盾构选型分析
盾构的种类及选型
第四章盾构的种类及选型4.1 盾构机的种类盾构的分类方法较多，可按盾构切削断面的形状；盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能；挖掘土体的方式；掘削面的挡土形式；稳定掘削面的加压方式；施工方法；适用土质的状况等多种方式分类。
见表4.1。
1. 按挖掘土体的方式分类按挖掘土体的方式，盾构可分手掘式盾构、半机械式盾构及机械式盾构三种。
①手掘式盾构：即掘削和出土均靠人工操作进行的方式。
②半机械盾构：即大部分掘削和出土作业由机械装置完成，但另一部分仍靠人工完成。
③机械式盾构：即掘削和出土等作业均由机械装备完成。
2. 按掘削面的挡土形式分类按掘削面的挡土形式，盾构可分为开放式、部分开放式、封闭式三种。
①开放式：即掘削面敞开，并可直接看到掘削面的掘削方式。
②部分开放式：即掘削面不完全敞开，而是部分敞开的掘削方式。
③封闭式：即掘削面封闭不能直接看到掘削面，而是靠各种装置间接地掌握掘削面的方式。
3. 按加压稳定掘削面的形式分类按加压稳定掘削面的形式，盾构可分为压气式、泥水加压式，削土加压式，加水式，加泥式，泥浆式六种。
①压气式：即向掘削面施加压缩空气，用该气压稳定掘削面。
②泥水加压式：即用外加泥水向掘削面加压稳定掘削面。
③削土加压式（也称土压平衡式）：即用掘削下来的土体的土压稳定掘削面。
④加水式：即向掘削面注入高压水，通过该水压稳定掘削面。
⑤泥浆式：即向掘削面注入高浓度泥浆（ ＝1.4g/cm3）靠泥浆压力稳定掘削面。
⑥加泥式：即向掘削面注入润滑性泥土，使之与掘削下来的砂卵混合，由该混合泥土对掘削面加压稳定掘削面。
4. 组合分类法这种分类方式是把2、3两种分类方式组合起来命名分类的方法（见表4.2）。
这种分类法目前使用较为普遍，是隧道标准规范盾构篇中推荐的分类法。
这种方式的实质是看盾构机中是否存在分隔掘削面和作业舱的隔板。
全开放式盾构不设隔板，其特点是掘削面敞开。
掘削土体的形式可为手掘式、半机械式、机械式三种。
这种盾构适于掘削面可以自立的地层中适用。
盾构机设备选型及适应性分析
盾构机设备选型及适应性分析发布时间：2023-02-22T05:54:19.984Z 来源：《工程管理前沿》2022年19期作者：罗军[导读] 盾构法施工技术已在城市轨道交通隧道工程广泛应用。
罗军中冶南方武汉工程咨询管理有限公司摘要：盾构法施工技术已在城市轨道交通隧道工程广泛应用。
盾构法的实施关键因素在于盾构机选型成功与否。
本文结合某地铁区间工程，对土压平衡盾构机的选型进行阐述，以为类似条件的工程提供参考。
关键字：盾构机、设备选型、土压平衡一、盾构机选型依据1、承包合同文件对盾构机功能要求：根据本工程的总体布置、工程地质及水文地质条件、沿线建筑设施及地下管线等环境条件、盾构隧道衬砌结构、施工条件及工期等多方面要求，并考虑可能的地质变化情况，对盾构提出如下特殊要求：1)承包商需充分考虑盾构机穿越本工程的地质情况和地下障碍物，盾构机必需有良好的适应性；2)盾构机最大推进速度不低于6cm/min；盾构机最大生产能力须达到300m/月以上；3)盾构机能顺利掘进300米曲线半径的隧道；4)盾构机应按不低于0.6Mpa的静水压设计，保证在此压力下盾体、密封装置等性能可靠并能正常工作；5)盾构机须配备良好的渣土改良系统和刀盘冲刷系统，确保掘进顺利；6)盾构机须配备气体检测报警系统和刀盘(含刀具)磨损检测报警系统；7)盾构机须配备开挖仓压缩空气自动保压系统，以满足可在恶劣地质条件下可进行带压进仓作业；8)应能快速、精确、安全地拼装管片，并能有效防止盾构机推进油缸的顶推使管片端部产生裂纹或破损，推进油缸的行程应与管片封顶块的安装要求相匹配；9)具备防止地层经由螺旋机、铰接处以及盾尾处出现涌水、涌沙等情况的安全装置与处理设施，在出现涌水、涌砂等情况下，盾构机能够正常掘进。
