隧道施工盾构的分类及盾构机选型
盾构的分类及其工作原理
盾构的分类及其工作原理盾构作为一种现代化的隧道掘进技术，广泛应用于隧道建设和地下管网工程中。
它的分类和工作原理是大家在学习和了解盾构技术时必须掌握的基础知识。
一、盾构的分类根据盾构机的工作原理和结构特点，盾构可分为以下几类：1. 土压平衡盾构：土压平衡盾构是最常见的一种盾构类型，适用于稳定的软土和黏土层。
其工作原理是通过对盾构机前部施加适当的土压力来平衡管道周围土层的压力，保持隧道面的稳定。
土压平衡盾构一般配备有刀盘，刀盘上装有刀具，能够切削和推进土层。
2. 水压平衡盾构：水压平衡盾构主要用于软土层、淤泥和水下地层的掘进。
其工作原理是通过在盾构机前部与周围水压力相等的水力平衡，来消除土层和水的差异压力，保持隧道面的稳定。
水压平衡盾构一般需要在盾构机前部设置压力室，通过泥浆注入来维持水力平衡。
3. 双层壳体盾构：双层壳体盾构是一种特殊的盾构类型，它结合了土压平衡盾构和水压平衡盾构的优点，适用于不同地层的掘进。
双层壳体盾构的前部设有泥浆注入区和土压平衡区，可以根据不同地层的要求进行调整和切换。
4. 泥水平衡盾构：泥水平衡盾构主要用于稠密的粉质土和泥质土的掘进。
其工作原理是通过在盾构机前部注入泥浆来平衡土层的压力，同时利用泥浆的密度控制土层的稳定性。
泥水平衡盾构适用于较敏感的地层，能够减小地层沉降和地面沉降的风险。
二、盾构的工作原理盾构机的工作原理可以简单概括为：切削土层、推进管片、注浆补偿和排土运输。
1. 切削土层：盾构机前部的刀盘装有刀具，可以切削土层。
盾构机在掘进过程中，通过转动刀盘和推进盾构机来切削和破碎土层，实现隧道的掘进。
2. 推进管片：盾构机在切削土层的同时，还需要推进管片来支撑和构建隧道。
盾构机后部设有一个推进系统，可以将管片逐个推进到切削区域，并与前部的土层形成一环环的支护结构。
3. 注浆补偿：在盾构机掘进过程中，为了保持隧道的稳定，需要通过注浆来补偿土层的失去。
注浆可以填充土层中的空隙，增加土层的支撑能力，同时还可以降低地下水位和地层的沉降风险。
《盾构机分类及选型》课件
本课件将介绍盾构机的分类和选型，帮助您更好地了解和选择适合用于隧道掘进的特种土木工程机械设备。
作用： 盾构机通过推进的方式在地下隧道掘进过程中同时完成支撑和爆破土层的工 作。
结构和组成部件： 盾构机由主体结构、推进系统、导轨系统、排土系统、液压系统等部件组成。
优缺点： 矩形盾机具有适应性强、施工环境控制较好的优点，但刀盘转动较为复杂，构造复杂度较高。
开式盾构机
开式盾构机是一种常见的盾构机结构形式。
基本结构： 开式盾构机由盾体、刀盘、推进室等部分组成，前部没有闭合的壳体。
工作原理： 开式盾构机通过刀盘的旋转挖掘土层，同时进行支撑和排土工作。
适用工程特点和范围： 开式盾构机适用于软弱土层、沉积层等多种地质条件下的隧道掘进工程。
优缺点： 圆盾机具有掘进速度快、施工效率高的优点，但在硬岩地层中的适用性较差。
矩形盾机
矩形盾机是另一种常见的盾构机类型。
基本结构： 矩形盾机由盾体、刀盘、推进室等部分组成。
工作原理： 矩形盾机通过刀盘的旋转和前铰链的作用挖掘土层，同时推进室内进行支护，实现隧道的掘进。
适用工程特点和范围： 矩形盾机适用于较硬的地层，如岩石、玄武岩等，能够应对不同地质条件下的隧道工程。
盾构机的分类
盾构机可按照不同的方式进行分类。
按推进方式分类： 圆盾机和矩形盾机。
按盾构机构型分类： 开式盾构机和封闭式盾构机。
圆盾机
圆盾机是一种常见的盾构机类型。
基本结构： 圆盾机由盾体、刀盘、推进室等部分组成。
工作原理： 圆盾机通过刀盘的旋转挖掘土层，同时推进室内进行支护，实现隧道的掘进。
适用工程特点和范围： 圆盾机适用于软弱土层、淤泥层、砂质土层等多种地质条件下的隧道掘进工程。
盾构选型
盾构选型盾构选型包括盾构机选型与衬砌选型两个方面。
1.盾构的种类与选型盾构机是一种用钢板作成圆筒形结构的活动支撑,是通过软弱、含水地层,特别在海底、河底、城市内修建隧道的一种施工机械。
