盾构机选型
盾构选型施工程方案
盾构选型施工程方案一、项目概况本工程位于城市地下，主要是用于建设地下隧道，项目全长约3公里，内径为8米，设计时速为80公里/小时，设计规模为双向四车道，设计深度为25米。
由于本项目地下环境复杂，对地下建筑物和管线的保护和限制条件苛刻，施工难度大。
基于此，我们需要制定合理的盾构选型施工方案。
二、盾构选型1. 盾构机类型选择本项目需要选择一种适合的盾构机进行施工。
我们初步选定了两种类型的盾构机：开式盾构机和封闭式盾构机。
（1）开式盾构机开式盾构机结构简单，维护方便，操作容易，适用于软土层、黏土层和砂土层的隧道施工。
但是在本工程中，由于地质条件较差，软硬岩层交错，地下水丰富，开式盾构机在抵御地下水涌入和岩石崩落方面存在一定的困难。
（2）封闭式盾构机封闭式盾构机结构复杂，但对地下水涌入和岩石崩落的抵御能力较强，适用于软硬岩层、黏土层和砂土层的隧道施工。
同时，封闭式盾构机还具有泥浆压平功能，可有效控制隧道掘进面稳定，提高施工安全性。
2. 盾构机参数选择综合考虑本项目的地质条件，施工环境和施工要求，根据封闭式盾构机对地下水涌入和岩石崩落的抵御能力较强的特点，我们决定选择封闭式盾构机进行本项目的施工。
在选择具体的封闭式盾构机时，需要考虑盾构机的直径、推进能力、驱动功率、泥浆处理能力等参数。
根据工程地质勘察报告和现场实地勘察，我们初步确定了以下盾构机参数：盾构机直径：8.2米推进能力：90米/小时驱动功率：6400千瓦泥浆处理能力：1200立方米/小时三、施工方案1. 盾构机施工工艺（1）水平掘进通过盾构机的主推进缸和尾缸的协同作用，推进盾构机实现水平掘进。
在盾构机水平掘进时，需要加强对盾构机周围土体的支护，以防止地下水涌入和岩石崩落。
（2）泥浆泵送盾构机水平掘进时，需要通过泥浆循环系统对施工面进行稳定压实。
泥浆泵将泥浆从工作面抽回到地面处理，然后再通过泵送管路将处理后的泥浆送回到工作面，形成循环。
泥浆循环系统的设计和使用能够保证施工面的稳定，减少地基沉降，提高施工效率。
盾构法施工机械设备选型案例
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。
盾构机的分类及选型
2．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。
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。
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
–– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– ––
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。
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。 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。
盾构机类型和选用原则
盾构机类型和选用原则
盾构机是一种用于隧道挖掘的工程机械，根据不同的工程需求和地质条件，盾构机可以分为以下几种类型：
1. 泥水式盾构机：适用于软弱的土层或泥水地层，通过泥水压力平衡掌子面的水土压力。
2. 土压平衡式盾构机：适用于粘性土层或砂土质地层，通过土压力平衡掌子面的水土压力。
3. 硬岩盾构机：适用于坚硬的岩石地层，通过刀具切割岩石实现掘进。
4. 混合式盾构机：适用于地质条件复杂的地层，可以同时使用泥水式和土压平衡式两种方式进行掘进。
在选用盾构机时，需要考虑以下原则：
1. 地质条件：根据隧道穿越的地质条件，选择适合的盾构机类型。
2. 工程规模：根据隧道的长度、直径和曲率等工程规模，选择适当的盾构机尺寸和性能。
3. 施工环境：考虑施工现场的环境条件，如地下水位、周边建筑物等，选择适合的盾构机类型。
4. 工程进度：根据工程进度要求，选择能够满足施工进度的盾构机。
5. 经济效益：综合考虑盾构机的购置成本、运行成本和维护成本等因素，选择经济效益最佳的盾构机。
选用合适的盾构机对于隧道工程的顺利进行和施工质量至关重要，需要根据具体情况进行综合考虑和决策。
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。
盾构机选型标准
盾构机选型标准(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1、盾构机选型依据地铁区间，线路总长：隧道埋深9～13米。
隧道洞身大部分处于残积层中，局部地段穿越花岗岩、辉绿岩全、强风化带或断层破碎带，结构松散，易软化、变形，产生坍塌。
花岗岩层面起伏大，存在差异风化现象。
地下水按赋存条件分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，砂层中具承压性。
主要补给来源为大气降水。
地下水埋深～米。
盾构隧道内径：5400mm，管片厚度：300mm，隧道外径：6000mm。
标准管片宽度：1200mm，分块数：6块。
本盾构隧道区间采用两台盾构机。
盾构机由站西端下井始发，推进至站东站起吊出井。
隧道地质情况、工程要求、环境保护要求、经济比较、地面施工场地大小等因素是盾构选型的基本依据。
根据国内外盾构施工经验与实例，我们认为，盾构机的选型必须满足以下几个要求：必须确保开挖空间的安全和稳定支护；保证隧道土体开挖顺利；保证永久隧道衬砌的安装质量；保证隧道开挖碴土的清除；确保盾构机械的作业可靠性和作业效率；保证地面沉降量在要求范围内；满足施工场地及环保要求。
2、不同开挖模式的工作原理盾构机的型式与工作特点目前世界上流行的盾构机按开挖模式主要可以分为两大类：敞开式与密闭式。
敞开式指盾构机的开挖面与机内的工作室间无隔板或隔板的某处设置可调节开口面积的出土口。
开挖面基本依靠开挖土体的自立保持稳定。
敞开式适用于地层条件简单、自立性好且无地下水的地层。
密闭式盾构机是在盾构机的开挖面与机内的工作室间设置隔板，刀盘旋转将开挖下来的碴土送入开挖面和隔板间的刀盘腔内，由泥水压力或土压或气压提供足以使开挖面保持稳定的压力。
