盾构选型

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复杂条件下盾构施工技术(1)-选型及砂卵石地层

复杂条件下盾构施工技术(1)-选型及砂卵石地层

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。
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转速控制 (微调性)



A:由于变频,可控制转速和进行微调 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
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噪音



C:液压系统的噪音一般大于电动机系统
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盾构内 温度

较低
较高
C:液压系统功耗大,故温度较高
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维护保养


较困难
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。
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。 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。
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。

盾构法施工机械设备选型案例

盾构法施工机械设备选型案例
典型地层盾构机TBM选型案例
序号
主要穿越地层
隧道埋深(m)
地下水位(m)
盾构机或TBM类型
1
粉土、黏土、粉细砂、圆砾、卵石等16~2.516.8~21.8
土压平衡盾构机
2
砂质粉土、黏土、粉质黏土
5.39~18.68
2.15~4.67
土压平衡盾构机
3
灰色淤泥质黏土、灰色黏土、暗绿~草色黄色黏土、草黄色砂质粉土、灰色粉细砂
最高水头约10
泥水平衡盾构
4
淤泥、粉质黏土,中砂、粗砂分布较广,局部有全风化花岗岩、弱风化花岗岩
11~21
5.05~7.03
土压平衡盾构机
5
粉细砂、中粗砂、砾砂、粉质黏土、淤泥质土、灰岩微风化地层及土洞、溶洞
7.5~13.8
1.33~5.88
泥水平衡盾构机
6
第四系全新松散土层和侏罗系中统沙溪庙组泥岩,砂岩,砂岩主要为Ⅲ级,砂质泥岩主要为Ⅳ级。
2.当地下水压大于0.3MPa时,宜选用泥水平衡盾构机;如果采用土压平衡盾构机,则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渣土喷涌现象,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机,则需采用以下某一措施或若干措施的组合:①增大螺旋输送机的长度;②采用二级螺旋输送机;③采用保压泵;④通过渣土改良来有效提高渣土的抗渗性。
10~56
地下水不发育
敞开式硬岩掘进机
说明:
1.地层渗透系数对于盾构机选型是一个很重要的因素。通常,当地层渗透系数小于10-7m/s时,可以洗用土压平衡盾构机;当地层渗透系数在10-7~10-4“m/s之间时,既可以选用土压平衡盾构机,也可以选用泥水平衡盾构机;当地层渗透系数大于10-4m/s时,宜选用泥水平衡盾构机。根据地层渗透系教与盾构机型的关系,当地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时,宜选用泥水平衡盾构机;其他地层宜选用土压平衡盾构机。

盾构管片选型技术

盾构管片选型技术

不同的隧道工程所使用的管片的超前量是不 同的,超前量的大小在隧道管片设计上是最 重要的设计内容。一般超前量的大小起码要 能够适应隧道最小转弯半径的要求。但如果 超前量设计的过大,施工中很容易造成管片 错台和管片失圆,不但给管片拼装带来很大 困难,更影响隧道的防水和美观。
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盾构机管片选型技术
目录
一、盾构机管片选型原则 二、盾构机管片选型依据 三、盾构机电脑管片选型
一、盾构机管片选型原则
管片拼装时,通过转弯环与标准环的组合来 适应不同的曲线要求。管片拼装时按照以下 以下两个原则: 第一,要适合隧道设计线路; 第二,要适应盾构机的姿态。 这两者相辅相成,通过正确的管片选型和选 择正确的拼装点位,将隧道的实际线路调整 在设计线路的允许公差±50mm内。
管片对圆曲线段隧道的拟合计算步骤如下:
θ=2γ=2arctgδ/D 式中: θ---转弯环的偏转角 δ---转弯环的最大楔形量的一半 D----管片直径 将数据带入得出θ=0.3629 根据圆心角公式: α=180L/πR 式中:L---一段线路中心线的长度 R----曲线半径,取400m θ=α,将之代入,取得L=2.282
根据盾尾间隙进行管片选型
如果盾尾间隙过小,盾壳上的力直接作用在管 片上,则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片 发生摩擦、碰撞。轻则增加盾构机向前掘进的 阻力,降低掘进速度,重则造成管片错台(通 过调整盾构间隙,可以大大减少管片错台量), 盾构一边间隙过小,另一边相应变大,这时盾 尾尾刷密封效果降低,在注浆压力作用下,水 泥浆很容易渗漏出来,破环盾尾的密封效果。
同时也可以看出如果继续拼装标准环的话, 下部的盾尾间隙将会进一步减小。通常我们 以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应 该拼装转弯环,在两个相反的方向上的行程 差值超过40mm时,就应该拼装转弯环进行 纠偏。

