盾构机之矩形异形类演示教学

工程案例
设备 起始年份
1999年
2003年
2010年
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矩形隧道技术背景
❖国内矩形隧道发展情况
隧道内径
3.3m×6m（4.2m×6.9m行星号）
郑州轨交1号线民航路站通道
6.1m×9m（7.5m×10.4m）
郑州下穿中州大道隧道
工程案例
设备 起始年份
2013年
2013年
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矩形隧道技术背景
❖日本矩形隧道发展情况
序号 1 2 3 4 5 6 7
矩形顶管机外径尺寸 4m×4.8m 4m×6m 4.2m×6.9m 4.3m×7.5m
9.5m×4.88m 9.9m×8.7m 10.4m×7.5m
管片内径 3.2m×4m 3m×5m 3.3m×6m 3.3m×6.5m 8.44m×3.78m 8.85m×7.65m 9m×6.1m
矩形隧道和圆形隧道有效空间 及覆土要求对比图
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矩形隧道技术背景
❖国内矩形隧道发展情况
国内矩形隧道的发展主要是矩形顶管，20余年来先后有宁波、上海、南京 、武汉、郑州等多个城市成功应用。
1995年率先研制了2.5m×2.5m可 变网格式矩形顶管机。
1999年研制了3.8m×3.8m组合大 刀盘土压平衡式矩形顶管机，完成 9条隧道，总长322米。
盾构机之矩形异形类
目录
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矩形隧道技术背景
2 郑州中州大道矩形顶管技术
3
矩形盾Байду номын сангаас技术
4
矩形隧道应用设想
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矩形隧道技术背景
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矩形隧道技术背景
1818年，英国的布鲁诺 从蛀虫钻孔得到启示，提出盾 构掘进隧道设想。
1825～1843年，布鲁诺在伦 敦泰吾士河下用盾构法修建 458m长的矩形隧道（ 11.4m×6.8m）。
刀盘系统 驱动系统 铰接系统 推进系统 拼装系统 螺旋机出土系统
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矩形隧道技术背景
❖矩形顶管工作原理及应用
矩形顶管工作原理：以土压平衡为工作原理，通过刀盘对正面土体进行切 削，螺旋机转速及顶进速度控制出土量，使土仓内土压力值与正面土压力 平衡，从而达到开挖切削面的土体稳定。预制管节作为顶进传力和开挖空 间支护构成通道。管节与地层之间用润滑剂进行减摩，减小掘进阻力。 应用：主要应用于城市下立交道路、大断面公路隧道主线及其匝道（净空 5m×9m左右）、过街人行通道和地下管线共同沟（净空3m×5m左右）、 小区地下车库通道、地铁存车线、折返线、大跨度地下通道等项目。
2.67m×3.17m矩形盾构
4.29m×3.09m矩形盾构
4.38m×3.09mDPLE矩形盾构
1.06m×1.06m矩形掘进机
2.85m×6.245mMMB工法矩形盾构
8m×3m的矩形盾构
❖不同刀盘截面的矩形顶管机的运行模式
4.2m×6.9m 大刀盘+行星轮驱动组合式矩形顶管机，是同时驱动1个大刀盘和4个 行星轮刀盘同步运转，对矩形全断面进行切削。
2013年研制7.5m×10.4m大刀盘+ 偏心多轴组合式矩形顶管机，正施 工郑州下穿中州大道行车通道工程， 目前已同通车。
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矩形隧道技术背景
❖国内矩形隧道发展情况
隧道内径
3m×3m（3.8m×3.8m） 轨交4号线塘桥站通道
3m×5m（4m×6m） 宁波开明街～药行街
3.3m×6m(4.2m×6.9m) 轨交10号线伊犁路3#口
矩形盾构综合单价汇总
序号 1
矩形盾构机外径尺寸 11.83m×7.27m
管片外径 11.5m×6.937m
每延米报价（万元） 11 13 14 15 24 38 37
每延米报价（万元） 18～22
注：本报价包含顶管机头及附属设备进出场、管节制作运输、顶管顶进、管 节件嵌缝、顶进施工监测、土方外运、100米内接水接电等费用。不包含始发井及 接收井的施工、顶管进出洞及后靠的加固、施工期间道路和地下、地上公用管线 的迁改及第三方监测。
土方外运
集土坑
吊车
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矩形隧道技术背景
❖矩形盾构与矩形顶管的适应性
矩形盾构和矩形顶管在软土地基中施工隧道基本适用，如有特 殊地质和工况条件也可做针对性的机械设计。
矩形盾构相对于矩形顶管应用范围更广、适应性更强，周边环 境影响更小，而矩形顶管更适用于短距离、浅覆土、单坡直线段或 直线段施工。
各种规格矩形顶管综合单价汇总
2 郑州中州大道矩形顶管技术
2 郑州中州大道矩形顶管技术
用于泰晤士河底隧道的Sir Marc Isambard Brunel盾构
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矩形隧道技术背景
目前盾构法隧道设计大多为圆形，但圆形盾构隧道存在断面空间 利用率低的弱点。在拥有相等有效空间的情况下，矩形断面能节约 35%以上的地下空间，且可以大大减小隧道的埋深。
比圆形断面节约了45％的地下空间 比双圆隧道节约了35％的地下空间
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矩形隧道技术背景
❖国内矩形隧道发展现状之异形分析
2008年研制了4.2m×6.9m当时国 内最大的多刀盘矩形顶管机，完 成近30条隧道工程，总里程超过 1500m。
2012年研制了4.2m×6.9m大刀盘+ 偏心多轴组合式矩形顶管机，完成7 条通道，共119m。
2012年研制了4.2m×6.9m大刀盘 +行星轮组合式矩形顶管机，完成 2条通道，共112m。
2004年研制了6m×4m偏心多轴双 刀盘土压平衡式矩形顶管机，完成 20条隧道，总长759.1米。
2004年研制了20m×6.2m矩形盾 构掘进机，隧道衬砌采用现浇砼结 构，2006年完成328m地下通道。
2006年完成了6m×4m矩形拼装管 片结构的设计与整环试验，管片钢 模与双列式管片拼装机的设计。
7.5×10.4m 大刀盘+偏心多轴刀盘式土压平衡矩形隧道掘进机，是同时驱动
1 个大刀盘和四个偏心多轴刀盘作同步运转，对矩形全断面进行切削。
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矩形隧道技术背景
❖矩形盾构工作原理及应用
矩形盾构工作原理： 采用土压平衡模式施工时，碴土通过刀盘开口进入土 舱，土舱里充满了碴土、天然水和高浓度泥浆或泡沫等添加剂的混合物，该 混合物具有良好的塑流性。在开挖过程中，通过调节螺旋输送机的转速以平 衡进土（碴土+水+高浓度泥浆）与排土量，使土舱内的土体（混合物）保 持在设定的土压力值上。土舱里的土压值在开挖过程中始终受到控制并保持 。在开挖过程中，螺旋输送机的转速随着土压力传感器的指示会作相应的调 整。 应用：目前主要应用于地铁过渡段、地铁车站。