浅谈地铁盾构机的选型

浅谈 地 铁 盾构 机 的选 型
范 海 龙
（ 太 原 重 工 股 份 有 限公 司 ， 山西 太 原 Ｏ ３ Ｏ ０ ２ ４ ）
摘 要 ： 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
第 ５期 （ 总第 １ ８ ０期 ）
２ ０ １ ３年 １ ０月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ ８ Ｌ ＡＵＴ（ ） Ｍ ＡＴＩ （ ） Ｎ
ＮＯ ．５
Ｏｃ ｔ ．
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ２ ２ ３ — ０ ２
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１ ． ３ 盾 构 机 的 组 成
地 铁施 工 可供 选 择 的 复合 盾 构机 机 型 只 有 两 种 ， 即土压 平衡 盾构 机 和泥水 平 衡盾 构 机 。 土压平 衡盾 构 机 由以下 部分 组 成 ： ①刀盘（ 分 为面 板式 、 辐条式 、 复 合式 ３种 ） ； ②刀盘驱动 （ 分 为 电机 和 液 压两 种 ） ； ③刀 盘 支 承 （ 主轴承） ； ④ 膨 润 土 添 加 系 统 和 泡沫 系统 ， ⑤ 螺旋 输 送 机 ； ⑥皮带输送机 ； ⑦ 同步 注 浆 系统 ； ⑧盾 尾 密封 系 统 ； ⑨ 管 片安 装 机 ； ⑩ 数 据 采 集
２ ． ２ 盾 构 机 选 型 的 依 据
１ ． ２ 盾 构 机 的 类 型
般将 盾构 机 的类 型 分 为 软 土 盾 构 机 、 硬 岩 掘 进 机（ Ｔ Ｂ Ｍ） 、 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 。ＴＢ Ｍ 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 。地 铁盾 构机 就是 一 种复合 盾 构 机 。
匹配的盾构设备。
关键 词 ：盾 构 机 ；地 铁 ；选 型
中 图 分类 号 ：ＴＵ６ ２ １ 文 献 标 识Fra Baidu bibliotek码 ：Ａ
１ 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 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 。
收 稿 日期 ；２ ０ １ ３ — ０ ４ — １ ２ ｌ修 回 日期 ；２ ０ １ ３ — ０ ４ — ２ ２
作 者 简 介 ：范 海 龙 （ １ ９ ７ ６ 一 ） ，男 ， 山 西运 城人 ，工 程 师 ，本 科 。
盾构 机选 型应 以工程 地质 、 水文 地质 为 主要依 据 ， 综合 考虑 周 围环 境 条件 、 隧 道 断 面尺 寸 、 施工长度、 埋 深、 线路 的 曲率 半径 、 沿线地形、 地 面及 地下 构 筑 物 等 环境 条件 ， 以及周 围环境 对 地 面 变形 的控 制 要 求 等 因 素， 同时 ， 参考 国 内外 已有 盾构工 程 实例及 相关 的盾 构 技术 规范 、 施工 规范 及 相关 标 准 ， 对盾构类型、 驱 动 方 式、 功 能要 求 、 主要技 术参数 以及 辅助设 备 的 配置等 进 行研究 。选 型时 的 主要 依据 如下 ： （ １ ）工 程地 质 、 水 文地 质条 件 ： 颗 粒分 析 及 粒度 分 布； 单 轴抗 压强度 ； 含水率； 砾 石 直径 ； 液限及塑限； 黏 聚力 ； 内磨擦 角 ； 土粒子 相对 密度 ； 孔 隙率及 孔 隙 比 ； 地 层反力 系数 ； 压密 特性 ； 弹性 波速 度 ； 孔 隙水 压 ； 渗 透 系 数； 地下 水位 （ 最高 、 最低 、 平 均） ； 地 下水 位 的流 速和 流 向； 河 床变迁情 况 等 。 （ ２ ）设 计参数 ： 隧 道长度 、 隧 道平 纵 断 面形 状 和 尺 寸等 。 （ ３ ）周 围环境 条件 ： 地上 及 地下 建筑 物 分 布 ； 地 下 管 线埋深 及分 布 ； 沿 线河 流 、 湖泊 、 海洋 的分 布 ； 沿 线 交
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系统 ； ⑩ 导 向系统 。 泥 水平衡 盾构 机 由以下 部分组 成 ： ①刀盘（ 分 为面 板式 、 辐 条式 、 复合 式 ３种 ） ； ② 刀 盘驱 动 （ 分 为 电机 和 液压两 种） ； ③ 刀盘 支承 （ 主轴 承 ） ； ④泥水 处理 站 ； ⑤环 流系统 ； ⑥ 同步注浆 系 统 ； ⑦ 盾 尾 密封 系统 ； ⑧ 管 片安 装机； ⑨ 数据 采集 系统 ； ⑩ 导 向系统 。 ２ 盾构 机 的选 型
２ ． １ 盾 构 机 选 型 的 原 则
盾 构机选 型时 主要 遵 循 下 列原 则 ： ①应 对 工 程 地
质、 水文 地质有 较强 的适 应性 ， 首先 应满 足施 工安 全 的 要求； ② 安全适 应性 、 技术 先进 性 、 经济性 相统 一 ， 在安 全 可靠 的情况下 ， 考 虑技 术先进 性 和经济合 理 性 ； ③满 足 隧道外 径 、 长度 、 埋深、 施 工 场地 和周 围环境 等要 求 。