土压平衡盾构机与泥水平衡盾构机比较
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析
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土压盾构和泥水盾构安全性对比
土压盾构
• 土压平衡盾构掘进时,土仓无 法形成泥膜,特别是上部更是 无法较好地形成压力,所以用 土压盾构机的地表沉降比泥水 更难控制。用土压平衡盾构进 行隧道掘进沉降会较高,不利 于地面建筑物的安全。
泥水盾构
• 泥水平衡盾构对地层的扰动小、 沉降小。由于泥水平衡盾构利 用泥水压对抗掘削地层的地下 水和土压,与此同时泥水掺入 地层形成不透水泥膜,所以掘 削土体对地层的扰动小,沉降 效果较好。泥水平衡盾构的压 力控制精度较高,泥水压力的 控制精度一般都在±0.01MPa, 地表沉降会低于5mm。
出渣
推进效率
开挖土的输送随着掘进距离的增加,其施 工效率也降低,辅助工作多
需要电瓶车运送渣土,渣土有可能撒落, 相对而言环境较差
隧道内环保
施工场地
渣土呈泥状,无需进行任何处理即可运送, 因此占地面积较小;另一方面因地面需要 在施工地面需配置必要的泥水处理设备,占地 不断进行吊渣作业,因此对周边设施场地 面积较大;周边高压线及其它建筑物对泥水处 有要求,高压线杆及其它建筑物会影响吊 理无太大影响 装作业
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土压盾构施工的基本特点
施工中基本不使用土体加固等辅助施工措 施,节省技术措施费,并对环境无污染
可根据土压变化调整出土和盾构推进速度, 易达到工作面的稳定,减少地层变形
对土体开挖能形成自动控制管理,机械自 动化程度高、施工速度快
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泥水盾构施工的基本特点
土压盾构和泥水盾构工作原理比较
土压盾构 泥水盾构
土压平衡盾构机是利用安装在 泥水平衡盾构机是在支撑环前 盾构机最前面的全断面切削刀 面装置隔板的密封舱中,注入 盘,使正面土体切削下来进入 适当压力的泥浆使其在开挖面 刀盘后面的储留密封舱内,并 形成泥膜,支撑正面土体,并 使仓内具有适当压力与开挖面 由安装在刀盘上的刀具切削土 水土压力保持平衡,以减少盾 体表层泥膜,与泥水混合后, 构机要推进对地层土体的扰动, 形成高密度泥浆,由排浆泵及 从而控制地表沉降。在出土时, 管道输送至地面处理,整个过 由安装在密封舱下部的螺旋输 程通过建立在地面中央控制室 送机向排土口连续地将渣土排 内的泥水平衡自动控制系统统 出。 一管理。
1 盾构TBM人员能力测试单选通用题库
单选通用题库(理论)1.当地层的透水系数大于10-4m/s时,宜选用(B )。
A.土压平衡盾构机B.泥水平衡盾构机C.双模式盾构机D.土压平衡顶管机2.一般来说,当岩土中的粉粒和黏粒的总量达到(C )以上时,通常宜选用土压平衡盾构机,相反的情况选择泥水平衡盾构机比较合适。
A.50%B.45%C.40%D.35%3.不同形式的盾构机所适应的地质范围不同,盾构机选型总的原则是(A )第一位。
A.适应性B.先进性C.经济性D.安全可靠性4.直径范围为7~12m盾构机被称作(C )盾构机。
A.小型B.常规C.大型D.超大直径5.若地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时,宜选用(D )。
A.复合地层盾构机B.双模式盾构机C.土压平衡盾构机D.泥水平衡盾构机6.下列不属于部分断面盾构机是(D )。
A.带臂式盾构机B.带反铲挖掘机的盾构机C.机械式盾构机D.多模式盾构机7.不属于平衡地层压力的方式的盾构机是(A )。
A.机械式盾构机B.气压式盾构机C.土压平衡盾构机D.泥水平衡盾构机8.(D )盾构机配套有泥水分离处理系统。
A.土压平衡B.硬岩TBMC.双护盾TBMD.泥水平衡9.(A )盾构机刀盘挖出的渣土可以作为支撑隧道工作面的介质。
A.土压平衡B.硬岩TBMC.双护盾TBMD.泥水平衡10.盾构机刀盘上的滚刀数量取决于以下哪种因素之一(B )。
A.隧道长度B.岩石性质C.刀盘扭矩D.切刀尺寸11.泥水盾构机,在吸泥口前一般安置有搅拌器和(D )。
A.切口环B.螺旋输送机C.阀门D.格栅12.当泥水盾构机隧道泥浆管道延伸时,泥浆循环的模式为(B )。
A.开挖模式B.隔离模式C.反冲洗模式D.周末模式13.下列不属于泥水平衡盾构机的设备有(C )。
A.搅拌器B.破碎装置C.皮带输送机D.管路延伸装置14.土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机分别简称(C )盾构机。
A.EPS和SPBB.EPS和BPSC.EPB和SPBD.EPB和SPE15.直控式泥浆系统是通过控制室通调节泥浆泵的(B )或进浆节流阀的开口比值来实现压力控制。
“土压+泥水”双模式盾构机原理及应用分析
“土压+泥水”双模式盾构机原理及应用分析摘要:进入21世纪以来,我国各大城市出现地铁修建的高潮,尤其是一线城市及新一线城市地铁修建速度特别快。
但是,由于国内各地地质水文情况差别较大,对盾构设备的技术、功能以及规格参数要求不一致,尤其是我国华南地区具有硬岩地层,岩石强度高、地下水含量丰富,地层内裂隙水多等特点。
本论文主要探讨了土压+泥水双模式盾构机的工作原理,通过对双模式盾构机在工程应用中的分析,发现土压+泥水双模式盾构机具有更高的施工效率和更好的适应性,可以满足复杂地质环境下的建设需求,是一种值得推广使用的盾构机。
同时,通过分析其优缺点,提出了未来发展方向及相关建设建议,为该领域的研究和应用提供一定的指导意义。
关键词:双模盾构机;工作原理;应用分析前言随着城市化进程的加速和基础设施建设的加强,地下隧道建设的需求越来越大。
作为地下隧道建设的核心设备之一,盾构机的发展也愈加迅速。
在现有的盾构机种类中,土压和泥水模式盾构机是主流类型之一。
然而,这两种盾构机各自都存在一些使用的局限性,因而提出了土压+泥水双模式盾构机。
该盾构机既具有土压模式和泥水模式的特点,又克服了两种盾构机单一模式的弱点,在实际工程中有着广泛的应用前景和发展空间。
因此,本论文将详细地介绍土压+泥水双模式盾构机的工作原理和优点,并通过应用案例分析与比较分析,探讨了其未来的发展趋势,为该领域的研究和应用提供一定的参考意义。
