盾构选型与地层特征
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精品课件
我国典型地区盾构选型
我国盾构应用较多或较早的地区是上海、广 州及北京地区，可以说这三个地区分别代表 了我国三大区域的土层特征，盾构特征。上 海是软土区域，广州是软弱不均区域，北京 是砂卵石地层为特点。
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上海地铁盾构选型
1. 盾构机选型依据及一般程序
上海属于软土地层，根据上海的地层特点，盾构机选型依据按其重要性 排列如下：
△ ○ A·B × × A· × ×
×△
A·B
× △ A·B × × B × ×
注（1）手掘式盾构、半机械掘削式盾构、机械掘削式盾构、网格式盾构，原则上采用气压工法。 无：不使用辅助工法 ○：原则上适合条件 A：化学注浆工法 有：使用辅助工法 △：使用时须加讨论 B：降水法 ×：原则上不适合的条件 -：特殊情况下也可以使用
◆手掘式盾构
◆半机械式盾构 ◆网格式盾构
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土压平衡盾构模拟视频
精品课件
土压平衡盾构及泥水平衡盾构原理
泥模形成区
地层
刀盘
压缩空气
连通管 压缩空气
进泥管
精品课件
泥浆
排泥管
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
>50 >50 >20
>50
<20
辅助工法
无有
种类
××
A
×△
A
×△
A
△○
○○△-
×-
辅助工法
辅助工法
无 有 种类 无 有
种 类
×× A ×× A
××
××
××
××
×△
△○
辅助工法
无有
种 类
×△ A ○○△-
○○○-
○-
△○○-
○-
×× ×× ××
××
混杂淤泥粘土的 10～15
<20 △ ○
A
△ ○ A △ ○ A ××
A:由于变频软起动，冲击小 B:离合器离合，冲击大 C:控制液压泵排气、可以低转速、缓慢起动，故冲击较
小
转速控制 （微调性）
好
A:由于变频，可控制转速和进行微调
差
好
B:由于采用离合器，不能实现无级调速
C:控制液压泵排量，可控制转速和进行微调
8
噪音
小
9
盾构内 温度
低
Hale Waihona Puke Baidu
10
维护保养
易
小 较低
易
大 较高 较困难
闭胸式 SHIELD
精品课件
闭胸式 SHIELD
精品课件
闭胸式 SHIELD
東京湾横断道路 TUNNEL
SHIELD O.D. ： φ１４１４ ０ｍｍ 精品课件
闭胸式 SHIELD
１９９５
年
地下鉄车站部・区间 同時施工
３圆泥水式盾构（３ＭＦ） SHIELD O.D. ：８８４６×１７４４
０ｍｍ 精品课件
精品课件
盾构选型中的地质因素：
广州地铁沿线的工程地质、水文地质条件比较复杂,其中最重要的特点是工 程范围内的岩土均一性差,物理力学特性差异大。地铁围岩既有十分松软富水的 淤泥质土、中细沙层,又有较坚硬的砂砾岩、花岗片麻岩、混合岩,以及介于上述 两类岩土之间具不同风化程度的软塑～ 硬塑状粘性土层。软硬相间的红色砂泥 岩是地铁隧道施工的主要地层。因此选择用于广州地铁施工的盾构时,要求它必 须有与上述地质条件相匹配的性能。
土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成层等各参数） · 开挖面稳定（自立性能） · 隧道埋深、地下水位 · 设计隧道的断面 · 环境条件、沿线场地（附近管线和建构筑物及其结构特性） · 衬砌类型 · 工期 · 造价 · 宜用的辅助工法 · 设计路线、线形、坡度
· 电气等其它设备条件
精品课件
实际上，在选定盾构时，不仅要考虑到地质情况，还要考虑到盾构 的外径、隧道的长度、工程的施工程序、劳动力情况等，而且还要综 合研究工程施工环境、基地面积、施工引起对环境的影响程度等。选 择盾构的种类一般要求掌握不同盾构的特征。同时，还要逐个研究以 下几个项目： (1) 开挖面有无障碍物； (2) 气压施工时开挖面能否自立稳定； (3) 气压施工并用其它辅助施工法后开挖面能否稳定； (4) 挤压推进、切削土加压推进中，开挖面能否自立稳定； (5) 开挖面在加入水压、泥压、泥水压作用下，能否自立稳定； (6) 经济性。
起动冲击
中 少 0.95 小
大
小
大 少 0.9 小
较小
大
小 较多 0.65
小
大
中
一般情况下 A:B:C=(1.5～2):2.5:1.0