密闭式盾构机适用于地层变化复杂、自立条件较差、地下水较丰富的地层，因为采用密闭式掘进可以有效地保证开挖面的自立与稳定，保证施工安全。
密闭式盾构机主要分为泥水平衡式、土压平衡式两类，代表了不同的出土方式和不同工作面土体平衡方式的特点，但适用地质与范围有一定的区别。
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。
盾构法施工盾构机选型
盾构法施工盾构机选型（一）盾构机选型原则采用盾构法施工的工程，首先要根据多方面的条件来统筹考虑盾构及配套设施的选型，一旦机型选定，工程开工后，想要对施工方法作出调整就相当困难。
盾构机的性能及其与地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键。
本工程的盾构选型主要依据轨道交通一号线一期工程招标文件、设计图纸及地勘资料，参考国内已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。
1、适合于本工程隧道所穿越土层条件及工程的重难点；2、适合于施工长度、工期要求、设计线路要求；3、后配设备、始发设施等施工设备必须要满足盾构开挖能力；4、充分考虑施工环境。
（二）盾构机选型要点在仔细分析区间勘查设计资料的基础上，结合我司既有盾构施工经验，及轨道交通1~3号线盾构机选型及施工经验，本工程盾构机选型分析如下：1、盾构机的可靠性盾构机的生产厂商必须为国内知名厂商，中铁装备品牌盾构机有较大的用户群，其企业信誉及设备性能已得到充分验证，能够满足地铁施工的需要。
我部对1号线盾构机使用情况进行了调查，主要采用铁建重工品牌的盾构机。
盾构机使用寿命应满足本工程区间施工需求，已施工长度加本工程区间设计长度不得超过盾构机的设计推进里程，以不超过10km为宜。
2、对隧道结构的适应性本工程盾构区间隧道衬砌采用钢筋混凝土预制管片，外径6000mm，内径5400mm，环宽1500mm。
盾构机的尺寸需能够满足管片安装需求。
3、对区间地质的适应性本工程盾构区间穿越地层主要为：从南至北主要地层为：全风化砾岩及圆砾卵石以及强风化板岩，均属于软弱地层，自稳性较差。
盾构机刀盘应具备足够的开口率，利于切削后的土体进入土仓，刀盘刀具配置以滚压为主，切削为辅，刀盘刀具均应有相应的耐磨设计。
根据轨道交通1号线经验多数采用辐条+面板式的复合刀盘，开口率＞30%。
软硬岩刀具刀座相同，根据不同的地质条件可以合理配置刀具，所有刀具均可由刀盘背面进行更换。
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。
(完整版)盾构机选型
第1章.第2章.第3章.第4章.第5章.第6章.第7章.第8章.第9章.第10章.盾构、配套设备与管模10.1.盾构机选型10.1.1.选型原则盾构机的性能及其对地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键。
本合同段盾构区间工程的盾构机选型按照性能可靠、技术先进、经济适用相统一的原则，依据招标文件、颐和园站－圆明园站和圆明园站－成府路站区间岩土工程勘察报告等资料，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范进行。
10.1.2.选型依据盾构机选型具体依据如下：（1）本合同段盾构工程施工条件隧道长度：3032+2044.286单线延米；线路间距：8～19m；隧道覆土厚度最小：6m，最大：15.4m；平面最小曲线半径：350m；最大坡度：20.801‰；隧道衬砌管片内径：5400mm 外径：6000mm（2）工程施工环境特点本工程施工环境具有如下特点对盾构机施工有一定的影响：本合同段区间隧道沿线地下管线、建（构）筑物密集。
颐和园－圆明园区间线路下穿颐和园、圆明园，与万泉河高架桥相交；圆明园～成府路站区间线路通过成府小学、化工研究院，下穿万泉河。
区间线路与万泉河高架桥相交时，隧道外轮廓与桩基距离最小为5m，下穿圆明园一座池塘时覆土厚度仅6m，万泉河底部区域隧道覆土厚度为9m。
本合同段区间线路主要沿颐和园路、清华西路布置，与中关村北大街相交，所经道路尤其是中关村北大街交通繁忙、车流量大。
（3）区间地质特点本合同段区间隧道穿越地层主要有粉质粘土、粉土层，局部夹有砂层、卵石圆砾等。
具体的地质统计表见表10-1-1和图10-1-1。
10.1.3. 本工程地质特点对盾构机功能的要求针对以上工程地质条件及特点，盾构应具备以下功能： （1）盾构机对地层条件的适应性要求本合同段隧道地层主要由粉质粘土、粉土层、卵石圆砾层组成，局部夹有砂层，所以盾构对软土地层的适应性应是重点考虑的问题。
盾构在软土地段的施工时应重点考虑以下功能：具备土压平衡掘进功能； 足够的推力和刀盘驱动扭矩； 良好的加泥、加泡沫等碴土改良能力； 合理的刀盘及刀具设计； 具有完善的防喷涌功能； 能够有效防止中心泥饼的生成； 较好的人员仓条件；圆明园－成府路站区间颐和园－圆明园站区间图10-1-1 盾构区间隧道洞身主要地质比例图超前地质钻探及管片壁后同步注浆功能。
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。
盾构机选型
