盾构在石灰岩地区掘进参数分析表
掘进参数及盾构姿态
掘进参数及盾构姿态盾构开挖过程中，掘进参数及盾构姿态是主要的控制项目，而这两方面又是相互影响的。
掘进参数是手段，盾构姿态是目的。
掘进参数决定了盾构姿态的发展趋势，盾构姿态又决定掘进参数的选择，二者相辅相成，共同促进盾构施工的质量。
一、掘进参数小松TM632PMX盾构机属于土压平衡盾构机，主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系统等组成（盾构机主体）。
根据盾构机的组成，掘进参数主要有以下几方面。
1、土压土压力主要由水压以及土体压力组成（还有渗透力的作用）。
掘进中一般按照土体埋深考虑静水压力以及适当考虑土体压力，但都应根据具体地质考虑计算土压。
实际掘进中的土压除考虑静水压力以及理论的土体压力外，应根据计算土压以及实际出土量以及地面沉降综合考虑。
实际各种地层土压还应考虑地面建筑物状况以及隧道上方管线布置，通常，对于各种含水或富含水砂层并且地面有建筑物状况，土压应考虑高于隧道埋深静水压力并能够产生隆起以应对后期沉降；对于需要进行半仓气压掘进地层，土压也需高于隧道埋深的静水压力以保证正常出土量；对于弱含水地层，土压不必完全按照埋深静水压力考虑，可以根据出土量及地面沉降进行适当增减；对于富含粘粒质地层，即考虑半仓气压掘进但并非欠土压，以免刀盘粘结。
2、总推力正常掘进推力由刀盘切削土体的推力，土仓压力对盾体的阻力，盾体与土体的摩擦力以及后配套拉力组成。
在始发进洞阶段，由于盾构进入加固区时，正面土体强度较大，往往造成推进油压过高，加大了钢支撑承受的荷载，为了防止盾构后靠支撑及变形过大，必须严格控制盾构推力的大小。
把盾构总推力控制在允许范围内，避免因盾构总推力过大，造成后靠变形过大或破坏，导致管片位移。
在正常施工阶段，可适当加大推力，可以避免过多沉降（边推边注浆）。
3、掘进刀盘扭矩刀盘扭矩指盾构机掘进过程中刀盘切削土体时需要刀盘驱动系统提供的作用力，刀盘扭矩由土体切削扭矩，土体搅拌需要的扭矩组成。
灰岩地区泥水盾构长距离掘进施工技术
灰岩地区泥水盾构长距离掘进施工技术【摘要】本文通过广州九号线灰岩区隧道长距离施工遇到的岩溶区的典型困难及解决技术方案的探讨和总结，以提高盾构机在岩溶地区的施工效率，以达到良好的社会效益和经济效益。
【关键词】泥水盾构；灰岩；掘进1．前言本文依托广州九号线地铁【广州北站~花都广场站】土建工程针对岩溶地区开展了泥水盾构机长距离掘进技术的探讨。
该技术针对岩溶地区灰岩强度高达90Mpa且岩溶发育等情况，结合泥水盾构施工特点，对泥水盾构机在岩溶区掘进策划，掘进时优化，加强地面监测并及时反馈监测信息，总结泥水盾构机在灰岩地区长距离掘进的施工技术。
应用该技术顺利穿越了3km的灰岩区，完成了盾构隧道掘进任务，为以后泥水盾构机在类似地质的掘进提供了借鉴和参考。
2．灰岩区长距离施工主要存在的风险和难点：① 隧道穿越高强度硬岩，对刀具磨损严重，且容易堵管。
② 隧道穿越富水砂层，不利沉降控制。
③ 管路及中继泵的磨损。
④ 岩溶区的地质灾害多，加强注浆和监测控制溶洞对盾构机的掘进风险。
⑤ 长距离上软下硬姿态控制困难。
3．长距离施工难点对策和现场解决措施3.1 刀盘、刀具的稳定和合理配置目前大多数泥水盾构机刀盘开口率都在25%左右，不满足在上部砂及粘性土、下部灰岩地层中的渣土排放需要。
另外，刀盘圆周运动特性导致刀盘中心圆周运动速度低，渣土流动性差，在这类地层中易形成泥饼，因而对刀盘进行相应改进是很必要的。
① 开口率设置。
由于灰岩的部分裂隙发育存在易崩裂的特性，且存在部分粘土层。
针对上述不良地质的要求，盾构刀盘最大开口宽度控制在340mm以内，可以让切削下来的土渣顺利进入土仓，减小刀盘前面结泥饼的机会，且利于硬岩被切削后能从刀盘不同部位同时进入土仓。
图3-1 渣土处理系统分离的渣土② 刀具的选用除了常规刀具采用全断面滚刀应对硬岩外，还根据现场施工优化刀具的配置。
穿越灰岩区我们也发现：铲刀在之前区间掘进过程中遇到高强度灰岩比较容易掉落的问题（图3-2）。
盾构掘进及主要参数计算
作用于管片顶部的荷载，采用松弛土压力，以考 虑地基的拱效应。
考虑地面超载作用，相关公式如下：
v
B1 ( c / B1 ) (1 ek0 tanH / B1 ) k0 tan
p e k0 tan H / B1 0
/4/2
B1 R0 cos(
2
)
H1
H
p0
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土压力(kPa)
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监测断面的地质条件
本次隧道围岩压力监测拟结合工秳地质条件和地 面建筑物情况开展研究。
1、 监测断面的地质条件
监测断面从上到下主要 为：人工填土局<1>， 粉土<4> 、可塑状粉 质粘土〈5-1〉，硬塑粉 质粘土〈5-2〉；隧道洞 身为全风化带〈6〉，洞 底为强风化带〈7〉。
