土压平衡盾构穿越富水砂层的掘进技术
1引言
盾构机的性能及其与地质条件、工程条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，所以采用盾构法施工就必须选择最佳的盾构施工方法和选择最适宜的盾构机。对于富含地下水的砂层，考虑到地下水的含量及水压，以及土的塑性流动性及透水性等问题，一般宜选用泥水盾构。但由于广州地区工程地质的复杂性，对于同一个盾构标段，可能出现某些部分适合选用土压平衡盾构，而其他部分又适合采用泥水盾构，但作为同一个施工标段，不可能中途更换盾构机，因此，只好选择一种类型的盾构机，这就需要综合考虑并分析不同选择的风险，最终择优选取。另外，城市地铁施工，由于施工场地的限制，导致泥水盾构的应用越来越少。土压平衡盾构穿越砂层，风险较大，但若施工措施得当，土压平衡盾构穿越砂层亦会取得成功，如广州市轨道交通三号线珠江新城站～客村站区间穿越约300m的砂层地段。
2盾构穿越富水砂层的风险
2.1易形成喷涌，导致地面塌方、建（构）筑物开裂损坏
由于富水砂层含水量丰富，渗透性好，且受扰动后易液化，因此土压平衡盾构在富水砂层中掘进很容易出现喷涌现象，一方面，需用大量时间进行盾尾清理，严重影响盾构施工进度，另外，大量泥砂喷出或砂遇水液化，均易引起地层沉降，从而最终导致地面建（构）筑物沉降变形，甚至损坏。
2.2地面沉降难以控制，易造成地面塌方、建（构）筑物开裂损坏
一旦发生喷涌现象，地面沉降肯定会很大，即使没有发生喷涌，控制地面沉降还是非常困难，主要原因是：
1）砂层自身自稳性差，而刀盘开挖直径比盾体外径一般至少大200mm，从刀盘开挖到注浆填充这需要一段较长时间，这期间不可避免产生砂层沉降；
2）掘进过程中，不可避免要造成砂层失水，且一定会对砂层产生扰动，这都会导致砂层产生沉降。
若沉降控制不好，极易造成地面塌方、建（构）筑物损坏。
3喷涌形成条件及防治方法
3.1喷涌形成条件
造成喷涌的原因多种多样，但无论何种原因，喷涌的发生都必须同时具备以下条件：
1）具有足够高水头压力的充足水源。水的来源主要有两个，即掌子面和盾构后方的汇水通道；
2）开挖下来的渣土本身不具有止水性，即渗透性好，这造成在螺旋输送器内无法形成土塞效应，导致高压力的水体穿越土仓和输送器形成集中渗流，并带动渣土颗粒一起运动；
3）渗流水在输送至螺旋输送器最终出口的一瞬间，由于其压力水头还没有递减到零，且前方是临空的隧道内部处于无压状态，带压的渗流水便携带砂土喷涌而出。
3.2防治方法
以上三个条件是缺一不可的，因此防治方法就是阻止其中某个或某几个条件的形成。防治方法主要有：
1）切断水的补充通道，或尽量减少土仓中积水。例如针对水的主要来源为盾构后方的汇水通道，可通过管片进行双液注浆，形成止水环，防止隧道后方的水进入土仓；
2）改善渣土的和易性，处理方法是添加适量的添加剂，例如膨润土、高分子聚合物等；
3）让渗流水在到达螺旋输送器最终出口之前，压力降低到零。这主要从设备上考虑，例如采用双螺旋输送器，或对螺旋输送器的出口进行改造等。
4盾构穿越富水砂层的施工措施