一、研究背景和意义随着城市化进程的不断加速,交通网络的布局和构建变得越来越丰富和复杂,因此地下隧道建设显得尤为重要。
而盾构机作为地下隧道建设的核心设备之一,在隧道建设中扮演着举足轻重的角色。
然而,盾构机在实际应用中还存在一些问题,例如对地质环境的适应性不强,施工效率不高等问题。
为了解决这些问题,土压+泥水双模式盾构机应运而生。
土压+泥水双模式盾构机集土压和泥水两种模式于一体,既能适应固结岩体和软土环境,又能有效地控制地面沉降,有效地提高了盾构机的施工效率和质量,对于复杂地质环境下的隧道建设有着广泛的应用前景。
土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工技术
土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工技术摘要:为解决上砂下岩富水地层盾构掘进施工的技术难题,文章结合佛山地铁某盾构区间施工案例,对该地层盾构的施工难题开展技术分析及研究。
基于土压平衡盾构机采用泥水平衡盾构掘进原理的掘进技术,通过向土仓注入膨润土泥浆,建立满仓泥水压(达到泥水盾构建立泥水仓的效果),对开挖面前方砂层地质进行平衡稳定,再辅助满仓实压模式掘进的施工方法。
通过实施表明,此技术可有效的降低超排量,控制施工风险,保护地面环境安全。
关键词:上砂下岩;膨润土;盾构;类泥水;渣土改良1前言土压平衡盾构是采用掘进渣土平衡地层水土压力,由于砂质地层含沙量大,含泥量低,具有含黏度低、水量大且具有一定水头压力,渗透系数高,流动性大等特点,土压平衡方式在砂层中很难做到掌子面稳定,其次盾构掘进对地层的扰动容易造成涌砂和涌水,而此时盾构机土仓没法建立满仓土压(满仓实土会造成掘进推力大,无速度),给砂水有流动的空间,从而导致上覆水土压力流失,严重的可能造成多米诺骨牌效应,造成地面塌陷、掘进困难等组诸多难题。
而采用泥水平衡原理,可在土仓建立满仓泥水压,有效平衡地层水土压力,稳定上部砂层,且能保证盾构正常掘进。
因此,在盾构机掘进时向土仓主动加注膨润土泥浆,安全快速地建立主动土压力平衡掌子面的被动土压力,伴随增加土渣渣土的粘度,不形成喷涌、突水等情况,从而避免上述问题。
因而总结形成了“上软下硬富水含砂土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工工法”,以期能为类似工程盾构掘进施工提供借鉴思路。
2工程地质水文情况佛山地铁某盾构区间隧道洞身存在长约243m,最大侵入隧道深度6m的<3-2>中粗砂地层,<3-3>砾砂地层,砂层上方为<2-1b>淤泥质土,<2-2>淤泥质粉细砂、<2-3>淤泥质中粗砂、<2-4>粉质粘土。
隧道洞身范围主要为基岩风化裂隙水,承压水头5.0~26.8m,承压水头埋深比稳定水位深,承压作用强,预测掌子面涌水量约700m³/d。
地铁盾构施工技术试题
地铁盾构施工技术试题含选择题80道;填空题25道;简答题10道一、选择题:共80题1、刚性挡土墙在外力作用下向填土一侧移动;使墙后土体向上挤出隆起;则作用在墙上的水平压力称为..A.水平推力B.主动土压力C.被动土压力2、混凝土配合比设计要经过四个步骤;其中在施工配合比设计阶段进行配合比调整并提出施工配合比的依据是..A.实测砂石含水率B.配制强度和设计强度间关系C.施工条件差异和变化及材料质量的可能波动3、盾构掘进控制“四要素”是指..A.始发控制、初始掘进控制、正常掘进控制、到达控制B.开挖控制、一次衬砌控制、线形控制、注浆控制C.安全控制、质量控制、进度控制、成本控制4、盾构施工中;保持正面土体稳定A.可 B.易C.必须5、土压平衡盾构施工时;控制开挖面变形的主要措施是控制:A.出土量B.土仓压力C.泥水压力6、开挖面稳定与土压的变形之间的关系;正确的描述是:A.土压变动大;开挖面易稳定B.土压变动小;开挖面易稳定C.土压变动小;开挖面不稳定7、土压平衡式盾构排土量控制我国目前多采用方法A.重量控制B.容积控制C.监测运土车8、隧道管片中不包含管片A.A型B.B型C.C型9、拼装隧道管片时;盾构千斤顶应A.同时全部缩回B.先缩回上半部C.随管片拼装分别缩回10、向隧道管片与洞体之间间隙注浆的主要目的是A.抑制隧道周边地层松弛;防止地层变形B.使管片环及早安定;千斤顶推力能平滑地向地层传递C.使作用于管片的土压力均匀;减小管片应力和管片变形;盾构的方向容易控制11、多采用后方注浆方式的场合是:A.盾构直径大的B.在砂石土中掘进C.在自稳性好的软岩中掘进12、当二次注浆是以为目的;多采用化学浆液..A.补足一次注浆未填充的部分B.填充由浆液收缩引起的空隙C.防止周围地层松弛范围的扩大13、盾构方向修正不会采用的方法A.调整盾构千斤顶使用数量B.设定刀盘回转力矩C.刀盘向盾构偏移同一方向旋转14、以下选项中;不是盾构机组成部分的是A.切口环B.支撑环C.出土系统15、以下选项中;不是盾构法施工隧道的主要步骤A.在拟建隧道的始发端和到达端各修建一个工作井;盾构在始发端工作井内安装就位..B.依靠盾构千斤顶推力将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出..C.盾构穿越工作井再向前推进16、施工组织设计必须经方为有效;并须填写施工组织设计报审表A.上一级技术负责人审批B.上一级企业的技术负责人审批C.上一级企业具有法人资格的技术负责人审批加盖公章17、实行监理的工程;工程竣工报告必须经签署意见A.监理工程师B.建设单位C总监理工程师18、工程竣工报告应加盖单位公章A.项目经理和施工单位有关负责人审核签字B.经项目经理签字C.经施工单位有关负责人审核签字19、施工技术管理的主要工作内容不包括A.科技信息B.工程测量C.技术交底20、盾构施工时应该有有效措施加以控制的是A.刀盘磨损B.油量损耗C.盾构姿态21、密闭式盾构掘进控制要素不包括A.开挖B.线型C.二次衬砌22、盾构施工中;对进出洞口外侧的土体进行改良的目的;保证盾构进出洞安全..A.减小土体抗剪强度B.提高土体抗压强度C.提高土体刚度23、盾构进洞前必须做好的工作有A.再次加固进洞口外侧土体B.盾构轴线的方向传递测量C.检修盾构机24、开挖面的土压控制值是A.地下水压B.土压C.地下水压;土压;预备压之和25、土压平衡式盾构机;理想地层的土特征是A.止水性低B.内摩擦大C.塑性变形好26、控制土压仓内土砂的塑性流动性;是土压平衡式盾构机施工最重要的要素之一;一般根据掌握其流动性A.开挖面稳定性B.地层变化结果C.