研究结果表明：
目前设计中常用的惯用设计法土压力计算模型是 合理的，泰沙基（Terzaghi）松弛土压力不实测 土压力基本接近，实测稳定土压力不计算土压力 分布觃律是吻合的。
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管片内力不发形的现场监测试验研究
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(2) 掘迚推力 F
盾构的掘迚总推力是由各种推迚阻力的总和来确 定。推迚阻力主要由以下几项构成：
计算值 计算值与稳定后 (kPa) 实测值相对误差(%)
520 拱顶316° 98.3
528 拱腰249° 98.1
525 拱底228° 143.5
521 拱底180° 123.1
522 拱腰103° 70.8
511
拱腰92°
93.4
23.6
盾构掘进主要参数计算方式
盾构掘进主要参数计算方式目录1、纵坡 (3)2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法 (4)2.1深埋隧道土压计算 (5)2.2浅埋隧道的土压计算 (5)2.2.1主动土压力与被动土压力 (5)2.2.2主动土压力与被动土压力计算： (6)2.3地下水压力计算 (7)2.4案例题 (8)2.4.1施工实例1 (8)2.4.2施工实例2 (10)3、盾构推力计算 (12)4、盾构的扭矩计算 (12)1、纵坡隧道纵坡：隧道底板两点间数值距离除以水平距离如图所示：隧道纵坡=（200-100）/500=2‰注：规范要求长达隧道最小纵坡>=0.3%,最大纵坡=<3.0%2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法根据上述对地层土压力、水压力的计算原理分析，笔者总结出在土压平衡盾构的施工过程中，土仓内的土压力设置方法为：a、根据隧道所处的位置以及隧道的埋深情况，对隧道进行分类，判断出隧道是属于深埋隧道还是浅埋隧道（一般来说埋深在2倍洞径以下时，算作是浅埋段，2倍以上算深埋)；b、根据判断的隧道类型初步计算出地层的竖向压力；c、根据隧道所处的地层以及隧道周边地地表环境状况的复杂程度，计算水平侧向力；d、根据隧道所处的地层以及施工状态，确定地层水压力；e、根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，考虑0.010～0.020Mpa 的压力值作为调整值来修正施工土压力；f、根据确定的水平侧向力、地层的水压力以及施工土压力调整值得出初步的盾构施工土仓压力设定值为：σ初步设定=σ水平侧向力＋σ水压力＋σ调整式中，σ初步设定－初步确定的盾构土仓土压力；σ水平侧向力－水平侧向力；σ水压力－地层水压力；σ调整－－修正施工土压力。
g、根据经验值和半经验公式进一步对初步设定的土压进行验证比较，无误时应用施工之中；h 、根据地表的沉降监测结果，对施工土压力进行及时调整，得出比较合理的施工土压力值。
2.1深埋隧道土压计算深埋隧道σ水平侧向力= q ×0.41×1.79S ωq —水平侧向力系数见表1表1 水平侧压力系数表围岩分类 Ⅰ～Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 水平侧压力系数q1/61/6～1/31/3～1/21/2～1i=0.2，当B>5m ，取i=0.1；S —围岩级别，如Ⅲ级围岩，则S=32.2浅埋隧道的土压计算 2.2.1主动土压力与被动土压力盾构隧道施工过程中，刀盘扰动改变了原状天然土体的静止弹性平衡状态，从而使刀盘附近的土体产生主动土压力或被动土压力。
盾构施工关键参数的计算
-K 0φH B e ·у0+B H -K 0φ·B 1·уC1-eφ盾构施工关键参数的计算1）计算依据盾构掘进机选型主要性能参数的计算，根据工程和水文地质情况、盾构机厂商提供的结构和性能参数，参考有关资料进行。
2）计算内容盾构机的主要参数计算主要为土压平衡工况下盾构机推力和扭矩的计算。
⑴在软土中推进时，盾构机所需推力的计算地质参数选取：岩土容重 γ=2.0t/m 3岩土内摩擦角 φ=27°土的粘聚力 C=30Kpa=3.0t/m 2覆盖层厚度 最大：H max =20.3m ；最小H min =10.0m 地面上置荷载 Po=2t/m 2水平侧压力系数 λ=0.62盾构掘进机外径 D=6.39m盾构掘进机总长 L=7.755m盾构掘进机总重 W=300t管片每环的重量 W g =19.29t水平垂直土压之比 K o =1由于隧道沿线的埋深差别不大，最大处为20.3m ，最小为10.0m ，因此，计算最大埋深处的松动土压和两倍盾构掘进机直径的全土柱高产生的土压，并取其中的较大值作为作用于盾构掘进机上的土压计算：松动高度计算：1×tg27° 0-1×tg27°× 5.71 )(20.32.002+ e 20.3( )5.71-1×tg27°× ×1-e 3.05.71×2.0.5.71 (1- ) h = =7.08m )(.式中：松动土压P SP S =γh 0=2×7.08=14.16t/m 2两倍盾构掘进机直径的全土柱土压：P q =γh 0式中：h 0=2D=2×6.39=12.78mP q =γh 0=2×12.78=25.56t/m 2由于P q ＞P S所以，取P q 计算。