C需要液压泵、大油箱、冷却装置等，故后续设备较多
电机驱动效率 高于液压驱动
A:利用变频起动电流小 B:采用切断磁粉离合器起动，电流小 C:由于无负荷起动电流小
A:起动扭矩可达额定扭矩的120％ B:约小20％ C: 起动扭矩可达额定扭矩的120％
精品课件
4．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。
C:液压系统的噪音一般大于电动机系统 C:液压系统功耗大，故温度较高
B:维护保养工作较少 C:液压系统的维护和保养一般较复杂，要求较高。
注：A驱动传递过程：变频电机＋减速器＋驱动刀盘
B驱动传递过程：电机＋离合器（磁耦）＋减速器精＋品驱课动件刀盘 C驱动传递过程：液压马达＋减速器＋驱动刀盘
盾构类型与渗透性的关系
➢ 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。
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➢ 基地条件的制约
泥水平衡式的掘进机必须配套大型的泥浆处理和循环系统，若需使 用泥水平衡盾构开挖隧道，就必须具备较大的地面空间。
➢ 设计线路、平面竖向曲线形状的制约
若隧道转弯曲率半径太小，就需考虑使用中间铰接的盾构。例如直 径为6m的盾构，其长度也有何6～7m，如将其分为前后铰接的两段， 显然增加了施上中转弯的灵活性。
精品课件
盾构类型与颗粒级配的关系
一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水 的塑流体，容易充满土仓，在土仓中可以建立压 力，平衡开挖面的土体。粗颗粒含量高的碴土塑 流性差，实现土压平衡困难。
盾构类型与颗粒级配的关系详见下图，图 中蓝色区域为淤泥粘土区，为土压平衡盾构适应 范围，绿色区域为粗砂、细砂区，即可使用泥水 盾构，也可经土质改良后使用土压平衡盾构，黄 色区域为卵石砾石粗砂区，为泥水盾构适用的颗 粒级配范围。
精品课件
一般原则
地质条件
手掘式盾构
半机械掘 削式盾构
机械掘削盾构 网格式盾构
分类
冲积 性粘 土
洪积 性粘 土
软岩
土质
腐植土 淤泥、粘土 砂质淤泥粘土 砂质淤泥粘土
垆姆粘土 砂质垆姆粘土 砂质垆姆粘土 风化页岩、泥岩
N值
0 0～2 0～5 5～10
10～20 15～25
>20
含水 率 (%)
>300 100300 >80 >50
地层渗透系数
卵石层
粗砂砾层
中细砂砾层
粉细砾层 渗
透
粗砂层
系
中砂层
数
(m / s )
细砂层 淤泥质粘土
淤泥
粘土
精品课件
–– 10 –– 1 –– 10- 1 –– 10- 2
泥水盾构
–– 10- 3
–– 10- 4
–– 10- 5 泥 水 、 土 压 盾 构
–– 10- 6
–– 10- 7
–– 10- 8
盾构按开挖面与作业室之间隔板构造可分为全敞 开式、半敞开式及闭胸式三种。
全敞开式
盾构
半敞开式 闭胸式
手掘式 半机械式 机械式 挤压式 泥水式
土压式
土压平衡式 加泥式土压平衡式
精品课件
国内外根据各种使用条件的不同，使用的盾构也不同， 特别是面板及刀具的形式多种多样。目前，应用最广 的是泥水盾构和土压平衡盾构。
砂质 土
砂 松散砂 密实砂
10～30 >30
×△
A·B
× × A·B × △ A· × ×
△○
A·B
△○
△ ○ B ××
A·
B
砂砾 大卵 石
松散砂砾 固结砂 混有大卵石的砂
砾 大卵石层
10～40 >40
×△
A·B
× △ A·B × × A· × ×
△○
A·B
△ ○ A·B △ ○ B × ×
×△
A·B
–– 10- 9 –– 10- 10
土压盾构
–– 10- 11
–– 10- 12
盾构类型与渗透性的关系
地层渗透系数对于盾构的选型是一个很重 要的影响因素。根据欧美和日本的施工经 验，当地层的透水系数小于10-7m/s时，可 以选用土压平衡盾构；当地层的渗水系数 在10-7m/s和10-4m/s之间时，既可以选用土 压平衡盾构也可以选用泥水式盾构；当地 层的透水系数大于10-4m/s时，宜选用泥水 盾构 。
盾构选型关键技术
工学博士 袁大军
北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心 北京
Beijing JiaoTong University Research Center of Tunneling and Underground Works，Beijing
2011年7月
精品课件
开敞式
新干线 TUNNEL