排土性状;土砂传输速率;盾构机械负荷27、泥浆性能控制是泥水平衡式盾构机施工的最重要要素之一;泥浆性能包括:物理稳定性;化学稳定性;A.相对密度B.含水率C.液限指数28、隧道管片连接螺栓紧固的施工要点不包括A.先紧固轴向环与环连接螺栓;后紧固环向管片之间..连接螺栓B.先紧固环向管片连接螺栓;后紧固轴向向环与环之间..连接螺栓C.采用扭矩扳手紧固;紧固力取决于螺栓的直径与强度29、一般对注浆材料的性能要求不包括A.水污染环境B.良好的填充性;注入时不离析;注入后体积收缩小C.阻水性高29、当盾构机掘进遇到情况时;应该立即停止掘进A.盾构本体滚动角不大于3度B.盾构轴线偏离隧道轴线不大于50mmC.盾构前方地层发生坍塌或者有障碍时30、闪开式盾构机不包含A.手掘式B.机械挖掘式C.土压平衡式盾构31、异性盾构不包括A.多圆形B.矩形C.圆形32、盾构机的主要选择原则中没有A.适用性B.技术先进性C.可靠性33、盾构机的选择除满足隧道断面形状和外形尺寸外;主要不包含盾构机等 A.种类B.性能C.辅助工法34、土压平衡式盾构机在土质应用前;不需要进行辅助工法;辅助设备等等充分验证A.泥岩B.卵岩C.松散沙砾35、始发工作井的长度应该大于盾构机主机长度;宽度应大于盾构直径A.1m;1mB.2m;2m C.3m;3m36、始发;接收工作井的井底板宜低于进出洞洞门底板标高A.700mm B、600mmC.500mm37、地铁隧道贯通测量中误差规定:横向中误差为mm;高程中误差mmA.±25;±25 B.±50;±25 C.±50;±5038、盾构掘进施工过程中;应在盾构起始段m进行试掘进;并根据试掘进调整、确定掘进参数..A.50-100 B.60-100C.60-12039、盾构现场验收不包括A.盾构壳体B.拼装机C.始发架40、盾构始发掘进前;应该对进行检查;合格后方可进行掘进..A.始发架B.拼装机C.洞门经改良后的土体41、实施盾构纠偏必须逐环;小量纠偏;必须防止过量纠偏而损坏已拼装管片和A.盾尾密封B.千斤顶 C.拼装机42、盾构到达接收井m前;必须对盾构轴线进行测量并作调整;保证盾构准确进入接收洞门..A.100 B.50 C.3043、地铁轴线允许偏差为mm和高程允许偏差为mmA.±50;±50 B.±25;±25 C.±50;±2544、同步注浆的注浆速度;应该根据注浆量和控制A.掘进速度B.出土量 C.盾构类型45、壁后注浆材料应满足流动性等要求..A.掘进速度 B.注浆速度C.强度46、隧道施工运输不包括A.水平运输 B.垂直运输C.管片进场运输47、成型地铁隧道验收规范规定:隧道平面允许偏差mm;高程允许偏差mmA.±50;±25 B.±25;±25 C.±100;±10048、成型地铁隧道验收规范规定:相邻管片径向错台 mm;相邻管片环向错台 mmA.10;10 B.15;15 C.10;1549、以下选择项那个不是盾构选型的依据A.开挖面稳定 B.衬砌类型C.区间长度50、使用盾构隧道施工平面布置时必须设置中央控制室..A.闭胸局部气压式B.泥水加压平衡C.土压平衡51、浅埋式地铁车站的出人口设置不宜少于个..A.5 B.3 C.452、盾构掘进施工必须建立和监控量测系统A.质量体系 B.安全体系C.施工测量53、管片错缝拼装时;封顶块先搭接;径直推上;然后纵向插入..A.1/2 B.1/3 C.2/354、盾构推进过程中;地表最大变形量在之间..A.+30~-10mmB.+10~-30mmC.+20~-30mm55、同步注浆的浆液稠度须控制在范围内..A.10~11cm C. 11.5~12.5cm56、洞口止水帘布装置安装顺序为 ..A. 扇形板→帘布橡胶板→圆形板B. 圆形板→扇形板→帘布橡胶板C.帘布橡胶板→圆形板→扇形板57、在穿越过程中;应及时加注以避免盾尾涌水..A.聚氨酯B.盾尾油脂C.惰性浆液58、螺旋机排土不畅时;在螺旋机或土仓中适量地加注 ;提高出土的效率..A. 聚氨酯B. 水或泡沫等润滑剂C. 油脂59、盾构是否能沿设计轴线标高方向准确前进的关键是控制好..A.出土量B.掘进速度C.千斤顶推力60、出洞洞门混凝土外层凿除应..A.先下部后上部B.先左部后右部C. 先上部后下部61、在曲线段包括水平曲线和竖向曲线施工时;盾构机推进操作控制方式是控制和调整的油压..A.螺旋机 B. 推进油缸 C.牵引油缸62、盾构掘进的最大坡度不超过A.50 ‰ B. 40 ‰ C. 28‰63、盾构区间混凝土管片抗渗等级应≧..A.S10 B.S11 C.S1264、盾构掘进过程中;坡度不能突变;隧道轴线和折角变化不能超过 ..A. 0.4% B . 0.5% C. 0.6%66、前后两环管片内弧面的不平整度称为..A.张角 B.喇叭 C.踏步67、防止造成管片压坏;管片的堆放层数不可超过块..A.三 B.四 C.五68、施工时必须严格控制管片拼装精度;相邻管片间的“踏步”允许偏差为.. A.3mm B.4mm C.5mm69、管片拼装过程中须注意;及时纠正环面;防止管片碎裂..A.盾尾间隙 B.推进速度 C.千斤顶行程70、传递高程时应该独立进行次;高程较差应小于A.3;3 B.2;2 C.3;271、直线隧道的导线平均边长宜为m;曲线隧道的导线平均边长宜为m A.150;60 B、200;100 C.150;10072、导线测量中;2c值不超过秒A.9 B、15C.2073、导线测量中..左右角各测2测回;左右角平均值之和与360度较差应小于秒A.4 B、6C.974、施工控制水准点应该按照m;布设一个..A.200 B、120C.15075、盾构姿态测量不包括A.千斤顶行程B、横向偏差C.竖向偏差76、隧道竣工测量不包括A.法面超前量B、轴线水平偏差C.轴线高程偏差77、隧道横断面可以采用全站仪极坐标法进行测量;测量误差为mmA.±10 B、±20C. ±1578、管片拼装中;第一片管片定位量允许偏差是..A.3mmB.4mmC.5mm79、出洞洞门混凝土外层凿除应..A.先下部后上部B.先左部后右部C. 