在盾构的支护下,可安全地进行掘进和衬砌。
盾构施工法是使用盾构机在地下掘进,边防止开挖面土砂崩塌边在机内安全地进行开挖作业和衬砌作业从而构筑成隧道的施工方法。
因此,盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大要素组成。
一般地,按开挖面与作业室之间隔墙构造可分为敞式、半开敞式及密封式三种。
密封式又可分为泥水加压式盾构和土压平衡式盾构。
泥水加压式盾构,是在切削刀盘后方设隔墙将盾构封闭起来,压力泥水送入此隔墙与掌子面之间的所谓泥水室,用泥水压力形成承压面,以抵抗地层水压,防止开挖面的塌方。
用切削刀盘进行开挖,切削下来的砂土经搅拌机搅拌成泥浆,由泥浆泵经排泥管道抽出,输送到地面泥水处理场。
一面切削,一面用千斤顶向前推进盾体,至一个衬砌管片宽度时,用盾尾拼装机进行管片安装。
泥水加压盾构有盾尾的漏水以及难以确认开挖面状态及刀具磨耗等确点,还需要较大的泥水处理场地。
泥水加压盾构对于不稳定的软弱地层或地下水位高,含水砂层,粘土以及冲积层以及洪积层等流动性高的土质,使用效果较好。
泥水加压平衡盾构具有土层适应性强、对周围土体影响小、施工机械化程度高等优点。
根据日本的实践,在砂层中进行大断面、长距离推进的盾构机,大多采用泥水加压式盾构机。
实践证明,掘进断面越大,用泥水加压式盾构机的效果越好。
泥水加压式盾构机除在控制开挖面稳定以减少地面沉降方面较为有利外,还在减少刀头磨损、适应长距离推进方面显示出优越性。
土压平衡盾构是在切削刀架及螺旋输送机内部充填的土砂所产生的压力与开挖面的土压保持平衡。
施工中一边掘进,一边控制推进千斤顶推力、推进速度、刀盘和螺旋输送机回转扭矩、速度以及闸门千斤顶的开口度,使之不断与开挖面的土压保持平衡。
有软稠度的粘质粉土和粉砂是最适合使用土压平衡式盾构机的土层。
盾构机分类及选型-
防止粘土附着对策（２）
• 扩大刀盘中央部分的开 口，重视泥土从刀盘中心 部进入土仓
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（３）
在土仓内隔壁上装备前后滑动式固定搅拌翼，并可从其前端添加泥浆
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（４）
装备在刀盘内侧可以覆盖整个区域的搅拌翼
• （1）工期条件的制约 • （2）造价因素的制约 • （3）环境因素的制约 • （4）基地条件的制约 • （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
2019年12月31日11时6 分
3 盾构机选型举例
3.１武汉地铁的路线与地质
2019年12月31日11时6 分
二号线穿越汉口和武昌，隧 道穿越地质种类比较全面： 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。
2019年12月31日11时6 分
螺旋机防止水喷涌对策（旋转出渣机）
2019年12月31日11时6 分
螺旋机更换零件及特点
更换零件
螺旋机前部套筒 ： 2层套筒（更换修补） 前部螺旋机 ： 可分割结构
2019年12月31日11时6 分
填补空洞用注入管配置
注入配管
前 方 ： 4处 前体外周 ： 4处 后体外周 ： 4处
同的盾构方法
一次衬砌法（仅保留管片一次衬砌，略去二次衬砌）
包缠保护膜盾构工法（为提高隧道衬砌的止水性和耐久性，在盾构机内对管片外
盾构
侧进行包缠保护膜施工）
现场浇注混凝土
盾尾内空架设钢筋浇注混凝土做衬法(照片 6.1.12)
盾构机的分类及选型
盾构机的分类及选型
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。
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盾构机的分类及选型