精品课件
精品课件
2. 根据地质条件选择盾构机类型
砂质土类自立性能较差的地层，应尽量使用密闭型的 盾构施工。若为地下水较丰富且透水性较好的砂质土，则应优先考虑 使用泥水平衡盾构；对粘性土，则可首先考虑土压平衡盾构。砂砾和 软岩等强度较高的地层自立性能较好，应考虑半机械式或敞口机械式 盾构施工。因在相同条件下，盾构复杂，操作困难，造价高，反之， 盾构简单，制造使用方便，造价低。
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5．盾构工法的选定程序流程图
精品课件
上海西延伸线贯通
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广州地铁盾构选型
广州地区复合地层的概念与特点 ：
广州位于珠江三角洲冲积平原的边沿,滨临南海,其中也分 布少量的低丘沟壑地貌。广州降水非常丰富,珠江水系的河流密布,地下水 位较高。
广州市区表层广泛分布第四纪沉积物,下覆是中生代白垩系红色碎屑 岩,北部地区有显露古生代二叠系和石炭系的砂页岩、页岩以及前震旦系 变质岩,东北部有燕山晚期侵入的花岗岩等。第四系沉积物主要由陆相和 海相沉积的淤泥、沙层、沙砾质粘土层等构成。下覆地层由于风化原因, 其残积层的厚度和深度差异较大,中度风化～ 微风化岩石的抗压强度为 10～150 MPa 。广州地区地质构造较为简单, 比较大的褶皱有珠江向斜、 广州背斜和沙河向斜,规模较大的断裂有七条,基岩裂隙比较发育。
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3．盾构机选型的其它条件
除了地质条件以外的盾构机选型的制约条件还很多，如工期、造价、 环境因素、基地条件等。
➢ 工期制约条件
因为手掘式与半机械式盾构机使用人工较多，机械化程度低，所以施 工进度慢。其余各类型盾构机因为都是机械化掘进和运输，平均掘进 速度比前者快。
➢ 造价制约因素 一般敞口式盾构机的造价比密闭式盾构机低，主要原因是敞口式盾构 机个象密闭式盾构机那样有复杂的后配套系统，在地质条件允许的情 况下，从降低造价考虑，宜优先选用敞口式盾构机。
精品课件
盾构类型与颗粒级配的关系图
粒 径 比 例
精品课件
盾构类型与水压的关系
• 当水压大于0.3MPa时，适宜采用泥水盾构。 如采用土压平衡盾构，螺旋输送机难以形 成有效的土塞效应，在螺旋输送机排土闸 门处易发生碴土喷涌现象，引起土仓中土 压力下降，导致开挖面坍塌。
• 当水压大于0.3MPa时，如因地质原因需采 用土压平衡盾构，则需增大螺旋输送机的 长度，或采用二级螺旋输送机。
针对地下水条件，若其压力值较高（大于0.1MPa），就应优先 考虑使用密封型的盾构，以保证工程的安全，条件许可也可采用降水 或气压等辅助方法。 对于砾径较小的地层，可以考虑各种盾构的使用。若砾径较大，除自 立性能较好的地层可考虑采用手掘式或半机械式盾构外，－般应使用 土压平衡盾构，若需采用泥水平衡盾构的话，须增加一个鳄式碎石机， 在输出泥浆前，先将大石块粉碎。
（2）○主要表示希望选定的工法，但是也包括部分土质不适合的不得不精采用品的课情件形。
泥水式盾构
土压式盾构
土压盾构
泥土盾构
辅助工法
辅助工法
辅助工法
无
有
种 类
无
有
种 类
无
有
种 类
× △ A ×△ A × △A
○
-
○-
○-
○
-
○-
○-
△
-
○-
○-
○
-
○
-
○
-
-
-
△△△-
--
○○○-
--
○
- A○-
A ○-
△○
△△ A ○ -
○
-
△△
○-
△ ○ A △△ A ○ -
○
- A △△ A ○ -
△ △ A △△ A ○ -
△△
△△ A ○ -
盾构刀盘驱动方式比较表
序号 1 2 3 4 5
6
7
项目
变频电动机驱动（A） 一般电动机驱动（B） 液压驱动（C）
说明
驱动部外形尺寸 后续设备
效率（％） 起动电流
起动扭矩
我国典型地区盾构选型
我国盾构应用较多或较早的地区是上海、广 州及北京地区，可以说这三个地区分别代表 了我国三大区域的土层特征，盾构特征。上 海是软土区域，广州是软弱不均区域，北京 是砂卵石地层为特点。
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上海地铁盾构选型
1. 盾构机选型依据及一般程序
上海属于软土地层，根据上海的地层特点，盾构机选型依据按其重要性 排列如下：
△ ○ A·B × × A· × ×
×△
A·B
× △ A·B × × B × ×