2、《盾构法隧道施工及验收规范》（GB 50446-2017）相关规定：第 4.3.1 条盾构选型与配置应适用、可靠、先进、经济，配置应包括刀盘、推进液压油缸、管片拼装机、螺旋输送机、泥水循环系统、铰接装置、渣土改良系统和注浆系统等。
盾构选型
㈠土压平衡盾构
土压平衡盾构主要适用于粉土、粉质黏土、淤泥质粉 土、粉砂层等黏稠土壤的施工，在黏性土层中掘进时，由 刀盘切削下来的土体进入土仓后由螺旋输送机输出，在螺 旋输送机内形成压力梯降，保持土仓压力稳定，使开挖面 土层处于稳定。盾构向前推进的同时，螺旋输送机排土， 使排土量等于开挖量，即可使开挖面的地层始终保持稳定。 排土量通过调节螺旋输送机的转速和出土闸门的开度予以 控制。 当含沙量超过某一限度时，泥土的流塑性明显变差， 土仓内土体因固结作用而被压密，导致渣土难以排送需向 土体内注入水、泡沫、泥浆等材料，以改善土体流塑性。 在砂性土层中施工时，由于砂性土流动性差，砂土摩擦性 大、渗透系数高、地下水丰富等原因，图仓内压力不易稳 定，须进行渣土改良。
根据以上的原理，土压平衡盾构主要分为两种：一种 是适用于含水量和粒度组成比较适中，开挖面土砂可直接 流入土仓及螺旋输送机内，从而维持开挖面稳定的土压式 盾构；另一种是对应于沙砾含量较多而不具有流动性的土 质，需通过水、泡沫、泥浆等添加材料使泥土压力可以很 好的传递到开挖面的加泥式土压平衡盾构。 土压平衡盾构根据土压力的状况进行开挖和推进，通过 检查土仓压力不但可以控制开挖面的稳定性，还可以减少 对周围地基的影响。土压平衡盾构一般不需要实施辅助方 法。
4）盾构选型时必须考虑的特殊因素
在实际实施盾构选型时，还需解决理论的合理性与实际 的可能性之间的矛盾。必须考虑环保、地质和安全因素。 ①环保因素 对泥水盾构而言，虽然经过过筛、旋流、沉淀等程序， 可以将弃土浆液中的一些粗颗粒分离出来，并通过汽车等 工具运输弃渣，但泥浆中的悬浮或半悬浮状态的细土颗粒 仍不能完全分离出来，而这些物质又不能随意处理，就形 成了使用泥水盾构的一大困难。 要将弃土泥浆处理成可以作为固体物料运输的程度也是 可以实现的，但是做到这点会出现以下问题：
不同地层条件下的盾构与TBM选型
03
盾构选型依据
盾构类型选择
根据地层条件选择盾构类型
对于软土地层，选择敞开式盾构或土压平衡盾构；对于硬岩地层，选择全断面硬岩掘进机 （TBM）。
考虑隧道断面形状和大小
根据隧道设计要求，选择适合断面形状和大小的盾构类型。
考虑工程地质和水文地质条件
根据地质勘察资料，分析地层分布、岩石强度、地下水位等因素，选择适合的盾构类型。
不同地层条件下的 盾构与TBM选型
目 录
• 引言 • 地层条件与盾构/TBM适应性分
析 • 盾构选型依据 • TBM选型依据 • 工程实例与经验分享 • 未来研究方向与展望
01
引言
盾构与TBM的定义与特点
盾构
盾构是一种隧道掘进机，具有圆 形护盾，在护盾的掩护下进行隧 道挖掘和衬砌作业。盾构适用于 软土地层和中等强度岩石地层。
考虑施工场地和运输限制，确保TBM能够顺利通过隧道入口 和运输至施工现场。
TBM刀盘、刀具及驱动方式选择
根据地层条件选择合适的刀盘结构和刀具类型，确保TBM能够适应地层的硬度、 抗压强度和磨蚀性。
根据隧道长度和掘进距离选择驱动方式，确保TBM具有足够的推进力和刀盘扭矩 ，以满足施工要求。
05
工程实例与经验分享
硬岩地层
总结词
TBM更适合
详细描述
硬岩地层具有较高的地层强度 和较低的压缩性，TBM的滚刀 破岩能力强，能够快速穿越硬 岩地层。
总结词
盾构不太适合
详细描述
盾构机在硬岩地层中推进困难 ，切削效率较低，且容易造成
刀具磨损和盾构机故障。
复合地层
总结词
根据具体情况选择
总结词
综合考虑推进距离、地质条件、施工条件等因素
盾构选型的原则
盾构选型的原则
盾构选型的原则主要包括以下几点：
1. 管道要求：根据盾构隧道的设计要求和工程环境的条件，选择合适的盾构机型。
包括盾构机的直径范围和适应的地质环境，如软土、硬岩、岩溶地带等。
2. 地质条件：根据隧道地质条件的复杂性和预测精度，选择适应的盾构机型。