一、工程概况宁和城际轨道交通NH-TA06标包含一站一区间,分别为华新路站、春江新城站〜华新路站区间.隧道长度：春江新城站〜华新路站区间左右线总长度为3262.842m 〔左线长 1635.5m,右线长 1627.3420〕；左右线间距：13m〜14.6m；隧道覆土厚度最小约11.1m,最大约49.6山；平面最小曲线半径为450m,区间最大坡度为22%°.两区间隧道内净空：①5.5m,管片外径①6.2m.管片采用强度等级C50,抗渗等级P12.宽度1.2m,厚度为350mm.错缝连接,28个M30螺栓,强度等级为 5.8级,螺母强度等级8.0级.二、本段工程施工的难点1、本标段区间隧道主要穿越强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、中风化安山岩.2、盾构机在上软下硬地段掘进,由于下断面岩石强度大、上端面土层强度低,易发生开挖面失稳、隧道抬头、超挖量过大引起地层沉降等现象；3、沿线下伏J3l层全〜中风化凝灰岩、安山岩,均具有强度高、低压缩性的特性.天然状态下强度高,最高强度可达94MPa,对盾构刀具的磨损大,强度要求高,隧道穿越该岩层时应选择适宜强度的刀具,并及时检查、更换.4、区间地层系上统龙王山组凝灰岩、安山岩,裂隙发育,局部岩体呈碎裂状,构造裂隙处有地下水分布,其透水性及赋水性受裂隙发育情况影响分布不均, 局部水量较大.三、对盾构机的设计要求根本功能要求⑴要求盾构具有开挖系统、开挖面稳定辅助支撑装置、出碴系统、碴土改进系统、人闸气压装置、管片安装系统、注浆系统、动力系统、限制系统、自动测量导向系统、超前钻探和注浆〔自动计量〕等根本功能.⑵对地层的适应性及开挖水平的要求区间隧道主要穿越强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、中风化安山岩.盾构设计时应重点考虑以下问题：①具有土压平衡和气压平衡掘进功能；②具有足够的破岩水平；③足够的刀盘驱动扭矩和推力；④合理的刀盘及刀具设计,恰当的刀盘开口率和合理的开口位置；⑤具有高水压状态下的防水密封水平；⑥能够对较大的岩土进行破碎,有效预防堵管；⑦刀盘、刀具、盾壳、等具有足够的耐磨性；⑧具有盾体防扭转水平；⑨足够水平的同步注浆系统；⑩碴土改进系统；⑪盾构的防喷涌功能；⑫预防刀盘中央结泥饼；⑬合理的人舱设计；⑭超前钻探和注浆.⑴密封性能的要求场区地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水,松散岩类孔隙水有孔隙潜水及孔隙承压水.其透水性及赋水性受裂隙发育情况影响分布不均,局部水量较大.故主驱动和盾尾密封应可以承受0.4MPA的水压力.能有效止水,预防发生高压涌水突泥情况.⑷对刀具及更换的要求根据本隧道地层的分布及特点,对刀具的要求如下：根据不同地层的破岩机理,合理选择和布置刀具,既有可切削硬岩的滚刀, 又有可切削土层的刮刀和齿刀等多种刀具,以供优选；刀具应可以根据地层的要求实现互换,且所有刀具应能从刀盘背后进行更换; 对刀具的磨损状况应能进行检测；⑸对掘进精度限制的要求盾构设备应具有良好的方向限制水平和导向水平,包括：①盾构本身应具有灵活的纠偏和转向水平,最小转弯半径不大于350米；②具有先进的激光导向系统和自动曲线拟合功能；③掘进方向允许误差限制在±50mm以内.⑹环境保护盾构法施工的环境保护包括两个方面：首先是盾构施工时对周围自然环境的保护,即地面沉降满足设计要求,无大的噪声、震动等；再者要求盾构施工时使用的辅助材料如油脂、泡沫等不能对环境造成污染.⑺掘进速度满足方案工期要求根据方案工期安排,要求盾构区间平均月进度不小于210m,困难地段的掘进速度大于180m/月,可以满足方案工期要求.四、盾构机的比选及参数计算不同类型的盾构适用的地质类型也是不同的.盾构的选型必须做到针对不同的工程,不同的地质特点进行针对性设计,才能使盾构更好的适应工程.城市地铁盾构区间常用的盾构类型有三种：泥水加压式、土压平衡式、复合式盾构,这三种盾构机各有不同的特点和适用范围.三种盾构机的技术、经济比拟见表1.表1盾构机选型比拟表由于本区间隧道主要穿越强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、中风化安山岩地层, 为了保证盾构机满足所有地层的掘进要求,因此本工程采用复合式土压平衡盾构机.1盾构关键参数的计算盾构机工作过程的力学参数计算是一个非常复杂的问题,由于受地质因素、土层改进方法、掘进参数等一系列因素的影响,在盾构机参数计算的方法上存在很多的不确定因素.至今应用的盾构机参数计算方法在很大程度上只是处于研究、探索阶段,甚至很大程度上是一些经验性的计算方法.以下计算是在参考盾构机生产厂家提供的有关计算资料、国内其它盾构机的实际应用参数以及其它相关文献资料的根底上,根据宁和城际轨道交通一期工程土建施工NH-TA06标工程的地质勘察报告,根据经验进行的,计算结果显示,盾构机的选型是符合地质需求的.1.1盾构机直径的计算盾构机外径取决于管片外径、保证管片安装的富裕量、盾构结构形式、盾尾壳体厚度及修正蛇行时的最小余量等.盾尾外径为：D=Q g+2 〔6 + t 〕式中：①g—管片外径,①g =6200mmt一尾盾盾壳厚度,一般t=40〜50mm,取t=50mm；6 一盾尾间隙,一般6 =40〜60mm；盾尾间隙6主要考虑保证管片安装和修正蛇行时的最小富裕量.盾尾间隙6 在施工时即可以满足管片安装、又可以满足修正蛇行的需要,同时应考虑盾构施工中一些不可预见的因素.取6 =50mm.将以上参数代入,得：盾尾外径为：D=Q g +2 〔6 + t 〕=6200 + 2 [50 + 60]=6420mm刀盘直径应考虑刀盘外圈防磨板的磨损后仍能保证正确的开挖直径,刀盘外径一般比前盾外径大20mm-60mm.因此刀盘直径：D刀二6440〜6480mm.综合本工程地质特点以及线路曲线半径等因素,刀盘直径设计为6480mm1.2盾构机主机长度的计算盾构机总长度由前盾、中盾、盾尾三局部组成,它不包括盾构内设备超出盾尾的局部.盾构机长度主要取决于地质条件、隧道的平面形状、开挖方式、运转操作、衬砌形式及封顶块的插入方式.根据国外盾构机设计经验,一般在盾构机直径确定后,盾构灵敏度值〔即盾壳总长L与盾构外径D之比〕的参考值如下：小型盾构〔D=2〜3m〕, L/D=1.5中型盾构〔D=3〜6m〕, L/D =1.35大型盾构〔D > 6m 〕, L/D =1.2本工程的盾构直径三6m,盾构主机长度的经验计算值如下：L=1.2D式中：D—盾构直径,取D=6440mm；L=1.2X6440^7720mm刀盘厚度一般为450mm〜500mm因此,盾构主机长度：L主机=500 +7720=8200mm1. 3盾构机重量的计算根据?盾构隧道设计施工指南?,并类比其它类似直径的盾构,盾构主机的重量按下式进行估算：W二(5.0 〜7.5)D式中：D—盾构外径,取D=6.48m那么主机重量：W= (5.0〜7.5)X6.482=210〜315t取主机重量W=300 t1.4所需刀盘扭矩的计算1.1.1 4.1影响扭矩的因素盾构在软土中推进时的扭矩包含切削扭矩(克服泥土切削阻力所需的扭矩)、刀盘的旋转阻力矩(克服与泥土的摩擦阻力所需的扭矩)、刀盘所受推力荷载产生的反力矩、密封装置所产生的摩擦力矩、刀盘的前端面的摩擦力矩、刀盘后面的摩擦力矩、刀盘开口的剪切力矩、土仓内的搅动力矩.