土压平衡盾构机主要技术参数的选择
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。
盾构工程中盾构机选型及配置方案10
1个
气闸连接法兰
1个
盾体润滑孔
16个
8个在前盾上，8个在中盾上超前钻机Fra bibliotek线12根
8根倾斜+4根水平的超前钻机管线，包括法兰盘，不含球阀
盾尾
直径
6,390mm
型式
铰接式
油脂管数量
12 个(2 x 6)
DN 25
密封
3排钢丝刷和止浆板
焊接式
注浆口
4个
铰接油缸
型式
被动式
180/80～150
4把中心双刃齿刀和21把齿刀（软岩刀具），与滚刀（硬岩刀具）具有互换性，另外刀盘周边还有7把边缘滚刀的安装位;
喷嘴数量
8 个
中心回转体
1个
4根膨润土/水输送管
（17）螺旋输送机应装有伸缩结构和正反运转功能。前闸门需要时应能及时关闭；后闸门（排土闸门）应具有紧急关闭功能，同时具备保压功能；
（18）螺旋输送机可在前端和中部安装不小于6个添加剂注入口；
（19）皮带输送机应装备纠偏装置，满足本标段区间最小曲率半径施工要求；皮带输送机应具备紧急停止功能并装备拉绳式急停开关；
根据本标段区间长度和总工期及招标文件要求，配置2台日本川崎盾构机，2台海瑞克盾构机，共计4台复合式土压平衡盾构机，。
选用盾构机的参数
通过仔细研读招标文件中的地质资料并结合相关的盾构施工技术资料，本标段拟选用我单位既有的日本川崎和海瑞克复合式土压平衡盾构机。盾构机是针对软土地层，同时考虑设备适用性而设计制造的复合盾构机，能够适应本工程地质条件和工程需要。拟用既有盾构机参数见表2.1.21，选型见表2.1.22。
（9）同步注浆系统每个分支管路可独立控制，应实现各柱塞泵调速注浆，满足各工况注浆需要；同步注浆系统注浆泵额定工作压力应不小于5.5MPa，注浆能力应不小于10m³/h；同步注浆系统应能满足结硬性缓凝厚浆材料正常使用；注浆设备应根据推进速度的快慢自动调节注浆流量；
盾构机的主要部件及技术参数
盾构机的主要部件及技术参数（一）盾构机主要部件盾构机主要部件1、盾体综述盾体根据本工程工况设计，盾体设计为梭型，即前盾直径〉中盾直径〉尾盾直径。
盾体包括三个主要组件：前盾、中盾、盾尾（1）前盾前盾由壳体、隔板、主驱动连接座、螺旋输送机连接座、连接法兰等焊接而成。
主要设计特点如下：①切口耐磨设计及固定搅拌棒前盾前部设计为锥形，并焊有耐磨层，增加耐磨性。
为了改善渣土的流动性，土压仓内隔板上设有两个搅拌棒，每个搅拌棒中间有一个注入添加材料通孔，加上隔板上两个加料孔共四个，其中两个搅拌棒注泡沫，另两个注膨润土。
搅拌棒强制搅拌渣土和添加材料，增加和易性。
搅拌棒表面用耐磨焊条网状堆焊，增加耐磨性。
隔板上有6个铰接式水平超前注浆孔，一个固定式水平注浆孔，满足地质水平加固的需求。
②前舱门人舱内部压力隔板上部设有Φ600mm前舱门孔和一个前舱门。
工作人员通过前舱门进入开挖仓检查更换刀具及处理仓内问题。
③土压传感器开挖仓内配置了6个土压传感器，可将压力信号传给PLC 并直观的显示在主控室内的显示屏上。
④其它隔板上设有一个电液通道和一个水气通道，当维修人员进入土压仓内维修刀盘或者更换刀具时，电液通道给土压仓内提供低压照明电源和焊接电源,水气通道给土压仓内提供切割部件所需的氧气和乙炔以及人员应急呼吸的新鲜空气。
此外隔板上还开有保压孔、进水孔、排水孔等，盾壳壁上设有6个膨润土接口。
（2）中盾中盾和前盾之间采用螺栓连接，中盾主要由连接法兰、两层隔板和米字梁组成。
主要设计特点如下：①铰接密封中盾和盾尾之间采用被动铰接形式，设计有两道密封，一道为橡胶密封，一道为紧急气囊密封。
正常情况下，橡胶密封起作用。
在异常情况下，或者橡胶密封需要更换时，使用紧急气囊密封。
在密封环端部设置压紧块，在压紧块和橡胶密封之间设置挡条，在端部利用调节螺栓使挡条压紧橡胶密封。
压紧的程度可用拧动螺栓进行调整。
图8.1 铰接机构示意图铰接部位设有三种注入口：A孔：用于向铰接密封加注油脂，防止铰接密封的渗透泄漏，沿圆周有6个。
盾构机参数
随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。
在我国的各项施工中，盾构机的种类越来越多，其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现，笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例，结合施工中的一点经验与理解，对其控制原理和参数设置等做简要总结。
控制原理土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制，切削刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。
土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视，土压计监测到的数值传送到PLC，PLC计算出测量值与设定值之间的差值E，通过PID 控制，自动调整螺旋机转速，使E值趋向于零，当E值大于零时，PLC发出指令，增加螺旋机转速，提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态，反之当E值小于零时，PLC 会降低螺旋机转速，以减少偏差。
以保持土仓内土压平衡，使盾构机正常掘进。