较复杂和不可预知的地质条件一般需要选择具有灵活性的盾构机型，能够根据地质环境的变化进行调整。
3. 施工效率：根据工程进度和施工期限，选择具有高效率和高生产率的盾构机型。
例如，对于大型隧道工程和紧迫的工期要求，可以选择大口径、大推力和高性能的盾构机。
4. 经济性：盾构机的选型应考虑施工成本和机械投资之间的平衡。
应选择具有较低工程成本和维护成本的盾构机，同时能够满足工程质量和效益要求。
5. 技术可行性：在选择盾构机型时需要考虑施工技术的成熟度和可靠性。
应选择经过验证并在类似工程中取得成功的盾构机型，以降低施工风险。
6. 环境保护：在盾构选型中需要考虑对环境的影响，选择符合环保要求和节能减排的盾构机，降低施工对周围环境的影响。
总的原则是根据具体项目要求，综合考虑工程地质、施工进度、经济性和环保要求等因素，选择最适合的盾构机型进行施工。
盾构类型及选型
盾构的选型
盾构类型
盾构的选型
2.综合条件 (4)地面空间条件 ◆泥水加压盾构必须配套大型的泥浆处理和循环系统，因而需要较 大的地面空间作为泥浆处理场地。如不具备这一条件，则改选其它盾构， 如土压平衡盾构等。 (5)线路条件 ◆若隧道转弯半径太小，就应考虑使用中间铰接的盾构，例如直径 6m的盾构，其长度约有6～7m，如将其分为前后铰接的两段，显然可以 增加它的转弯灵活性。
盾构类型
盾构的选型
5.机械式盾构 (1)泥水加压盾构 ◆1970年代初，英国开发了一种新颖的盾构掘进机，它带有切削刀 盘和密闭舱，可平衡开挖面水土压力，这就是泥水加压盾构，全称为泥 水加压平衡盾构，也称泥浆盾构，它的出现使盾构掘进技术发生了一次 重要的飞跃。 ◆这是在局部气压盾构的基础上发展而成的一种盾构。其基本思路 是：以加压泥水来取代压缩空气。利用泥水的压力来稳定开挖面土体， 而不再需要高压气体。即在局部气压盾构的密封舱内注入泥水，利用泥 水的压力来稳定开挖面土体，从而不再需要压缩空气，这就从根本上解 决了漏气问题。
盾构类型
5.机械式盾构 (2)土压平衡式盾构
盾构的选型
土压平衡盾构示意图
盾构类型
盾构的选型
5.机械式盾构 (2)土压平衡式盾构 ◆平衡舱内的土压主要是由螺旋输送器的出土量来控制的，出土量多则平 衡土压下降，反之则上升，同时还要密切配合刀盘的切削速度和千斤顶的顶进 速度，使平衡舱内始终充满泥土而不致挤得过密或过松，这样就可以达到稳定 开挖面的效果。 ◆土压平衡式盾构既避免了局部气压盾构漏气的缺点，又省去了泥水盾构 的泥水输送和地面处理设备，造价低于泥水加压盾构，已广泛应用于地铁的施 工中。 ◆但由于全断面切削刀盘的存在，在遇到较大直径的砾石时，处理有困难。
盾构机选型的方法和步骤
盾构机选型的方法和步骤盾构机是隧道施工中的重要设备，正确的选型对于工程的顺利实施至关重要。
以下为盾构机选型的方法和步骤：1.确定隧道类型首先需要确定隧道工程的类型。
根据隧道的设计要求，可以分为交通隧道、水利隧道、市政隧道等。
不同类型的隧道对盾构机的需求和性能要求不同。
2.确定隧道尺寸根据隧道的设计要求，需要确定隧道的尺寸。
这包括隧道的直径、长度以及曲率半径等。
盾构机的尺寸必须与隧道尺寸相匹配，以满足施工要求。
3.确定地质条件地质条件是选择盾构机的重要因素之一。
需要对工程场地的地质条件进行详细勘察和分析，包括土质类型、地下水位、岩石强度等。
根据地质条件，选择适合的盾构机和刀具。
4.确定推进速度推进速度是盾构机的重要参数之一。
需要根据隧道施工的要求和盾构机的性能，确定合适的推进速度。
推进速度过快可能导致盾构机控制难度增加，过慢则可能影响施工效率。
5.确定出土方式盾构机在挖掘过程中需要将土石运出隧道。
根据工程需要和场地条件，可以选择不同的出土方式，如机械出土、水力出土等。
选择合适的出土方式有助于提高施工效率和质量。
6.确定控制系统控制系统是盾构机的核心部分之一。
需要根据盾构机的性能和施工要求，选择合适的控制系统。
控制系统应具有稳定性、可靠性和灵活性等特点，能够实现对盾构机的精确控制。