先上部后下部80、出洞防水装置不包括;A、扇形圆环板B、连接螺栓和垫圈..C、橡胶止水条、二、填空题:共25题1、常用盾构机可分为土压平衡盾构机;泥水平衡盾构机..2、土压平衡盾构机工作原理中的平衡是指:推进压力与地层、地下水压力相平衡..3、盾构机施工隧道的辅助工法一般有:压力法、冻结法、降水法、注浆法等..4、工程信息主要从文件资料;现场施工祥勘等方面取得..5、盾构法施工过程中;同步注浆浆液量控制在建筑空隙的150%~200%.6、工程施工目标主要有工程质量目标;工程安全目标;工程进度目标等7、盾构法施工中;冷冻法按照其冷却位置的方式;可以分为水平冷冻;垂直冷冻..8、管片拼装按照其整体组合可以分为通缝拼装;错缝拼装;通用楔形管片拼装..9、管片拼装顺序可分为先下后上;先上后下..10、构法施工隧道时所需的监测内容可分为土体介质监测;周围环境监测;隧道变形监测..11、盾构法施工隧道的注浆可分为同步注浆;二次注浆..12、同步注浆的浆液类型一般可分为惰性浆液;可硬性浆液..13、同步注浆惰性浆液的材料粉煤灰;膨润土;黄砂;水..14、同步注浆可硬性浆液的材料粉煤灰;水泥;黄砂;水..15、二次注浆的材料水泥;水;水玻璃..16、盾构姿态包括推进坡度;平面方向;盾构自身的转角..17、隧道施工测量布设地面控制网可以采用三角锁法;导线法;三角锁和导线结合法..18、盾构施工测量包括盾构姿态测量;管片姿态测量..19、盾构施工中的地下导线测量包括井下导线测量;地下水准测量..20、盾构贯通测量包括地面控制网联测;接收井门洞中心位置测定;竖井联系测量;井下导线测量..21、盾构施工中地层隆沉的原因是土体损失;固结沉降..22、盾构施工中地层隆沉发展过程是初期沉降;开挖面沉降;尾部沉降;盾尾间隙沉降;长期延续沉降23、技术交底的方式有口头交底;书面交底;会议交底..24、测量的基本原则必须遵循整体到局部;实行签字复核制..25、三级技术负责制是指局;分公司;项目部..三、简答题:共10题1、施工技术管理的基本任务..答:1贯彻执行国家、行业、地方在工程建设方面的法律、法规、方针、政策和标准、规范..2做好从施工准备、过程控制到竣工交验、工程保养全过程的技术管理工作..3针对具体工程采取先进技术、制定合理的施工技术方案;提出职业健康、安全、质量、环保等措施;面向现场;加强现场检测和施工过程控制;确保项目安全、质量、工期、效益目标的实现..4做好施工技术调查;施组编制;工程测量;技术交底;变更索赔;技术资料管理;竣工文件编制等工作;努力降低工程成本;创造经济效益..5收集施工资料和技术信息;编制工程技术总结;建立技术档案6积极引进推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备;认真进行科技创新和公关..7加强标准化和计量工作;积极进行工法、专利的开发和申报、应用..8积极参与职工培训教育;提高员工队伍的技术素质..2、施工技术管理的主要工作内容..答:1设计文件审核 2施工技术调查3工程测量4实施性施工组织设计5施工工艺及临时设施设计6技术交底 7过程控制8设计变更9计量支付10工程实验11计量管理12技术文件和资料管理13工程技术总结14竣工文件及竣工交验15科研开发16工法和专利3、施工技术调查的内容..答:地质水文;交通状况、物质供应;水电通信;机械设备;设计建设;沿线管线等根据不同类型的工程;还应该增加或者着重突出调查内容..4、工程测量的工作内容..答: 1、交接桩2、施工复测3、控制测量4、施工放样5、竣工测量5、盾构法隧道施工基本原理答:盾构法隧道施工的基本原理是用一件有形的钢制组件沿着隧道的设计轴线开挖土体而向前推进..这个钢质组件在初期或最终隧道衬砌建成前;主要起到防护开挖出的土体;保证工作人员和机械设备安全的作用;这个钢质组件被称之为盾构;它的另外一个作用是能够承受来自地层的压力;防止地下水和流沙的入侵..6、盾构法隧道施工的优缺点..答:优点:1、在盾构支护下进行地下工程暗挖施工;不受地面交通;河流等自然条件的影响;能较经济合理的保证隧道安全施工..2、盾构的推进;出土;衬砌拼装等可实现自动化;智能化和施工远程控制信息化;掘进速度较快;施工劳动强度低..3、地面人文自然景观受到良好的保护;周围环境不受盾构施工干扰;在松软的地层中;开挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道;具有经济;安全;军事等方面的优越性..缺点:1、盾构机械造价较为昂贵;隧道的衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺较为复杂;在饱和含水的松软地层施工;地表沉降风险较大..2、需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及堵漏、施工测量、场地布置、盾构转移等施工技术配合;系统工程协调复杂..3、建造短于750m的隧道经济性差;对隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时;施工难度较大..7、盾构法施工中常见的洞门结构形式和进出洞土体加固措施答:常见的洞门结构形式有:外封门形式;内封门形式;特殊封门形式井内外封门;SMW工法施工洞口封门;地下连续墙施工洞口封门;钻孔灌注桩施工洞口封门..加固措施:SMW工法;高压旋喷桩;深层搅拌桩;降水法;分层注浆法;冷冻法..8、盾构贯通测量包括那些工作答:1、地面控制网复测2、接收井洞门中心位置测定3、竖井联系测量和井下导线测量9、盾构法隧道施工质量通病答:盾构基座变形;盾构反力后盾系统变形;凿除钢筋砼封门时产生涌水涌砂;盾构出洞段轴线偏离设计;盾构进洞时姿态突变;螺旋机出土不畅;盾构掘进轴线偏差;盾构过量自转;盾构后退;盾尾密封装置泄漏;运输过程中管片受损..10、竣工文件的内容..答:1、竣工文件一般由竣工图及汇编成册的竣工文件两部分组成..主要内容有:竣工文件封面;、目次、页次、开竣工时间、工程小结、竣工数量汇总表、施工原始记录、检验批验收记录;设计变更资料;封底;竣工图..2、工程竣工文件组成内容严格按照建设单位或者地方档案管理部门要求办理..格式及成册要求应符合接收单位档案馆的规定办理..文件的交接分数应该根据合同规定办理..另要考虑上交子分公司档案部门的分数..3、竣工文件编制数量应根据合同要求数量和上报局档案科的数量来确定;应区分正副本;正本应是竣工文件主要材料的原始件..。
盾构机的分类及选型
◆手掘式盾构
◆半机械式盾构 ◆网格式盾构
闭胸式 SHIELD
闭胸式 SHIELD
東京湾横断道路 TUNNEL
闭胸式 SHIELD SHIELD O.D. : φ14140mm
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.D. :8846×17440mm