主要参数抽样周期：PID 演算处理的时间间隔，周期越短，动作越连续，但增加了单位时间的处理次数，因此PID以外的控制变慢，不需要细微变动时，可延长周期。
过滤系数：用来除去输入模拟值上的高频成分，数值越大，则过滤效果越强，系统反应也就越迟钝。
比例常数P:为了提高系统灵敏度，使土压保持在一定范围，把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数，所得结果再与目标值相比较，这个系数就是比例常数P，P 值越大，调控效果越好。
积分时间I：系统引入比例常数后，PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E, 也就是偏差被放大了P倍，这样当系统产生偏差时，可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多，形成超调现象，于是又反过来调整，这就引起螺旋机转速忽大忽小，形成振荡。
为了消除振荡，引入积分环节，使操作量mv 在积分时间内逐渐完成，即螺旋机转速平稳变化，直到消除偏差。
土压平衡式盾构机控制原理与参数设置
继 系统 向偏 差减 小 的方 向 增加 或 减 小操 作 土压 的 平衡 控 制是 通过 装在 盾构 机土 仓 隔壁 上 的土压 计 对掘进 化 ． 续 加一 定 的 偏 差 时 ． 中的 土压 进 行实 时监 视 ． 压 计 监 测到 的数 值传 送 到 ＰＣ Ｌ 计算 量 ，操 作 量 的变 化 程度 随 积 分 时 间 ｌ 变化 而 变 化 此 时 可 以根 据 土 Ｌ ＰＣ 的
如 果再 次 出现 小 的振 荡 ． 需 要再 增 大过 滤 系 数 ． 使在 长 周 期 内 不 即
比例 常 数 Ｐ为 了提 高 系统 灵 敏度 ． 土压 保持 在 一定 范 围 ． ： 使 把
计测 值 与设 定值 的差 值 Ｅ 以一 个 系数 ．所得 结 果 再 与 目标 值 相 比 乘 较 这 个系 数就 是 比例 常数 Ｐ Ｐ 越 大 调 控效 果 越好 值
控 制 原 理
土压 平 衡式盾 构机 的土 压控 制是 Ｐ Ｅ动 调节 控 制 ． 削刀 盘 切 Ｉ ］ Ｄ 切
转 速 逐 渐 增 大 当 Ｐ值 上 升 到 一 定 值 时 ．螺 旋 机 的 旋 转 速 度 会 出 现 大 幅 度 地 反 复 升 降 ．即 系 统 形 成 振 荡 ．我 们 把 出 现 振 荡 时 （）积 分 时 间 １ ２ ．比例 系数 确 定 后 ．调 节 积分 时 间 １ 动土 压 ．变 目标 值 ． 制造 一 个 系统 偏 差 ． 察 螺旋 机 回转 速 度 以怎 样 的 速度 变 观
转速 ． 高 出土 量直 至 土仓 内土 压 重新 达 到新 的 平衡 状 态 ． 之 当 提 反
（）微 分时 间Ｄ． 盾构 机 Ｐ 控 制 中 ． 理对 象 是土 仓 内 的土 ３ 在 Ｉ Ｄ 管 积成 正 比 另一 方 面 系统 的控 制 对 象是 螺旋 机 转速 ，而螺 旋机 转 速 同单 位 时 间的排 土 量 成正 比 ． 样 从 系统 输入 来 看 ．系统 的输 出 这
土压平衡盾构土仓压力设定与控制
土压平衡盾构土仓压力设定与控制土压平衡盾构是一种用于地下隧道开挖的先进施工技术。
在盾构机挖进土体的过程中，为了保证人员和设备的安全，需要通过设定和控制土仓压力来保持平衡。
本文将介绍土压平衡盾构土仓压力的设定与控制的方法。
一、土压平衡盾构土仓压力设定的目标土压平衡盾构土仓压力设定的目标是在盾构机挖进土体的过程中，保持土压平衡，即土压力与地下水压力之间的差值不超过一定范围。
这样可以有效控制土体的变形和沉降，保证隧道的稳定施工。
二、土压平衡盾构土仓压力设定的方法1. 理论计算法：根据盾构机的挖进速度、土体性质和地下水压力等参数，通过理论计算得出合理的土仓压力设定值。
这种方法相对简单，但需要精确的参数输入和土质性质的准确评估。
2. 经验法：根据历次相似工程经验，结合地质勘察结果，设定合适的土仓压力。
这种方法适用于类似地质条件下的盾构施工，但需要经验丰富的专业人员进行判断。
3. 反馈控制法：利用传感器测量土仓压力和地下水压力，通过实时反馈控制系统对土仓压力进行调整。
这种方法可以根据实际情况灵活调整土仓压力，但需要高精度的传感器和快速响应的控制系统。
三、土压平衡盾构土仓压力控制的方法1. 主动控制：根据土仓压力设定值，通过改变土仓内部的工作压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对土仓内部的土体压力进行主动调节，但需要有稳定的供土系统和准确的土压力控制装置。
2. 被动控制：在土仓内设置排土管，通过调节排土管的开闭程度来控制土仓压力的变化。
这种方法相对简单，但需要准确把握土仓内外土体的平衡关系，以防止排土管过度开启引起土层失稳。
3. 水封控制：在土仓与盾尾之间设置水封装置，通过调节水封压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对盾尾处土仓压力的有效控制，但需要稳定的供水系统和精确的水封装置。
四、土压平衡盾构土仓压力设定与控制的注意事项1. 土仓压力设定值应根据实际地质条件和施工需求进行合理确定，避免过大或过小造成隧道沉降或土体塌陷。
土压平衡盾构机技术规格及要求
