西安地铁三号线TJSG-12标盾构机适应性评估会(9.10)

640m，R=800m
774m，R=500m
胡家庙~石家街盾构区间右线全长774m，左线全长640m，平面 曲线半径R=450～1200m，最大坡度7‰，最小坡度2‰，隧道洞 顶覆土9.7～14.5m，中心线间距32～105m。 其中盾构隧道分别下穿陇海铁路线及整备所，旁穿东二环金花隧 道和华清路立交桥桥桩。
通化门~胡家庙区间隧道施工总体计划安排
2015年3月5日
2014年11月20日始发
左线
454m f4
通化门站
右线
439m
胡家庙站
2015年3月25日
2014年12月20日始发
胡家庙~石家街区间隧道施工总体计划安排
2015年7月 2015年10月
胡家庙站
石家街站
F朝阳门 2015年9月 2015年5月
• 水文地质条件 • 拟建场地2010年10月～12月勘察时钻探揭露，场地内地 下潜水稳定水位埋深5.20～14.00m之间（部分地段高差 变化大），相应高程为392.24～397.33m。勘察期间接近 平水位期。地下水年变幅2m左右。 • 拟建场地地下水主要赋存于中、上更新统黄土、古土壤、 粉质粘土层及其中的砂层夹层中，含水层的厚度大于50m。
变频电机驱动 6160mm 125mm
频率（变频控制）
转速 最大扭矩（KN*m）
18.5Hz
0.3rpm 5147
36.5H z
0.6rp m 5147
55Hz
0.9rp m 4883
73Hz
1.2rpm 3894 440KW 45%
95Hz
1.56rpm 2707
脱困扭矩
驱动功率 刀盘开口率 3 铰接 wk.baidu.com统 组成
f3
1.4、盾构区间线路及结构设计 1.4.1、区间线路 本标段区间以左右线平行为主，沿东二环西侧辅路设 置，线路纵向最大坡度25‰，最小坡度2‰，隧道洞顶覆 土6.7～14.8m，中心线间距13～15m，平曲线半径 R=800～1500m，竖曲线半径R=3000～5000m。 1. 4.2、区间结构设计 盾构隧道采用钢筋混凝土管片，强度等级C50，抗渗等 级S12，外径6 m，内径5.4m，管片环宽1.5m，厚0.3m； 管片采用六分块：三个标准块B1T、B2T、B3T、两个邻 接块L1和L2、一个封顶块K；拼装采用错缝拼装；管片环 向纵向连接采用弯螺栓。
一、工程概况
西安地铁三号线TJSG-12标 包括一站两区间，为胡家庙 站、胡家庙~通化门区间和 胡家庙~石家街区间,区间穿 越三条地裂缝（f3、f4和f朝阳 门）和陇海铁路线。施工工 法有盖挖、盾构和浅埋暗挖 施工等。 工程计划于2011年12月1日 开工，2014年7月31日竣工 验收，总工期32个月。
回转速度rpm
使用压力 MPa 20.6 20.6 20.6
拼装机旋转 螺旋机旋转 浆箱搅拌 8 螺旋机 （可伸 缩性） 壳体外径 螺旋机直径
2 3 1
9.8 140 26.7 Φ 711.2mm Φ 650mm
螺距 扭矩 正转最大转速
反转转速 排土量 闸门 9 皮带机 运输速度 驱动电机 排土量 皮带宽度 10 11 变压器 同步注浆系统
P600mm 46.7KN*m 22rpm
11.9rpm 最大233m³/h 上下双层闸门 176m/min 37kw 500m³/h 800mm 3相1050KVA A液泵流量280L/min B液泵流量20L/min 清洗泵流量42L/min
12
泡沫系统
项目
原液注入 泵
水注入泵
排量（L/min）
总重（t） 12.4 12.7 11.6 15.5 7.5 14.8 8 16 13.8 13.1 17.5 6.9 10 6.5 8 360.9
尺寸（mm） 6140×3165×3743 6140×3070×3743 711.5×9500 4630×2904 6407×4420 13160×2504 65700×500 6500×4920×4187 6100×4920×4127 7100×4920×4127 7500×4920×4127 6500×4920×4127 6500×4920×4187 6500×4920×4387
螺旋机 管片拼装机 平台 运输梁 皮带输送机 NO.1台车 NO.2台车 NO.3台车 NO.4台车 NO.5台车 NO.6台车 NO.7台车 其它