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。
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
–– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– ––
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。
基地条件的制约
盾构机简介
Over cutter (disc type) 扩挖刀(滚刀式) 1把(超挖刀) 50mm 100mm diameter 100mm( 直径) 314kN 10MPa 6450mm
Copy cutter / Overcutter 仿形刀/超挖刀
Seal intensity resistant密 封抗压强度
复 合 盾 构 机
以中交8号复合土压盾构主要参数为例
Center cutter 4x Shell Shape Advance Tools (disc/cutting) 中心刀(滚刀/切刀) 4把可更换大型先行刀 Side cutter (disc/cutting) 边缘刀(滚刀/切刀)
Face cutter (disc/cutting) 正面刀(滚刀/切刀) Side curve scraper 边缘弧形刮刀 Ripper teeth cutter at CW opening 刀盘开口处齿刀 Cutter tools allotment 刀具配置 Copy cutter仿形刀 7x gauge ripper teeth 4xgauge disc 7把齿刀,4把边缘滚刀 21x ripper teeth 21把齿刀 8X buckets 8把弧形刮刀 52xscrapers (160mm) 52 把刮刀(160mm) 1xover cutter 1把扩挖刀 4xshell shape advance tools 21 face ripper teeth 7 ripper teeth
适用于 砂卵石、 砂土、 粘土及 分 30MPa 类 一下的 强风化 岩等松 散地层 掘进
按用途
超挖刀 仿形刀 齿刀 贝壳刀 按形状 鱼尾刀
羊角刀等
刮刀
安装在刀盘正面开口和刀盘边缘 开口,将挖掘下来的渣土刮入土 舱,也起到防止刀盘磨损的作用。 刮刀安装高度通常在150mm以下。
盾构构造与施工原理(土压与泥水)
二、盾构机的构成
盾构掘进机一般由盾构壳、推进千斤顶、正面支撑机构、挖土及运输 组、衬砌拼装机构、液压系统、注浆系统和盾尾装置组成。
1、刀盘 盾构机的刀盘是安装在盾构机前面的旋转部分。它是用于开挖岩土、切
削土层的主要部件,通过在刀盘上安装不同的刀具,就可分别完成软土和硬 岩的开挖,以适应不同地质施工的要求。
19世纪末~20世纪初——城市隧道工程促进了闭胸式盾构的产生,盾构工法相 继传入美国、日本、法国、德国等国家。
20世纪60年代至80年代——盾构工法迅速发展,完善了气压盾构、挤压(网格 )盾构、插刀盾构、泥土加压盾构、泥水盾构等,盾构工法在地铁、市政隧道、公 路隧道等的建设中得到广泛应用。
20世纪80年代至今——研制出了加气泡盾构,同时大直径盾构、异形断面盾 构(方形、椭圆形、马蹄形等)、双圆盾构、三圆盾构等得到发展。
润滑油脂泵等)
二号台车(操作室、注浆罐、注浆泵等) 三号台车(变频柜、膨润土系统、注浆系
皮带机 泡沫发
注浆气
生器
动阀 四三号号台台车车((左左))
管片六五吊号号台台车车((左左))
统液压站等)
四号台车(主配电柜、泡沫系统等)
喂片机
五号台车(循环水系统、主变压器、皮带
机驱动、出碴口等)
六号台车(空压机、储气罐、二次通风机、
刀具实物图
刮刀
贝壳刀
鱼尾刀
超挖刀
2、盾体
盾体的盾壳是一个用厚钢板 焊接成的圆柱筒体,厚度为45mm, 是承受地下水压、土压力、盾构 千斤顶的推力、管片拼装时的附 加力及各种施工载荷的承力钢结 构,同时也保护操作人员安全。
盾体内的主要结构部件包括 刀盘驱动马达、人闸、推进油缸、 铰接油缸等。
《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。
盾构基础知识及施工技术
盾尾
切削刀盘
刀盘驱动马达
排浆泵
气锁室 密封隔舱板
压力夹舱
操作控制台
环片拼装机
推进千斤顶
密封油脂装置
泥水平衡盾构机的主要结构
二、盾构机的基本构造及工作原理
2.泥水盾构
开挖泥水舱
气压调节舱
气压调节管
进泥管
排泥管
泥水平衡盾构机的工作原理
二、盾构机的选型
1、泥水盾构与土压平衡盾构的选择
泥水盾构特点
土压平衡盾机特点
幅条式:优点是开口率大,渣土易进入土仓,不易形成泥饼, 刀盘不易被堵,正面土压能较准确的反映;缺点是正面土压波 动较大,容易引起地表沉降,刀盘比较薄弱,不易满足复合地 层刀具的布置和刀盘本身刚度的要求。
面板式刀盘
辐条式刀盘
二、盾构机的选型
2、刀盘选型
面板 钢格栅
辐条 泡沫口
辐条
面板式刀盘
盘型滚刀 重型撕裂刀 刮刀 中心刀
1、准备工作 2、盾构机的始发 3、盾构机的掘进 4、盾构机的过站 5、盾构机的接收
一、准备工作 1、场地布置
盾构施工场地布置:
➢ 龙门吊 ➢ 设置渣土坑 ➢ 管片堆放场地及材
料堆放场地 ➢ 一座高压配电房 ➢ 备用变压器 ➢ 一座砂浆拌合站
盾构施工场地布置图
一、准备工作 1、场地布置 配套设施及设备
场地要求较高; 施工费用相对多;
场地要求较低; 施工费用相对少;
二、盾构机的选型
2、刀盘选型
面板式:优点是开口率较小,软土口开口率一般在45% 左右,复合地层开口率在30%左右,面板开口小,强度 高,易于刀具布置,对正面土体支撑效果较好,土压 波动小;缺点是传感器对正面土体的压力反映不够准 确,渣土进入土仓相对困难。
土压平衡盾构机与泥水平衡盾构机比较 PPT
掘进时出渣量的控制
• 矿车计数 • 即时称重系统 • 体积测定仪 • 利用伽马射线进行密度探测
EPB 高 中等 需要 低 中等 简单 快 低
预定
SLURRY 低 高
需要 高 大 复杂
中等 好 自动
选择标准:
•地质条件
- 粒度分布 - 水压 - 隧道沿线的漂石及其他阻碍
•渣土改良添加剂和/或膨润土 •工地处理车间的可行性及空间 •渣土最终处理方式 •最终用户的经验及信心 •成本
大家应该也有点累了,稍作休息
•适用地质范围更广
•对地质要求更严格
•对渣土改良材料需求量更少
•对于掌停面的塌陷量可以控 制
需要额外的添加剂