7.确定辅助系统辅助系统是盾构机的重要组成部分，包括注浆系统、通风系统、照明系统等。
需要根据隧道施工的要求和场地条件，选择合适的辅助系统，以提高施工效率和质量。
8.确定刀具和盾构材料最后需要确定盾构机的刀具和材料。
刀具的类型和数量应根据地质条件和隧道尺寸来确定。
同时，盾构机的材料也应根据工程需要和场地条件进行选择，如钢铁、合金等。
综上所述，盾构机的选型需要综合考虑隧道类型、尺寸、地质条件、推进速度、出土方式、控制系统、辅助系统和刀具及盾构材料等多个方面因素。
只有在全面了解并分析这些因素后，才能选择出最适合工程需求的盾构机，从而确保隧道施工的顺利进行和质量要求的达成。
盾构施工技术概述及盾构机选型
盾构施工技术概述及盾构机选型盾构施工技术是一种无顶开挖技术，在地下隧道施工中得到广泛应用。
它以盾构机为核心设备，通过推进机械和描摹设备以及支护设备，实现隧道的同步推进和支护作业。
盾构施工技术能够高效快捷地完成地下隧道的开挖工作，具有施工效率高、质量稳定、环境影响小等优点。
盾构机选型是盾构施工中关键的决策工作之一、盾构机的选型要考虑隧道工程的地质条件、隧道的断面形状、施工环境和技术要求等因素。
常见的盾构机选型包括土压平衡机、硬岩盾构机、泥水平衡盾构机和混合盾构机等。
土压平衡机适用于粉土、软土和含水层地质条件下的隧道工程。
该机种通过在掘进过程中平衡土压，避免地面沉降和地表破裂，保护周边环境的安全。
土压平衡机能够经受较高的水压，并能处理较大的土体水含量。
硬岩盾构机适用于硬岩地层的隧道工程。
硬岩盾构机通过机械力破碎岩石，利用刀盘和剥离装置将岩石碎片排出盾构机外，完成隧道的掘进工作。
硬岩盾构机具有破碎能力强、掘进速度快和适应性强等优点。
泥水平衡盾构机适用于高含水地层和软稀土地层的隧道工程。
泥水平衡盾构机通过在掘进过程中保持隧道内部的水压平衡，避免隧道坍塌和地层涌水情况发生。
泥水平衡盾构机能够控制地下水位，保护周边建筑和地下设施的安全。
混合盾构机是结合了土压平衡机和硬岩盾构机的优点，适用于复杂的地质条件下的隧道工程。
混合盾构机能够适应各种地质条件，并能根据不同地层的情况进行灵活调整和切换作业模式。
综上所述，盾构施工技术在地下隧道工程中具有重要地位和广泛应用。
盾构机的选型要根据隧道工程的具体情况进行合理选择，以确保施工的高效性和安全性。
盾构机选型要点及盾构施工条件与现场布置
【考点】盾构机选型要点一、盾构类型与适用条件（一）盾构类型（1）按支护地层的形式分类，主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式5种类型（见图1K413031-1）。
（2）按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。
按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构又可分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。
敞开式盾构按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种（见图1K413031-2）。
（3）按盾构的断面形状划分，有圆形和异型盾构两类，其中异型盾构主要有多圆形、马蹄形、类矩形和矩形，目前在国内轨道交通建设中，已有双圆马蹄形、矩形和类矩形盾构应用。
（二）盾构机的刀盘配置盾构的刀盘主要由刀盘体、刀具、磨损检测器、搅拌棒、泡沫及膨润土管路等零部件组成。
刀盘体由钢结构焊接而成，刀具可分为：滚刀、切刀、边缘刮刀、仿形刀、保径刀、先行刀、中心刀等。
刀盘是机械化盾构的掘削部件，刀盘结构应根据地质适应性的要求进行设计，以适合围岩条件，并保证开挖面稳定的前提下，提高掘进速度。
刀盘设计时，应充分考虑刀盘的结构形式、支承方式、开口率、开口大小和分布、刀具的布置等因素。
刀盘具有三大功能:（1）开挖功能。
