)阻力、管片與盾尾間的摩阻力以及后接臺(tái)車(chē)的牽引阻力。一般盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)力（簡(jiǎn)稱(chēng)推力）按下式計(jì)算：第四節(jié)盾構(gòu)機(jī)推力計(jì)算從盾構(gòu)的載荷模型可知，盾構(gòu)承受著來(lái)自開(kāi)挖面和盾殼周?chē)耐翂毫κ街校篎1——盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)刀盤(pán)正面的水土壓力產(chǎn)生的阻力；F2——盾構(gòu)與周?chē)馏w產(chǎn)生的摩擦阻力；F3——盾尾與管片的摩擦阻力；F4——切口環(huán)貫入阻力；F5——盾構(gòu)變向阻力；F6——牽引后配套臺(tái)車(chē)阻力；F7——刀具貫入土體產(chǎn)生的阻力；FX——盾構(gòu)下坡掘進(jìn)時(shí)自重沿掘進(jìn)軸線(xiàn)的分量，為主動(dòng)力。式中：在實(shí)際的推力配置過(guò)程中，為保證推力充足以及脫困時(shí)的推力，總推力應(yīng)大于計(jì)算得到的推力F，并留有安全系數(shù)：式中：A——安全系數(shù)，一般可取2~3。在實(shí)際的推力配置過(guò)程中，為保證推力充足以及脫困時(shí)的推力，總推盾構(gòu)機(jī)的總裝備推力的檢驗(yàn)值可按下式計(jì)算：盾構(gòu)機(jī)的總裝備推力的檢驗(yàn)值可按下式計(jì)算：在刀盤(pán)正面取一微元進(jìn)行受力分析該微元受到的水土壓力產(chǎn)生的作用力為：刀盤(pán)正面的水土壓力產(chǎn)生的阻力F1考慮刀盤(pán)開(kāi)口率的影響式中：η——刀盤(pán)開(kāi)口率在刀盤(pán)正面取一微元進(jìn)行受力分析刀盤(pán)正面的水土壓力產(chǎn)生的阻力F細(xì)小長(zhǎng)條矩形受到周?chē)馏w的正壓力為：則土體對(duì)盾構(gòu)上半部分產(chǎn)生的正壓力N1為：盾構(gòu)下半部分受到土體的正壓力N2為：盾構(gòu)與周?chē)馏w產(chǎn)生的摩擦阻力F2盾構(gòu)殼體與周?chē)馏w產(chǎn)生的摩擦阻力F2為：μ1——盾殼與周?chē)馏w的摩擦系數(shù)。主機(jī)自重為Wz細(xì)小長(zhǎng)條矩形受到周?chē)馏w的正壓力為：盾構(gòu)與周?chē)馏w產(chǎn)生的摩擦尾與管片的摩擦力F3：式中：n4——盾尾內(nèi)管片環(huán)數(shù)；Ws——每環(huán)管片的自重；D0——管片外徑；b——每道盾尾密封刷與管環(huán)的接觸長(zhǎng)度；PT——盾尾密封刷的壓強(qiáng)；n5——盾尾密封刷的層數(shù)；

