盾构机选型分析

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盾构机械设备的性能及选型分析

盾构机械设备的性能及选型分析1. 引言盾构机作为现代地下隧道施工的重要设备，在城市建设和基础设施建设中发挥着重要作用。

本文将对盾构机械的性能和选型进行详细分析，以帮助工程设计师和施工方在选择合适的盾构机械设备时做出明智的决策。

2. 盾构机械设备性能分析2.1 掘进能力盾构机械设备的掘进能力是评估其性能的一个重要指标。

掘进能力取决于盾构机的驱动力、推进速度以及其刀盘的结构设计和材料选择。

在选型过程中，需根据隧道的地质条件、长度和直径等因素综合考虑，选择具备充足掘进能力的盾构机。

2.2 安全性能盾构机械设备在施工过程中需要保证施工人员的安全。

因此，选型时应关注盾构机的安全性能表现，如智能监测系统、紧急停车装置、防震减振装置等。

这些装置的应用将最大程度地减少事故发生的可能性，确保施工人员的生命安全。

2.3 自动化程度近年来，随着科技的发展和智能化水平的提高，盾构机械设备的自动化程度越来越高。

自动化程度的提升不仅可以提高施工效率，还可以降低人工操作的风险。

选型时需根据具体工程需求和施工条件，选择自动化程度适宜的盾构机械设备。

2.4 维护保养成本盾构机械设备的维护保养成本包括设备的维修费用、易损件的更换费用以及设备故障停机带来的经济损失等。

选型时应考虑设备维护保养的难易程度、易损件的价格和更换周期等因素，并综合评估维护保养成本的经济性。

3. 盾构机械设备选型分析3.1 地质条件分析地质条件对盾构机械设备的选型至关重要。

需要考虑的地质因素包括地层稳定性、岩性和土壤类型等。

对于不同地质条件，应选择适宜的盾构机械设备，如硬岩盾构机、软土盾构机或土压平衡盾构机等。

3.2 隧道长度和直径隧道长度和直径直接影响到盾构机械设备的选型。

隧道长度较短、直径较小的工程可选择较小、灵活的盾构机械设备，而对于长隧道和大直径隧道的工程，则需要选择大型、高性能的盾构机械设备。

3.3 工期和成本工期和成本是盾构机械设备选型时需要综合考虑的因素。

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。

盾构机的分类及选型

◆手掘式盾构
◆半机械式盾构 ◆网格式盾构
闭胸式 SHIELD
闭胸式 SHIELD
東京湾横断道路 TUNNEL
闭胸式 SHIELD SHIELD O.D. ： φ１４１４０ｍｍ
闭胸式 SHIELD
地下鉄车站部・区间同時施工
３圆泥水式盾构（３ＭＦ） SHIELD O.D. ：８８４６×１７４４０ｍｍ
3．辅助工法的使用
掘进机施工隧道的辅助工法一般有：压气法、降水法、冻结法、注浆法等。前三种属于物理方法，注浆法属于化学方法。这些方法也主要是用于保证隧道开挖而的稳定，注浆法还能减少盾构机开挖过程中引起的地表沉降。一般密闭式掘进机使用最多的是注浆法。盾尾注浆用以填补建筑间隙，以减少地面沉降。在地层自立性能差的情况下，若采用手掘进、半机械式或网格式掘进机施工，就需采用压气法辅助施工，以高气压保证开挖面的稳定，在这一辅助工法下，施工人员易患气压职业病。当盾构机在砂质土或砂砾层中施工时，可考虑使用降水的方法改变地层的物理力学指标，增加其自立性能，确保开挖面的稳定。冻结法的施工成本较高，一般情况下不采用，但在长隧道的盾构对接中使用。
１９９５年
盾构选型的基本原则
开挖面稳定地层的适应性地下水处理沉降施工适宜性安全性辅助工法环境及公害
盾构类型与渗透性的关系
地层渗透系数
卵石层粗砂砾层中细砂砾层粉细砾层粗砂层中砂层细砂层淤泥质粘土淤泥
渗透系数
–– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– ––
环境因素的制约
敞口型的盾构机引起的地表沉降大于网格式盾构，更大于密闭式的掘进机。
基地条件的制约