盾构通过砂层地段的关键是防止因喷涌、失水、扰动等原因造成的沉降，并做好上方建（构）筑物的保护。主要措施有：
1）在过砂层之前，对盾构机进行全面检查及维修保养。一方面，防止泥水、砂浆从盾尾密封冒出，一旦泥水大量从盾尾冒出，易造成失水沉降，而砂浆从盾尾冒出，将无法及时对管片背后进行填充，亦导致沉降难以控制；另一方面，防止因故障长时间停机，而导致土仓大量积水，且盾体外壳与开挖隧道之间的空隙无法及时填充。
2）进行土体改良。主要是采用聚合物添加剂、膨润土等来改良渣土，以改善渣土的和易性，增加止水效果，避免喷涌的发生。
3）做好同步注浆和二次注浆工作。一方面，防止隧道后方的水流入土仓；另一方面，及时填充管片背后空隙，防止沉降进一步扩大。
4）合理选择掘进模式和掘进参数。一般采用土压平衡模式，根据地下水位、地层条件、隧道埋深等合理选择土仓压力。合理选择掘进参数，例如：螺旋输送器的转速、闸门开度，刀盘转速，推进千斤顶的推力等。
5）控制好盾构机的姿态。若盾构机姿态不好，需要纠偏，这对控制沉降及其不利。
6）合理确定渣土的松散系数，严格控制出土量。要做到既不能多出，也不能少出。若少出，会造成土仓压力增大，掘进速度减慢；若多出，会造成地面沉降增大，甚至地面塌方。
7）尽量做到快速通过。应该尽量提高掘进速度，避免刀盘转动对地层扰动时间过长，造成上部砂层松动，同时掘进速度加快能够及早为管片背后注浆创造条件，有利于隧道稳定和控制地表沉降。
8）做好监测工作，及时反馈监测信息。适当加密监测频率，根据地表沉降和建筑物沉降的监测数据，结合地质情况，及时调整土仓压力、千斤顶推力等施工参数。
9）对附近建筑物进行原始鉴定，若有必要提前进行注浆加固或基础托换。
5工程实例：赤岗塔站～客村站区间盾构通过利安花园基坑
土压平衡盾构穿越富水砂层的掘进技术
孔少波朱六兵王晖
广州市地下铁道总公司建设事业总部广州510380
摘要：盾构机的性能及其与地质条件、工程条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，对于富水砂层地段，通常是选择泥水盾构，但由于整个标段的地质变化、施工场地的限制等等原因，有时也不得不采用土压平衡盾构。本文主要分析了土压平衡盾构穿越富水砂层的风险，并介绍了防治措施。风险之一就是容易产生喷涌，本文通过对喷涌现象的形成条件进行深入分析，讨论了防止喷涌的技术措施。赤岗塔站～客村站区间盾构成功通过利安花园基坑的实例说明，只要施工方案合理，组织到位，施工措施落实好，土压平衡盾构是完全可以顺利通过富水砂层地段的。
关键词：土压平衡盾构，富水砂层，喷涌，沉降
在赤岗塔站～客村站区间所通过的地段有约300m的砂层地段，其中又以穿越砂层地段一个在建的建筑物基坑最为困难，隧道穿过的该建筑物基坑长约145m，基坑开挖深度7～8m，基坑底部距隧道顶部约7～8m，基坑周围是已入住的居民小区，最近的居民楼距基坑约10m。隧道该部分上覆土基本是<2-1>、<2-2>的淤泥质土层和淤泥质粉细砂层，见图1。在盾构施工到达前基坑附近的多幢建筑物和建筑物的地台已经出现严重的下沉和开裂，见图2。最大沉降量达30～40cm。