注（1）手掘式盾构、半机械掘削式盾构、机械掘削式盾构、网格式盾构，原则上采用气压工法。 无：不使用辅助工法 ○：原则上适合条件 A：化学注浆工法 有：使用辅助工法 △：使用时须加讨论 B：降水法 ×：原则上不适合的条件 -：特殊情况下也可以使用
◆手掘式盾构
◆半机械式盾构 ◆网格式盾构
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土压平衡盾构模拟视频
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土压平衡盾构及泥水平衡盾构原理
泥模形成区
地层
刀盘
压缩空气
连通管 压缩空气
进泥管
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泥浆
排泥管
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
>50 >50 >20
>50
<20
辅助工法
无有
种类
××
A
×△
A
×△
A
△○
○○△-
×-
辅助工法
辅助工法
无 有 种类 无 有
种 类
×× A ×× A
××
××
××
××
×△
△○
辅助工法
无有
种 类
×△ A ○○△-
○○○-
○-
△○○-
○-
×× ×× ××
××
混杂淤泥粘土的 10～15
<20 △ ○
A
△ ○ A △ ○ A ××
A:由于变频软起动，冲击小 B:离合器离合，冲击大 C:控制液压泵排气、可以低转速、缓慢起动，故冲击较
小
转速控制 （微调性）
好
A:由于变频，可控制转速和进行微调
差
好
B:由于采用离合器，不能实现无级调速
C:控制液压泵排量，可控制转速和进行微调
8
噪音
小
9
盾构内 温度
低
Hale Waihona Puke Baidu
10
维护保养
易
小 较低
易
大 较高 较困难
闭胸式 SHIELD
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闭胸式 SHIELD
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闭胸式 SHIELD
東京湾横断道路 TUNNEL
SHIELD O.D. ： φ１４１４ ０ｍｍ 精品课件
闭胸式 SHIELD
１９９５
年
地下鉄车站部・区间 同時施工
３圆泥水式盾构（３ＭＦ） SHIELD O.D. ：８８４６×１７４４
０ｍｍ 精品课件
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盾构选型中的地质因素：
广州地铁沿线的工程地质、水文地质条件比较复杂,其中最重要的特点是工 程范围内的岩土均一性差,物理力学特性差异大。地铁围岩既有十分松软富水的 淤泥质土、中细沙层,又有较坚硬的砂砾岩、花岗片麻岩、混合岩,以及介于上述 两类岩土之间具不同风化程度的软塑～ 硬塑状粘性土层。软硬相间的红色砂泥 岩是地铁隧道施工的主要地层。因此选择用于广州地铁施工的盾构时,要求它必 须有与上述地质条件相匹配的性能。
土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成层等各参数） · 开挖面稳定（自立性能） · 隧道埋深、地下水位 · 设计隧道的断面 · 环境条件、沿线场地（附近管线和建构筑物及其结构特性） · 衬砌类型 · 工期 · 造价 · 宜用的辅助工法 · 设计路线、线形、坡度
· 电气等其它设备条件
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实际上，在选定盾构时，不仅要考虑到地质情况，还要考虑到盾构 的外径、隧道的长度、工程的施工程序、劳动力情况等，而且还要综 合研究工程施工环境、基地面积、施工引起对环境的影响程度等。选 择盾构的种类一般要求掌握不同盾构的特征。同时，还要逐个研究以 下几个项目： (1) 开挖面有无障碍物； (2) 气压施工时开挖面能否自立稳定； (3) 气压施工并用其它辅助施工法后开挖面能否稳定； (4) 挤压推进、切削土加压推进中，开挖面能否自立稳定； (5) 开挖面在加入水压、泥压、泥水压作用下，能否自立稳定； (6) 经济性。
起动冲击
中 少 0.95 小
大
小
大 少 0.9 小
较小
大
小 较多 0.65
小
大
中
一般情况下 A:B:C=(1.5～2):2.5:1.0
C需要液压泵、大油箱、冷却装置等，故后续设备较多
电机驱动效率 高于液压驱动
A:利用变频起动电流小 B:采用切断磁粉离合器起动，电流小 C:由于无负荷起动电流小