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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盾构机的分类及选型
1. 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。
土压盾构
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–– 10- 12
盾构机的分类及选型 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 。
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
《地下工程作业》盾构技术特点、分类及适用范围
盾构技术特点、分类及适用范围国培学员: S1.盾构法盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
盾构掘进机的特点:盾构掘进机（简称盾构）是地面下暗挖施工隧道的专用工程机械, 具有一个可以移动的钢结构外壳(盾壳), 内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置, 可以进行开挖、支护、衬砌等多种作业一体化施工, 广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程建设。
目前, 在欧美等工业发达国家使用盾构机进行施工的城市隧道占90%以上。
2、现代盾构掘进机集液压、机电控制、测控、计算机、材料等各类技术于一体, 属于技术密集型产品, 其生产主要集中在日本、德国、英国、美国、加拿大等少数发达国家, 其中又以德国、美国、日本技术最为先进。
盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行, 工艺技术要求高、综合性强（土建、机械)。
盾构施工技术的优缺点:优点:a）具有良好的隐蔽性；b）掘进速度快且施工费用不受埋置深度大而影响；c）适宜在不同颗粒条件下的土层中施工, 尤其在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性；d）多车道的隧道可做到分期施工, 分期运营, 可减少一次性投资。
缺点:a）盾构施工是不可后退的；b）盾构是一种价格昂贵、针对性很强的专用施工机械, 对于每一条用盾构法施工的隧道, 必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造, 一般不能简单的倒用到其它隧道工程中重复使用；3、c）对隧道曲线半径过小或隧道顶部覆土太浅时, 施工困难较大, 而且不够安全, 特别是饱和含水松软土层, 在隧道上方一定范围内地表沉陷尚难完全防止, 拼装衬砌时对衬砌整体防水技术要求很高。
4、盾构施工技术先在隧道的一端建造竖井或基坑, 以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发, 在地层中沿着设计轴线, 向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构机的分类 -回复
盾构机的分类-回复盾构机是一种用于地下工程中隧道开挖的专业设备。
根据不同的应用需求和工程要求，盾构机可以分为多个分类。
本文将一步一步回答关于盾构机分类的问题，以帮助读者更好地了解盾构机的应用领域和特点。
第一步：盾构机按照使用环境分类盾构机根据使用环境的不同，可以分为两类：土压平衡盾构机（Earth Pressure Balance Shield Machine，简称EPB盾构机）和水压平衡盾构机（Slurry Shield Machine）。
1. 土压平衡盾构机（EPB盾构机）：适用于软弱土壤、黏土和含水量较高的地层中的隧道开挖。