由于砂层透水性强，地表容易失水而发生沉降，因此，决定在隧道和建筑物之间建立一道地下挡水墙，分隔隧道与附近建筑物的地下水联系，请见图3。对建筑基坑本来也制订了较详细的加固措施，重点是防止盾构通过时基坑内发生坍塌，特别是防止基坑边的围护结构坍塌而波及基坑附近的建筑物，但由于基坑内的加固施工场地经过多次协调仍然无法解决只得作罢，只能通过制定详细的盾构施工方案来防止盾构通过时发生坍塌。具体施工措施与第4小节介绍的基本相同，不再赘述，这里简单介绍一下具体参数情况。
1）根据岩土勘察报告中的地层参数，在砂层地段中取一典型地质断面按照静止土压力理论计算得到盾构机中心处的垂直土压力约为0.35Mpa，静止侧压力系数按照<3-2>地层取0.7，计算得到水平土压力为0.245MPa，刀盘面积为31m2，则作用于刀盘的土压力大致为7600kN。按照此参数计算，考虑到盾构机与地层之间的摩擦力以及盾构机牵引后配套之间的摩擦力约为39200kN，使盾构机破碎岩层所必须的推进力约在1960～2940kN，所以盾构机按照土压平衡模式掘进：总推力为3920+7600+（1960～2940）＝13480～14460kN；土仓中部土压力控制在0.2MPa左右，上部控制在0.18MPa左右，下部控制在0.23MPa左右。
2）刀盘转速确定为1～1.5r/min，刀盘扭矩控制在2500～2700kN·m左右。
3）同步注浆量控制在6m3/环以上，保证注浆质量。必要时，调整砂浆的配合比，增加水泥用量，缩短砂浆的初凝时间，加快管片周围土体的固结，避免地面沉降超限。根据实际情况，为弥补同步注浆的不足，可以考虑采用管片背后二次注浆作为补充。二次注浆可采用双液浆，根据地质情况调整水泥浆的初凝时间，注浆压力控制在0.4～0.5MPa，最大不超限过0.5MPa，以免造成管片外周压力过大，对管片造成破坏。必须保证管片背后空隙充填密实。
4）每环的出土量确定为70m3左右，最大不超过75m3。
5）制定了应急预案，并准备了应急物资设备。
由于施工方案合理，组织到位，施工措施落实好，最终顺利通过。
6结语
对于富水砂层地段，通常是选择泥水盾构，但由于整个标段的地质变化、施工场地的限制等等原因，有时也不得不采用土压平衡盾构。对于土压平衡盾构，在设计制造的时候可以采取一些措施，例如采用双螺旋输送器，或对螺旋输送器的出渣口进行改造等；施工过程中的关键是防止因喷涌、失水、扰动等原因造成的沉降，并做好上方建（构）筑物的保护。只要施工方案合理，组织到位，施工措施落实好，土压平衡盾构是完全可以顺利通过富水砂层地段的。
参考文献：
[1]广州市轨道交通三号线土建施工技术研究最终成果（内部资料）.
[2]竺维彬,鞠世键,史海欧.广州地铁三号线盾构隧道工程施工技术研究.广州：暨南大学出版社，2007.
[3]竺维彬,鞠世键.复合地层中的盾构施工技术.北京：中国科学技术出版社，2006.
[4]朱伟,秦建设,魏康林.土压平衡盾构喷涌发生机理研究.岩土工程学报，2004，26（5）：589-593.