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

盾构机选型

盾构机机型选择正确与否是盾构隧道工程施工成败的关键。盾构工法应用160多年来，因盾构选型欠妥或者不恰当，致使隧道施工过程出现事故的情况很多。如：选型不恰当，掘削面喷水，掘进被迫停止；掘削面坍塌致使周围建筑物基础受损；地层变形、地表沉降，致使地下管道设施受损，引起管道破裂，造成喷水、喷气、通讯中断、停电等事故。严重时整条隧道报废的事例也屡见不鲜。由此可见，盾构选型工作的重要性。
冲积粘土
冲积粘土一般强度非常低，若其自然含水率接近或超过液限，掘削面则不能自稳，故一般应选择半密闭式盾构（挤压式）或密闭式盾构。（1）当整个掘削断面和施工沿线均是N值为0～5的软弱粉砂及粘土地层时，宜采用挤压式盾构施工法。但是，该工法在施工过程中要挤压盾构周围的地层，并贯入推进，其推挤压力可能扰乱地层，使地层先行隆起。从盾构机通过后直到被扰乱地层获得稳定期间，不可避免地会引起一定程度的沉降，且沉降量大。（2）对于含砂量大、有硬软交错层、液限指数过大并含有砾石等冲积粘土层，宜采用密闭式（泥水式或土压平衡式）盾构机。
砂质土
洪就砂质土而言，一般情况下泥水盾构和土压盾构均可选用。（1）泥水盾构：若含水砂地层具备以下条件：渗水系数K≥10－2 cm／ s、74μ m以下的微细颗粒含量低于10％、匀粒系数Uc<10，采用泥水盾构时，掘削面易坍塌，很难确保掘削面稳定。这种情况下不宜再选泥水盾构。覆盖土薄且渗水系数大的砂层掘削中，易出现地表逸泥，也应注意。（2）泥土盾构：可以调节添加材的浓度和数量来适应砂土和粘土交错层掘削的土质变化，所以泥土盾构机是最适用的。但泥土充填是否密实、均匀及对掘削面土压的正确检测都非常重要，同时必须充分注意切削刀形状、搅拌机械等机械的选择。
洪积粘土
洪积粘土一般N值大，含水率低、掘削面能够自立。此外，因抗剪力大，变形小，故可无需挡土隔板。（1）在掘削面可以长时间自立的情况下，宜采用敞开式盾构工法，包括手式盾构、半机械式盾构、机械式盾构工法，同时辅以压气工法以增加掘削面稳定性。（2）一般全线掘削面都是洪积粘土的情况非常少，很多的情况是夹层中夹有含水砂层，这时选用封闭式盾构机。使用密闭式盾构机时，由于含水低的固结粘土吸水后粘附力增加，所以对周边支承式或中间式刀盘来说，易产生刀盘、土舱四周粘附压实固结粘土的现象。为此，多采用中心轴支承方式、轮辐刀盘掘削且搅拌效果好的加泥盾构机或气泡盾构机。