它利用盾构机内部的土压平衡系统，通过给予前方土体与盾构机内部土体较为相等的土压力来平衡地下水压力，以实现隧道的稳定开挖。
EPB盾构机广泛应用于城市地铁、水利工程、下水道建设等领域。
2. 水压平衡盾构机：适用于含有大量水分和较坚硬地层的隧道开挖。
它采用密闭的工作环境和水压平衡系统，能够在开挖过程中有效控制地下水位和地下水压力，保证隧道的安全稳定推进。
水压平衡盾构机通常用于河床、湖底隧道等水下工程。
第二步：盾构机按照施工方式分类盾构机也可以根据施工方式的不同进行分类，这将影响到盾构机的结构和工作原理。
1. 轮式盾构机：使用装有刀盘和轴承的切削头，通过切削地层并将地层推到井口，由提升机将土壤抛到地面上。
该类型盾构机适用于地层坚硬、粉状颗粒较少的隧道工程。
2. 双层或多层盾构机：具有更高的推力和更大的切削力，适用于较大断面的隧道工程，如大型地铁隧道、水利隧道等。
3. 泥水平衡盾构机：利用注入泥浆来平衡土压力，从而实现稳定的隧道开挖。
泥水平衡盾构机适用于含有较高水分和粉质黏土的地层。
4. 机械盾构机：采用机械切割头进行地层的开挖，并通过转运系统将土壤从切削头后方搬运到井口。
该类型盾构机适用于各种地质条件的隧道工程。
第三步：盾构机按照切削头类型分类盾构机还可以按照切削头的类型进行分类，不同类型的切削头适用于不同的地层和工程要求。
盾构发展史及构成和分类
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2 EPB / Mixshield Range. 粒径分布与盾构选型图
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Sieve Size
水利工程：南水北调中线、西线工程，海水西送，城市调 水，国际河流引水等。
海底隧道：汕尾，台山，渤海湾、台湾海峡的隧道等。
盾构技术在国内的应用现状
• 2000年我国盾构机（含TBM）数量大约20多台；2008年 约300台；目前已发展到近600台左右，由原来的集中在 几个大城市，现已向全国多个主要城市分散。
日本东京湾海底隧道
1989年，日本最引人注目的泥水盾构隧道工程开工。东 京湾海底隧道长10km，是世界最长公路专用海底隧道， 用八台直径14.14m泥水加压式盾构施工。
1996年，上海隧道工程股份有限公司施工总承包延安东路隧道 南线工程。长1300m圆形主隧道采用从日本引进的直径11.22m泥 水加压平衡盾构掘进机施工。
手掘式
半机械式
密闭式 气压平衡式
护盾式
土压平衡式
刀盘式
护盾式
泥水平衡式
护盾式
机械式
开敞式
正、反铲
开敞式
铣削式
刀盘式
护盾式
人工挖掘模式盾构机
敞开式 机械挖掘模式盾构机
软土
掘进机 盾构机
土压平衡式盾构机
全
密闭式 泥水平衡式盾构机
断
混合模式式盾构机
面
掘
单护盾硬岩掘进机
进 硬岩 机 掘进机
双护盾硬岩掘进机
• 改革开放30年来，我国高速发展，经济实力已经傲视全球 ，城市化的发展进程，使得地下空间的开发利用、隧道及 地下工程建设无论在规模和数量上都已经取得极大成就。 但是目前基础设施建设远远不能满足经济飞速发展、人民 生活需要。
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。
第三章 盾构施工定额
第三章盾构施工定额一、盾构施工简介（一）盾构机的构造1、盾构的外形盾构机的外形有圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半圆形和与隧道断面相似的特殊形状等，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主要用钢板成型制成。
大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难，可制成分体式，到现场进行就位拼装，部件的连接一般采用定位销定位、高强度螺栓连接，最后成型的方法。
