盾构选型方案

目录

第一章工程概况 0

工程概况 0

隧道区间地质概况 0

盾构区间地质情况 (1)

盾构区间水文情况 (1)

工期要求 (2)

第二章本工程重点难点分析 (2)

第三章选型依据及主要参数 (3)

本工程区间隧道施工对盾构机的技术要求 (3)

针对施工难点设备的针对性设计 (3)

盾构机参数 (4)

盾构机简图 (5)

拟选盾构情况 (5)

盾构机后配套简图 (5)

第四章盾构机适应性分析 (6)

盾构机组成 (6)

刀盘和刀具 (6)

驱动系统 (7)

推进系统 (8)

螺旋输送机 (9)

渣土改良系统 (9)

耐磨措施 (10)

双室人闸系统 (10)

皮带输送机 (11)

管片运输设备 (11)

拼装机 (12)

土压控制系统 (12)

注浆系统 (13)

盾尾密封系统 (14)

数据采集系统 (14)

盾构机适应性分析 (15)

盾构机掘进速度计算 (16)

第五章类似工程盾构机选型成功案例 (16)

第六章结论 (17)

第七章附件 (17)

第一章工程概况

工程概况

宁高城际轨道交通二期（剩余段）土建施工NG-TA01标段盾构区间起讫里程为DK4+350～DK6+450，盾构隧道长度为2100m（双线延米）。区间隧道采用盾构施工法。隧道轴线间距离。管片外径6200mm，管片内径5500mm,管片厚度350mm，环宽1200mm。

表1隧道相关参数表

工程区域附近市政道路有将军大道、徒盖东路，进出场道路采用临时混凝土便道。盾构区间沿线穿越范围内地面建（构）筑物主要为徒盖东路、农田、荒地和河塘。平面图见图1

图1隧道区间平面图.

隧道区间地质概况

本标段区间隧道穿越地层主要以J3l-2强风化安山岩、J3l-3中风化安山岩为主，其余部分穿越地层为粉质粘土、含卵砾石粉细砂（卵砾石含量为5%-15%），少量残积土。沿线下伏全~中风化安山岩，天然状态下强度高，平均值。

隧道区间地质概况见图2。

图2隧道区间地址概况图

盾构区间地质情况

盾构区间水文情况

地表水、地下水一般不发育，上层粘性土富水性和渗水性较差，下部基岩层全-强风化一般富水性和渗水性中等，中风化层一般富水性和渗水性较差。根据勘察揭示的地层结构和地下水的赋存条件，本段地下水类型主要为松散地层中的孔隙水，其次为基岩裂隙水。不具备喷涌和流砂条件。

表3地层渗透系数及透水性评价

工期要求

左线盾构到达时间：2015年1月5日

右线盾构到达时间：2015年2月1日

计划工期8个月。平均日掘进9环，其中考虑每台盾构机换刀三次，每次换刀15天，每台盾构机从始发到贯通需240天。

第二章本工程重点难点分析

盾构区间主要风险点：

1、下穿徒盖西路，徒盖西路两侧埋设有天然气管道、供水管道、通讯光缆、电线管道。

2、机场一期既有线和机场跑道尽台距离隧道区间70—108m,根据经验计算

本区间隧道对地面的影响范围为隧道轴线附近米。

工程特点：

1、隧道区间存在有软土地层，软硬不均地层和硬岩地层三种地层；

2、盾构区间较长，单线单区间2100米；

工程主要难点：

1、区间约有1Km为全断面岩层，地层硬，掘进难度大。

2、工期紧张，完成2100米复杂地层盾构掘进只有8个月，平均日进需达到9环即米。

第三章选型依据及主要参数

本工程区间隧道施工对盾构机的技术要求

1、良好的土层切削能力；（刀盘及主驱动系统，推进系统）

2、准确、稳定的土压平衡控制能力；（土压控制系统）

3、良好的地层填充能力；（注浆系统及后方台车二次注浆台）

4、良好的止浆能力；（盾尾密封系统）

5、良好的土壤改良能力；（泡沫系统）

6、精准的盾构掘进导向能力；（导向系统）

7、可靠的安全装置保护换刀操作人员安全。（人闸系统）

针对施工难点设备的针对性设计

考虑本工程地层硬，掘进难，工期紧的情况，盾构机进行的针对性技术要求：

1、优化刀盘设计，采用合理的开口率及耐磨保护，提高在硬岩地层的适应能力。

2、增加刀具数量配置，加强刀箱和刀具的耐磨保护。

3、土壤改良系统配置有6个泡沫管路，采用的是单管单泵设计。

4、螺旋机与一般配置相比，在外护筒内表面及螺杆部位都进行通体的耐磨

保护措施。

根据投标文件和本标段地质水文及地面建筑情况，综合考虑区间风险源的控制和重难点施工的需要，我公司拟选用2台全新德国海瑞克复合式土压平衡盾构机用于本标段盾构施工。

盾构机参数

盾构机简图

盾体简图

拟选盾构情况

盾构机后配套简图

一号台车右侧图

一号台车左侧图

二号台车右侧图

二号台车左侧图

第四章盾构机适应性分析

盾构机组成

土压平衡式盾构机施工体系主要由刀盘系统、推进系统、出土系统、管片拼装系统、同步注浆系统、泡沫注入系统、数据采集系统、测量系统及后配套台车等系统组成。

盾构机在掘进时，16组双缸千斤顶伸出，顶在后方管片上向前行走。同时，刀盘转动切削前方土体，土体在刀盘后土仓内建立一定土压力与外部土压力平衡，即在前方建立了临时支护面。螺旋输送机不断的把前方多余土方通过皮带输送机输送到后方土箱车内。与此同时，盾尾处进行同步注浆，填充开挖后形成的空隙量。整个掘进系统由PLC电路采集信号，达到采集、处理、诊断的回路模式。测量系统由前方三个棱镜组、全站仪、后视棱镜组成，进行同步测量监控，指导施工。

刀盘和刀具

针对难点：复合地层和全断面岩层施工，对刀盘和刀具进行了优化设计。

刀盘采用4辐条+4面板的设计形式，开口率为36%。在保证刀盘刚度、强度和刀具数量基本不变的前提下，保证了开口的均匀布置，并加大了刀盘中心开口率（约40%）；刀盘不仅有助于隧道开挖面的刚性支护，也能保证渣土的流畅排除。根据海瑞克的经验和预料的地质状况，采用安装了滚刀和铲刀的刀盘。在刀盘设计中，硬岩刀具（滚刀）可以根据地质情况换成软土刀具（齿刀）。