土压平衡盾构机技术规格及要求1.土压平衡盾构机（以下简称盾构机）技术要求的说明1.1盾构机技术要求以南昌轨道交通工程、周边环境及地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。
1.2本技术要求为南昌轨道交通3号线盾构区间掘进的盾构机最低技术规格和施工要求。
1.3本技术要求对盾构机部件结构不作具体的规定，但其必须满足本标准对盾构机所需的功能、性能、配置等要求。
1.4本技术要求仅限于主要部件、总成、系统的功能、性能、配置等，未描述部分应自动满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件。
2.新机技术规格要求2.1整机盾构机技术规格必须满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。
盾构机的各项安全性能指标必须满足国家及南昌地区相关安全使用和施工规范要求。
盾构机应满足南昌地铁三号线管片规格：外径Φ6000mm，内径Φ5400mm，宽度1200/1500mm，纵向螺栓分度36°。
盾构机最大推进速度应≤80mm/min。
盾构机最小掘进转弯半径应≤250m；适用隧道纵向坡度应≥±45‰。
盾构机最大工作压力应≥0.5Mpa。
盾构机主要部件及总成使用寿命应≥10km或10000小时。
盾构机主要部件应采用世界知名厂商品牌及产品。
盾构机主要结构件材料应采用国内知名厂商品牌及产品。
2.2刀盘2.2.1基本结构刀盘支腿数量≥4个，≤6个。
宜采用复合式刀盘，刀盘开口率应≥30%。
复合式刀盘滚刀的安装刀座宜采用单楔块方式。
软岩刀具的安装可采用螺栓紧固或销轴安装方式。
刀盘应配置仿形刀，仿形刀有效伸出量应≥100mm，仿形刀伸出量可在主控室设定和控制。
刀盘喷口数量应≥5个，且分布合理；泡沫喷口和膨润土喷口采用单管单泵，其中独立的泡沫喷口≥3个，独立的膨润土喷口≥2个。
喷口装置总成必须可从刀盘背部抽出更换。
盾构机掘进参数设定
2、软弱地层掘进
盾构机在软弱地层掘进时，由于掌子面自稳性较差，需要在土仓 内堆积足够的渣土，使土仓压力与掌子面压力平衡，避免在掘进时由 于掌子面压力过大造成坍塌致使地表沉降，因此软弱地层掘进必须在 土压平衡模式下进行。
此种地层中掘进时应向刀盘多加泡沫和水，多搅拌，改善渣土的 流塑性，防止在刀盘形成泥饼，裹住刀具使之不能转动而造成偏磨， 再有就是掘进中随时注意刀盘扭矩和掘进速度的变化，当掘进速度明 显降低，而刀盘扭矩却增加时，很有可能是刀盘上形成了泥饼，应立 即采取措施处理，刀盘加泡沫加水旋转搅拌洗去泥饼，在地质条件允 许，可开仓用水冲洗刀盘，快速去除泥饼。 软弱地层掘进时，应控制好土仓压力和每环的出渣量，防止地表 下沉，掘进速度不可过快，以保证同步注浆量。掘进时下部油缸推力 要比上部的大30-50bar，防止由于自重引起的盾构低头。
调整好盾构机姿态（盾尾间隙），防止水带砂土从盾尾或铰
接密封处进入隧道。
5、硬岩破碎地层掘进
此地层岩石强度较大，但整体结构性差，岩层节理裂
隙发育，透水能力强，宜采用半敞开模式进行掘进。 掘进时刀盘扭矩变化大，有较大的振动和响声，对刀 具的损伤较大，可能出现刀圈的崩损和脱落。 掘进中要适当降低刀盘转速和掘进速度，防止刀具因
3、软硬不均地层掘进
软硬不均地层是指盾构机掘进断面的地质不均匀，掌子面的上中下 左右岩石强度变化大，既有软弱地层的不稳定性，又有硬岩地层的强 度，考虑到地表可能发生沉降的因素，此地质下盾构机掘进须采用土 压平衡模式。
掘进中刀盘的扭矩变化大，盾构机有较大的滚动、震动现象及间断 的响声，掘进方向较难控制，渣土中会有较大的石块出现。 在此地层中应采用低刀盘转速、低推进速度掘进，因为掌子面地质 不均匀，掘进时刀盘刀盘各部位会受力不均，容易使部分刀具受力过 大而不能转动，最终导致偏磨，还有当掘进速度过快时，刀具的贯入 度也增大，容易使刀盘扭矩突然上升超过设定值而卡死，甚至造成刀 圈崩裂脱落。 由于硬岩部分强度高，不易切削，为保护刀具需降低掘进速度，长 时间的掘进对软弱地层部分的稳定性很不利，因此需保持土仓较高的 土压。
TBM盾构设备主要技术参数
满足开挖速度最大为4.8m/h时岩 渣输送能力 max speed of 4.8m/h(with rock debris)
管片安装机 Segment erector
＜30分钟/环 min/ring
＜30
同步注浆系统 Synchronized grouting sytem
天漳地铁項目（MCC) Tianjing Metro Project（MCC)
土压平衡盾构机 EPB-ShieldΦ 6,410mm 技术文件 Techn. Doc. No. A-3563-00
盾构设备的主要技术参数 TBM Technical Data
名称 Description 项目 Project 招标要求 Tender requirement 土压平衡盾构 EPB shield
刀盘驱动方式 Cuttingwheel drive 驱动数量及功率 No. of drives & power 主轴承外径 Main bearing dia. 主轴承 Main Bearing 主轴承重量Main bearing wt. 螺旋输送机闸功率 (前 门） screw conveyor lock (front gate) 滤清器功率 Filter 其它others 容量 capacity 输入电压/输出电压 变压器 Transformer Input/output voltage 防护等级transformer prevention level 型号规格Model 空压机 Compressor specification