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—参考资料

渗透系数
k＜10-7m/s—土压式 10-7m/s＜k＜10-4m/s—土压、泥水式 k＞10-4m/s—泥水式
颗粒粒径
粘土、粉土含量＞ 40%—土压式粘土、粉土含量＜ 40%—泥水式
地下水压
水压＜0.3Mpa—土压式水压＞0.3Mpa——泥水式
土压式盾构：粉土、粘土、淤泥质粉土层泥水式盾构：河底、海底等高水压的中、粗砂、砾石、卵石地层
盾构选型
盾构的选型
◆ 是指采用何种盾构来施工。 ◆ 直接关系到隧道的顺利施工与否，选型不当会导致施工停顿、地表变形过大、工程造价严重超支等不良后果。 ◆ 选型的过程是技术性与经济性等条件综合评判的过程，盾构越复杂、操作要求就越高、造价也会越高。选型的目的就是要选出既安全可靠，又能保证合理进度与造价的盾构。
其他地层或地层组合采用土压平衡盾构机是合理的。
盾构的选型
细颗粒含量较多时，易充满整个土舱，从而建立土舱压力以平衡开挖面的土压。因此，大体上当岩土粉粒和粘粒的总量达到40％以上时，通常会选用土压平衡盾构机，相反的情况选择泥水盾构。粉粒的绝对大小通常以0.075mm为界。
盾构的选型
1.地质条件与水文地质条件
选型步骤
1.闭胸式还是敞开式； 2.泥水式还是土压式； 3.主要部件选择：刀盘、刀具、螺旋输送机； 4.主要参数计算：刀盘直径、开口率、转速、扭矩、功率，推力，掘进速度，螺旋输送机功率等； 5.后配套设备选择。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构的选型
盾构选型依据-地质水文-渗透系数
若地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时，选择泥水加压式盾构机是适合的。
盾构的选型
盾构选型必须满足以下三个技术问题： 1、支护：用什么支护形式来保护正面土体，确保在盾构推进过程中，保持开挖面稳定。（稳得住） 2、开挖：用什么刀具开挖正面土体。（掘得进） 3、排土：开挖下来的土渣，用什么排土方式可以迅速排土，使土舱内土渣排排出速度与开挖速度相符。（排得出）

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。

盾构机选型的影响因素探析

（作者单位：吉林建筑大学土木工程学院）◎房昕盾构机选型的影响因素探析引言：由于不占用地面资源，缓解地面交通和有利于环境保护等优点，地下空间的开发越来越受到重视。

城市地铁、过江隧道和地下商场等地下工程的建设，使得盾构法具有广泛的市场前景。

盾构法是以盾构作为施工机械在地面以下暗挖修筑隧道的一种施工方法。

盾构既能支承地层压力，又能在地层中掘进[1]。

从1825年第一台盾构机出现，盾构机的发展经历了4个阶段。

盾构施工技术进步显著，表现在隧道直径大、一次性掘进距离长、种类多和自动化程度高等方面。

目前盾构常用的机型为泥水平衡盾构和土压平衡盾构，它们各自代表了不同出土方式和不同工作面上土体平衡方式的特点，它们各自都拥有优缺点，不能简单说哪一种盾构最先进[2]。

因此，在选择上需要作经济比较和技术可行性分析。

一、盾构机选型原则选用的盾构机应对工程地质、水文地质有较强的适应性，首先要满足施工安全的要求；适应性、先进性、经济性相统一，在安全可靠的情况下，考虑技术先进性和经济合理性；满足隧道外径、长度、埋深、施工场地、周围环境等条件；满足安全、质量、工期、造价及环保要求；后配套设备的能力与主机配套，满足生产能力与主机掘进速度相匹配，同时，具有施工安全、结构简单、布置合理和易于维护保养的特点。

盾构机制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。

二、盾构机选型依据盾构机选型应以工程地质、水文地质为主要依据，综合考虑周围环境条件、隧道断面尺寸、施工长度、埋深线路的曲率半径、沿线地形、地面及地下构筑物等环境条件，以及周围环境对地面变形的控制要求，还有工期、环保等因素。

同时，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构机技术规范、施工规范及相关标准，对盾构机类型、驱动方式、功能要求。

三、盾构机选型的影响因素1.根据地层的渗透系数进行选型。

通常情况下，当地层的渗透系数小于10-7m/s，可以选用土压平衡盾构；当地层的渗透系数在10-7m/s～10-4m/s 之间时，既可以使用土压平衡盾构也可以使用泥水平衡盾构机；当地层的渗透系数在大于10-4m/s 时，应选用泥水平衡盾构机。

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。

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
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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。