表2-2 盾构机设计规格列表
序号 1 位置 盾构本 体 项目名称 总长 总重 参数 8680mm 320吨
开挖直径
前盾外径 中盾外径 盾尾外径
Φ 6160mm
Φ 6140mm Φ 6140mm Φ 6140mm
前盾盾壳厚度
中盾盾壳厚度 盾尾盾壳厚度 盾尾间隙 掘进速度 最大推力 盾尾密封 土压传感器
40mm
40mm 40mm 30mm 0~10cm/min 37730KN 3道钢丝刷 土仓胸版上下左右各1个
2
刀盘
形式
驱动形式 开挖直径 超挖刀伸长量
面板式
• 通化门～胡家庙区间2010年10月～12月勘察时钻探揭露， 场地内地下潜水稳定水位埋深10.40～15.60m之间，相应 高程为395.72～399.18m。根据西安长期水位观测资料， 勘察时接近平水位期。地下水年变幅2m左右。地下水主 要赋存于中、上更新统黄土、古土壤、粉质粘土层及其中 的砂层夹层中，含水层的厚度大于50m。砂土夹层透水性 良好，本区间揭露的砂层主要为中砂层，揭露的最大厚度 5.30m，最浅埋深34.0m，主要分布在区间的两端，地下 水主要接受大气降水及侧向地下水径流补给。潜水排泄方 式主要为侧向径流排泄。
f3地裂缝
陇海铁路
f朝阳门
f4地裂缝
• •
• •
• •
1.1、胡家庙站 胡家庙站位于长缨路与金花北路十字路口，沿城市 主干道金花北路西侧南北设置。车站总长为233.7m，标 准段宽度20.5m，为地下2层岛式车站，采用盖挖法，六 四式军便梁铺盖施工 。 1.2、通化门~胡家庙区间 通化门~胡家庙区间线路总长727m ，其中盾构隧道 右线全长439m，左线全长454m；暗挖段右线总长273.m， 左线总长258m。 1.3、胡家庙~石家街区间 胡家庙~石家街区间线路总长998m，盾构区间右线 全长774m，左线全长640m。暗挖隧道右线全长224m，左 线全长268m；
6176KN*m
16组油缸
形式
垂直角度 水平角度
中前盾铰接
±1.0度 ±1.5度 排量0.6L/min 压力15.7MPa
4
润滑 系统
黄油泵
5
拼装机
驱动 转速 升降范围 移动范围 压进力 吊起力
液压驱动 0.2/1.2rpm 0~700mm 0~1000mm 216KN 222KN
旋转角度
6 液压油 缸 名称 推进油缸 数量 22 推力KN 1715
北京住总集团有限责任公司西安地铁三号线TJSG-12标 盾构机维修改造后适应性可靠性评估汇报
北京住总集团有限责任公司 西安地铁三号线TJSG-12标项目经理部 2014年9月
目
录
一、工程概况 二、两台小松盾构机的简介 三、盾构机维修改造情况 四、盾构施工重难点、风险点及应对措施
五、盾构机适应性可靠性分析及结论
±200度
内径mm 260 行程 mm 2150 使用压力 Mpa 32.4
铰接油缸
超挖刀油缸 No.1螺旋机闸门油缸 No.2螺旋机闸门油缸 拼装机升降油缸 拼装机平移油缸 管片夹持油缸 管片偏转油缸 管片倾斜油缸 同步注浆口阀油缸
16
2 2 2 2 2 2 2 4 4
1960
294 103 162 108 43 40 26 26 63.7
序号 1 2 装置名 刀盘 前盾 数量 1 1 总重（t） 25.4 90.9 尺寸（mm） 6140×1398 6140×3475
3
中盾
1
70.3
6140×3135
序号 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
装置名 盾尾 盾尾 上 下
数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 总重
•
•
三、盾构机维修改造情况
盾构机功能及结构概述
TMPMX6140小松盾构机设备总重量约为323t。分盾构机 主机和后配套设备两大部分，后配套设备分别安装在6节 后续台车上。 盾构机前部是旋转切削刀盘，工作时，在推进油缸的作 用下可以对开挖面双向（顺时针，逆时针）切削，通过安 装在切削刀盘上的切削刀、刮刀、先行刀等刀具将开挖面 上的土体切削下来送入土仓，然后与注入土仓中的添加材 料搅拌后以流塑性土体的形式通过螺旋输送机排出。
压力（MPa）
0.08~5
0.8
133
0.8
功率（KW）
电压（V） 频率（Hz） 箱容量（m³）
0.55