P o = P q +2=25.56+2=27.56 t/m 2P o1= P o +W/（D ·L ）=27.56+300/（6.39×7.755）=33.61t/m 2 侧压力计算：P 1 =P o1λ=33.61×0.62=20.84 t/m 2P 2 = （P o +γD ）λ =（27.56+2.0×6.39）×0.62=25.01 t/m 2 盾构掘进机的推力由盾构掘进机的外壳与土体之间的摩擦阻力F 1、刀盘承受的主动水平压力引起的推力F 2、土的粘接力引起的刀盘推力F3以及盾尾与管片之间的摩擦阻力F4几部分组成。
富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法(2)
富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法一、前言随着城市化进程的不断推进，城市地下空间的开发和利用越发重要。
然而，一些地质条件复杂的地区往往给盾构施工带来了困难。
富水石灰岩上软下硬地层就是其中一种典型的复杂地质情况。
为了解决这一问题，设计和研发了适用于该地质情况下的盾构掘进施工工法。
二、工法特点富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法具有以下特点：1. 结构简单：该工法采用盾构机作为主要设备，盾构机具有结构简单、操作方便等特点，能够适应复杂的地质情况。
2. 地层适应性强：对于富水石灰岩上软下硬地层，通过调整盾构机的工艺参数和施工参数，能够适应不同地质情况下的施工需求。
3. 施工速度快：由于盾构机具有自动化控制、巡航掘进等功能，能够实现高效快速的施工，提高施工效率。
4. 施工质量高：通过合理的施工工艺和质量控制措施，能够保证施工过程的质量，确保工程的稳定和安全。
三、适应范围富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法适用于以下范围：1. 地质条件：适用于富水石灰岩上软下硬地层的盾构施工，能够应对地下水丰富、地质层次复杂的情况。
2. 工程类型：适用于地铁、水库、隧道等地下工程的盾构施工，能够满足工程对施工速度和施工质量的要求。
四、工艺原理富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法基于以下工艺原理：1. 地质分析：通过地质勘探和岩土分析，获取并分析目标地层的地质信息，确定地质条件和地质参数，为后续施工提供依据。
2. 工艺参数调整：根据地质参数和施工实际情况，调整盾构机的工艺参数，包括刀盘转速、推进速度和土压等参数，以适应软硬地层转换时的施工需求。
3. 技术措施：采取钻孔预裂、喷浆固结、土压平衡等技术措施，提高施工过程的安全性和稳定性。
五、施工工艺富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法的施工工艺包括以下阶段：1. 设备准备：安装并调试盾构机，准备好所需的附件机具和设备。
盾构掘进及主要参数计算4
B1 R0 cos(
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/ 4 / 2
2
)
H1 H
p0
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150 100
计算土压力与实测土压力分布对比 不含抗力的计算土压力
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泥水平衡盾构的 2种平衡模式
泥水平衡模式：直接利用土仓泥水压力平衡掌 泥水平衡模式：直接利用土仓泥水压力平衡掌 子面的水压力和土压力。 气压复合模式：开挖仓内的泥水压力通过气压 气压复合模式：开挖仓内的泥水压力通过气压 调节方式进行控制。
3.2 主要掘进参数的计算
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管片内力与变形的现场监测试验研究
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(2) 掘进推力 F
盾构的掘进总推力是由各种推进阻力的总和来确 定。推进阻力主要由以下几项构成：
盾构外周和土体的摩擦阻力（ 盾构外周和土体的摩擦阻力 （如何测摩阻力？） 盾构正面阻力(土仓压力) 管片与盾构本体内壁之间的摩擦力
计算值与稳定后 实测值相对误差(%)
63.55 -43.89 9.15 14.67 -2.41 -4.43