刀盘旋转时，刀具切削隧道开挖面的土体，对开挖面的岩土层进行开挖，开挖后的渣土通过刀盘的开口进入土仓。
（2）稳定功能。
支撑开挖面，具有稳定开挖面的功能。
（3）搅拌功能。
对于土压平衡盾构，刀盘对土仓内的渣土进行搅拌，使渣土具有一定的塑性、流动性并在一定程度上避免形成“泥饼”的作用。
盾构的刀盘结构形式与工程地质情况有着密切的关系，不同的地层应采用不同的刀盘结构形式：土压平衡盾构的刀盘有两种形式——面板式和辐条式。
（1）面板式刀盘开口率相对较小，面板直接支撑面，有挡土功能，有利于切削面稳定，但在开挖黏土层时，易发生黏土粘附面板表面影响开挖效率的情况，防止措施是注入改良材料等。
（2）辐条式刀盘开口率大，土砂流动顺畅，不易堵塞，土仓压力能有效作用于开挖面，但一般不能安装滚刀，且中途换刀安全性较差。
盾构机的适应性与选型
1
效率
电能直接转化为机械能驱动刀盘，效率高。
电能转化为机械能，机械能转化为液压能，再由液压能 转换为机械能驱动刀盘，效率低。
2
经济性
由于效率高，电能节约，更经济。
效率低，能耗大，相对使用成本较高。
3
机械维修 维修简单。
由于液压系统管路复杂，密封容易出问题，维护复杂。
使用变频技术的使用，对调节控制的反应更灵
2. 断面
断面形式有：圆形、双圆、三圆、矩形、类矩形、马蹄形。 断面的选择主要与隧道的用途有关，比如说共同沟、电力管道等即可采用矩形断面。
表 10.1 隧道地质与所采用的盾构类型
隧道围岩特点
软基
黏土、粉土、砂
砾石、卵石
软岩
硬基
硬岩
盾构类别
泥水加压盾构 土压平衡盾构
混合式盾构或 TBM
开敞式 TBM
3.选型的主要内容
~5~
图 10.1 土压和泥水式盾构渗透性的适应范围 粒径分布对盾构机选型的影响
图 10.2 盾构的适应性级配曲线 对于图 10.2 所示的几个级配区间，对于盾构施工措施来说主要如下： I 区：如果最大不排水抗剪强度 Sumax>80-100kPa，或者(SPT)Nmax>8-10 便可使用敞开式盾构；II 区： 由于土体过粘需要改良 ；III 区：EPB 的比较理想的地层，基本不需要对土体改良；IV 区：由于摩擦系数高， 需要对渣土进行减摩改良；V 区：基本不适于 EPB 的区域。 总之，从大的方向总结来说： ★ 越大直径，选择泥水盾构的越多，对近年来国内外 46 个大直径盾构项目的统计（详见第 6 章，国内 外大直径盾构统计表），46 个项目中，采用泥水加压平衡盾构的有 34 个，占比 74%，土压平衡盾构有 13
盾构管片选型分解课件
04 盾构管片安装工艺
管片拼装工艺流程
准备工作
检查管片质量、清理拼 装场地、准备拼装工具
等。
拼装管片
按照设计要求，将管片 逐块拼装成环，确保管 片之间的连接牢固、密
封性好。
注浆填充
在管片拼装完成后，对 管片之间的空隙进行注 浆填充，以确保隧道结
构的稳定性。
质量检测
对拼装完成的管片进行 质量检测，包括管片连 接、密封性、平整度等
定期检查与维修
定期对管片进行检查，发现潜在问题及时进行处理和维修。
06 盾构管片选型案例分析
案例一：某地铁盾构隧道管片选型
总结词
考虑因素全面、注重实际需求
详细描述
在某地铁盾构隧道项目中，管片选型需综合考虑地质条件、 隧道设计、施工环境及后期运营维护等因素。根据实际需求 ，选择合适的外径、厚度、混凝土强度等参数，确保隧道结 构安全、施工顺利进行。
案例二：某污水处理厂管片选型
总结词
注重耐久性、环保要求
详细描述
在某污水处理厂项目中，管片选型需充分考虑耐久性及环保要求。选择高强度、耐腐蚀 的材料，合理设计管片结构，提高整体稳定性。同时，注重管片接缝的密封性能，防止
污水渗漏，确保厂区及周边环境的安全。
案例三：某大型水利工程管片选型
总结词
注重稳定性、抗水压能力
管片养护与脱模
管片养护方式
根据气候条件和混凝土性能，选择适当的养护方式，如自然养护 、蒸汽养护等，确保管片的强度和耐久性。
管片脱模时间
根据混凝土的初凝时间和管片的形状尺寸，确定合适的脱模时间， 确保管片在脱模过程中不发生损坏。
管片养护与脱模注意事项