3、盾构的基本构造所有盾构的形式从工作面开始均可分为切口环、支承环和盾尾三部分，以外壳钢板联成整体。
（二）盾构掘进机的分类按照不同的项目，盾构掘进机可以分成不同的类别。
1、按盾壳数量分：有单护盾、双护盾、叁护盾。
2、按控制方式分：有地面遥控和随机控制。
3、按开挖方法分：有人工、半机械、机械。
4、按开挖断面分：有部分断面开挖和全断面开挖。
5、按千斤顶布置位置分：千斤顶与机分离布置在混凝土环后称顶管机和千斤顶随机布置在混凝土环前。
6、按切割头刀盘形式分：刀盘固定称网格式刀盘；刀盘回转，刀盘上只装切割土的铲刀；刀盘回转，刀盘上装有切削土的铲刀与切割岩石的滚刀称混合型盾构以稳定被开挖地层。
对支撑面基本稳定的隧道可采用广义的常规盾构机。
（三）盾构掘进机工作原理1、泥水加压式盾构掘进机泥水加压式盾构，是在切削刀盘后方设隔墙将盾构封闭起来，压力泥水送入此隔墙与掌子面之间的所谓泥水室，用泥水压力形成承压面，以抵抗地层水压，防止开挖面的塌方。
用切削刀盘进行开挖，切削下来的砂土，经搅拌机搅拌成泥浆，由泥浆泵经排泥管道抽出，输送到地面泥水处理场。
一面切削，一面用千斤顶向前推进盾体，至一个衬砌管片宽度时，用盾尾拼装机进行管片安装。
这种盾构掘进机是针对在滞水砂层、河海底部等特殊的超软弱地层中进行隧道施工而研制的，近时期来它的应用范围得到推广，而被用于各种软土地层。
2、土压平衡盾构掘进机土压平衡盾构主要由盾壳、刀盘、螺旋运输机、盾构千斤顶、管片拼装机以及盾尾密封装置等构成。
盾构机施工技术大全
工事名： 地下鉄12号線 環状部
掘削距離：1095m 地質：泥岩、砂
2.1.3 土压平衡盾构机
刀盘 、刀具（刮刀、滚刀）、喷口
前盾 : 主轴承、主密封、驱动系统（液压马达、减速箱）
中盾: 推进油缸、拼装机
前、中盾与盾尾：铰接油缸、盾尾密封、管片拼装空间
螺旋输送机：出土控制、土塞
2.1 盾构机的类型与构造
2.1.1 盾构机
盾构机是是一个能支撑地层压力而又能在地层中掘 进的专用隧道施工设备。
主机是具有一定形状（园形、矩形等）的钢筒（箱） 形结构。 设置各种类型的开挖土体、 推进、安装衬砌 块等机构 。
主机后拖带安装有电气、液压、机械及辅助系统的 配套台车。
2.1.2 盾构机的型式
1号台车：操作控制室、同步注浆系统
2号台车：电机、液压泵站
3号台车：电气控制柜、各类油脂注入泵
4号台车：变压器、压缩空气系统
5号台车：电缆、冷却水卷盘等
连接桥架 盾构主机与后拖台车连接、皮带输送机
管片拼装机
其他系统简介
电气系统
电气系统是盾构机的重要组成部分，其设计依据盾构总体 设计提供的盾构参数、设备配置、控制要求和工艺要求等， 主要包含供配电、照明、控制、人机交互、数据采集等。
闭胸式盾构
A、土压平衡盾构机
以刀盘切削下来的泥土为介质，经盾构推进、压缩，建立起 稳定开挖面的土压，并通过控制开挖量与螺旋输送器的排土量之 间的平衡，保持土仓的压力与开挖面的土、水压力平衡的盾构。
B、泥水平衡盾构机
以具有一定压力的特制泥水（泥浆）作为稳定开挖面土、水 压力的介质，采用刀盘开挖，并通过对开挖量和泥水压力、流量 的控制，保持盾构泥水仓压力与开挖面的土、水压力平衡的盾构。 弃碴由泥浆携带通过管道输送至地面。
浅谈盾构机选型
浅谈盾构机选型【摘要】本文以天津地铁2号线第8合同段工程为例，对盾构机的选型作了简要的阐述，仅供大家参考。
【关键词】盾构选型工程地质水文隧道参数1引言随着“后水电时代”即将到来，水电工程项目不断减少，各水电施工单位也逐步投入到更广阔的市场中，力求在铁路、高速公路、机场、地铁、市政等非水电行业有所作为。
其中地铁施工就不可避免地会遇到盾构法隧道施工。
2盾构机分类盾构的种类按其结构特点和开挖方法来分可分为四大类：手崛式盾构（敞开式、正面支撑式、棚式），挤压式盾构（全挤压、局部挤压、网格），半机械式盾构（正反铲、螺旋切削、软岩掘进机），机械式盾构（开胸大刀盘切削、闭胸式，其中闭胸式又分为局部气压、泥水加压和土压平衡）。