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主要研究结论：
监测数据表明： 注浆时的实测土压力是计算土压力的1.6~2.8倍， 是稳定土压力的1.3~2.2倍。 盾尾注浆压力是施工过程管片外表面受到的最大 施工荷载，设计时外荷载取值应考虑注浆压力。 研究结果表明： 目前设计中常用的惯用设计法土压力计算模型是 合理的，泰沙基（Terzaghi）松弛土压力与实测 土压力基本接近，实测稳定土压力与计算土压力 分布规律是吻合的。
盾构机掘进参数设定19页PPT
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
凝灰岩地质条件下盾构机掘进参数关联性分析
凝灰岩地层在国内城市有着广泛分部，相应地质条件下的盾构 施工具备一定的代表性，本文通过对某项目凝灰岩地质条件下盾构 机掘进参数的统计和分析，旨在总结相关地质条件下各掘进参数之 间的关联关系，推演出一般规律，为相关施工提供经验借鉴。 1 刀盘参数分析
图 1-图 3 为某凝灰岩地质地铁盾构施工刀盘的主要测得的数据 （均为平均值），其中刀盘的土压力有较大的偏差，这也是土压力测 试中必然存在的问题，而刀盘转速度与刀盘扭矩测试较为准确。从 图 3.22 可知，刀盘转速主要在 1.2-1.5r/min 之间，统计的平均值 为 1.39r/min；图 1，刀盘扭矩主要在 2500-4000kN.m 之间，其平均 值为 3366.92kN.m。刀盘转速度与刀盘扭矩关系来看，两者的线性 相关性不高，从理论上而言，刀盘扭矩与刀盘转速度的相关性也是 不大的。
图 1 刀盘转速统计 图 2 刀盘扭矩统计
图 5 顶推速度统计 3 螺旋输送机参数分析
图 6-图 7 为螺旋输送机的参数，螺旋输送机的扭矩主要在 13-20kN.m 之间，其平均值为 16.6kN.m；螺旋输送机的转速主要有 6-11r/min 之间，其平均值为 8.5r/min。对于螺旋输送机的扭矩， 不仅受螺旋输送机的出土效率的影响，同时受渣土的物理力学性能 影响也明显，当渣土内粗颗粒含量高时，导致螺旋轴与圆筒之间的 摩阻系数大，对应的螺旋输送机扭矩也大。此外，当渣土中含有较 大粒径的颗粒时，大粒径颗粒夹在螺旋轴与圆筒之间的，其扭矩会 骤然增大，在大粒径颗粒输出螺旋输送机或被螺旋轴压碎时，其扭 矩将很快有一定量的降低。由此可对，对于同一环，螺旋输送机的 扭矩可在一定程度上反映螺旋输送机的出土效率；而对于不同地层 掘进施工时，扭矩也在一定程度上反映渣土的物理力学性能。
盾构机主要参数
系统名称
参数说明
1
整体说明
地层土质种类
软岩和粘土
最小转弯曲线半径
250m
最大坡度
3.50%
2
整体
总长
9m（大约）
总重
370吨（大约）
开挖直径
6,400mm
前盾外径
6,390mm
中盾外径
6,380mm
尾盾外径
6,370mm
盾尾间隙
45mm
装备总功率
1,650kW （大约）
最大掘进速度
80mm/min
数量
14个
压力
350bar
型式
被动式
最大行程差
150mm
最大转角
1.4度
5
管片安装器
类型
中心回转式
转速
0-1rpm
提升能力
120kN
径向行程
1,000mm
轴向行程
1,800mm
旋转角度
±200度
6
推进油缸
推力
42575kN
行程
2,000mm
数量［台］
32个
工作压力
300bar
7
螺旋输送机
型式
有轴
直径
超前注浆系统
1.5m3/h （备选项）
14
随机通风系统
二次通风系统?600mm
15
供电系统
有
16
压缩空气系统
2x 5.2m3/min@8bar空压机
6,400mm/6,500mm
最大转速
0-1.5rpm
额定扭矩
4,616kNm
脱困扭矩
6000kNm
驱动功率
建筑技术丨土压平衡盾构灰岩掘进技术分析
近年来，盾构施工已普遍用于城市地铁隧道工程，尤其是在大埋深、含水软弱地层更突显出其优越性，但当盾构处于上软下硬、富水溶洞、含水砂层等复杂地层时，可能面临较高风险，此时需采取多种措施及调整工作参数，以保证顺利掘进。
杨育僧等通过加密补勘和多种物探方法探明溶洞分步，并根据不同溶洞类型采取不同加固方案，采取信息化施工。
谢琪等指出溶洞改变围岩应力场，塑性变形出现于两侧围岩。
李炜明等通过数值计算指出岩溶地区衬砌整体变形拱底大于拱顶。
傅兴等指出采取物探、注浆等措施，标准贯入试验及盾构机土仓压力验证溶（土）洞处治合理性。
蒋磊等针对沿线砾岩夹泥质砂岩复合地层、断裂破碎带和复杂岩溶地层，盾构各关键部分进行设计与改进，对岩溶地层进行注浆预加固处理。
吴琼指出砂土地层采用水泥砂浆、膨润土浆液组成泥膜换刀作业。
当土压平衡盾构机处于灰岩地段，往往岩石软硬不均，有的超过 IOO MPa,有的风化严重，溶洞群密布，需不断调整掘进参数，渣土改良需开仓检查更换刀具，还需通过监测数据实时指导施工。