在养护和脱模过程中，应注意防止管片开裂、变形等问题，采取相 应的防护措施。
盾构机选型方案
盾构机选型方案盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，其选型方案涉及多个因素，包括隧道长度、地质条件、工期要求、施工环境等。
以下是一个完整的盾构机选型方案，包括机械选型、设备配置、施工参数等。
首先，根据隧道长度确定盾构机的类型。
通常情况下，盾构机可分为硬岩盾构机、软土盾构机和混合地质盾构机。
对于隧道长度较短且地质情况良好的项目，可以选择硬岩盾构机。
而对于地质条件复杂、隧道长度较长的项目，则需要选择适合软土和围岩的盾构机，如可转体和伸缩型盾构机。
其次，根据地质条件和工期要求确定盾构机的口径。
盾构机的口径通常与隧道的设计口径相对应，一般在地质勘察报告中会给出推荐的盾构机口径范围。
根据隧道工程的方案设计，选择适当的盾构机口径，以保证施工质量和施工效率的平衡。
再次，根据施工环境确定盾构机的工作方式。
盾构机的工作方式可分为开挖式和顶管式两种。
开挖式盾构机适用于较稳定的地下环境，可以直接在地下开挖隧道；而顶管式盾构机适用于地下环境不稳定的工程，需要同时进行隧道开挖和管片施工。
根据工程要求选择合适的工作方式，确保施工的平稳进行。
然后，确定盾构机的设备配置。
盾构机的设备配置包括刀盘结构和推进机构。
刀盘结构可根据地质条件选择不同类型的刀盘，如开盘式刀盘、密闭式刀盘和改良刀盘等。
推进机构则包括盾构机的推进系统和液压系统，需要根据工程要求选择推进速度和施工压力等参数。
最后，确定盾构机的施工参数。
盾构机的施工参数包括推进速度、土压平衡和泥水平衡等。
推进速度主要根据工期要求和施工效率确定。
土压平衡用于在软土或水中施工，通过对推进腔进行注浆，保持盾构机的平衡。
泥水平衡则用于固化土层或固结液中施工，通过在推进腔内与土层或固结液之间形成一层平衡泥浆，来实现施工。
综上所述，盾构机的选型方案需要综合考虑隧道长度、地质条件、工期要求和施工环境等多个因素，并根据工程要求确定机械选型、设备配置和施工参数等。
选择合适的盾构机和施工方案，可以提高施工效率，保证施工质量，降低工程风险。
盾构机选型标准
盾构机选型标准(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1、盾构机选型依据地铁区间，线路总长：隧道埋深9～13米。
隧道洞身大部分处于残积层中，局部地段穿越花岗岩、辉绿岩全、强风化带或断层破碎带，结构松散，易软化、变形，产生坍塌。
花岗岩层面起伏大，存在差异风化现象。
地下水按赋存条件分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，砂层中具承压性。
主要补给来源为大气降水。
地下水埋深～米。
盾构隧道内径：5400mm，管片厚度：300mm，隧道外径：6000mm。
标准管片宽度：1200mm，分块数：6块。
本盾构隧道区间采用两台盾构机。
盾构机由站西端下井始发，推进至站东站起吊出井。
隧道地质情况、工程要求、环境保护要求、经济比较、地面施工场地大小等因素是盾构选型的基本依据。
根据国内外盾构施工经验与实例，我们认为，盾构机的选型必须满足以下几个要求：必须确保开挖空间的安全和稳定支护；保证隧道土体开挖顺利；保证永久隧道衬砌的安装质量；保证隧道开挖碴土的清除；确保盾构机械的作业可靠性和作业效率；保证地面沉降量在要求范围内；满足施工场地及环保要求。
2、不同开挖模式的工作原理盾构机的型式与工作特点目前世界上流行的盾构机按开挖模式主要可以分为两大类：敞开式与密闭式。
敞开式指盾构机的开挖面与机内的工作室间无隔板或隔板的某处设置可调节开口面积的出土口。
开挖面基本依靠开挖土体的自立保持稳定。
敞开式适用于地层条件简单、自立性好且无地下水的地层。
密闭式盾构机是在盾构机的开挖面与机内的工作室间设置隔板，刀盘旋转将开挖下来的碴土送入开挖面和隔板间的刀盘腔内，由泥水压力或土压或气压提供足以使开挖面保持稳定的压力。