在复合地层中推进时,在安装有滚刀的情况下,采用土压平衡模式掘进, 此时,还应加上滚刀破岩所产生的扭矩Tr刀盘扭矩的计算包括：1.1.2扭矩T1 ；1.1.3刀盘自重形成的轴承扭矩T2；1.1.4刀盘轴向荷载形成的轴承扭矩T3；1.1.5摩擦力矩T4 ；1.1.6面摩擦扭矩T5；1.1.7刀盘圆周面的摩擦反力矩T6；1.1.8摩擦力矩T7 ；1.1.9槽的剪切力矩T8；⑨滚刀破岩产生的扭矩Tr.1.4.2刀盘切削扭矩软土地层中：推进速度:V = 50mm/min=5cm/min=3m/h刀盘转速：n=1.0rpm刀盘每转切深：hmax=V/n=5cm=0.05m中砂的抗压强度：qu=150.70kPa刀盘直径：Dd=6.4mT1 =nX [qu X hmax 义(Dd X n)2]= 1.0 X [150.70 X0.05 X( 6.4 X 1.0) 2] =308.63 kNm 复合地层中：推进速度：V = 20mm/min=2cm/min=1.2m/h刀盘转速：n=1.5rpm刀盘每转切深：hmax=V/n=1.3cm=0.013m中砂的抗压强度：qu=150.70kPa刀盘直径：Dd=6.4mT1 =n X [qu X hmax X (Dd X n)2]= 1.5 X [150.70 X0.013 X(6.4 X 1.5) 2] =270.83 kNm 计算总扭矩时取较大值.1.4.3刀盘自重形成的轴承旋转反力矩T2 =WR1 p g式中：W一刀盘自重,取W =550kN (经验值)R1 —主轴承滚动半径,取R1 = 2.5mp g一轴承滚动摩擦系数,p g = 0.001T2 = 550X2. 5X0.001= 1.38 kN.m1.4.4刀盘轴向推力荷载形成的旋转阻力T3=Pt・R1・p g式中,Pt一为刀盘推力荷载DPt=a X n X( 2 )2XPd式中：a为刀盘不开口率,a =1-0.4=0.6D为刀盘直径,D=6.4mPd为盾构前面的主动土压(静止土压) Pd=57.82kN/m2D所以：Pt=a X n x( 2)2XPd=0.6 X n X3.22X 57.82=1115.47kNT3=Pt・R1・p g=1115.47 X2. 5X0.001= 2.8kN.m1.4.5主轴承密封装置摩擦力矩T4 = 2n p mFmnRm12 + 2n p mFmnRm22式中：密封与钢的摩擦系数：N m =0.2密封的推力：Fm =1.5kPa ；内外密封数：n=5外密封的安装半径,Rm1=2.2m内密封的安装半径,Rm2=1.6mT4 = 2n X0.2 X1.5 X5X2.22 + 2n X0.2 X 1.5 X5X1.62=45.62 + 24.13 =69.75kN.m1.4.6刀盘前外表摩擦扭矩刀盘前外表扭矩分析见图6.1.7-1.T5=2/3・ a • n • p 1・Rc3・ Pd=2/3X 0.6 X n X0.15X (6.4/2)3 X 57.82=355.42 kN.m式中：p 1为土与刀盘之间的摩擦系数p 1=0.151.4.7刀盘圆周面的摩擦反力矩T6=2 n XRc XBXPz X p 1=2 n X3.2 X0.5 X203.3 X0.15=306.4 kN.m式中：刀盘半径：Rc =3.2m刀盘边缘宽度：B=0.5m刀盘圆周土压力：Pz=(P0+P2+P3+ P0')/4=(252.31+100.93+151.40+308.51)/4=203.3 kPa 1.4.8刀盘反面摩擦力矩刀盘反面的摩擦力矩由土腔室内的压力所产生,土腔室内的土压力为 Pd22T7= 3X (a X n X p 1 X Rc3 X Pd)=3X (0.6 X n X 0.15 X 3.23 X57.82)=355.42 kN.m1.4.9刀盘开口槽的剪切力矩T8=2/3- n • T ・Rc3As式中：T一刀盘切削剪力；As一刀盘开口率,As=0.4按刀盘切削时刮过的含水层为砂岩与泥浆搅拌混合时的状态来计算.假设是砂岩,内聚力C=11〜19 (取为12 kN/m2 )、内摩擦角①s=33.9°及a =Pd.由于泥水仓内是碴土和泥水的混合物,取内摩擦角①s=5°T = C+a tan①s=12+57.82 Xtan5°= 17.61 kN/m2T8=2/3X( n X 17.61 X3.23X0. 4)= 483.2kN.m1.4.10滚刀破岩扭矩单个滚刀破岩时的推力：一4 土八,r、0 x 7—— .F = —K R (-)-)0.5 (f )1.4限 2Rh一h2tg力3 d压1.5352式中：Kd为岩石的滚压系数,查表取Kd=0.55R压为岩石的抗压强度,R压=42Mpa=420kg/cm2 (根据中风化岩层计算) ri为盘形滚刀的刃角半径；ri=8cm0 i为盘形滚刀的半刃角；0 i=30 °中为岩石的自然破碎角,①=155 °F = 4* 0. 55 义420 x ( -)0.5 义(30)1.4 义 1 义飞；2 * 21.6 义 1力31.535mT = FB X mi=1式中：F为盘形滚刀的滚动力F = 3自:—^—P4 \RR一h力式中：白为与被滚压岩石自由面条件和形状有关的换算系数, 一12tg 155= 166.1k Ng =0.8P 力=F 压=166.1kN h为每转切深,h =1cmR为盘形滚刀的半径,R= 21-6mmF = 3 x 0.8 x .11x 166. 1 = 15. 34\2 x 21.6 - 1Bm为盘形滚刀刀间距,Bm=10cm=0.1mT r = 15. 3 x 0. 