•掌停面一旦塌陷,塌陷量相 当大
土压平衡盾构
•出渣及时
•围 岩 比 较 稳 定 的 情 况 下 能够掘进
•总 装 和 始 发 需 求 空 间 较 小
•对环境的影响更小
泥水盾构
•需要一个泥水分离厂
脱困扭矩 与刀盘表面积比
率
(tonne•meters/m2)
1800
1089
1395
19.6
RME386SE (9.80 m)
1996
1800
1934
2166
28.7
RME370SE (9.40 m)
2000
2700
2056
2467
35.6
RME320SE (8.13 m)
2002
21001ຫໍສະໝຸດ 401959•围 岩 比 较 稳 定 的 情 况 下 不能掘进(有一定的局 限性)
•需要的工地规模更大
土压平衡盾构
泥水盾构
浅谈地铁盾构机的选型
浅谈地铁盾构机的选型范海龙【摘要】This paper briefly describes the principle of shield machine selection for metro construction ,in allusion to the features of different construction environment ,engineering geology ,hydrogeology ,etc .%简要介绍了地铁施工用盾构机的选型原则,针对不同的施工环境、工程地质、水文地质,选用与之相匹配的盾构设备。
【期刊名称】《机械工程与自动化》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】2页(P223-224)【关键词】盾构机;地铁;选型【作者】范海龙【作者单位】太原重工股份有限公司,山西太原,030024【正文语种】中文【中图分类】TU6211 盾构机简介1.1 盾构机的用途盾构机是一种用于隧道暗挖施工,具有金属外壳,壳内装有主机和辅助设备,既能支承地层的压力,又能在地层中整体掘进,进行土体开挖、碴土排运和管片安装等作业,使隧道一次成形的机械。
盾构机的工作原理如下:由一个钢结构组件依靠外壳支承,沿隧道轴线一边对土壤进行切削一边向前推进,在盾壳的保护下完成掘进、排碴、衬砌工作。
盾构机是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等具体特征来“量身定做”的一种非标设备。
盾构机不同于常规设备,其核心技术不仅仅是设备本身的机电设计,还在于设备通过不同的设计如何满足工程地质施工的需求,因此,盾构机的选型正确与否决定着盾构施工的成败。
1.2 盾构机的类型一般将盾构机的类型分为软土盾构机、硬岩掘进机(TBM)、复合盾构机3种。
软土盾构机的特点是仅安装切削软土用的切刀和括刀,无开岩的滚刀。
TBM主要用于山岭隧道。
复合盾构是指既适用于软土又适应于硬岩的一类盾构,主要用于复杂地层的施工,其主要特点是刀盘既安装用于软土切削的切刀和括刀,又安装破碎岩石的滚刀,或安装破碎砂卵石和漂石的撕裂刀。
无水大粒径砂卵石盾构综合施工技术
无水大粒径砂卵石盾构综合施工技术王海明;夏清华;黄福昌;张浩【摘要】结合北京地铁10号线二期某区间选用的加泥式土压平衡盾构施工情况,着重从盾构选型、刀具优化、渣土改良等方面,分析和研究了在无水大粒径砂卵石地层中的盾构综合施工技术.结果表明,选用加泥式土压平衡盾构对无水大粒径砂卵石地层具有一定的适应性,且无水大粒径砂卵石地层采用敞开式或半敞开式盾构具有可行性.%Taking the earth pressure balance shielding method adopted during the second-phase construction of Beijing Subway Line 10 as the background, authors of this paper made an analysis on the comprehensive shielding technology for waterless large sandy gravel strata, emphasizing the selection of different types of shielding machines, optimization of the machine's tools, and improvement of the quality of soil, etc. The results indicate that the earth pressure balance shielding method is applicable to large sandy gravel layers, and that it is feasible to use the open or semi-open shielding in large grain pebble stata.【期刊名称】《都市快轨交通》【年(卷),期】2012(025)005【总页数】5页(P88-92)【关键词】城市轨道交通;盾构选型;无水大粒径砂卵石;刀具优化;渣土改良【作者】王海明;夏清华;黄福昌;张浩【作者单位】中铁十六局集团地铁工程有限公司北京 100073;中铁十六局集团地铁工程有限公司北京 100073;中铁十六局集团地铁工程有限公司北京 100073;中铁十六局集团地铁工程有限公司北京 100073【正文语种】中文【中图分类】U431.31 地质情况介绍北京西南地区处于永定河冲积扇中上部,隧道主要穿越7号无水大粒径砂卵石地层,此种地层是一种典型的力学不稳定地层,其基本特征表现为结构松散,呈大小不等的颗粒状,砂卵石地层颗粒之间的孔隙大,颗粒之间的黏聚力为零。
试谈土压平衡盾构机的工作原理(doc 14页)
试谈土压平衡盾构机的工作原理(d o c 14页)土压平衡盾构属封闭式盾构,土压平衡盾构在掘进过程中,随着刀盘不断切削岩土,在沿圆周布置的液压千斤顶推力下,盾构机不断向前推进。
当盾构机向前推进一个管片的长度时,便可以用管片拼装机将若干管片依从下而上的顺序拼装成环。
渣土经由有轨电瓶机车运至洞外。
下面来了解下土压平衡和泥水平衡盾构的区别。
一、土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘,将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内,并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡,以减少盾构推进对地层土体的扰动,从而控制地表沉降,在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。
螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量,出土量要密切配合刀盘切削速度,以保持密封舱内始终充满泥土而又不致过于饱满。
这种盾构避免了局部气压盾构主要缺点,也省略了泥水加压盾构投资较大的控制系统、泥水输送系统和泥水处理等设备。
二、土压平衡和泥水平衡盾构的区别1、结构不同土压平衡盾构:前端刀盘旋转掘削地层土体,切削下来的土体进入土舱。
当土体充满土舱时,其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡,使得掘削面与盾构面处于平衡状态。
泥水平衡盾构:在盾构用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。
开挖面的密封隔仓内注入泥水,通过泥水加压和外部压力平衡,以保证开挖面土体的稳定。
2、作用不同土压平衡盾构:初步或最终隧道衬砌建成前,主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用,能够承受来自地层的压力,防止地下水或流砂的入侵。
泥水平衡盾构:推进时开挖下来的土进入盾构前部的泥水室,经搅拌装置进行搅拌,搅拌后的高浓度泥水用泥水泵送到地面,泥水在地面经过分离,然后进入地下盾构的泥水室,不断地排渣净化使用。
3、盾构方式不同土压平衡盾构:盾构靠螺旋输送机将碴土排送至土箱,运至地表。
由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量,确保掘削面稳定。
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
泥水平衡盾构
气垫室
泥膜
压缩空气 泥水
地层
刀盘
送泥管
排浆管
泥水平衡盾构机出土(渣)的工作原理是:利用泥水室的泥水 压力来平衡切削面的土、水压力,切削下来的土体与泥水室内 的泥水充分混合后,由泥水输送系统输送到泥水分离系统进行分 离,废弃渣土,泥水经改良后,再次由管路输送回泥水室循环使用。
泥水平衡盾构 泥水盾构有两种体系,即直接控制型和间接控制型 。日本和英国一般采用直接控制力平衡盾构
土压平衡盾构机出土(渣)的工作原理是:刀盘旋转开挖工作 面的土体,挖掘下来的土料作为稳定开挖面的介质,土料由螺 旋输送机旋转运出,泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺 旋输料器出土量(旋转速度)进行调节。
土压力平衡盾构
马达驱动刀盘旋转切 削土体,同时盾构机液压 千斤顶将盾构机向前推进, 并向密封仓内加入塑流化 改性材料,与开挖面切削 下来的土体经过充分搅拌, 形成具有一定塑流性和透 水性低的塑流体。同时通 过伺服控制盾构机推进千 斤顶速度与螺旋输送机向 外排土的速度相匹配,经 舱内塑流体向开挖面传递 设定的平衡压力,实现盾 构机始终在保持动态平衡 的条件下连续向前推进。
直接控制型泥水盾构
间接控制型泥水盾构
泥水平衡盾构
直接控制型泥水系统流程如下:送泥泵从地面泥浆池 将新鲜泥浆送入盾构的泥水仓,与开挖泥土进行混合 ,形成稠泥浆,然后由排泥泵输送到地面泥水分离处 理站,经分离后排除土碴,而稀泥浆流向泥浆池,再 对泥浆密度和浓度进行调整后,重新送入盾构的泥水 仓循环使用。
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
泥水平衡盾构和土压力平衡盾构
目前常用的盾构机主要有土压平衡和泥水平衡盾构机,除 了其出土(渣)的方式不同外,其基本的工作原理是一致 的。 泥水平衡盾构机出土(渣)的工作原理是:利用泥水室的 泥水压力来平衡切削面的土、水压力,切削下来的土体与 泥水室内的泥水充分混合后,由泥水输送系统输送到泥水 分离系统进行分离,废弃渣土,泥水经改良后,再次由管路输 送回泥水室循环使用。
盾构业务知识点总结
盾构业务知识点总结一、盾构机的原理结构1. 盾构机的定义盾构机是一种在地下工程中使用的掘进机器,它具有推进力、保护构造、输送系统、掘进系统、机械系统和电气系统等组成部分。
2. 盾构机的分类(1)按掘进方式不同分类:盾构机可以分为土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机。
(2)按结构形式分类:盾构机可以分为开式盾构机和封闭式盾构机。
3. 盾构机的构成盾构机通常由刀盘系统、支撑系统、前推系统、土压平衡系统、主控系统、电气系统、泥浆循环系统等部分组成。
4. 盾构机的工作原理在盾构机的工作过程中,刀盘负责切割地层,同时利用推进液体和地层的土压平衡原理,实现盾构机的前进。
同时,通过土压平衡和泥水平衡原理,保证施工现场的安全和稳定。
二、盾构机的施工工艺1. 盾构机的施工准备工作盾构机的施工前需要进行施工现场的勘察、地质勘探、地下管线的排查等工作,合理规划施工的工艺路线和方案,确定盾构机的开挖方式和施工工期。
2. 盾构机的开挖工艺在盾构机的开挖过程中需要根据地层的情况合理选择刀盘的刀具和速度,并根据地质情况对盾构机进行监测和控制,确保施工的安全和质量。
3. 盾构机的支护工艺在盾构机的施工过程中,需要对已开挖的地层进行支护,在深埋地下隧道工程中,要确保施工过程中的土压平衡和泥水平衡,保证施工现场的安全和稳定。
4. 盾构机的土压平衡和泥水平衡工艺在盾构机的施工过程中,需要根据地下地质条件合理控制土压平衡和泥水平衡,避免盾构机在施工过程中遭受外界地压和液压影响,保证施工的稳定和高效。
5. 盾构机的后续工程在盾构机施工完成后,还需要进行隧道的衬砌和管道的敷设等后续工程,保证地下隧道的使用安全和通行畅顺。
三、盾构机的机械设备保养1. 盾构机的日常检查在盾构机使用过程中,需要对各个部位进行日常的检查,包括机械系统、电气系统、液压系统等,确保设备的正常运行和施工的高效进行。
2. 盾构机的故障排除在盾构机使用过程中,可能会出现各种故障和问题,需要及时对设备进行维修和排除故障,保证设备的持续运行和施工的顺利进行。
浅谈“双模式盾构机技术”的原理及应用
以有效控 制地表沉降 ,确保隧道施工 的质量 、安 全。双模式盾构机 ,既具备 土压