3——盾尾密封刷與管片的摩擦系數(shù)。盾尾與管片的摩擦阻力F3由管片與盾尾內(nèi)壁間摩擦阻力和盾尾密封刷引起的摩擦阻力兩部分組成尾與管片的摩擦力F3：盾尾與管片的摩擦阻力F3由管片與盾尾內(nèi)切口環(huán)阻力F4為：式中：De——盾構(gòu)外徑；Di——盾構(gòu)內(nèi)徑；q——切口環(huán)插入處地層土的平均抗壓強(qiáng)度；Z——切口環(huán)插入地層深度；pe——切口環(huán)插入處地層的摩阻力強(qiáng)度。切口環(huán)貫入阻力F4盾構(gòu)切口環(huán)未凸出刀盤(pán)時(shí)，無(wú)切口環(huán)阻力切口環(huán)阻力F4為：切口環(huán)貫入阻力F4盾構(gòu)切口環(huán)未凸出刀盤(pán)時(shí)，盾構(gòu)直線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)，沒(méi)有變向阻力；盾構(gòu)蛇形或曲線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)，此時(shí)變向阻力F5為：其中，式中：lJ——推進(jìn)油缸的安裝半徑；Bg——管片寬度；RC——曲線(xiàn)施工半徑；L——盾構(gòu)主機(jī)長(zhǎng)度；D——盾構(gòu)機(jī)直徑；k——地基抗力系數(shù)盾構(gòu)變向阻力F5盾構(gòu)直線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)，沒(méi)有變向阻力；盾構(gòu)蛇形或曲線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)，此時(shí)變向牽引后配套臺(tái)車(chē)阻力F6式中：μ2——后配套聚氨酯輪與仰拱面的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，或后配套臺(tái)車(chē)鋼輪與軌道的滾動(dòng)摩擦系數(shù)；Wp——為后配套臺(tái)車(chē)自重。牽引后配套臺(tái)車(chē)阻力F6牽引后配套臺(tái)車(chē)阻力F6牽引后配套臺(tái)車(chē)阻力F6刀具貫入土體產(chǎn)生的阻力F7為：式中：n1——滾刀的數(shù)目；FV1——滾刀破巖的垂直力n2——正切刀的數(shù)目FV2——切刀破巖的垂直力刀具貫入土體產(chǎn)生的阻力F7刀具貫入土體產(chǎn)生的阻力F7為：刀具貫入土體產(chǎn)生的阻力F7

當(dāng)盾構(gòu)上下坡掘進(jìn)時(shí)，主機(jī)自重與后配套臺(tái)車(chē)自重將產(chǎn)生沿著軸線(xiàn)方向的分量：Wp——為后配套臺(tái)車(chē)自重。Wz——為主機(jī)自重

α——為坡角盾構(gòu)機(jī)自重產(chǎn)生的下滑力FX當(dāng)盾構(gòu)上下坡掘進(jìn)時(shí)，主機(jī)自重與后配套臺(tái)車(chē)自重將產(chǎn)生沿土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，作用于刀盤(pán)上的載荷主要有：刀盤(pán)正面的土壓力、刀盤(pán)側(cè)面的土壓力以及渣土倉(cāng)的渣土壓力。隨著刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，刀盤(pán)與土體發(fā)生剪切和摩擦，從而產(chǎn)生各個(gè)阻力扭矩。盾構(gòu)機(jī)扭矩計(jì)算土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，作用于刀盤(pán)上的載荷主要有：盾構(gòu)在實(shí)際盾構(gòu)施工中發(fā)現(xiàn)裝備扭矩與盾構(gòu)機(jī)的外徑有很大的相關(guān)性，通常可用下式表示：式中：Te——裝備扭矩；D——盾構(gòu)機(jī)外徑；α1——刀盤(pán)支承方式?jīng)Q定系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為支承系數(shù)；α2——土質(zhì)系數(shù)；α0——穩(wěn)定掘削扭矩系數(shù)。α0——扭矩裝備系數(shù)，一般取8~23在實(shí)際盾構(gòu)施工中發(fā)現(xiàn)裝備扭矩與盾構(gòu)機(jī)的外徑有很大的相關(guān)性，通就中心支承式刀盤(pán)而言，α1=0.8~1；對(duì)中間支承方式而言，α1=0.9~1.2；對(duì)周邊支承式而言，α1=1.1~1.4。對(duì)密實(shí)砂礫、泥巖而言，α2=0.8~1；對(duì)固結(jié)粉砂、粘土而言，α2=0.8~0.9；對(duì)松散砂而言，α2=0.7~0.8；對(duì)軟粉砂土而言，α2=0.6~0.7。對(duì)土壓盾構(gòu)而言，α0=14~23kN/m2；對(duì)泥水盾構(gòu)而言，α0=9~18kN/m2；對(duì)開(kāi)放式盾構(gòu)而言，α0=8~15kN/m2就中心支承式刀盤(pán)而言，α1=0.8~1；對(duì)中間支承方式而言，式中T1—刀具切削地層時(shí)的地層