平均每天有10个工作循环能力 Average completion of 10 rings per day
设备重量 Weight
土压平衡盾构机主要技术参数的选择
土压平衡盾构机主要技术参数的选择盾构法施工将掘进设备通过竖井送到地下一定深度后可做长距离水平掘进，具有机械化施工、隧道形状准确、质量高、衬砌经济、对地面建筑物影响可能最小、对环境无不良影响、保持水位、噪声小，对工作人员较安全等特点，近lO余年在国内城市的地下铁路建设中广泛采用，它的优点得到了广泛的认可。
土压平衡(EPB)盾构机具有封闭的土仓，其基本工作过程是通过旋转的刀盘切削前方的土体，油缸推进刀盘实现掘进，同时使土体从刀盘开口处进入并充满土仓，在油缸的推力下仓内土体保持一定的压力用来平衡前方的土压力和水压力通过添加外加剂并搅拌土体使其具有适宜的流动性和不透水性，然后在基本保持土压平衡的条件下从螺旋输送机排出土体。
成洞后由盾构壳体支撑围岩，在盾构的尾部进行结构衬砌组装施工，同时对结构与围岩问的缝隙注浆填充，最后实现设计的线路及其结构尺寸要求。
土压平衡盾构适合的岩土条件在粘土到砂、中砾石的范围之间，当压力最大为2bar时，水渗透系数不应超过10-5m ／s[3]。
水渗透系数过太时加处理剂会在工作面前面流掉，故不可能建立起支撑土压。
大的卵石会卡住螺旋输送机，地层条件变化时施工风险大，所以EPB盾构设备一般需要根据施工区段的地质情况及施工组织进行专项设计制作。
根据北京地区的地质特点及地铁穿越的地层主要为粘土、砂、砾石等现状，我们确定选用土压平衡式盾构，以下就盾构设备选购涉及到的主要技术参数的确定谈几点体会。
1 EPB盾构基本构成EPB盾构机由主体和后配套系统组成盾构机的主体结构由切削刀盘、切口环和支撑环(前体和中体)、盾尾构成，切削刀盘与切口环之间的空间为土仓。
后配套系统包括测量、同步注浆、泡沫泥浆注入、液压、盾构机控制系统以及压缩空气、强弱电控制输配、洞内通风等系统。
表1列举了在选购EPB盾构设备时需考虑的各系统主要技术参数。
2 切削刀盘2.1 刀盘基本类型的选择土压平衡式盾构采用的刀盘形式主要有胸板式和辐条式两种。
最新土压平衡式盾构机控制原理与参数设置
土压平衡式盾构机控制原理与参数设置土压平衡式盾构机控制原理与参数设置随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。
在我国的各项施工中，盾构机的种类越来越多，其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现，笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例，结合施工中的一点经验与理解，对其控制原理和参数设置等做简要总结。
控制原理土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制，切削刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。
土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视，土压计监测到的数值传送到PLC，PLC计算出测量值与设定值之间的差值E，通过PID控制，自动调整螺旋机转速，使E值趋向于零，当E值大于零时，PLC发出指令，增加螺旋机转速，提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态，反之当E值小于零时，PLC 会降低螺旋机转速，以减少偏差。
以保持土仓内土压平衡，使盾构机正常掘进。
主要参数抽样周期：PID 演算处理的时间间隔，周期越短，动作越连续，但增加了单位时间的处理次数，因此PID以外的控制变慢，不需要细微变动时，可延长周期。
过滤系数：用来除去输入模拟值上的高频成分，数值越大，则过滤效果越强，系统反应也就越迟钝。
比例常数P:为了提高系统灵敏度，使土压保持在一定范围，把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数，所得结果再与目标值相比较，这个系数就是比例常数P，P 值越大，调控效果越好。
积分时间I：系统引入比例常数后，PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E, 也就是偏差被放大了P倍，这样当系统产生偏差时，可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多，形成超调现象，于是又反过来调整，这就引起螺旋机转速忽大忽小，形成振荡。
为了消除振荡，引入积分环节，使操作量mv 在积分时间内逐渐完成，即螺旋机转速平稳变化，直到消除偏差。
盾构选型及参数计算方法
盾构选型及参数计算⽅法盾构选型及参数计算⽅法1.1、序⾔盾构是⼀种专门⽤于隧道⼯程的⼤型⾼科技综合施⼯设备，它具有⼀个可以移动的钢结构外壳（盾壳），盾构内装有开挖、排⼟、拼装和推进等机械装置，进⾏⼟层开挖、碴⼟排运、衬砌拼装和盾构推进等系列操作，使隧道结构施⼯⼀次完成。