380 50 1.0 170 最大2.5 15
11
380 50 2.56
13
加泥系统
项目
流量（L/min） 压力（MPa） 功率（KW）
加泥注入泵
泵数量
箱容量（m³） 14 15 16 17 盾尾油脂系统 通风系统 空气压缩机 后续台车 排量0.9L/min 11KW轴流风机
270
135 80 100 100 63 50 40 40 63
230
135 340 415 700 1000 100 60 100 100
34.4
20.6 20.6 20.6 13.7 13.7 20.6 20.6 20.6 20.6
7
液压马 达
用途
台数
输出轴扭矩 KN*m 12.5 2.46 2.46
1.5、工程地质与水文地质情况 • 1.5.1、通化门~胡家庙区间 • 地形地貌 • 通化门～胡家庙区间，地貌单元由南向北依次跨越西北工 业大学洼地、槐芽岭黄土梁；地面总体呈南高北低之势， 地面高程介于407.64m~414.47m。本区间场地内有f4地裂 缝通过。 • 工程地质 • 区间场地内地层为：地表分布有厚薄不均的全新统人工填 土（Q4ml）；其下为上更新统风积（Q3eol）新黄土及残 积（Q3el）古土壤，再下为中更新统（Q2eol）老黄土， 冲积（Q2al）粉质粘土、中砂等。
通化门站~胡家庙站盾构区间地质剖面图二
• 1.5.2、胡家庙~石家街区间 • 地形地貌 • 胡家庙～石家街区间，地貌单元由南向北依次跨越槐芽岭 黄土梁、莲花池洼地、劳动公园黄土梁及八府庄洼地；隧 道位于东二环下方，下穿陇海线段位于东二环两侧路下方。 地面高差较大，需下穿陇海线，除东二环下穿隧道段以外， 勘探点地面高程介于400.36~408.13m。本区间场地内有f 朝阳门及f3地裂缝通过。 • 工程地质 • 区间50m深度内场地内地层为：地表分布有厚薄不均的全 新统人工填土（Q4ml）；其下为上更新统风积（Q3eol） 新黄土及残积（Q3el）古土壤，再下为中更新统风积 （Q2eol）老黄土，再下为冲积（Q2al）粉质粘土、粉土、 细砂、中砂及粗砂等。
2
3.6 压力8.8MPa 2台博莱特7.5立方压缩机 7台
• 两台盾构机的业绩简介 • 两台盾构机已完成西安地铁二号线TJSG-13标和TJSG25标两个标段的盾构掘进任务，其中天盾5号累计完成掘 进4577.6m、天盾6号累计完成掘进4581.1m。 两台盾构机主轴承寿命均为10000小时，其中天盾5号大 约运转2000小时，天盾六号大约运转3500小时，故可以满 足地铁3号线使用要求。 两台盾构机的掘进速度在30~60mm/min。
通化门站~胡家庙站盾构区间平面图
454m
439m
通化门站~胡家庙站盾构区间隧道主要为直线段和缓和曲线段， 平面最小半径为1000m。其中左线在盾构到达通化门站段连续下穿 三栋楼房（建工金华酒店、西安邮局金花分局、水泥质检站家属 楼），右线隧道距离东二环长乐桥桥桩为2.4~7.1m。
通化门站~胡家庙站盾构区间地质剖面图一
主机由前壳体和后壳体构成铰接盾构，是用钢板焊接 而成的圆型筒体，在内部焊有筋板、环板等一些加强板， 具有耐土压、水压的强度。 盾构机壳体和盾尾壳体是由管片的外形尺寸、盾构机 壳体在施工时所受的载荷以及对应于隧道最小曲率半径而 决定的，本机盾尾间隙为30mm。 前后壳体由铰接油缸联接，上下左右可弯曲，在铰接 部分设有防水密封（铰接密封）。 在切口环部分装有切削刀盘驱动装置，在土仓壁下部 装有螺旋输送机、中部装有人行闸。 在支撑环部分的内周安装有推进油缸22只、铰接油缸 16只、管片拼装机。 在盾尾部分安装有悬臂工作操作台、盾尾密封等。 在盾构机内还设有检查维修时用的台面、液压、电气 仪器、计量仪器、注入管等附属装置。 在车架上安装有完成盾构机各种动作的动力、液压、 电气、控制、测量设备、管路等。
胡家庙站~石家街站盾构区间地质剖面图一
胡家庙站~石家街站盾构区间地质剖面图二
二、两台小松盾构机简介
• 2.1、两台盾构机的设计参数 • 本标段拟用两台日本小松TM614PMX土压平衡式盾构机（天 盾5号、天盾6号）进行盾构掘进。 • 其中盾构机设计适应地层条件为：淤泥质粘土、粘土、粉 质粘土、砂质粉土、粉砂、粉细沙。盾构机最小掘进半径 为250米。最大坡度为5%。 • 盾构机分块尺寸列表见下: