盾构机的分类及选型

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。
-
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。
-
盾构机的分类及选型
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。
的是泥水盾构和土压平衡盾构。
新干线TUNNEL
◆手掘式盾构 ◆半机械式盾构 ◆网格式盾构
-
盾构机的分类及选型 闭胸式 SHIELD
-
盾构机的分类及选型 闭胸式 SHIELD
-
盾构机的分类及选型 東京湾横断道路
TUNNEL
闭胸式SHIESLHDIELDO.D. ： φ１４１４ ０ｍ- ｍ
盾构机的分类及选型
闭胸式 SHIELD
地下鉄车站部・区间
同時施工
３圆泥水式盾构（３ＭＦ）
SHIELD O.D４. ０：ｍ８ｍ８４６×１１９７９４５ -
盾构机的分类及选型
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
-
盾构机的分类及选型
盾构类型与渗透性的关系
-
盾构机的分类及选型
4．盾构工法的选定程序流程图
土压盾构
–– 10- 11
–– 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 。
盾构机的分类及选型
-
盾构法隧道施工发 盾构机的分类及选型
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。
手掘式
全敞开式
半机械式
机械式
盾构
半敞开式
挤压式
闭胸式
泥水式 土压式
土压平衡式 加泥式土压平衡式
-
盾构机的分类及选型
国内外根据各种使用条件的不同开，敞使式 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
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
-
–– 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
–– 10- 9 –– 10- 10
-
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。
-
盾构机的分类及选型
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。
➢ 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。
-
盾构机的分类及选型
➢ 基地条件的制约
泥水平衡Leabharlann Baidu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。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。