密闭式盾构机适用于地层变化复杂、自立条件较差、地下水较丰富的地层，因为采用密闭式掘进可以有效地保证开挖面的自立与稳定，保证施工安全。
密闭式盾构机主要分为泥水平衡式、土压平衡式两类，代表了不同的出土方式和不同工作面土体平衡方式的特点，但适用地质与范围有一定的区别。
盾构机选型方案范文
盾构机选型方案范文一、背景介绍随着城市化进程的加快，地下空间的利用变得越来越普遍，盾构机广泛应用于地铁、隧道等工程中。
在选择盾构机类型时，需要综合考虑施工工程条件、地质情况、施工周期等因素。
二、盾构机选型因素1.盾构机直径：盾构机直径应根据隧道设计要求确定。
直径较小的盾构机适用于地下维修、水管隧道等工程，直径较大的盾构机适用于地铁、隧道等大型工程。
2.地质条件：地质条件是选择盾构机类型的重要因素之一、如地下有软土、沙土等地质情况，选择压力平衡式盾构机；如地下有硬岩、岩层等地质情况，选择土压平衡式盾构机或开挖式盾构机。
3.施工工程条件：施工工程条件包括施工地面空间、施工时间限制、施工环境等因素。
如果施工空间有限，可以选择小型盾构机；如果需要快速施工，可以选择高性能盾构机；如果施工环境恶劣，可以选择特殊材质的盾构机。
4.施工周期：施工周期直接影响了盾构机的选型。
如施工周期较短，可以选择高效盾构机；如施工周期较长，可以选择自适应盾构机，能够适应不同地质条件。
5.维护保养成本：盾构机的维护保养成本也是选择盾构机的重要因素之一、通常来说，市场上成熟的盾构机品牌维护成本较低，而一些不成熟的盾构机品牌维护成本较高。
三、盾构机选型方案1.根据隧道直径确定盾构机类型：根据隧道直径进行筛选，如直径小于6米使用小直径盾构机，直径为6-12米使用中直径盾构机，直径大于12米使用大直径盾构机。
2.根据地质条件选择盾构机类型：针对地质条件，选择合适的盾构机类型。
如对于软土、沙土等地质情况，选择压力平衡式盾构机；对于硬岩、岩层等地质情况，选择土压平衡式盾构机或开挖式盾构机。
3.根据施工工程条件选型：考虑施工环境、施工空间、施工时间限制等因素，选择适合条件的盾构机。
如在施工空间有限的情况下，选择小型盾构机；在施工时间限制较为严格的情况下，选择高效盾构机。
4.考虑盾构机品牌和维护保养成本：选择市场上知名的、维护成本较低的盾构机品牌，避免维护保养成本过高。
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盾构选型分析
1.地质因素
1.1工程地质盾构选型分析
对于细颗粒含量多的地层，切削下来的渣土能形成不透水的塑流体，容易实现土压平衡，并且渣土输送简单，多选用土压平衡盾构，如果选用泥水平衡盾构则渣土分离困难。
粗颗粒含量高的地层，切削下来的碴土为流体状，仅依靠大颗粒充满土仓来形成机械力支撑土体时，即使土仓充满也建立不了压力，因而不易实现土压平衡，同时螺旋机不能形成土塞，渣土输送困难，如果采用土压平衡盾构需要通过添加膨润土等添加剂对渣土进行改良，而采用泥水平衡盾构时渣土输送和分离相对简单，因此这种地层多采用泥水平衡盾构。
一般来说当地层中的黏粒和粉粒总量达到40%以上时适宜选用土压盾构，反之则选用泥水盾构。
地层 1. Zeile bleibt immer frei
EPB Methods
土压平衡区间Slurry Methods
泥水盾构区间60,0
20.06,02,00,60,20,060,020,0060,0020,001100
90
40
30
20
10
080
70
60
50
Sieve Size Fine Clay Silt Sand Gravel Medium Medium Coarse Fine Coarse Fine Medium Coarse
Grain diameter d (mm)
粒径直径MM EPB / Slurry Range.粒径分布与盾构选型图
土和砂质粘土夹层。
从地层看，基本属于泥水盾构适用范围，根据在以往的施工经验，也可以采用土压盾构。