1引言
近年来随着城市建设的大发展，广州地铁基坑建设也随之向“宽、深、大”的方向发展，故地铁车站深基坑施工的安全技术问题越显突出，风险控制要求也越来越具体，难度俱增。本文就广州地铁三号线天河客运站车站建设中所出现的影响工程安全的诸多问题进行探讨。
2工程概况
广州市地铁三号线【天河客运站及站后折返线】土建工程位于广州市天河区天河汽车客运站旁，广汕公路E匝道桥西侧，新天河商贸城下，西南侧为天河汽车客运站。车站的总长度为276.4m，车站标准段宽18.8m。本车站主体围护结构采用地下连续墙，主体结构采用明挖顺作法施工，车站基坑开挖平均深度为17m。
3工程地质
本车站岩土层自上而下共有10种类型：<1>人工填土层，<3-2>冲～洪积砂层，<4-1>冲～洪积土层，<4-2>河湖相沉积土层，<5H-1>花岗岩可塑状砾质粘性土层，<5H-2>花岗岩硬塑～坚塑状砾质粘性土层，<6H>花岗岩全风化带，<7H>花岗岩强风化带，<8H>花岗岩中风化带，<9H>花岗岩微风化带。
车站范围内分布有较广的淤泥质土，呈层分布，为流塑状厚度为0.4～3.9m，平均厚度1.63m；还分布有较广的厚层砂层，车站范围内厚度0.50～6.50m，平均厚度2.21m以及花岗岩全风化带。
4施工过程中的技术措施
在初始基坑开挖时，地质变化情况比岩土勘察报告所说的更严重，花岗岩风化残积土较厚，应急措施没做到位，开挖面连续墙变形，出现裂纹，出现抢险状态，随后停止开挖，分析原因查找不足。在后来的施工中，一步一步地总结施工经验，制定适当的技术措施，确保了基坑安全。技术措施如下：
1）作好地质勘察与分析
三号线天河客运站花岗岩残积土层深基坑施工技术
林朝王文锋
广州市地下铁道总公司建设事业总部广州510380
摘要：本文通过天河客运站深基坑的施工实例，说明了在花岗岩残积土层基坑施工中，首先设计要对其地层特性要有正确认识，并采取符合实际的维护结构及周边环境保护的设计措施，其次是施工措施要得当，通过该基坑施工的一些经验教训，值得新线类似基坑设计和施工时借鉴参考。
关键词：花岗岩残积土层深基坑施工技术
土压平衡盾构穿越富水砂层的掘进技术
作者：孔少波， 朱六兵， 王晖
作者单位：广州市地下铁道总公司建设事业总部,广州,510380
刊名：
城市建设
英文刊名：CHINA CITY CONSTRUCTION
年，卷(期)：2010，""(13)
被引用次数：0次
参考文献(4条)
1.广州市轨道交通三号线土建施工技术研究最终成果(内部资料)
2.竺维彬.鞠世键.史海欧广州地铁三号线盾构隧道工程施工技术研究 2007
3.竺维彬.鞠世键复合地层中的盾构施工技术 2006
4.朱伟.秦建设.魏康林土压平衡盾构喷涌发生机理研究 2004(5)
相似文献(5条)
1.期刊论文乔国刚.陶龙光.刘波.郭永浩.Qiao Guogang.Tao Longguang.Liu Bo.Guo Yonghao泡沫改良富水砂层工程性质的实验研究-现代隧道技术2009,46(6)
土压平衡盾构穿越复杂地层时,必须采取土体改良措施,目前泡沫改良土体已被广泛应用于盾构施工中.我国地铁施工中所用泡沫剂多为进口产品,国内产品因质量原因采用很少.利用自行研制的泡沫剂开展泡沫对细砂、粗砂土性改良的试验研究表明,泡沫不但能显著降低砂土的渗透系数和剪切强度,而且能大大增强土的压缩性:若加入适量膨润土或粘土,则可获得进一步提高砂土保水性、流动性及进一步降低砂土的渗透系数和剪切强度的效果,这对盾构施工中改良土体工程性质的研究具有重要意义.
2.期刊论文陈鸿杰.魏鑫.Chen Hongjie.Wei Xin土压平衡盾构机过富水砂层施工技术-现代城市轨道交通2010,""(2)
根据广州-佛山城际轨道交通盾构施工区段的地质情况,采用土压平衡盾构机进行施工.施工中须采取一定的技术措施,避免盾构机在富水砂层作业中出现地层沉降、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题.文章就其工艺流程、操作要点及关键材料的配合比等施工技术要点作简要介绍.
3.期刊论文周智.Zhou Zhi浅埋砂层中土压平衡盾构机土仓压力和同步注浆量与地表沉降的关系浅析-铁道标准设计2010,""(z1)
通过对广州地铁6号线盾构2标采用土压平衡式盾构机穿越150余m浅埋富水沙层的施工参数所进行的分析,阐述了在此类地层中土压平衡盾构机土仓压力和同步注浆对地表沉降的影响.土仓实际压力应控制在略大于20 kPa范围.