它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，从松散软⼟、淤泥到硬岩都可应⽤，在相同条件下，其掘进速度为常规钻爆法的4～10倍。
较长地下⼯程的⼯期对经济效益和⽣态环境等⽅⾯有着重⼤影响，⽽且隧道⼯程掘进⼯作⾯⼜常常受到很多限制，⾯对进度、安全、环保、效益等这些问题，使⽤盾构机⽆疑是最好的选择。
些外，对修建穿越江、湖、海底和沼泽地域隧道，采⽤盾构法施⼯，也具有⼗分明显的技术和经济优势。
采⽤盾构法施⼯，盾构的选型及配置是隧道施⼯中关键环节之⼀，盾构选型应根据⼯程地质⽔⽂情况、⼯期、经济性、环境保护、安全等综合考虑。
盾构的选型及配置是⼀种综合性技术，涉及地质、⼯程、机械、电⽓及控制等⽅⾯。
1.2盾构机选型主要原则1.2.1盾构的选型依据盾构选型主要应考虑以下⼏个因素：1）⼯程地质、⽔⽂条件及施⼯场地⼤⼩。
2）业主招标⽂件中的要求。
3）管⽚设计尺⼨与分块⾓度。
4）盾构的先进性、适应性与经济性。
5）盾构机⼚家的信誉与业绩。
6）盾构机能否按期到达现场。
1.2.2 盾构的型式1）敞开式型盾构敞开式型盾构是指盾构内施⼯⼈员可以直接和开挖⾯⼟层接触，对开挖⾯⼯况进⾏观察，直接排除开挖⾯发⽣的故障。
这种盾构适⽤于能⾃⽴和较稳定的⼟层施⼯，对不稳定的⼟层⼀般要辅以⽓压或降⽔，使⼟层保持稳定，以防⽌开挖⾯坍塌。
有⼈⼯开挖盾构、半机械开挖盾构、机械开挖盾构。
2）部分敞开式型盾构部分敞开式型盾构是在盾构切⼝环在正⾯安装挤压胸板或⽹格切削装置，⽀护开挖⾯⼟层，即形成挤压盾构或⽹格盾构，施⼯⼈员可以直接观察开挖⾯⼟层⼯况，开挖⼟体通过⽹格孔或挤压胸板闸门进⼊盾构。
土压平衡式盾构学习
盾构土木知识培训1、土压盾构掘进过程中土仓压力的控制数据是根据盾构机的埋深，按照土力学（土压力＋水压）计算出，掘进过程中要求土压控制基本平稳，严禁出现忽高忽低的现象发生，盾构操作手根据土仓压力的变化情况调整螺旋机的出土速度，要求土压变化量控制在技术交底数值的上下范围0.1bar内，操作手在掘进过程中，尽量使掘进速度与螺旋机的出土速度保持一个平衡状态，当掘进即将完成需要停机进行管片拼装时，操作手需要根据管片拼装需要的时间长短，在停机前操作手应将土仓压力建立的压力适当提高，因盾构机操作面板反映出的土仓压力，往往包含有气压的成分，盾构机在停机期间，气体的扩散会造成土压的降低，如果停机前不对土压适当提高，当再次恢复掘进时，很可能土仓压力下降较大，出现土仓压力与掌子面水土压力不平衡现象，在软土地层或松散沙层地质条件下可能会出现土体的下沉，造成地表沉降。
对土压平衡式盾构而言，一个重要的因素就是要使密封仓内的土压力和开挖面的水土压力保持动态平衡。
如果密封仓内的土压力大于开挖面的水土压力。
地表将发生隆起；反之，如果密封仓内的土压力小于开挖面的水土压力。
地表将发生沉陷。
土舱内的土压通过传感器来进行测量，并通过控制推进油缸的推力、推进速度、螺旋输送机转速来控制的。
土仓压力大于水压力和土压力之和，则地面隆起。
土仓压力小于水压力和土压力之和，则地面下沉。
土压力的计算主要考虑地层土压、地下水压、预先考虑的预备压力。
在我国铁路隧道设计规范中，根据大量的施工经验，在太沙基土压力理论的基础上提出以岩体综合物性指标为基础的岩体综合分类法，根据隧道埋深的不同，将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道。
再根据隧道的具体情况采用不同的计算方式进行施工土压计算。
土仓理论压力计算：土仓压力P＝(γ土h＋σ外) ξ＋γ水h式中：γ土：土溶重γ水：水比重h：埋深σ外：外荷载ξ：土的静止侧压力系数,砂层0.34-0.45.粘土0.5-0.7由于施工存在许多不可预见的因素，致使施工土压力小于原状土体中的静止土压力。
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。
土压平衡盾构机掘进参数的确定
时土仓压力的损失 。２ 长时间停止掘进时 ， ） 土仓内预先保持较 高 保养 ， 证盾构掘进施工连续进行 。 保 的土 压 ， 斤 顶 全 伸 ， 防 止油 压 损 失 造 成 千 斤 顶 泄 力 ， 在 后 续 参 考 文 献 ： 千 为 需 管片与盾构机之间加设人工支撑 。
综合 结 论 ：
土 压 平 衡 盾 构 机 掘 进 参 数 的 确 定
蒋 卓
摘 要 ： 出盾 构掘 进 参 数 的 正 确计 算及 选 定 ， 确 保 掘进 面稳 定 、 效控 制 地 表 沉 降或 隆 起 的 最 重 要 组 成 部 分 ， 要 介 指 是 有 主
绍 了盾构掘进的理论计算方法， 合理制定 了盾构施工参数 ， 为盾构 隧道掘进施工提供 相应的理论依据。
２ 刀盘 扭矩计 算
变 频调 速 电机 驱 动 刀 盘 工 作 示 意 图 见 图 １ 。
盾构的各项参数结合工程实际情 况重新调整 。
北 京 南 部 地 区 ， 要 是 南 五 环 外 的 地 质 情 况 ， 粉 土 及 粉 质 主 以 粘 土为 主 。 盾 构推 进 参 数 确 定 时 ， 不 利 因素 考 虑 ， 后 根 据 掘 以 而
关 键 词 ： 构施 工 ， 进参 数 ， 盾 掘 刀盘 ， 算 方 法 计
中 图分 类 号 ：４ ５ ４ Ｕ ５ ．３ 文 献 标 识 码 ： Ａ
．
０ 引 言