A:起动扭矩可达额定扭矩的120％ B:约小20％ C: 起动扭矩可达额定扭矩的120％
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4．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。
C:液压系统的噪音一般大于电动机系统 C:液压系统功耗大，故温度较高
B:维护保养工作较少 C:液压系统的维护和保养一般较复杂，要求较高。
注：A驱动传递过程：变频电机＋减速器＋驱动刀盘
B驱动传递过程：电机＋离合器（磁耦）＋减速器精＋品驱课动件刀盘 C驱动传递过程：液压马达＋减速器＋驱动刀盘
盾构类型与渗透性的关系
➢ 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。
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➢ 基地条件的制约
泥水平衡式的掘进机必须配套大型的泥浆处理和循环系统，若需使 用泥水平衡盾构开挖隧道，就必须具备较大的地面空间。
➢ 设计线路、平面竖向曲线形状的制约
若隧道转弯曲率半径太小，就需考虑使用中间铰接的盾构。例如直 径为6m的盾构，其长度也有何6～7m，如将其分为前后铰接的两段， 显然增加了施上中转弯的灵活性。
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盾构类型与颗粒级配的关系
一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水 的塑流体，容易充满土仓，在土仓中可以建立压 力，平衡开挖面的土体。粗颗粒含量高的碴土塑 流性差，实现土压平衡困难。
盾构类型与颗粒级配的关系详见下图，图 中蓝色区域为淤泥粘土区，为土压平衡盾构适应 范围，绿色区域为粗砂、细砂区，即可使用泥水 盾构，也可经土质改良后使用土压平衡盾构，黄 色区域为卵石砾石粗砂区，为泥水盾构适用的颗 粒级配范围。
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一般原则
地质条件
手掘式盾构
半机械掘 削式盾构
机械掘削盾构 网格式盾构
分类
冲积 性粘 土
洪积 性粘 土
软岩
土质
腐植土 淤泥、粘土 砂质淤泥粘土 砂质淤泥粘土
垆姆粘土 砂质垆姆粘土 砂质垆姆粘土 风化页岩、泥岩
N值
0 0～2 0～5 5～10
10～20 15～25
>20
含水 率 (%)
>300 100300 >80 >50
地层渗透系数
卵石层
粗砂砾层
中细砂砾层
粉细砾层 渗
透
粗砂层
系
中砂层
数
(m / s )
细砂层 淤泥质粘土
淤泥
粘土
精品课件
–– 10 –– 1 –– 10- 1 –– 10- 2
泥水盾构
–– 10- 3
–– 10- 4
–– 10- 5 泥 水 、 土 压 盾 构
–– 10- 6
–– 10- 7
–– 10- 8
盾构按开挖面与作业室之间隔板构造可分为全敞 开式、半敞开式及闭胸式三种。
全敞开式
盾构
半敞开式 闭胸式
手掘式 半机械式 机械式 挤压式 泥水式
土压式
土压平衡式 加泥式土压平衡式
精品课件
国内外根据各种使用条件的不同，使用的盾构也不同， 特别是面板及刀具的形式多种多样。目前，应用最广 的是泥水盾构和土压平衡盾构。
砂质 土
砂 松散砂 密实砂
10～30 >30
×△
A·B
× × A·B × △ A· × ×
△○
A·B
△○
△ ○ B ××
A·
B
砂砾 大卵 石
松散砂砾 固结砂 混有大卵石的砂
砾 大卵石层
10～40 >40
×△
A·B
× △ A·B × × A· × ×
△○
A·B
△ ○ A·B △ ○ B × ×
×△
A·B
–– 10- 9 –– 10- 10
土压盾构
–– 10- 11
–– 10- 12
盾构类型与渗透性的关系
地层渗透系数对于盾构的选型是一个很重 要的影响因素。根据欧美和日本的施工经 验，当地层的透水系数小于10-7m/s时，可 以选用土压平衡盾构；当地层的渗水系数 在10-7m/s和10-4m/s之间时，既可以选用土 压平衡盾构也可以选用泥水式盾构；当地 层的透水系数大于10-4m/s时，宜选用泥水 盾构 。
盾构选型关键技术
工学博士 袁大军
北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心 北京