4.期刊论文江招胜.郭广才.黄威然.Jiang Zhaosheng.Guo Guangcai.Huang Weiran富水砂层中土压平衡盾构施工的技术措施-城市轨道交通研究2006,9(7)
结合南京地铁TA15标施工实例,从盾构设计、施工各阶段土体稳定,穿越浅基础建筑物等方面,分析了富水砂层中土压平衡盾构施工中的重点、难点.为增强盾构机的防水性能,对盾尾、铰接、将螺旋输送等密封系统做的技术上的改进.介绍了盾构在富水砂层中安全始发、到达及浅基多层建筑群下掘进的施工技术措施.
5.期刊论文王建军.丁洲祥.刘辉.WANG Jian-jun.DING Zhou-xiang.LIU Hui富水砂层土压平衡盾构施工地层沉降分析-山西建筑
2010,36(13)
以广州地铁盾构隧道某施工段为背景,应用数值模拟相结合的方法,研究了富水砂层中盾构掘进施工引起周围地层位移场的分布规律,结果表明:计算结果与实测值吻合较好.
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土压平衡盾构机技术规格及要求
土压平衡盾构机技术规格及要求 1.土压平衡盾构机（以下简称盾构机）技术要求的说明 1.1盾构机技术要求以南昌轨道交通工程、周边环境及地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。 1.2本技术要求为南昌轨道交通3号线盾构区间掘进的盾构机最低技术规格和施工要求。 1.3本技术要求对盾构机部件结构不作具体的规定，但其必须满足本标准对盾构机所需的功能、性能、配置等要求。 1.4本技术要求仅限于主要部件、总成、系统的功能、性能、配置等，未描述部分应自动满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件。 2.新机技术规格要求 2.1整机 盾构机技术规格必须满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。 盾构机的各项安全性能指标必须满足国家及南昌地区相关安全使用和施工规范要求。 盾构机应满足南昌地铁三号线管片规格：外径Φ6000mm，内径Φ5400mm，宽度1200/1500mm，纵向螺栓分度36°。 盾构机最大推进速度应≤80mm/min。 盾构机最小掘进转弯半径应≤250m；适用隧道纵向坡度应≥±45‰。 盾构机最大工作压力应≥0.5Mpa。 盾构机主要部件及总成使用寿命应≥10km或10000小时。 盾构机主要部件应采用世界知名厂商品牌及产品。 盾构机主要结构件材料应采用国内知名厂商品牌及产品。 2.2刀盘 2.2.1基本结构 刀盘支腿数量≥4个，≤6个。 宜采用复合式刀盘，刀盘开口率应≥30%。 复合式刀盘滚刀的安装刀座宜采用单楔块方式。软岩刀具的安装可采用螺栓紧固或销轴安装方式。
土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理
2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理 傅德明 上海市土木工程学会 1 土压平衡盾构的结构原理 土压平衡盾构的基本原理 土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其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、水压基本相同，故掘削面实现平衡(即稳定)。示意图如图所示。由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)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。 1.1.1 稳定掘削面的机理及种类 土压盾构稳定掘削面的机理，因工程地质条件的不同而不同。通常可分为粘性土和砂质土两类，这里分别进行叙述。 1.1.1.1 粘性土层掘削面的稳定机理 因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。即使粘聚力大的土层，碴土的塑流性也会增大，故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进行控制。对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。 地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停止。解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材，并作连续搅拌，以便提高土体的塑流性，确保碴土的顺利排放。 1.1.1.2 砂质土层掘削面的稳定机理 就砂、砂砾的砂质土地层而言，因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大；渗透系数大。当地下水位较高、水压较大时，靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。再加上掘削土体自身的流动性差，所以在无其它措施的情况下，掘削面稳定极其困难。为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材，不断搅拌，改变掘削土的成分比例，以此确保掘削土的流动性、止水性，使掘削面稳定。 1.1.1.3 土压盾构的种类 按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表1。 表1 土压盾构的种类 图1 土压盾构基本形状