1、工程概况济南地铁1号线中间风井〜大杨站（风大区间）线路全长约2 033 mo 左右线分别在里程左K30+505~左K31+387＞右K30+493~右K31+384 范围内穿越两处灰岩段，左线隧道穿岩长度约725 m,右线隧道穿交界面，即上软下硬地层，基岩为中风化石灰岩，基岩长约798m,共约1.6km, 各存在4处土岩岩，上部覆土主要为粉质粘土，在灰岩段还揭露有大量溶洞且灰岩裂隙水较为丰富（图1、图2）。
图1灰岩段地质图（计算机截图）图2物探揭示溶洞发育（计算机截图）经勘查，灰岩单轴饱和抗压强度在33.5~83 MPa之间。
地层变化较大，包括软土地层、上软下硬复合地层、硬岩地层等。
灰岩中存在现状溶洞和破碎带，其中包含地下裂隙水为承压水，最大水头高程在拱顶以上8 m2、灰岩溶洞处理和地层加固2.1灰岩补勘考虑到灰岩地层的复杂性，对灰岩段进行地质补勘，钻孔于左右线隧道之间及两侧分布，沿区间线路方向共3排，钻孔间距在原详勘地质钻孔基础上加密至20mo补勘结果显示，区间灰岩段岩样最高强度达92.1MPa,溶洞数达129 个，其中直径小于1 m的79个，占总数的61.2%；不小于1 m的50 个，占总数的38.8%；不小于2 m的29个，占总数的22.5%；不小于 3 m的23个，占总数的17.8%0勘查报告提示，隧道施工过程中因溶洞周围岩体应力变化，溶洞充填物易坍塌而产生空洞，岩溶发育可能发生变化，影响围岩稳定。
灰岩复杂地层盾构刀具配置及掘进施工技术研究
Engineering Technology114《华东科技》灰岩复杂地层盾构刀具配置及掘进施工技术研究陈建庭（中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司，江苏 无锡 214000）摘要：灰岩地层岩溶发育，岩石强度高，盾构掘进施工中刀具磨损较快，导致施工工效较低，合理的刀具配置至关重要，广州地铁十一号大金钟站-广园新村站盾构区间就灰岩复杂地层优化刀具配置进行实践分析，总结了灰岩地区盾构刀具配置及掘进施工技术，对类似地层盾构掘进施工有重要的指导作用及借鉴意义。
关键词：盾构掘进；灰岩地层；刀具配置；掘进参数 1 概述 大-广区间隧17.8-25.9m，洞身主要位于<6-2>全风化炭质页岩、<7-2>强风化炭质页岩、<7S>强风化石英砂岩、<8C-1>中风化炭质灰岩、<8C-2>中风化灰岩、<9C-1>微风化炭质灰岩、<9C-2>微风化灰岩，<10-1>断层角砾岩，岩面起伏较大，岩面标高为-3.50m- -18.676m； 区域钻孔见洞隙率为18.2%，岩溶发育程度等级为中等发育。
2 盾构刀具配置整体方案区间存在不良地质如上软下硬，分化深槽、断裂带、溶洞等，岩石强度较高，下穿建房屋、桥梁、重要道路（构）筑物较多，地表环境比较复杂，合理优化刀具配置可较少换刀频率，降低施工风险。
在盾构机始发阶段，刀具配制为4把中心单刃滚刀、36把单刃滚刀，均为楔形齿刀。
掘进过程中通过逐步优化左右线刀具配置，对比分析刀具损坏形式，以验证刀具适应性、耐磨量及磨损形式，进而确定最优刀具配置方案。
3 刀具配置效果检查3.1 左线刀具配置及效果检查左线始发时全部使用楔形齿刀，分别掘进至103环、187环、216环、进行了刀具检查，刀具损坏均为掉齿居多、偏磨，更换刀具为楔形齿刀。
掘进至289环再次进行刀具检查,刀具损坏均为掉齿居多、偏磨,为了进一步对比分析楔形齿刀与重型光面刀到在在同一地层下适应性,边缘刀楔形齿刀更换为重型光面刀,正面刀更换为楔形齿刀。
盾构机掘进技术
2、盾构机方向调整
纠偏管片安装序列 盾构机
TBM方向
隧道设计中线 DTA
完成的隧道
纠偏曲线
盾构铰接
铰接对盾尾间隙的影响
盾构姿态和盾尾间隙
铰接行程和盾构姿态
根据铰接行程判断盾构姿态 调整盾构姿态有一段缓慢的过程
盾构姿态和盾尾间隙 盾构姿态和盾尾间隙的调整
行程差调整
行程差的调整
盾尾间隙的调整优先于行程差的调程差
连续震响声，
硬岩地层中的掘进
• 通常采用滚刀破岩掘进 • 含水量低时通常采用敞开模式掘进； • 掘进过程中一般采用高刀盘转速、低推进速度掘进； • 及时加注水或泡沫以降低刀具温度 • 加强刀盘检查和刀具更换
2、软硬不均地层中的掘进
• 典型地层：地质交错层 • 特点：刀盘扭矩变化大、盾构机前部间断震响且方向难以控制 • 一般采用低刀盘转速、低推进速度掘进，防止推进速度过快造成刀盘
行程差调整
行程差的调整
盾尾间隙的调整优先于行程差的调整 掘进方向会缩小行程差时，行程差超过30mm，考虑调整行程差
管片选型
• 提前考虑隧道转弯和纠偏曲线，预测转弯环的合理位置 • 盾尾间隙某一方向较小时，注意盾构调向 • 必须认真考虑管片选型，盾构掘进不能朝进一步减小盾尾
间隙的方向调整
管片说明
管片说明（北京6号线）
管片说明
• 管片分为标准环（P）、左转弯环（L）、右转弯 环（R）三种类型
• 如图右所示：
• 每环管片由6 (3＋2＋1) 块组成
• 管片采用错缝方式拼装， 弯曲螺栓连接
管片说明
• 转弯环左右宽度最大差距为48mm • 为了调节隧道的方向，安装转弯环时，需要把C
块安装在不同的位置。
盾构分类及选型