盾构机 掘进高效的特点 ,又能达到泥水盾构机 沉降控制好的优点 。双模式 盾构机 在广州地 铁岩溶地区已成功应用 ,表 明了双模式 盾构机在模式快速切换 、掘ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模 式功能互补及 对复杂地层 的适应性等方面而言 , 具有很好 的经济效益和社会效益 , 而且可 以有效降低施工 中的风险 ,保证在复杂地层 中盾构施工 的安全 、施 工质量 及施工进度 。 双模式盾构机还具备 以下耗 点:1 、技术先进 。融合泥水 、土压两种模式 ,最 广泛 地适应复杂多变 的复合地层 和市 区环境 ,能在最大程度地控制工程 风险的同 时, 实现优质 高效掘进 。2 、功能齐全 。配备复合式刀盘 ,大功率的主驱动和推进 系统 ,大扭矩 的螺旋机 ,单管单泵 的泡沫 系统 ,单双液两套注浆系统 ,P ( 】 泵 小循 环系统 ,且具备逆循环掘进功能 、顶 置人闸等 ,两个模式可独立运行 又可互相支
硬 岩敞开模式开挖两 种不同掘进模式之间实现快捷地 相互切换。既保证工程优质
高效 ,又确保隧道施 工的质量安全 。在转换模式 时,不需 要拆装任何东西 ,只要 通 过控制系统就可 以实现土压平衡盾构机和泥水 平衡 盾构机之间的转换 ,以实现 在 两种模式情况下 的正常掘进。在设备布局上 ,因盾构 机在隧道内作业 ,其工作 空间受到很大 的制 约 ,本身单一模式盾构机 的设 备布局都显得非常拥挤 。而双模
一
、
双模式盾构机技术原理
土压模式 ,以降低施工成本 ,提高工效 ;当土体 自稳性较差时 ,可采用泥水模式 ,
所谓 “ 双模式盾构机” 同时具 备泥水平衡掘进模式和土压平衡 掘进模式 ,渣 土排 出配备了螺旋输送 机和泥浆管 。双模式盾构机适用 大多数地层中的掘进 ,可 根据地 质及地面沉降控制要求 不同 ,采用泥水平衡掘进模式 和土压平衡掘进模式 中切 换。技术设计上 ,是集成 了土压平衡盾构机 、泥水平衡 盾构机的设计理念与 功 能 ,将土压和泥水 两套 系统 和设备安装在一 台盾构 机上 ,可根据不同地质 、地 层 的变化 ,利用可拆卸的刮料装置和互换型承压 隔板, 实现 了土压平衡模式开挖和
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•整体构造简洁,有利于学习 ,操作及维护
•适用地质范围更广 •对渣土改良材料需求量更少 •对于掌停面的塌陷量可以控 制
•整体构造复杂(相对于学习 ,操作及维护) •对地质要求更严格
需要额外的添加剂
•掌停面一旦塌陷,塌陷量相 当大
土压平衡盾构 vs. 泥水盾构
土压平衡盾构
•出渣及时 •围岩比较稳定的情况下 能够掘进 •总装和始发需求空间较 小 •对环境的影响更小
泥水盾构
•需要一个泥水分离厂 •围岩比较稳定的情况下 不能掘进(有一定的局 限性) •需要的工地规模更大
土压平衡盾构 vs. 泥水盾构
土压平衡盾构
•运营成本更低 •土 仓 压 力 需 在 隧 道 推 进 前进行计算并设定 •对刀盘扭矩需求较大 •对刀盘动力需求较大 •渣 土 直 接 暴 露 在 隧 道 中 ,会对隧道产生污染 •能 够 应 付 较 大 直 径 的 漂 石
泥水盾构
•对于环境的影响较大,并 且运营成本偏高 •土仓压力在掘进过程中直 接探测并由系统进行控制 •对刀盘扭矩需求较小 •对刀盘动力需求较小 •渣土在运至地表前不会暴 露 •在土仓压力控制方面具有 更高的准确性
掌停面支撑的种类 – 土压平衡或泥水?
标准 刀盘动力/扭矩 EPB 高 中等 SLURRY 低 高
从PLC接受信号并将膨润土注射到 刀盘土仓内
1089 1934 2056 1440 2045
1395 2166 2467 1959 2556
19.6 28.7 35.6 37.8 53.9
Torque Increase in 10 Years
压力为何加大 ?
•地表沉降控制 •进水控制
地表沉降控制
土压平衡
•在掘进过程中对刀盘土仓内土压进行控制. •对掘进过程中的恶劣地层进行控制以避免超挖. •土压平衡盾构通过渣土改良系统对土体进行改造以适应不同地质 .
扭矩计算经验公式 – 土压平衡盾构
TEPB =
3 • D
2
T = 刀盘扭矩 (吨•米) D = 掘进机直径(米) (理论扭矩)
刀盘扭矩 – 泥水盾构
TSLURRY =
TEPB
1.47
高扭矩传动简表
型号 (直径) 年份 刀盘动力
(kW)
最大扭矩
(tonne•meters)
脱困扭矩
(tonne•meters)
•掘进时盾尾同步注浆 •在护盾沿线控制压力
- 在护盾环面注射泥浆来填充空隙
掘进时出渣量的控制
• 矿车计数
• 即时称重系统 • 体积测定仪 • 利用伽马射线进行密度探测
膨润土发泡系统
快速膨润土注射系统
EPB 传感器
监测刀盘土仓内压力
PLC 控制系统
从EPB传感器读取数据并向膨润土箱发 送命令
带压膨润土箱
土压平衡盾构vs. 泥水盾构
土压平衡盾构与泥水盾构之间的选择 对于刀盘扭矩的需求 地面沉降控制
粒径尺寸表
粘土
土压平衡盾构不含添加剂
淤泥
土压平衡盾构含添加剂 泥水盾构含添加剂 泥水盾构不含添加剂
砾石
砂质
卵石
土压平衡和泥水盾构适应性图表
通过率 (%)
粒径大小 (mm)
土压平衡盾构 vs. 泥水盾构
工地整体耗电量 对添加剂的需求
成本 工地规模 出渣方式 掘进速度 隧道清洁度 土仓压力计算
需要
低 中等 简单 快 低 预定
需要
高 大 复杂 中等 好 自动
•地质条件
- 粒度分布 - 水压 - 隧道沿线的漂石及其他阻碍
•渣土改良添加剂和/或膨润土 •工地处理车间的可行性及空间 •渣土最终处理方式 •最终用户的经验及信心 •成本
脱困扭矩 与刀盘表面积比 率
(tonne•meters/m2)
RME375SE (9.53 m) RME386SE (9.80 m) RME370SE (9.40 m) RME320SE (8.13 m) RME306SE (7.77 m)
1992 1996 2000 2002 2002
1800 1800 2700 2100 2100
地表沉降控制
泥水盾构
•在掘进过程中使用压缩空气对刀盘土仓内的泥水压力进行控制. •在掘进过程中可以对泥浆流量和密度进行控制以避免超挖.
地表沉降控制
总结
•在管片安装和换步时刀盘土仓内压力的控制 •在极紧密的测中连续掘进
- 保持刀盘土仓内渣土的流动和压力 - 推进油缸自动伸出 - 土体改良注射弥补损失