盾 构 掘 进 过 程 中 ， 项参 数 因地 质 状 况 和盾 构 隧 道 的 埋 深 不 各 同 而 产生 变 化 。以 下 是 根 据 北 京 南 部 地 区 的 地 质 情 况 对 各 项 掘 进参 数 进 行 的 分 析及 计 算 ， 当盾 构 因坡 度 变 化 、 深 发 生 变 化 时 ， 埋
盾构机技术性能参数
主要部件名称 详细部件名称 开挖直径 护盾直径 主机长度(含刀盘) 整机长度 盾构机及后配套系统总重 最小转弯半径 刀盘形式 开挖直径-安装撕裂刀 开挖直径-安装滚刀（最大） 系统最小超挖量 开孔率 撕裂刀/滚刀（互换） 标准刮刀（切刀） 周边刮刀 刀盘外缘保护刀 滚刀轴向转动力矩 泡沫/泥浆注入孔数量 重量 扩挖方式 超挖刀数量 扩挖量 旋转接头 驱动形式 转速 最大理论扭矩（额定） 最高转速理论扭矩 脱困扭矩 主驱动装机功率 主轴承形式 主轴承直径 主轴承寿命 主轴承密封工作压力 主轴承密封形式 主轴承润滑形式 形式 前盾外形尺寸 中盾外形尺寸 尾盾外形尺寸 盾尾刷密封数量 盾尾间隙 前盾安装土压传感器数量 盾体部总重（含设备） 最大总推力 油缸数量 油缸行程 最大推进速度 管片安装模式下最大外伸速度 管片安装模式下最大回收速度 位移传感器数量 推进油缸分区数量 推进系统装机功率 技术性能参数
盾构机技术性能参数主要部件名称详细部件名称技术性能参数整机主参数开挖直径护盾直径整机长度盾构机及后配套系统总重最小转弯半径刀盘主要参数刀盘形式系统最小超挖量标准刮刀切刀周边刮刀刀盘外缘保护刀滚刀轴向转动力矩重量扩挖方式超挖刀数量旋转接头刀盘驱动主要参数驱动形式转速最大理论扭矩额定最高转速理论扭矩脱困扭矩主驱动装机功率主轴承形式主轴承直径主轴承寿命主轴承密封工作压力主轴承密封形式主轴承润滑形式盾体主要参数形式前盾外形尺寸中盾外形尺寸尾盾外形尺寸盾尾刷密封数量盾尾间隙前盾安装土压传感器数量盾体部总重含设备推进系统主参数最大总推力油缸数量油缸行程最大推进速度管片安装模式下最大外伸速度管片安装模式下最大回收速度位移传感器数量推进油缸分区数量推进系统装机功率铰接系统主参数类型最大收缩力油缸数量油缸行程最大外伸速度最大回收速度位移传感器数量铰接油缸分区数量铰接转向角度铰接密封参数密封形式密封数量密封使用寿命最大承压力人闸主要参数舱室数量容量舱门数量主机长度含刀盘开挖直径安装撕裂刀开挖直径安装滚刀最大撕裂刀滚刀互换泡沫泥浆注入孔数量设计最大工作压力盾构机技术性能参数主要部件名称详细部件名称技术性能参数盾尾油脂系统主要参数泵站形式管路数量压力传感器数量注入点分布盾壳上管路布置形式集中润滑油脂系统泵站形式管路分布形式螺旋输送机主要参数数量螺旋输送机壳体内径最大扭矩最大转速达最大处理能力理论伸缩结构形式排碴闸门伸缩量排碴闸门最大承压重量螺旋输送机安全门保压泵的法兰接口皮带运输机主要参数驱动形式数量皮带宽度皮带长度转速最大处理能力皮带机装机功率同步单液注浆系统主要参数盾壳上管路布置形式注浆管路数量含备用管路注浆泵数量注浆泵型号单泵能力砂浆储存罐容积压力传感器数量冲洗管路形式泡沫系统主要参数管路数量注入口分布最大泡沫注入量控制模式用水量泡沫系统装机功率刀盘上的注入点泵流量泥浆罐容积泥浆泵装机功率管片安装机主要参数额定抓举能力侧向挤压力转动扭矩静扭矩型式驱动方式自由度移动行程旋转角度旋转速度控制方式超前钻机安装位置管片吊机主要参数形式起吊能力起吊高度移动行程控制方式导向系统参数形式测量精度有效工作距离监视系统参数摄像头数量显示屏数量后配套主参数拖车数量连接桥长度一段允许服务到与通过尺寸拖车外形尺寸后配套拖车行走方式冷却水系统主要参数冷却能力水管卷筒规格类型正反转泥浆澎润土注入系统主要参数盾构机技术性能参数主要部件名称详细部件名称技术性能参
土压平衡盾构机适应范围
土压平衡盾构机适应范围1. 引言土压平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的专用设备，它能够在土层中进行平衡掘进，并同时进行土层的支护和开挖。
土压平衡盾构机的适应范围取决于其技术参数和设计特点。
本文将从土层特性、盾构机结构和施工条件等方面，详细介绍土压平衡盾构机的适应范围。
2. 土层特性土层的特性对土压平衡盾构机的适应范围起着重要的作用。
土层的主要特性包括土质、含水量、强度和压缩性等。
2.1 土质土质是指土层的组成和颗粒大小分布。
土压平衡盾构机适应于各种土质，包括粉砂、黏土、砂土和饱和软土等。
然而，在特殊土质条件下，如岩石、高黏土含量和高砂含量的土层，可能需要采用其他类型的盾构机。
2.2 含水量含水量是指土层中水分的含量。
土压平衡盾构机适应于含水量较高的土层，如饱和软土和淤泥等。
在含水量较低的土层中，如干燥的沙土和粘性土，可能需要采用其他类型的盾构机。
2.3 强度土层的强度是指土层的抗剪强度和抗压强度。
土压平衡盾构机适应于强度较低的土层，如软土和低强度的黏土。
在强度较高的土层中，如岩石和高强度的黏土，可能需要采用其他类型的盾构机。
2.4 压缩性土层的压缩性是指土层在受力后的变形能力。
土压平衡盾构机适应于压缩性较好的土层，如软土和粘性土。
在压缩性较差的土层中，如砂土和砾石，可能需要采用其他类型的盾构机。
3. 盾构机结构土压平衡盾构机的结构决定了其适应范围。
盾构机的主要结构包括刀盘、推进系统、土压平衡系统和支护系统等。
3.1 刀盘刀盘是盾构机的主要工作部件，用于开挖土层。
刀盘的尺寸和形状决定了盾构机的适应范围。
较大直径的刀盘适用于较大直径的隧道开挖，而较小直径的刀盘适用于较小直径的隧道开挖。
3.2 推进系统推进系统是盾构机的核心部件，用于推动盾构机向前推进。