1.2水文地质盾构选型分析
在地下水丰富的地层，泥水盾构依靠泥浆粘粒渗入开挖面形成泥膜隔离层，依靠泥浆与碴土混合液的压力，作用在泥膜上平衡开挖面压力，能够有效隔离地下水渗入土仓，使开挖面前方地层不因水位的下降而引起地表的前期沉降；土压盾构由于没有这种泥膜，对地下水的控制能力稍差一些，需要加入更多泡沫等添加剂对渣土进行改良，有时甚至需要昂贵的特种添加剂。
根据施工经验，当地层的渗透系数小于10-7m/s时，可选用土压平衡盾构;当渗透系数在10-7m/s到10-4m/s之间时，既可选用土压平衡盾构也可选用泥水盾构；当地层的渗透系数大于10-4m/s时，宜选用泥水盾构，如采用土压平衡盾构，开挖仓中添加剂将被稀释，水、砂、砂砾相互混合后，土碴不易形成具有良好塑性及止水性碴土，在螺旋机出碴门处易发生喷涌。
本区域是地中海岸含水区，地下水可能有海水补给。
首先需要确定地层渗透系数，根据地层涌水量来确定盾构选择。
涌水量大时适宜选用泥水盾构，如果选用土压盾构，将无法止水，造成掘进困难。
1.3 水土压力影响
当水土压大于3bar时适宜采用泥水盾构，如果采用土压平衡盾构，螺旋输送机土塞效应难以抵抗如此高的压力，在螺旋输送机闸门处易发生渣土喷涌现象，导致开挖面坍塌，而泥水盾构采用密闭的管道出渣，不怕喷涌，能较好的应对高压力。
同时当压力较高，且满仓掘进时土压盾构需要的搅拌扭矩较大，而泥水盾构泥水仓的混合液搅拌阻力很小，刀盘扭矩与泥水仓压力升高关系较小，不会因水土压力高而有较大的增加。
对于管片外径17m的隧道，如果采用土压盾构，刀盘需要非常大的扭矩，同时对主轴承也有更高的要求，西雅图隧道就出现了主轴承损坏的事故。
另外泥浆传递压力速度快而且均匀，开挖面土压力的控制精度高，大直径盾构开挖面大，泥水盾构比土压盾构有较大的优势。
本项目隧道线路在地面以下50-60m，水位线下40-50m。
全土压掘进时水土压力将超过4bar，如果区间遇到砂和砂岩组成的复合地层或其他不稳定地层，掘进时需要维持掌子面稳定，不宜欠压掘进，选用泥水盾构较好。
2. 隧道沿线建筑物情况
由于泥水盾构通过泥浆传递压力，同时通过其体保压系统辅助进行压力控制，精度较高，压力波动小，如果沿线建筑物较多宜采用泥水盾构。
土压盾构需要做好渣土改良并控制好掘进参数，才能控制沉降以保护沿线建筑。
本项目隧道区间沿线建筑物较多，需要考虑多方面的因素进行选择。
3.施工场地条件情况
泥水盾构施工需要采用泥水分离站进行渣土分离和调制浆，同时还需要存放泥浆管，施工场地要求大，土压盾构采用皮带机出渣，渣土可以直接运输，只要一个渣土坑，占用场地较小，因此如果施工场地有限，要尽量采用土压盾构。
本项目车站位于人口稠密的区域，泥水分离厂布置受限于现在的道路，建筑和基础设施，从施工场地看选用土压盾构较好。
但是如果能协调出来场地，可以采用泥水盾构。
4．经济性分析
4.1 盾构本身经济性
泥水盾构本身配置比土压盾构高，购买成本一般也要高出20%-50%，同时土压盾构构造简洁，便于操作和维护，技术人员学习熟悉快，泥水盾构相对复杂，不利于技术人员学习，操作与维护也不方便，提高了使用成本。
另外泥水盾构对于始发和到达洞门的密封和加固要求更高，对于本项目处在比较危险的砂层区域，采用泥水盾构风险更大，需要投入更多成本，单从始发和到达考虑适合采用土压盾构。
4.2 盾构本身外经济性
如果采用泥水盾构，盾构本身外的费用还有泥水分离及调制浆设备采购费、电费、人工费，制浆剂使用费，泥浆泵采购费及电费，泥浆管路费用，还可能需要废浆处理费用等等，成本较高。
如果采用土压盾构，则只需要配置连续皮带机，成本可大大降低，但是可能需要考虑渣土改良的费用。
5. 总结
综上所述，从地质适应性、隧道沿线建筑等方面综合考虑，本项目适合采用泥水盾构,但是前提条件是有足够的施工场地。
从经济性和施工场地条件考虑，适合选用土压盾构，前提条件是地层是稳定的，可以半仓欠压掘进，同时地层涌水不能太大，否则会造成螺机喷涌，地面沉降甚至坍塌，同时对超大直径盾构还有刀盘扭矩过大，主驱动失效风险大。