1 x 22 m i = 1381k N m1= 11.4.11刀盘扭矩的估算T= T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+Tr=806.94 + 5.25 + 19.15 + 69.75 + 4453.4 + 355.41 + 4431.24 + 2567.9=3264 kN.m储藏系数一般1.1〜1.3,那么刀盘需要的扭矩为：T= (1.1 〜1.3) X 3264=3590 〜4243kN.m同时,根据国外盾构设计经验,刀盘扭矩可按下式进行估算,即：刀盘扭矩：T=a D3式中：a 一相对于刀盘直径的扭矩系数对于6m以上直径的泥水盾构,一般a =10〜12那么刀盘需要的扭矩：T=a D3= (10 〜12)X 6.43=2621.4 〜3145.7 kN.m刀盘驱动扭矩为：T=6228kN.m,扭矩储藏系数K为： K=6228/3264=1.91.5盾构机所需推力的计算1.1.1盾构外荷载确实定本工程春江新城站-华新路站区间埋深在11.1〜49.61m,盾构的外部荷载将根据最大埋深处的松动土压和两倍盾构直径的全土柱高产生的土压计算, 并取两者中的最大值作为盾构计算的外部荷载.计算时取最大埋深值,计算中地质参数均最大埋深处断面的中砂地层选取,详见表2所示.表2春江新城站~华新路站区间最大埋深处地层参数表4 内摩擦角 Q =33.9°5 土压力系数 Ka=0.46 覆盖层深度 H=49.61m7 地下水位深度 Hw=39m8 地面荷载P'=10 kN /m2 9切削面水压〔盾构中央〕 Pw=220,0 kN /m210土与盾壳的磨擦系数g=0.15太沙基的地基极限荷载计算充分考虑到受土压、水压的影响.拱型宽度B 及高度H 0 〔见图3〕为：其中前体直径：D=6.48m ；盾构主机长度L=8.2m ； 盾构主机重量W= 300t6.4x ctg2P' H,一 tan 9+e B Iy • g5. 3()10.0二x 1 - e - 3.3 + e - 3.3450 + 33.90 2 … =5.3m2B — tan^一 tan 9eB i5. 3tan 33.36 937. 48tan 33. 9010.0 1.65 x 9.36 937.48tan 33.9010. 671. 65 x 9. 807=7.7m < 2D = 12. 8m < H w = 19m计算两倍盾构直径的全土柱土压(见图4)：P0=Y,g"=2.01X9.8O7X 12.8=252.31kN/m2P2=Y,g H0・Ka=2.01X9.807X12.8X0. 4=100.93 kN/m2P3=Y,g (H0+D)Ka=2.01X9.807X(12.8+6.4)X0. 4=151.40 kN/m2P0'= P0+W g/(D • L)=252.31+300X9.807/(6.4X8.18)=308.51 kN/m2作用于盾构前面的主动土压(静止土压)应充分考虑压力拱的高度,见图5.P d= K (a v+Y 'gD/2)a V=(Y 'gB/tan Q ) [1-exp {-(H/B)tag }]+P'exp {-(H/B)tan Q }B= D/tan(45°+Q /2)式中,a v=水土分界高度B=水土分界宽度B=6.4/tan(45°+33.9°/2)=3.40ma v=(2.01 X9.807X3.4/tan33.9° ) [1-exp {-(36.93/3)tan33.9°}] +0 Xexp {-(37/3)tan33.9°}=81.48kN/m2P =0.4 X(81.48+2.01 X9.807X 6.4/2)=57.82kN/m2 d1.1.2盾构与土层的摩擦力盾壳和土层的摩擦力F1 ：F1=p • n D-L(P0+P2+P3+P0')/4=0.15 X n X6.4X8.18X(252.31+100.93+151.40+308.51)/4=5013kN1.1.3土压的正面阻力土压的正面阻力F：2F=(n D2/4)Pd=(n X6.4 X6.4/4)X 57.82=1859 kN21.1.4水压的正面阻力水压的正面阻力F：3F = (n D2/4)Pw=(n X6.4X6.4/4)X220=7073.7 kN31.1.5盾尾密封与管片之间的摩擦力图5前面土压示意图盾尾密封与管片之间的摩擦力F= p cXWsXg式中：p c—盾尾内外表与管片外外表的摩擦系数Ws一作用于盾尾局部的重量(相当于2环管片的重量)F =0.3X 40 X9.807 X2=235.4kN1.1.6拖拉后配套的力拖拉后配套的力FNL 〔经验值〕F NL= p bXWsXg式中：p b—后配套与钢轨的摩擦系数Wb—后配套的重量〔100t〕F NL =0.3X100X 9.807=294.2kN1.1.7总推力的估算软土地层总阻力如下：F=F1+F2+F3+F S+F迎=5013+1859 +7073.7 +235.4+294.2 =14514.6kN 以上总推力基于软土地层〔无滚刀〕计算,复合地层施工中,有可能在安装滚刀的情况下,采用土压平衡模式掘进,此时,应加上滚刀所产生的阻力：Fr 滚刀设计所能承载的最大推力为250卜2根据39把滚刀布置进行计算：Fr=250X39=9750 kN复合地层总阻力如下：F=F1+F2+F3+F S+F NL+ Fr =5013+1859 +7073.7 +235.4+294.2+9750 =24264.6 kN 盾构施工时,为满足上坡、曲线施工和纠偏的需要,推进系统的装备推进力必须留有足够的余量.总推力应为总阻力的1.3〜1.5倍.Fn= 〔1.3 〜1.5〕X 24264.6=31543.98 〜36396.9 kN取盾构实际装备的推力：F推=42000kN,那么推力储藏系数K如下：K=F 推/ F=42000/24264.6=1.73所以,盾构机配置推力可充分对应所需要的地质.1.6同步注浆量的计算开挖直径D开=6.48m管片外径D管=6.2m管片宽度L管=1.2m盾构推进速度=50mm/min=3m/h推进一环的时间二管片宽度/推进速度=24min每环管片的建筑空隙：V管二口〔R开2—R管2〕L管=3.14X(3.242 -3.12 )X 1.2=3.34m3同步注浆应具备的理论水平：Q理论二每环管片的建筑空隙/每掘一环的时间=3.34m3 /24min=8.35m3 /h本工程壁后注浆的注入率(实际注浆量与理论注浆量之间的差异系数f=1.5〜1.8,因此要求同步注浆系统的实际注浆水平为：Q 实际二fXQ 理论=(1.5〜1.8)X6.5=9.75〜11.7 m3 /h,取 Q 实际=11.7 m3/h.