盾构选型与要点

盾构选型与要点

3. 盾构设计的要点
➢ 1.刀盘设计 盾构对地层的适应性,基本取决于刀盘设计是否合理。如何选择安全 、经济的刀盘是摆在设计人员面前的重要课题。 ➢ 2.刀具选择与布置 刀具形式按适合地层条件的原则选择,刀具的高度需要根据地层条件 和旋转距离推算出来的磨损量、掘进速度和切削速度、刀具布置位置 求出的切入深度等决定。 ➢ 3.推进系统与刀盘驱动系统设计优化 盾构总推力根据各种推进阻力的总和及其所需要的富余量决定。充分 了解不同盾构类型阻力组成及计算方法,同时根据实际经验分析。盾 构千斤顶的选型和配置应根据盾构的操作性、管片组装施工的方便性 等确定。
挖砾石地层时,须按排土能力研究输送机类型和尺寸大小,尤其在 透水性好的地层条件下使用无轴螺旋输送机,需要认真研究止水性 等压力保持能力。 • 泥水盾构排渣应系统应具有足够的能力以满足开挖面的稳定控制和 渣土的流体输送,需考虑适合于盾构推进速度、地层条件等确定。
3. 盾构设计的要点
➢ 4.盾尾与盾尾密封 盾尾长度根据隧道覆土厚度、管片宽度、管片拼装方式和形状、盾尾 密封的形状及其层数决定,有时需要考虑施工过程更换盾尾密封等,另 外,考虑到隧道的曲线施工等因索,要有一定的盾尾间隙。对于 长距 离、高水压等条件,应慎重考虑盾尾密封层数与密封刷的可更换性。 ➢ 5.排渣系统 盾构排渣设备应具适合围岩条件,具有将渣土顺利排出的能力。 • 螺旋输送机的形式大致分为有轴螺旋输送机和无轴镙旋输送机。开
在盾构选型时,最为重要的是要以保持开挖面稳定为基本 原则。为了选择合适的盾构类型,除对地层条件、地下水 进行调查以外,还要对用地环境、竖井周围环境,特别是 城市中施工场地条件、安全性、经济性等作充分考虑。
1.影响盾构选型的主要地质因素
根据德国海瑞克的经验,常用的土压与泥水盾构选择应考虑的地 层条件及颗粒尺寸因素如图所示

盾构选型

盾构选型

③安全因素
从保持工作面的稳定、控制地面沉降的角度来看,当隧 道断面较大时,使用泥水盾构要比使用土压平衡盾构的效 果好一些,特别是在河湖等水体下、在密集的建筑物与构 筑物下及上软下硬的地层中施工时。
四、盾构形式的选择
在选择盾构形Leabharlann 时,最重要的是要以保 持开挖面稳定为基点进行选择。为了选择 合适的盾构形式,除对土质条件、地下水 进行调查以外,还要对用地环境、竖井周 围环境、安全性、经济性进行充分考虑。 下面就对各种不同的盾构形式分别进行 分析说明。
三、盾构选型的主要步骤与方法
㈠盾构选型的主要步骤
①在对工程地质、水文地质、周围环境、工期要求、经济性 等充分研究的基础上选定盾构的类型;对敞开式、闭胸式 盾构进行比选。 ②在确定选用闭胸式盾构后,根据地层的渗透系数、颗粒级 配、地下水压、环保、辅助施工方法、施工环境、安全等 因素对土压平衡盾构和泥水盾构进行比选。 ③根据详细的地址勘探资料,对地质各主要功能部件进行选 择和设计(如刀盘驱动形式、刀盘结构形式、开口率等), 并根据地质条件等确定盾构的主要技术参数。盾构的主要 技术参数在选型时应进行详细计算,主要包括刀盘直径、 刀盘开口率、刀盘转速等。 ④根据地质条件选择与盾构掘进速度相匹配的盾构后配套设 备
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2)根据地层的颗粒级配进行选型
土压平衡盾构主要是用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉 土、粉砂层等粘稠土壤的施工,在粘性土层中掘进时,由 刀盘切削下来的土体进入土仓后由螺旋机输出,在螺旋机 内形成压力梯降,保持土仓压力稳定,使开挖面土层处于 稳定。一般来说,细颗粒含量多,渣土易形成不透水的流 塑体,容易充满土仓的每个部位,在土仓中可以建立压力 来平衡开挖面的土体。 一般来说,当岩土中的粉粒和黏粒的总量达到40%以 上时,通常宜选用土压平衡盾构,相反的情况选择泥水盾 构比较合适。粉粒的绝对大小通常以0.075mm为准。 盾构类型与颗粒级配的关系详见下图:

盾构选型的原则

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。

盾构选型与配置要求

盾构选型与配置要求

盾构选型与配置要求一、引言盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备,通过推进和控制盾体实现地下隧道的开挖和衬砌。

盾构机的选型与配置要求是保证工程施工顺利进行的关键。

本文将从盾构机选型与配置背景、盾构机选型要求、盾构机配置要求、技术要求等方面进行分析。

二、盾构机选型与配置背景随着城市化进程的加快和交通网络的不断扩展,地下隧道建设的需求逐渐增加,盾构机作为地下隧道施工主要设备之一,承担着巨大的施工任务。

在盾构机选型与配置时,需要考虑工程的具体需求,包括隧道的长度、直径、土层情况、地质条件等,以及施工周期、施工速度要求等因素。

三、盾构机选型要求1.适应地质条件:盾构机选型时需要根据地质条件选择合适的机型。

地质条件复杂的地区,如软黏土层、水下隧道等,需要采用具有较强适应性的盾构机。

2.考虑工程参数:盾构机选型要考虑隧道的直径、长度、弯曲半径等工程参数,选用合适的机型。

一般情况下,隧道直径较小的可以选择小型盾构机,隧道直径较大的可以选择大型盾构机。

3.考虑施工速度要求:盾构机选型时需要考虑施工周期和施工速度要求。

如果施工周期较紧迫,需要选择具有较高推进速度和装备配置的盾构机。

四、盾构机配置要求1.推进系统:盾构机的推进系统是保证施工进度的关键,需要配置具有较高推进力和推进速度的系统。

推进系统的配置要充分考虑地质条件、隧道直径等因素。

2.壁厚控制系统:盾构机的壁厚控制系统需要精确控制衬砌的厚度,以保证隧道的结构安全。

配置的壁厚控制系统要具备高精度和稳定性。

3.螺旋输送系统:盾构机的螺旋输送系统负责将挖出的土方料送出隧道,需要配置高效稳定的螺旋输送系统,以保证施工的连续性和效率。

五、技术要求1.控制系统:盾构机的控制系统需要具备高精度、高稳定性,并能保持与其他系统的协调工作。

控制系统的配置要根据盾构机的使用特点和需求进行选择。

2.故障诊断系统:盾构机的故障诊断系统可以及时发现和解决机械故障,提高施工的效率和安全性。

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

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。

盾构施工技术 2 盾构选型

盾构施工技术 2 盾构选型

岩土锚固及支挡工程
3.后配套设备(水、电、液、气,注浆系统等)、始发设 施等能与盾构的开挖能力配套;
4.盾构的工作环境。
岩土锚固及支挡工程
二、主要原则: 1.对工程、水文地质有较强的适应性,满足施工安全要求; 2.安全可靠前提下,考虑技术先进与经济合理性; 3.满足隧道断面、长度、埋深、周围环境等条件; 4.满足环保要求; 5.后配套设备与主机相匹配,同时具有施工安全、结构简单
三、盾构形式选择 基本要求:保持开挖面稳定。 影响因素:土质条件、地下水,还要考虑周边环境、安全性
、经济性。
岩土锚固及支挡工程
1.土压平衡盾构
土压式盾构
加泥式土压平衡盾构
含水量和粒度适中的土
砂砾含量多流动性差的土,在渣土中添 加水、泡沫、泥浆等材料。
岩土锚固及支挡工程
2.泥水盾构 通过泥浆压力保证开挖面稳定。 根据压力控制方式不同,分:
土压平衡盾构
泥水盾构
岩土锚固及支挡工程
3.根据地下水压 水压>0.3MPa时,宜采用泥水盾构。 采用土压盾构,在螺旋机排土闸门处易发生渣土喷涌,引起 土仓中土压力下降。 因其他(地质、环境)原因需采用土压盾构时,需增大螺旋 机长度或采用二级螺旋输送机、保压泵。
岩土锚固及支挡工程
4. 特殊因素 实际选型,必须考虑环保、地质和安全因素。 1)环保因素 泥水盾构泥浆处理问题。 弃土泥浆处理会出现以下问题: ① 处理设备贵,增加工程投资; ② 处理设备需要的场地较大; ③ 处理时间较长。
岩土锚固及支挡工程
五、刀盘驱动形式
定速电机
刀盘驱动
液压马达 变频电机
1.定速电机:刀盘转速不能调节,已淘汰
岩土锚固及支挡工程
2.液压驱动:调速灵活,控制简单、体积小、安装方便;但 液压驱动效率低、发热量大。