3盾构机选型3.1选型原则。
在选择盾构时，不仅要考虑到地质情况、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。
3.2选型依据。
盾构机选型主要根据设计盾构区间的工程水文地质条件、盾构区间隧道的轴线设计、隧道覆盖厚度等。
本文以我单位在天津地铁2号线第8合同段工程中盾构机的选型为例进行论述。
1)工程地质条件(1）粘性土及粉土层。
盾构机在此地层中施工时，一般较容易控制，但常会发生刀盘粘附导致增大阻力和螺旋输送机的粘附堵塞，因而盾构机选型时应注重在刀盘形式、开口率、刀具、加泥位置等考虑解决方法。
(2)砂性土层。
盾构机在砂性土层施工比在粘土层施工稍为困难。
砂性土一般摩擦阻力大，渗透性好，在盾构机推进挤压下水分很快排出，土体强度提高，故不仅盾构机推进摩擦阻力大，而且开挖面土压力也较大，常会导致盾构机刀盘扭矩和总推力不足。
(3)砂卵石地层。
盾构机在此地层中施工远比在砂性土层中施工困难，盾构机选型时，必须从如何解决上述三个问题出发，对刀盘支撑方式、刀盘形式，刀具形状及布置方式，加泥加泡沫系统等方面认真研究。
(4)粉质粘土、粘质粉土、中细砂互层。
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隧道施工盾构的分类及盾构机选型【摘要】盾构是在软岩和土体中进行隧道施工的专门机具，使用盾构机开挖隧道的方法称为盾构法。
盾构法隧道前进是依靠设在盾尾的一组千斤顶克服盾构机重和周围土体产生的正面和侧壁的摩阻力，千斤顶支撑在已拼装好的环形隧道衬砌上，每拼装一环管片，千斤顶向前推进一个衬砌环间宽度。
【关键词】隧道；施工；盾构；分类；盾构机；选型
盾构是在软岩和土体中进行隧道施工的专门机具，使用盾构机开挖隧道的方法称为盾构法。
盾构法隧道前进是依靠设在盾尾的一组千斤顶克服盾构机重和周围土体产生的正面和侧壁的摩阻力，千斤顶支撑在已拼装好的环形隧道衬砌上，每拼装一环管片，千斤顶向前推进一个衬砌环间宽度。
1 盾构机分类
1.1 手掘式盾构
手掘式盾构构造简单，配套设备较少，因而造价低。
其开挖面可以根据地质条件全部敞开，也可以采取正面支撑随开挖随支撑。
在某些疏散的砂性地层，还可以按照土的摩擦角将开挖面分为几层，这时，就把盾构称为棚式盾构。
手掘式盾构的主要优点：正面是敞开的，施工人员随时可以观察地层变化情况，及时采取应付措施；当在地层中遇到桩、孤石等地下障碍物时，比较容易处理；可以向需要方向超挖，容易进行盾构纠偏，也便于在隧道的曲线段施工；造价低，结构设备简单，易
制造。
它的主要缺点有：在含水地层中，当开挖面出现渗水、流砂时，必须辅以降水、气压或地层加固等措施；工作面若发生塌方和沼气爆炸事故时，易引起危及人身及工程安全的事故；劳动强度大，效率低、进速慢，在大直径盾构中尤为突出。
手掘式盾构尽管有上述不少缺点，但由于简单易行，目前在地质条件较好的工程中仍广泛应用。
1.2 挤压式盾构
挤压式盾构分为全挤压及半挤压两种,前者是将手掘式盾构的
开挖工作面用胸板封闭起来，把土层挡在胸板外，这样就比较安全可靠，没有水、砂涌入及土体坍塌的危险，并省去了出土工序；后者是在封闭上局部开孔，当盾构推进时，土体从孔中挤入盾构，装车外运，劳动条件比手掘式盾构大为改善，效率也成倍提高。
挤压式盾构仅适用于软可塑的粘土层，适用范围比较狭窄。
全挤压施工由于有较大隆起变形，只能用于空阔的地段或河底、海滩等处;半挤压施工虽然能在城市房屋、街道下进行，但对地层扰动大，地面变形也很难避免，这是挤压式盾构的缺点。
网格式盾构是一种介于半挤压和手掘式之间的盾构形式。
这种盾构在开挖面装有钢制的开口格栅，称为网格。
当盾构停止推进时，网格起到挡土作用，有效地防止了开挖面坍塌。
这种盾构对土体的挤压作用比挤压式盾构小些。
网格式盾构也只适用于软可塑的粘性土层，地层含水时，尚需辅以降水、气压等措施。
1.3 半机械式盾构
半机械式盾构系在手掘式盾构正面装上挖土机械来代替人工开挖。