注浆泵的注浆效率按75%考虑,那么配备的同步注浆系统的实际注浆水平应为:Q=11.7 /0. 75=15.6 m3/h.本台盾构机配备2台KSP12注浆泵,注浆水平20m3/h,满足施工要求.1.7螺旋输送机扭矩和排土量计算1、螺旋机的输出扭矩,粘性土及砂性土中的扭矩系数a =100〜200.盾构机回转扭矩为：T =a XD3 = (100〜200)X0.83 = 51.2〜102.4kN.m根据上述计算针对本标段地质,螺旋输送机配置扭矩：T = 143.5 kN.m (a =280) 满足2、排土水平：Q (m3/h) =X n /4XD2XVX60X10-2其中：D：盾构机开挖直径(=6.48m)V：最大掘进速度(=8.0cm/min)贝U： Q' =n /4X6.482X8.0X60X 10-2=158m3/h385/158 m3/h=2.4 倍(螺栓机出土水平 385m3/h)螺旋机排土水平能满足盾构机在最大掘进速度8.0cm/min时的排土要求.五、刀盘的形式及刀具的布局由于本区间隧道主要穿越强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、中风化安山岩地层, 对刀盘的磨损也是个巨大的考验,关系着整个隧道区间的工程进度.刀盘是针对本标段的特殊地质条件而设计的,利用了土压平衡盾构机在复合地层开挖隧道的经验和技术的成果,刀盘外表和开口部位焊接有耐磨层,外圈焊接有耐磨板.通过刀盘旋转,挖出的碴土从刀盘的开口导入土仓.刀盘设计为双向旋转,其转速可无级调节.为了换刀时平安和易于操作,所有刀具都可在刀盘后面进行更换.刀盘辐条上安装了标准刮刀和滚刀〔刀座可安装撕裂刀〕,刀具的形状和位置便于开挖、排渣和刀具更换.尽可能保证盘面上有足够的滚刀数量和适宜的安装位置有效破碎岩石的同时增大刀盘开口率以保证出土的流畅性.1、刀盘的开口形式：刀盘开口形式为对称的八个长条孔,开口尽量靠近刀盘的中央位置,以利于中央部位碴土的流动.刀盘的开口率根据安装的刀具类型不同而有所变化,当全部安装硬岩刀具时开口率为38%,当安装软岩掘进所需的齿刀时刀盘开口率可以到达40% 〔见图1刀盘钢结构示意图〕.mi刀盘设计图2、刀盘刀具的种类及作用：⑴普通刮刀标准刮刀用来破碎未固结渣土,可以切下前方掌子面的渣土.标准刮刀在开挖室里面进行拆装,其上装有碳化鸨合金刀刃,目的是为了更好地预防开挖过程中产生的磨损.标准刮刀的宽度使得每把刀的切割轨迹之间有所重叠.标准刮刀的最大磨损量为20mm.所有的刮刀可以在刀盘的后部进行拆装.这些刀具用于通常软岩硬度限制大约为40MPa,但是这些刮刀能够切碎60MPa的硬岩,但只可用于很短一段隧道的开挖.普通刮刀位于刀盘辐条的两边,其宽度使得每把刀的切割轨迹之间有所重叠, 见图2.图2普通刮刀⑵边缘刮刀周边刮刀安装在刀盘的外圈用于去除边缘局部的开挖碴土预防渣土沉积、确保刀盘的开挖直径以及预防刀盘外缘的间接磨损.该刀的切削面上设有连续的碳鸨合金齿和碳鸨合金柱齿,用于增强刀具的耐磨.保证即使在掘进几公里之后刀盘仍然有一个正确的开挖直径.周边刮刀的最大磨损量为15mm.所有的周边刮刀可从切削仓内进行更换,见图3.图3边缘刮刀⑶先行撕裂刀先行撕裂刀的主要成效是在切刀接触地层之前特别是较硬的地层之前先松动地层,切割固结土.它比标准刮刀高20mm,每一个撕裂刀与其对应的标准刮刀处于同一半径上.所有撕裂刀都可以从刀盘后面进行拆装,可以和盘形滚刀的刀座互换安装,见图4.先行撕裂刀对保护标准刮刀的寿命是非常有益的.图4先行撕裂刀⑷盘形滚刀盘形滚刀用于破碎岩石见图5,当本标段出现障碍物刮刀和齿刀无法破碎时, 可采用在相应位置更换滚刀的方法来进行破碎.刀盘上有刀座以安装盘形滚刀, 刀尖突出普通刮刀40mm,突出片式刮刀20mm,这些刀座也可安装焊接在特殊支架上的齿刀.图5盘形滚刀⑸辅助刀具〔保护刀〕刀盘外缘的保护刀可以用来校准盾构机的开挖直径,保护刀允许有5mm磨损后,还能保护刀盘不受磨损.见图6所示.图6保护刀示意图⑹扩挖刀扩挖刀的作用是局部扩孔,通过扩挖刀顶升油缸将刀从刀盘边缘伸出进行扩挖,伸出量50mm,见图7所示.图7扩挖刀示意图⑺刀具磨损检测装置我们使用了一套特殊的系统来监测刮刀和铲刀的磨损情况.这些监测工作都是在常压下进行的,不需要进入到开挖舱.在这样特殊的刀具里预埋了线圈,线圈的开闭说明了刀具的磨损情况.信号通过感应传递到刀具支座上.一个双线圈的系统从刀座连接到刀盘后部,一个诊断器给这个系统提供电源并测量感应线圈的电流.这种检测装置将被安装在选定的刀具上,在刀盘上将最少安装6个磨损检测装置上,检测装置的信号线由刀盘内部,穿管中央回转体连接到限制室内的报警显示装置上,当刀具未磨损时,检测装置内部线圈保持封闭状态,显示正常；当刀具磨损时,检测装置内部线圈联通,显示装置上的报警灯被点亮,提示刀具已经磨损.见图6.1.3-8所示.图8刀具磨损装置示意图⑻布刀层高滚刀超前刮刀35-45mm.⑼刀具布置对刀具的保护设定滚刀高出刮刀40mm,这样在掘进时可以保护刮刀不受破坏.考虑到在掘进时破碎下来的渣土将增加刀具的二次磨损,在刀具的布置上作了以下的考虑：把刮刀背向布置,并拉近两刮刀之间的距离,在硬岩双向掘进时能够对刮刀有一定的保护作用.如图9所示,刮刀的布置间距较近,图中所示的虚线为掘进时碴土的流动线, 这样在掘进时碴土不能到达刮刀的下部,预防了在硬岩掘进时打坏刮刀.刀具离刀盘的中央越远,其线速度也就越大,那么碴土流动的轨迹线越缓,两个刮刀的背向布置间距就可以适当的加大.图9掘进保护刀示意图3、刀具的破岩机理⑴盘型滚刀的破岩机理经工程实践认为,单把盘型滚刀破岩是以载荷由小到大逐步增加的方式进行. 滚刀切入岩石并形成破碎岩片由以下几个过程组成：①岩石产生弹塑性变形；②滚刀下岩石被挤压破碎；③压碎岩石被压密,形成密实核,密实核成为传力介质,在滚刀正下方产生裂纹；④随后产生岩片的机理主要有下面两种理论：•拉破坏：拉应力导致放射状裂纹,并形成碎片；•剪破坏：推剪力形成剪切面,产生岩石碎片.结合工程施工实践,研究认为,不同的破坏理论是与岩石类型、滚刀几何形状及尺寸有关的.剪破坏比拟适合用于V形滚刀;而对于目前常使用的CCS滚刀, 那么以拉剪组合模式产生岩石碎片,如图10所示.