第二章盾构分类及选型隧道建设与盾构掘进机不可分离，所以盾构掘进机对各种地层的适应性非常重要。
1823年～1843年，世界上第一条人工开挖盾构隧道是由法国人Brunnel在伦敦泰晤士河下建成的，由于隧道掘进机与地层条件的不适应，长366m的隧道耗时达20年左右，隧道施工过程中遭遇了多次涌水，并付出了6个隧道工人生命的代价。
1991年6月29日贯通的长达49km（单条）英法海底隧道，耗时仅仅两年半，在如此短时内取得如此的成绩与隧道盾构正确选型密不可分。
英法海峡隧道法国侧隧道工程是在含水的白色白垩地层里施工，然后进入完全不渗透的兰色白垩地层里施工，然后进入完全不渗透的兰色白垩地层，选择了土压平衡盾构；而英国侧则根据地层的变化采用了通用型盾构。
前者掘进速率达1071m/mon，后者更是达到1487m/mon，说明该隧道的盾构选型是合适的。
1989开始动工建设的东京湾海底公路隧道全长15.1km，其中盾构隧道长9.1km，穿越的地层为软弱的冲积、洪积性土层，另外，该盾构隧道的一个最大特点是盾构必须能够承受 0.6MPa的水压，故采用8台直径14.14m的泥水式土压平衡盾构施工，东京湾隧道的成功建设也表明该类盾构的选择是合适的。
第一节盾构的构造一、盾构外形和材料1．盾构的外形作为一种保护人体的空间，隧道的形状因其使用要求不同、而造成盾构外形不同是理所当然的。
隧道掘进，无论盾构的形状如何，总是向轴线方向发展而成，所以，盾构的外形就是指盾构的断面形状。
从采用过的盾构来看，其外形有圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半圆形或与隧道断面相似的特殊形状等。
例如：将人行隧道筑成矩形，最大地利用了挖掘空间；将水利隧道筑成马蹄形，使流体的力学性能达到最佳状态；将穿山隧道筑成半圆形，可以使底边直接与公路连接等等。
但是，绝大多数盾构还是采用传统的圆形。
2．制造盾构的材料盾构在地下穿越，要承受水平载荷、垂直载荷和水压力，如果地面有构筑物，要承受这些附加载荷，盾构推进时，还要克服正面阻力，所以，盾构整体要求具有足够的强度和刚度。
盾构机掘进技术(基础)(含参数)
盾构机掘进技术培训总结一、掘进参数的选择1、掘进参数的选择依据：①地质情况判断②盾构机当前姿态③地面监测结果反馈④盾构机状况；地质情况的判断依据：①地质资料及补勘资料②掘进参数变化③渣土状态。
也就是说，盾构机目前要在什么样的地层中施工，是硬岩、软岩、沙层，还是断层等；目前盾构机的中心线是不是与隧道设计中心线相吻合，有偏差，怎样的偏差？地表面是不是有沉降？沉降了多少？建筑物是否有影响？盾构机目前的刀具状况怎样的？各系统是不是完好？等等由于盾构机的可操作性很强，掘进参数的选择不能一概而定，需根据不同的实际情况选择相应的掘进参数。
如：在地质条件较破碎的地质情况下应采用低速掘进，但刀具磨损较快时，应考率调整刀盘准速和掘进速度已获得最佳的贯入度；又如：盾构机栽头且偏离中线较大时，应考虑蛇行纠偏，防止过急纠偏造成管片开裂、错台或渗水等问题；所以掘进中一定要根据现场实际情况，灵活正确地选择掘进参数。
2、影响掘进的主要参数：掘进模式、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、推进力、推进速度、螺旋输送机扭矩、铰接油缸的行程、泡沫注入率等二、掘进模式的选择1、土压平衡式盾构机的掘进有三种模式：①敞开模式②半敞开模式③土压平衡模式采取何种掘进模式关键在于地层的自稳性和地下水含量决定的。
a 、敞开模式该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。
该掘进模式类似于TBM掘进，盾构机切削下来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出，土仓内仅有极少量的碴土，土仓基本处于清空状态，掘进中刀盘所受反扭力较小。
由于土仓内压力为大气压，故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。
b 、半敞开模式半敞开式有的又称为局部气压模式，该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。
其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力。
掘进中土仓内的碴土未充满土仓，尚有一定的空间，通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面和防止地下水渗入。
c 、土压平衡模式该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。
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监测点号