土压平衡盾构施工技术难点及处理措施
土压平衡盾构施工技术难点及处理措施 【摘要】土压平衡盾构以其高效、安全、环保等优点，已被广泛应用于地铁施工中，虽然技术成熟，但施工中一些常见的问题，施工方依然应当采取预防及处理措施，从而确保地铁工程的施工质量。本文根据实际工作经验，对施工中几个常见的难题探讨了其预防及处理措施。 【关键词】土压平衡盾构；盾构法隧道；事故预防；处理 一、盾构刀盘结泥饼问题 盾构机穿越粘土地层时，如掘进参数不当，则刀盘和土仓会产生很高的温度，这样粘土在高温、高压作用下易压实固结成泥饼，特别是刀盘的中心部位。当泥饼产生，最终会导致盾构无法掘进。 施工中采取的主要技术措施为：1）施工前分析隧道范围内的地层情况，在到达此地层前把刀盘上的部分滚刀换成齿刀，增大刀盘的开口率。3）合理增加刀盘前方泡沫的注入量，增大碴土的流动性，减小碴土的黏附性，降低泥饼产生的几率。5）必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加渣土的流动性，利于渣土的排出。6）如果刀盘产生泥饼，可空转刀盘，使泥饼在离心力的作用下脱落，施工过程中确保开挖面稳定。7）如上述方法均未能奏效，则可采用人工进仓处理的方式清除泥饼，人工进仓处理前如掌子面地层软弱，则需进行预加固。 二、桩基侵入盾构隧道 城市地铁线路规划设计应避开重要建（构）筑物、避开建筑物的桩基，但城市中心区内房屋建筑较为密集，要求线路选线时避开所有的建筑物是不现实的，因此难免会有一些建筑物桩基侵入隧道，由于许多桩基为钢筋混凝土结构，盾构机无法通过，需要对桩基进行拆除。针对侵入盾构隧道的桩基，采取的措施为：1）具有承载力的桩基，采取桩基托换方法。2）大竖井暗挖拆除桩基方法。3）小竖井开挖分区拆除桩基方法。4）人工挖孔+暗挖横通道拆除桩基方法。 深圳市地铁龙岗线西延段3153标盾构区间下穿燕南人行天桥，开工前该桥地表以上部分已经拆除，但桩基并没有拆除。调查资料显示共有8根直径为1.2m 的人工挖孔桩侵入右线隧道，盾构机无法安全、顺利通过。为了使侵入隧道的桩基不对盾构施工造成影响，采用比原桩基直径大的人工挖孔桩自地表而下来破除侵入隧道范围内的桩基。燕南人行天桥与盾构区间隧道位置关系如图所示。侵入隧道桩基与隧道纵面位置关系如图1和图2所示。 图1 燕南人行天桥与盾构区间隧道位置关系图 图2 侵入隧道桩基与隧道纵面位置关系图
土压平衡盾构施工工艺作业指导书
土压平衡盾构施工工艺 作业指导书 3.6.1 工艺概述土压平衡盾构施工中,由刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先 设定值时，土 仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。 3.6.2 作业内容一、启动皮带机、刀盘、螺旋输送机等机电设备，根据测量系统面板上显示的盾 构目前滚动 状态选择盾构旋向按钮，一般选择能够纠正盾构滚动的方向；开启螺旋输送机的出渣口仓门并开 始推进。二、根据测量系统屏幕上指示的盾构姿态，调整各组推进油缸的压力至适当的值，并逐渐增 大推进系统的整体推进速度。三、在盾构的掘进过程中，值班工程师及设备主管人员随时注意巡检盾构的各种设备状态， 如泵站噪声情况，油脂及泡沫系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等。操作室内主司机应时刻监视螺旋输送机出口的出渣情况，根据测量系统屏幕上显示的值调整盾构的姿态。发现问题立即采取相应的措施。 四、掘进完成后停止掘进按以下顺序停止掘进：停止推进系统、逐步降低螺旋输送机的转速至零、停止螺旋输送机、关闭螺旋输送机出渣口仓门、停止皮带机、停止刀盘转动。 3.6.3 质量标准及验收方 法 1、盾构本体滚动角不大于3度。 2、盾构轴线偏离隧道轴线不大于50mm。 3、盾构推进过程中壁后注浆不小于设计方量，设计方量根据地质情况、地表监测情况调整。 4、根据横向偏差和转动偏差，应采取措施调整盾构姿态，防止过量纠偏。 5、盾构停止掘进时应采取适当措施稳定开挖面，防止坍塌。 6、必须对盾构姿态和管片姿态进行人工复合测量。 3.6.4 工艺流程图以两趟列车完成一个 掘进循环为例。 - 221 -
海瑞克土压平衡盾构机结构分析