Beijing JiaoTong University Research Center of Tunneling and Underground Works，Beijing
2011年7月
精品课件
开敞式
新干线 TUNNEL
精品课件
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2. 根据地质条件选择盾构机类型
砂质土类自立性能较差的地层，应尽量使用密闭型的 盾构施工。若为地下水较丰富且透水性较好的砂质土，则应优先考虑 使用泥水平衡盾构；对粘性土，则可首先考虑土压平衡盾构。砂砾和 软岩等强度较高的地层自立性能较好，应考虑半机械式或敞口机械式 盾构施工。因在相同条件下，盾构复杂，操作困难，造价高，反之， 盾构简单，制造使用方便，造价低。
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5．盾构工法的选定程序流程图
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上海西延伸线贯通
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广州地铁盾构选型
广州地区复合地层的概念与特点 ：
广州位于珠江三角洲冲积平原的边沿,滨临南海,其中也分 布少量的低丘沟壑地貌。广州降水非常丰富,珠江水系的河流密布,地下水 位较高。
广州市区表层广泛分布第四纪沉积物,下覆是中生代白垩系红色碎屑 岩,北部地区有显露古生代二叠系和石炭系的砂页岩、页岩以及前震旦系 变质岩,东北部有燕山晚期侵入的花岗岩等。第四系沉积物主要由陆相和 海相沉积的淤泥、沙层、沙砾质粘土层等构成。下覆地层由于风化原因, 其残积层的厚度和深度差异较大,中度风化～ 微风化岩石的抗压强度为 10～150 MPa 。广州地区地质构造较为简单, 比较大的褶皱有珠江向斜、 广州背斜和沙河向斜,规模较大的断裂有七条,基岩裂隙比较发育。
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3．盾构机选型的其它条件
除了地质条件以外的盾构机选型的制约条件还很多，如工期、造价、 环境因素、基地条件等。
➢ 工期制约条件
因为手掘式与半机械式盾构机使用人工较多，机械化程度低，所以施 工进度慢。其余各类型盾构机因为都是机械化掘进和运输，平均掘进 速度比前者快。
➢ 造价制约因素 一般敞口式盾构机的造价比密闭式盾构机低，主要原因是敞口式盾构 机个象密闭式盾构机那样有复杂的后配套系统，在地质条件允许的情 况下，从降低造价考虑，宜优先选用敞口式盾构机。
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盾构类型与颗粒级配的关系图
粒 径 比 例
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盾构类型与水压的关系
• 当水压大于0.3MPa时，适宜采用泥水盾构。 如采用土压平衡盾构，螺旋输送机难以形 成有效的土塞效应，在螺旋输送机排土闸 门处易发生碴土喷涌现象，引起土仓中土 压力下降，导致开挖面坍塌。
• 当水压大于0.3MPa时，如因地质原因需采 用土压平衡盾构，则需增大螺旋输送机的 长度，或采用二级螺旋输送机。
针对地下水条件，若其压力值较高（大于0.1MPa），就应优先 考虑使用密封型的盾构，以保证工程的安全，条件许可也可采用降水 或气压等辅助方法。 对于砾径较小的地层，可以考虑各种盾构的使用。若砾径较大，除自 立性能较好的地层可考虑采用手掘式或半机械式盾构外，－般应使用 土压平衡盾构，若需采用泥水平衡盾构的话，须增加一个鳄式碎石机， 在输出泥浆前，先将大石块粉碎。
（2）○主要表示希望选定的工法，但是也包括部分土质不适合的不得不精采用品的课情件形。
泥水式盾构
土压式盾构
土压盾构
泥土盾构
辅助工法
辅助工法
辅助工法
无
有
种 类
无
有
种 类
无
有
种 类
× △ A ×△ A × △A
○
-
○-
○-
○
-
○-
○-
△
-
○-
○-
○
-
○
-
○
-
-
-
△△△-
--
○○○-
--
○
- A○-
A ○-
△○
△△ A ○ -
○
-
△△
○-
△ ○ A △△ A ○ -
○
- A △△ A ○ -
△ △ A △△ A ○ -
△△
△△ A ○ -
盾构刀盘驱动方式比较表
序号 1 2 3 4 5
6
7
项目
变频电动机驱动（A） 一般电动机驱动（B） 液压驱动（C）
说明
驱动部外形尺寸 后续设备
效率（％） 起动电流
起动扭矩