掘进时间 20140315 20140316 20140316 20140317 20140319 20140320 20140321 20140322 20140323 20140324 20140403 20140403 20140404 20140405 20140405 20140406 20140407 20140408 20140409 20140410 20140412 20140413 20140414
20131229 20131230 20131231 20140112 20140113 20140114 20140115
10
上面砂层 下面溶洞
11
上面粘残 积土层下 面溶洞
12
全断面溶 洞
12
全断面溶 洞
盾构在石灰岩地区掘进参数分析表（马-莲区
推力（T) 9836 9500 11234 9400 10600 8600 11320 11528 12078 9900 9500 9000 9500 9000 9000 9800 8800 9000 8600 9000 9700 9500 10000 掘进参数 扭矩（MN 速度 仓压（Bar） ·M） （mm/min 1.5 41 1.0/1.1/1.2 1.8 34 1.1/1.5/1.6 2.1 50 1.0/1.1/1.2 2 45 1.2/1.5/1.6 2.4 50 1.2/1.3/1.5 1.5 27 1.2/1.3/1.5 2.8 45 1.1/1.1/1.2 2.2 47 1.1/1.5/1.6 2.1 45 1.1/1.1/1.2 1.6 53 1.2/1.6/1.7 1.7 40 0.7/1.1/1.2 1.8 40 0.8/1.2/1.3 1.8 40 0.8/1.2/1.3 1.8 42 0.8/1.3/1.3 1.8 42 0.9/1.3/1.5 1.7 40 1.1/1.6/1.7 1.5 38 1.2/1.6/1.7 1.7 50 1.1/1.6/1.7 1.5 50 1.2/1.6/1.7 1.8 50 1.1/1.5/1.6 1.8 45 1.2/1.6/1.4 1.7 40 1.1/1.3/1.3 1.8 45 1.2/1.4/1.5 盾构机姿态 前点 水平 -53 -48 -31 -41 -48 -51 -55 -46 -49 -26 -34 -32 -20 -12 -9 -12 -2 -15 -13 7 -18 -17 5 垂直 -62 -61 -68 -60 -59 -47 -45 -64 -47 -54 -19 -9 -14 -16 -28 -27 -28 -24 -36 -9 -25 -30 -54 后点 水平 -65 -48 -47 -33 -63 -50 -63 -70 -61 -30 -34 -49 -39 -30 -20 -9 -12 -16 -22 -15 -13 -28 -4 垂直 -91 -79 -91 -84 -76 -61 -72 -80 -77 -76 -48 -26 -20 -24 -49 -49 -52 -37 -66 -29 -52 -51 -78
1
Y76 Y77-Y78 Y79 Y81 Y83 Y96 Y97 Y97 Y97 Y99 Y102 Y103 Y105-YIO6 Y107 Y109 Y110 Y114 Y115
2
114-118 119-122 125-128 139-144 154-158 159 163-164 168-171 176 全断面残 178-182 积土层 183-190 192-195 196-198 199-206
1.4/1.6/1.8 1.3/1.4/1.2 1.4/1.5/1.4 1.3/1.5/1.6 1.5/1.6/1.7 1.5/1.6/1.7 1.4/1.6/1.7 1.4/1.5/1.7 1.4/1.6/1.7 1.6/1.8/1.9 1.2/1.3/1.4 1.4/1.6/1.5 1.5/1.7/1.9 1.5/1.5/1.6
20131116 20131117 20131118 20131224 20131225 20131226 20131227 20131229 20140213 20140217 20140221 20140222 20140223 20140224 20140225 20140226 20140227 20140228 20140420 20140421 20140422 20140423 20141007 20141008214 6452 7300 6273 13500 14000 9500 12400
12385.22-12389.65 12389.65-12392.66 12394.05 12439.19-12442.09 12443.67 12446.73
Y139 Y140-141 Y141 Y156 Y157 Y158
20140926 20140927 20140928 20141005 20141006 20141007
序号
地质类别 环号 355-357 358-363 365-370 371-375 386-390 392 397-405 406-415 416-418 424-426 471 473-475 476-478 全断面砂 479 层 483-487 492-493 498-499 505-507 511 518-519 528-529 534-535 540-542
8
9
88-89 91-96 97-100 上面残积 101 土层下面 102-106 强风化灰 107-111 岩层 112-113
11561.45-11564.48 11565.99-11575.00 11575.00-11580.94 11582.50 11582.50-11589.91 11589.91-11597.39 11597.39-11600.51
5
Y125 Y127 Y128-Y129 Y130-Y131 Y158 Y160
631 632 636 上面砂层 下面微风 化灰岩层
12377.46 12379.00 12385.22
Y137 Y138 Y139
20140915 20140916 20140925
6
6
637-639 上面砂层 640-641 下面微风 642 化灰岩层 673-674 675 677
7
上面砂层 下面强风 化灰岩层 652 653-656 上面残积 657-660 土层下面 661-662 微风化灰 668-670 岩层 714-717 12409.16 12409.16-12415.07 12415.07-12421.09 12421.09-12424.39 12431.58-12436.32 12500.70-12506.69 Y144 Y144-145 Y145-146 Y147 Y155 Y169 20140930 20141001 20141002 20141003 20141004 20141013
9784 9000 9500 9800 11200 8260 8900 8940 8950 8300 9000 10500 9986 9500
1.7 1.4 2.1 2.3 2.2 1.5 2 1.5 1.5 1.2 1.4 1.4 1.5 1.4
36 35 32 37 42 46 40 40 41 34 42 33 32 37
15 22 15 14 11 0 2 8 7 14 14 16 16 -3
-64 -65 -52 -10 -13 -13 -13 -30 -29 -19 -29 -35 -24 -34
22 18 24 13 12 9 10 10 13 12 15 26 17 0
-86 -82 -80 -17 -27 -25 -18 -37 -37 -44 -38 -56 -64 -78
11739.96-11746.18 11746.18-11748.95 11841.99 12298.11 12302.62 11465.51-11470.03 11470.03-11472.89 11474.53 11474.53-11477,48 12376.67 12379.00-12382.07 12383.55 12424.39-12430.25
20140116 20140117 20140118 20140121 20140123 20140124 20140208 20140209 20140210 20140211 20140212 20140213 20140214 20140215
2
全断面残 积土层
207-210 211-212 274 578 581 24-26 27-28 29 30-31 全断面微 630 风化灰岩 633-634 层 635 663-666
里程 11962.05-11966.46 11966.46-11975.73 11977.0-11985.98 11985.98-11993.61 12008.46-12016.11 12019.10 12025.01-12038.38 12038.38-12053.25 12053.25-12057.97 12065.48-12070.06 12137.8 12139.11-12143.61 12143.61-12148.14 12149.63 12154.08-12161.59 12167.44-12170.61 12176.67-12179.54 12187.07-12191.63 12197.64 12206.60-12209.60 12221.65-12224.62 12230.64-12233.62 12239.58-12244.12
11600.51-11608.09 11608.09-11614.07 11616.92-11622.95 11637.96-11646.95 11660.37-11667.82 11669.42 11673.96-11676.91 11681.57-11687.43 11694.95 11696.42-11704.10 11704.10-11715.93 11717.43-11723,54 11723.54-11727.94 11727.94-11739.96