盾构机选型方案范文

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。

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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。

根据土层的稠度,有时不需要水或只需要加很少量的水。

通过搅拌装置在开挖室内的搅拌,即使十分粘着的土层也能变成塑性的泥浆。

盾构机的种类很多,施工时盾构机的选择是否合适,直接影响到工程的经济性、安全性以及可靠性等。

影响盾构机选择的因素主要有土质条件(土的强度、软硬程度、土的颗粒级配、石英的含量、是否含有砂砾和大卵石等)、地下水的含量、隧道长度和线形、后续设备与盾构机的配套能力、工作环境以及有无辅助工法等。

盾构机的合理选择要保证开挖面的稳定性,要具有良好的掘进性能,要结合衬砌的类型防止渗漏和坍塌,而且还要与配套系统具有紧凑的配合关系。

另外,以盾构机选型为核心的整个系统的经济性也是不可忽视的。

图1表示了以盾构选型为核心的各因素的影响关系及其相互作用。

图1.盾构选型各因素的影响及其相互作用关系图
2.盾构施工法的衬砌形式与选型
盾构施工法的衬砌形式很多,除了传统的铸铁管片、钢筋混凝土管片、钢管片外,还有挤压混凝土衬砌(ECL)、现浇混凝土衬砌、喷射混凝土衬砌、喷射钢纤维混凝土衬砌、楔形衬砌块等。

钢筋混凝土管片有一定的强度,加工制作比较容易,耐腐蚀,造价低,因而使用比较广泛,但比较笨重,运输安装过程中边缘易碰损。

在日本,球墨铸铁管片的应用仅次于钢筋混凝土管片。

它的强度高、延性好,质量轻、搬运方便,安装速度快、精度高防水性能好,一般不需作二次衬砌,可减少隧道的开挖量,但管片造价高,目前只用于地下水多、土质恶劣的部位。

挤压混凝土衬砌(ECL)是利用盾构机进行开挖,在盾构尾部浇注混
凝土,使其形成衬砌。

这种施工方法是在施工过程中使用加压的现浇混凝土进行填充,使之与地层紧密结合,省去了填充注浆,减少了地表沉降。

加压可使混凝土密实,提高了混凝土的强度和自防水性能。

该法使用范围广,衬砌质量高,且能降低施工费用,缩短工期。

在这方面应研究流动性好、强度高的钢纤维混凝土。

在此基础上开发PC-ECL 工法,即使用预制混凝土内框的掘削、作衬砌同时施工的工法。

该工法的优点是合成衬砌强度高、止水性好,洞内无组装钢筋工序、工期短。

现浇混凝土衬砌是在环形模板(壳)与围岩之间填注混凝土,待混凝土达到所需强度后,推进油缸可以以结硬混凝土为支座向前推进盾构。

但此法要求围岩的稳定性比较好。

喷射混凝土衬砌是在盾构推进后及时喷射混凝土支护。

在城市地铁潜埋暗挖施工法中为了保护开挖面的稳定和减少地表沉降,要求隧道开挖后“强支护、紧封闭”。

可以将此思想与盾构施工相结合,开发短型盾构机,使之长度与直径之比(L/D)应≤1.0,这样从盾构机的运输、安装、到位以及推进过程的调整与转向都比较灵活。

盾构施工法的衬砌形式很多,选择时应考虑盾构机的类型、隧道的断面的形状、地层条件、土层的自稳能力、土体与衬砌的相互作用、隧道埋深等。

还与隧道的用途有关,比如引水隧洞,内部存在水压力,要考虑衬砌对内外向的弯矩均有足够的刚度。

另外,无论采用哪种形式的混凝土衬砌,都不应该忽视混凝土的强度和质量。

目前高性能混凝土在建筑和桥梁上已经得到应用,今后应组织力量开展在隧道与地下工程中应用高性能混凝土的研究、提高
混凝土的耐久性。

图2(结合图1)表示了一些因素对衬砌选择的影响关系。

图2.盾构隧道衬砌选择。

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