|生用间距|am就兄Id IH! b-图10硬岩刀具切削机理示意图刀盘旋转并压入岩石的过程中,盘形滚刀对岩石将产生挤压、剪切、拉裂等的综合作用,首先在刀刃上会产生小块破碎体,进而刀刃下的粉碎岩石被压密形成密实核,随后密实核将滚刀压力传递给周围的岩石,并产生径向裂纹,其中有一条或多条裂纹向刀刃侧向延伸,到达自由面或与相邻裂纹交汇,形成岩石碎片. 4、刀具、刀盘的布局特点对地质的适应性本区间主要穿越中风化安山岩、中风化凝灰岩、强风化凝灰岩地层.刀盘配置足够的滚刀,其中中央刀采用四把双刃滚刀、单刃滚刀30把〔包含20把辐条滚刀,10把切合圆单刃滚刀〕、可更换撕裂刀的刮刀50把,保证滚刀的切割曲线覆盖整个掌子面,当刀盘高强度岩层掘进时,滚刀对掌子面开挖起到决定性作用,滚刀切入岩石并形成破碎岩片,刀盘的开口率在38%,满足排土流畅度；本区间配置足够多的滚刀和刮刀,是保证盾构机顺利通过风化岩层的必要条件.刀盘上设置有8个泡沫注入口,能够充分保证碴土的改进效果.根据需要开启中心局部的泡沫注入孔,可以有效的预防中央泥饼的产生.。
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第1章.第34章.第35章.第36章.第37章.第38章.第39章.第40章.第41章.第42章. 盾构、配套设备与管模42.1. 盾构机选型42.1.1. 选型原则盾构机的性能及其对地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键。
本合同段盾构区间工程的盾构机选型按照性能可靠、技术先进、经济适用相统一的原则，依据招标文件、颐和园站－圆明园站和圆明园站－成府路站区间岩土工程勘察报告等资料，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范进行。
42.1.2. 选型依据盾构机选型具体依据如下：（1）本合同段盾构工程施工条件隧道长度：3032+2044.286 单线延米；线路间距：8〜19m；隧道覆土厚度最小：6m，最大：15.4m；平面最小曲线半径：350m；最大坡度：20.801%。
；隧道衬砌管片内径：5400mm 外径：6000mm（2）工程施工环境特点本工程施工环境具有如下特点对盾构机施工有一定的影响：本合同段区间隧道沿线地下管线、建（构）筑物密集。
颐和园－圆明园区间线路下穿颐和园、圆明园，与万泉河高架桥相交；圆明园〜成府路站区间线路通过成府小学、化工研究院，下穿万泉河。
区间线路与万泉河高架桥相交时，隧道外轮廓与桩基距离最小为5m,下穿圆明园一座池塘时覆土厚度仅6m，万泉河底部区域隧道覆土厚度为9m。
本合同段区间线路主要沿颐和园路、清华西路布置，与中关村北大街相交，所经道路尤其是中关村北大街交通繁忙、车流量大。
（3）区间地质特点本合同段区间隧道穿越地层主要有粉质粘土、粉土层，局部夹有砂层、卵石圆砾等。
具体的地质统计表见表10-1-1和图10-1-1。
表10-1-1 盾构区间洞身地质统计表■③□⑥□⑥2 口⑦□⑦2■③□⑥□⑥］□⑥2颐和园一圆明园站区间圆明园一成府路站区间图10-1-1盾构区间隧道洞身主要地质比例图42.1.3. 本工程地质特点对盾构机功能的要求针对以上工程地质条件及特点，盾构应具备以下功能：（1）盾构机对地层条件的适应性要求本合同段隧道地层主要由粉质粘土、粉土层、卵石圆砾层组成，局部夹有砂层，所以盾构对软土地层的适应性应是重点考虑的问题。
盾构在软土地段的施工时应重点考虑以下功能：具备土压平衡掘进功能；足够的推力和刀盘驱动扭矩；良好的加泥、加泡沫等碴土改良能力；合理的刀盘及刀具设计；具有完善的防喷涌功能；能够有效防止中心泥饼的生成；较好的人员仓条件；超前地质钻探及管片壁后同步注浆功能。
由于本合同段承压水分布较为普遍，含水层主要为卵石圆砾地层和砂层，所以盾构应具有平衡水土压力，防止喷砂、涌水，最大限度的减少地表沉降，并有效保护刀盘刀具的能力。
（2）特殊地段的通过能力本合同段的特殊地段，主要有以下几种：部分隧道区段较近距离穿越建（构）筑物，且局部隧道覆土厚度仅6 米，这样的地段对盾构的施工提出了很高的要求。
盾构在通过该类地段时必须能很好的调整与保持土仓压力，控制地面沉降；区间隧道局部地段含有少量的砂层和卵石圆砾，这就要求盾构机刀盘具有较强的耐磨能力和有效保护刀具的能力。
区间线路曲线段长度占区间总长的66％，且最小曲线半径仅为350 米。
要求盾构机具有小半径曲线施工的能力。
且对运输系统、通风系统及测量导向系统均有较高的要求。
当盾构机处于含砂地层施工时应具有相应的施工辅助措施及设备，如对土仓压力的控制与碴土改良等。
（3）方向调整与控制能力本合同段盾构隧道线路较长，且曲线段施工及工程接口较多，要求盾构的导向系统具有很高的精度，以保证线路方向准确。
盾构方向的控制包括两个方面：一是盾构本身能够进行纠偏、转向，二是采用先进的激光导向技术保证盾构掘进方向的正确。
（4）环境保护与控制能力盾构法施工的环境保护包括两个方面：首先是盾构施工时对周围自然环境的保护，即地面沉降满足设计要求，噪声、震动等满足相关环境保护规定的要求；再者要求盾构施工时使 用的辅助材料如油脂、泡沫等不能对环境造成污染。
（5）掘进速度满足计划工期需求根据计划工期安排，盾构的掘进速度必须满足本合同段的计划工期要求42.14盾构机型式的确定不同类型的盾构机适用的地质类型也是不同的。
盾构机的选型必须做到针对不同的工程, 不同的地质条件进行针对性设计，才能使盾构更好的适应工程。
盾构机的主要类型有泥水式、 插刀式（敞开式）盾构、土压平衡式、复合型盾构等。
其中土压平衡盾构能够适应较大的地 质范围与地质条件，能用于粘结性、非粘结性、有水或无水、软土和卵石圆砾等多种复杂的 地层，施工速度较高，能有效的控制地表沉降。
所以根据本合同段的工程条件、地质特点、 工期及施工要求，结合类似工程盾构的选型经验和北京地铁既有盾构工程的盾构类型，在本 工程宜采用加泥式土压平衡盾构。
42.1.5. 土压平衡式盾构机的基本工作原理土压平衡工作原理：土压平衡盾构的开挖土仓由刀盘、切口环、隔板及添加剂注入系统 组成。
将刀盘切削下来的碴土填满土仓，在切削刀盘后面装有使土仓内土砂强制混合的搅拌 臂。