根据地层条件，可以安装反伊挖土机或螺旋切削机。
如果土质坚硬，可安装软岩掘进机的切削头子。
半机械式盾构的适用范围基本上和手掘式一样，其优缺点除可减轻工人劳动强度外，均与手掘式相似。
机械式盾构是手掘式盾构的切口部分，安装与盾构直径同样大小的大刀盘,以实现全断面切削开挖。
若地层能够自立或采取辅助措施后能自立，可用开胸机械式盾构。
2 盾构机选型
盾构机选型的关键在于针对地质及环境特点，选择经济合理的盾构机断面形状、刀盘刀具硬度、扭矩、工作面支承、开挖和运输设施、盾压的压浆工艺，既能在正常的地质条件下快速方便施工，又能在复杂困难的地段具有应变能力。
进行盾构选型之前，必须掌握沿线详细地质和水文资料，弄清设备土层垂直向及水平向分布，以及各类土的工程特点、土层中所含沼气状况。
还必须通过室内试验了解土的颗粒级配、含砂量、含粘土、砂土量，土体的含水量、液限、流限、塑限,土体的孔隙比、渗透系数、干湿容重、不排水抗剪强度、内摩擦角、标准贯入度、灵敏度、压缩系数和内聚力等，这些对盾构法隧道的施工设计都是必要的。
勘探中还必须了解地层中透水层、隔水层、承压水层分布及层相，査清透流体，土层中水径流、紊流速度。
敞胸式人工、半机械或机械化盾构主要适用于干燥、土体整体性、自主性好、无需支撑的开挖面,不产生坍塌。
手工和半机械化盾构劳动强度高，速度慢，一旦出现灾害性地质状况，如地下涌水、沼气、软断层等，处理不当，易产生事故。
但此种盾构机造价低，安装使用方便,在地层中建短距离隧道还是可以的，尤其使用敞胸手工或半机械化盾构，对以达到较好的经济效益。
网格盾构主要用于软弱可塑的粘土、淤泥质粘土地层、对环境保护不甚严格的郊区和旷野。
泥水加压盾构最初用在冲积粘土和沉积砂土层的地层中开挖隧道，由于泥水对开挖面土体有明显作用，稍后被推广应用于软弱淤泥质土层、砂土层、砾砂层、卵石砾砂层、砾砂及坚硬土层等地层中施工隧道，并明显地表现出对土层的适应性较强，便于自动化操作等优点。
实践表明，泥水加压盾构不很适合于疏松的卵石层和坚硬土层，因在松散的卵石层中施工时，泥水压力并不稳定;而在坚硬的粘土层中开挖时，粘土常会在刀盘和进土槽口上粘附，使施工变得麻烦。
此外，在粘土含量很高的粘土层中施工时，有泥水分离成本高、代价大的缺点。
一般认为,在砂性土为主的沉积层中，以及在不需要作泥水分离的工程中，采用泥水加压盾构较为有利;在某些对地表沉降要求较高的取段，也可优先考虑采用泥水加压盾构。
在工程地质条件方面，这类盾构适用的情况为：1、细粒土的含有率在粒径累积曲线10%以上；2、砾石的含有率在粒径累积曲线60%以上。
土压平衡盾构是70年代由日本首先研制和应用的，也是在泥水加压盾构问世后诞生的一类盾构施工新技术，其适用范围大致与泥水加压盾构相同。
土压平衡盾构更适合在软弱冲积粘土层中施作隧道或顶管。
用于砂土或铄石层掘进时，只需加进适当的粘土或泥桨，也完全能使开挖面稳定。
与泥水加压盾构相比，可省去分离泥水和土砂的设备，因而土压平衡盾构的出现是盾构法技术的一大进步。
土压平衡盾构尤其适用于施作城市地下隧道，并有地面沉降易于控制，对周围环境影响较小等显著优点。
加泥式土压平衡盾构主要用于软弱粘土层、易坍塌的含水砂层及混有卵石的砂砾层等地层中的隧道施工，根据工艺特点大致分为泥土加压盾构、沉浆加压盾构、加水式土压平衡盾构、高浓度泥水加压盾构、密闭型机械加泥式盾构等种类。
加水式土压平衡盾构主要用于含水砂砾和砂土地层中隧道的开挖。
高浓度泥水加压式盾构主要适用于松软、渗透系数大的含水砂土及砂砾等易坍塌的地层，在覆土浅，可引起冒顶或难以控制地表沉降的地层中更需要选用。
这类盾构机将泥水注入开挖面，在密封舱内与切削土混合成高浓度泥水,用于平衡开挖面的水土压力。
参考文献
[1] 王芳，土木工程概论 [m].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2] 刘嘉惠，建筑施工技术 [m].北京：中国建筑工业出版社，2010.。