推进系统的性能和功率决定了盾构机的适应范围。
较强大的推进系统适用于较长距离的隧道施工，而较小的推进系统适用于较短距离的隧道施工。
3.3 土压平衡系统土压平衡系统是土压平衡盾构机的关键部件，用于平衡土层的压力。
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土压平衡盾构机主要技术参数的选择陈英盈(北京住总市政工程有限责任公司,北京100029)[摘 要]简要介绍盾构设备的基本组成,同时说明在设备采购过程中应根据土压平衡盾构施工的特点及工程线路地质状况对设备提出各系统主要技术参数配置的使用要求。
[关键词]盾构;土压平衡;后配套;技术参数[中图分类号]U45513+9 [文献标识码]C [文章编号]100121366(2004)0620050203 Choice of main technical parameter of earth pressure balance shield machineCHE N Y ing2ying 盾构法施工将掘进设备通过竖井送到地下一定深度后可做长距离水平掘进,具有机械化施工、隧道形状准确、质量高、衬砌经济、对地面建筑物影响可能最小、对环境无不良影响、保持水位、噪声小,对工作人员较安全等特点,近10余年在国内城市的地下铁路建设中广泛采用,它的优点得到了广泛的认可。
土压平衡(EPB)盾构机具有封闭的土仓,其基本工作过程是通过旋转的刀盘切削前方的土体,油缸推进刀盘实现掘进,同时使土体从刀盘开口处进入并充满土仓,在油缸的推力下仓内土体保持一定的压力用来平衡前方的土压力和水压力。
通过添加外加剂并搅拌土体使其具有适宜的流动性和不透水性,然后在基本保持土压平衡的条件下从螺旋输送机排出土体。
成洞后由盾构壳体支撑围岩,在盾构的尾部进行结构衬砌组装施工,同时对结构与围岩间的缝隙注浆填充,最后实现设计的线路及其结构尺寸要求。
土压平衡盾构适合的岩土条件在粘土到砂、中砾石的范围之间,当压力最大为2bar时,水渗透系数不应超过10-5m/s[3]。
水渗透系数过大时加处理剂会在工作面前面流掉,故不可能建立起支撑土压。
大的卵石会卡住螺旋输送机,地层条件变化时施工风险大,所以EPB盾构设备一般需要根据施工区段的地质情况及施工组织进行专项设计制作。
根据北京地区的地质特点及地铁穿越的地层主要为粘土、砂、砾石等现状,我们确定选用土压平衡式盾构,以下就盾构设备选购涉及到的主要技术参数的确定谈几点体会。
1 EPB盾构基本构成EPB盾构机由主体和后配套系统组成。
盾构机的主体结构由切削刀盘、切口环和支撑环(前体和中体)、盾尾构成,切削刀盘与切口环之间的空间为土仓。
后配套系统包括测量、同步注浆、泡沫泥浆注入、液压、盾构机控制系统以及压缩空气、强弱电控制输配、洞内通风等系统。
表1列举了在选购EPB盾构设备时需考虑的各系统主要技术参数。
2 切削刀盘211 刀盘基本类型的选择土压平衡式盾构采用的刀盘形式主要有胸板式和辐条式两种。
胸板式是保持刀盘的面板,在刀头切削位置留洞进土,对前方土体有一定的支撑作用,防止大块土塌方。
但开口率小的胸板式刀盘在粘土层容易产生土粘在板上的问题,进土效率较低,所以在粘土层常选用辐条式刀盘或开口率大的胸板式刀盘。
辐条式刀盘将刀具沿径向布置在4～6根辐条上,开口率较大,切削下来的土料很容易进入土仓,在搅拌中也不易粘到辐条背面。
在卵石层中施工时,这种刀盘形式有利于卵石、砾石与土体的剥离,减少摩擦。
但由于刀盘的刚度降低,增加了沉降的风险。
综述讨论表1 盾构机主要技术参数表主 项副 项盾 体 直径、长度(前体和中体)、盾构类型、机器最小水平转弯半径、最大工作压力、土压感应计、气闸人行门、带法兰螺旋输送机(超前钻)盾 尾 型式、铰接油缸数量、油缸内外直径、行程、盾尾密封、油脂管数量、注浆口数量推进油缸 数量、分组数量、油缸顶杆端支承、推进力、行程、工作压力、伸出速度、缩回速度刀 盘 数量、型式、直径、旋转方向、刀具类型、喷嘴数量、仿型刀、中心回转体刀盘驱动装置 数量、型式、液压马达数量、额定转矩、最大脱困转矩、转速、功率、主轴承型式、主轴承外径、主轴承寿命人 闸 数量、型式、长度、直径、工作压力、容纳人数管片拼装机 数量、型式、抓紧系统、自由度、旋转角度、管片宽度、举升油缸行程、纵向行程、控制方式螺旋输送机 数量、型式、直径、功率、最大转矩、转速、最大出土量(理论值)、出料口皮带输送机 数量、驱动方式、带宽、带长、输送速度、输送量后配套设施 管片储送架、管片吊车、吊车轨道、液压系统、冷却系统、注浆系统、注浆泵、压力测量装置、主驱动装置润滑泵、盾尾油脂泵、控制台、主配电柜、变压器、水管卷筒、电缆卷筒、控制导向系统 施工条件对刀盘设计有很大影响,不同围岩条件对刀头及盾构各部分磨损、破坏有很大区别。
施工总长度较长时要考虑刀盘和刀头的耐久性。
更换刀头、修复刀盘的方式宜在中间竖井处进行,或考虑将刀头设计成易于更换结构,如转动式、移动式,或辐条设计成转动式,将刀头退到土仓内更换刀具,比进入刀盘前面要减少危险。
切削刀头的磨损量应进行预测,北京地区的施工经验表明刀具在不均匀卵石层中磨损的同时容易发生崩角的现象,所以要精心设计刀头的形状并合理控制推进速度。
212 刀盘的支撑方式刀盘通过轴承与盾构机前体连接,其支撑方式一般有3种:中心支撑、中间支撑、周边支撑。
中心支撑是在轴线位置布置轴承。
其优点是轴承结构小,密封面积小,容易保证密封质量,但盾构壳体周边的刚度较差,故适合用于小直径盾构机。