借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压，产生泥土压，这一压力通过碴土及刀盘作 用于整个作业面，使作业面稳定，同时用螺旋输送机排土，螺旋输送机排土量与盾构推进量 相适应，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量平衡，维持土仓内土压力稳定在预定范围内。
土仓内的土压力通过土压传感器进行测量，为保证预定的土压力可通过控制推进力、推进速 度、螺旋输送机转速来控制，控制原理见土仓土压力控制示意图10-1-2。
土舱土压力与地层水土压力平衡状态地表面图10-1-2 土压平衡工作原理示意图P EPB 盾构土仓压力▼地下水位Pw 水压力 P E 土压力Pw +P E =P EPB当土仓内的土压力大于地层土压力和水压力时，地表将会隆起；当土仓内的土压力小于地层土压力和水压力时，地表将会下沉；因此土仓内的土压力应与地层土压力和水压力平衡。
盾构尾部的空隙通过注浆系统进行同步回填浆液，注浆压力及数量应与地层水土压力及空隙量相适应，有效控制地表的沉降。
碴土改良工作原理：土压平衡盾构维持工作面稳定的介质为碴土，为维持土仓内土压力的稳定和碴土的排出，土仓内的碴土必须具有：良好的塑性和流动性、良好的粘—软稠度、低的内摩擦力、低的透水性。
一般情况下碴土不一定具有这些特性，刀盘扭矩较大，碴土流动困难，在土压力作用下易压实固结，容易产生泥饼或泥团，在透水性土层中，在水的作用下碴土在螺旋输送机内排出无法形成有效的压力递减，土仓内的土压力难以稳定，因此需要对开挖后的碴土进行改良，使其具有上述特性。
根据地层情况，向开挖土仓内注入泡沫、粘土或添加剂，进行强制搅拌，使碴土具有可塑性和不透水性，螺旋机排土顺畅，土仓内的压力容易控制和稳定。
42.1.6.盾构机的主要组成与功能描述（1）概述盾构是一个由不同功能的组件有机结合的综合性施工设备，它集合了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。
不同形式的盾构其主机结构特点及配套设施也是不同的，对盾构来说，盾构法施工的过程也就是这些功能合理运用的过程。
土压平衡型盾构在结构上包括刀盘、盾体、人仓、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、激光导向系统及通风、供水、供电系统等。
下面根据这些部件或系统在盾构施工中的不同功能特点来分别进行说明。
盾构机主机结构图机后配套总图见图10-1-3，图10-1-4（1、2）。
（2）盾构主机1）刀盘和刀具刀盘结构是根据本合同段的地质适应性要求设计的。
刀盘结构如图10-1-5 所示，整个刀盘为焊接结构，在刀盘上焊接了安装各种刀具的刀座。
刀盘和主驱动通过一个很厚的法兰盘连接，刀盘背面和法兰盘通过四根①600mm,壁厚100mm的钢管焊接在一起，以传递足够的扭矩和推力。
刀盘可以双向旋转。
刀盘标称直径6280mm,刀盘总重约57t。
为了保证刀盘的整体结构强度和刚度,刀盘的中心部位采用整体铸钢铸造,周边和中心部件在制造时采用先栓接后焊接的方式连接。
刀盘是安装在盾构机前面的旋转部分，在支撑掌子面土压的同时进行开挖。
通过在不同 形式的刀盘上安装不同的刀具或刀具组合，可以适应不同的地质情况下的施工需要。
刀盘采用典型面板式结构，刀盘开口度 34%。
装有中心刀4把，切刀124把，刮刀16 把，刀盘还配备有一把超挖刀，行程20〜50mm ,由液压操纵伸缩。
大多数刀具采用螺栓连接在刀盘面肋板上，可在土仓室内检查或更换刀具。
刀盘的后部开口向内倾斜，便于土碴的 流动。
焊接的搅拌臂可以使碴土改良添加剂和挖出的碴土在刀盘后面进行充分的搅拌。
刀盘 安装在主轴承的内齿圈上，通过 8个液压马达驱动。
刀盘设计为双向旋转，其转速可无级调 节。
刀盘面板上共有8个泡沫注入口，其中包括在刀盘的中心设置的四个泡沫注入口。
背面 有3个泡沫注入口备用。
泡沫注入口也可以用来加注膨润土和泥浆。
通过刀盘的旋转接头， 土质改良用的泡沫、膨润土或水被送到土仓内。
另外，仿形刀的液压供应也是通过旋转接头 来连接的。
回转中心通过刀盘中心的法兰和刀盘连接。
刀盘结构与刀具示意见图10-1-5。
图10-1-5刀盘结构与刀具示意图切刀刮刀搅拌臂回转中心 中心刀切刀 螺旋输送机刀盘驱动组件刀注盘入口注入口超挖刀-.!：■-刮刀匚/图10-1-3 ，图10-1-42）盾壳盾壳包括三个主要组件：前体、中体和盾尾。
前体里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。
压力隔板将前体的土仓和主仓分离开来。
隔板上面的门可以让人进入土仓进行保养和检查工作。
此外，隔板有几个开口，可以作为碴土改良材料的入口以及作为修理时输电线的接线盒接头。
水、膨润土或泡沫被输送至土仓，通过安装的隔板上的四个搅拌器使土仓内的碴土充分搅拌。
在保养和修理时，螺旋输送机的套筒回收后，通过前体上液压闭合装置，可以关闭螺旋输送机的进碴口。
在前体的隔板上安装有土压传感器用以监测土仓内的土压，以便在土压平衡模式下及时对土仓内的土压进行反馈和调节。
前体和中体是用螺栓上紧并焊接在一起的。
在中体内布置了推进缸支座和管片安装机架。
管片安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。
推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中体。
在中体的盾壳上焊接了带球阀的可在需要时实施超前钻孔的预留孔，当需要时还可以通过这些预留孔注入膨润土等用以减小盾壳与土层的磨擦，或实施临时止水。
中体和盾尾之间通过铰接油缸连接，两者之间可以有一定的夹角，从而使盾构在掘进时可以方便的转向。
正常情况下铰接处使用的是预紧密封，并安装有一道气囊密封用于对铰接密封维修时使用。
盾尾安装了三道密封钢丝刷及二个油脂注入管道，在密封刷中注入密封油脂以防止盾构图10-1-6同步注浆及盾尾密封示意图3）人员仓人员仓是在土仓保压期间，人员出入土仓进行维修和检查的转换通道，出入土仓的工具和材料也由此通过。