周边支撑是将刀盘支撑在盾构周边壳体结构上,支撑刚度好,但轴承尺寸大,密封结构复杂,适合用于大直径盾构。
中间支撑介于前两者之间。
制造商根据机构布置等因素综合考虑这个问题。
我们采购的盾构机直径为6125m,属于中等直径尺寸,采用中间支撑方式,主轴承外径216m。
213 盾构推力的确定盾构的推力主要由盾构与地层之间的摩擦阻力F1、刀盘正面土压力F2、盾尾密封与管片之间的摩擦阻力F33部分组成,其它还有变向阻力、切口环前端的贯入阻力、后方台车的牵引阻力等。
F1=πDL cF2=πD2P d/4F3=πDμc式中:D为盾构机外径,L为盾构机长度,c 为松弛土的粘着力,P d为刀盘中心处侧向土压力,μc为每米管片长度摩擦阻力(经验值)。
盾构在施工中经常需要纠偏、转向,因此盾构的推力实际上要比计算出来的大,盾构实际配备的推力约为计算值的115倍。
还有一种计算总推力的经验公式F=απ/4D2式中:α为推力系数,取110。
214 刀盘扭矩的确定盾构配备的扭矩由9部分组成,下面是每部分的计算公式。
刀盘的切削扭矩M1=q u h max R0/2式中:q u为无侧限抗压强度,h max为刀盘每转的最大切削深度,R0为最外圈刀具的半径。
刀盘自重产生的旋转阻力矩M2=GR1μg式中:G为刀盘自重;R1为轴承的接触半径;μg为滚动摩擦系数。
刀盘的推力荷载产生的旋转阻力矩M3=W p R gμg式中:R g为轴承推力滚子接触半径,W p为推力荷载(W p=ωπR2P d,ω为刀盘密闭率,P d 为水平土压力,R为刀盘半径)。
密封装置产生的摩擦力矩M4=2πμ3F(n1R2s1+n2R2s2)式中:μ3为密封与钢之间的摩擦系数,F为密封的压力,n1、n2为密封圈数,R s1、R s2为密封的安装半径。
刀盘前表面上的摩擦力矩综述讨论M5=πωμp R3P d/3式中:μp为土层与刀盘之间的摩擦系数。
刀盘圆周面上的摩擦反力矩M6=2πRB P rμp式中:B为刀盘宽度;P r为作用在刀盘周边上的平均压力刀盘背面的摩擦力矩M7=2πωR3μp×018P d/3假定土舱内碴土压力为刀盘正面测向土压力的80%。
刀盘开口槽的剪切力矩M8=πR3Cτ(1-ω)式中:Cτ为土的抗剪应力。
刀盘土腔室内的搅动力矩M9=2π(R32+R42)L1Cτ式中:R3为刀盘支撑梁外径;R4为刀盘支撑梁内径;L1为支撑梁长度。
刀盘扭矩M为M1到M9之和。
计算中许多参数要进行假设,计算过程不是本文主题,我认为具体扭矩及其驱动机构功率配备均可由盾构机厂家提供,但采购方要了解其计算内容,有利于施工中的问题处理。
一般估算刀盘额定的驱动扭矩计算公式[1]T=αD3(kNm)式中:α为扭矩系数。
我们采购的盾构机额定扭矩为4350kNm,最大脱困扭矩为5200kNm,可算出其α为1718。
一般α取值可在8～23之间。
3 添加剂注入和搅拌装置添加剂注入装置由泵、注入孔、控制机构和管路等组成。
添加剂的作用是极大地改善土体流动性,减少刀具磨损,降低土体渗透性,降低刀盘扭矩,同时可以延长刀具寿命。
搅拌装置由刀盘、盘背搅拌翼、中隔壁上的固定翼或驱动翼组成。
搅拌装置使土体产生相对运动,防止发生共转、附着、沉淀等现象,使土与添加剂能搅拌较均匀,处于流动状态从而用螺旋输送机输出。
添加剂注入位置、口径、口数量需要根据工程地质条件和不同的目的设置,一般在盾构机正前方或外周部分(为进行超挖部分的填充)向土体内注入添加剂,有时在螺旋输送机上也要布置1～2处添加剂注浆孔提高螺旋输送机对压力水的密封性。
添加剂有4种类型,即矿物类材料、界面活性材料、高吸水性材料、水溶性高分子材料。
施工前要通过技术分析确定使用的添加剂类型,然后才能配备相应的设备,向设备制造商提出注浆方式、浆液类型。
在盾构推进的同时进行注浆为同步注浆,推进后迅速注浆为即时注浆。
注浆材料有双液浆和单液浆两种,施工单位需要根据围岩的稳定性确定注浆时间和浆液类型。
然后在盾构机订货中明确注浆要求,以便配备注浆管道和清洗系统。
4 其它因素411 顶进油缸及铰接油缸顶进油缸行程一般为管片宽度加操作富裕量100mm～150mm。
对于每环管片,最后闭合块的安装从径向或轴向插入,如果采用轴向插入,要求油缸有较长的行程。
对于标准型管片,其最后的封闭块都可以固定在一个位置(例如顶部),此处需要较长油缸,以满足插入行程。
而通用型管片,其管片位置沿圆周总是在变化,所以全部顶进油缸都要做成长油缸,具体长度与封闭块厚度、楔型角度有关。
当线路转弯半径小于250m时,一般要配铰接油缸,将盾构的前体与盾尾实现铰接,便于转向。
412 排土系统排土系统包括螺旋输送机和皮带输送机。
螺旋输送机的扭矩、出土量、盾构机推进速度及地质状况等因素有关,必须具备保持土仓土压力、地下水压力平衡并按照盾构推进量调节排土量的能力。
土仓上安装土压力传感器,随时将数据传输到计算机中。
操作人员通过螺旋输送机控制土仓压力,螺旋输送机可实现无级调速,我们采购的设备其调速范围在0～19rpm。
需要时采用调整出土速度的手段调整压力,通过形成土栓防止地下水涌出,直至关闭出土闸门。
螺旋输送机分为有轴和无轴两种,外壳和螺杆也可根据安装、更换需要设计成几段。
选型时必须确切了解目标地层的土质、卵石层的最大颗粒尺寸、地下水等条件,同时考虑盾构直径及隧道内外的条件。
有时采用无轴型,便于大直径的粒料通过,(下转第59页)综述讨论PDO 为一点对多点的数据通讯方式。