海瑞克土压平衡式盾构机结构分析 [2008-08-07] 关键字：盾构机结构分析 承担修建深圳地铁—期工程第七标段(华强至岗厦区间内径为5.4m的双线隧道)的施工任务，根据施工地段地层自立条件差，地下水较丰富的特点，购进了两台德国海瑞克公司生产的世界上最先进的土压平衡式盾构机。这两台盾构机都由西门子公司的S7-PLC自动控制系统控制，配备了机电一体化的液压驱动系统、同步注浆设备、泡沫设备、膨润土设备及SLS-T隧道激光导向设备，并可在地面监控室对盾构机的掘进进行实时监控。 本文将就盾构机的工作原理、盾构机的组成、及各组成部分的功能结合实际施工情况做一简要阐述。 盾构机的工作原理 1.盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 2.掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 3.管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，其中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN＆#82 26;m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土
海瑞克φ8800mm土压平衡盾构机参数书讲解
TABLE OF CONTENTS TECHNICAL DATA E D I T I O N 09/2010V E R S I O N 001S -591/592 G U A N G D O N G I N T E R C I T Y R A I L W A Y L O T 3I I - 1 D O C U M E N T : 7686-001 II. Technical Data 1. Tunnel boring machine general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 3 1.1Tunnel boring machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 31.2Tunnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 31.3Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 4 2. Shield general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 5 2.1Steel construction shield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.2Tailskin articulation cylinder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.3Advance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.4Man lock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 62.5Screw conveyor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 6 3. Cutting wheel general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 7 3.1Steel construction cutting wheel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 7 4. Drive general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 8
土压平衡盾构施工工艺
16土压平衡盾构施工工艺 16.1总则 16.1.1适用范围 本标准适用于采用土压平衡式盾构机修建隧道结构的施工。 16.1.2编制参考标准及规范 16.1.2.1地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。 16.1.2.2地下铁道设计规范（GB 50157-2013）。 16.1.2.3铁路隧道设计规范（TB10003-2016）。 16.1.2.4盾构掘进隧道工程施工验收规范。 16.1.2.5公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。 16.1.2.6公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)。 16.2术语 16.2.1土压平衡式盾构 土压平衡盾构也称泥土加压式盾构，它的基本构成见图16.2.1。在盾构切削刀盘和支承环之间有一密封舱，称为“土压平衡舱”，在平衡舱后隔板的中间装有一台长筒形螺旋输送器，进土口设在密封舱内的中心或下部。用刀盘切削下来的土充填整个
16.2.2 端头加固 为确保盾构始发和到达时施工安全，确保地层稳定，防止端头地层发生坍塌或涌漏水等意外情况，根据各始发和到达端头工程地质、水文地质、地面建筑物及管线状况和端头结构等综合分析，确定对洞门端头地层加固形式。 16.2.3 盾构后座 盾构刚开始掘进时，其推力要靠工作井井壁来承担。因此，在盾构与井壁之间需要设传力设施，此设施称为后座。 16.2.4 添加材 采用土压平衡盾构掘进时，为改善土体的流动性防止其粘附在盾构机上而注入的一些外加剂。添加材的功能是：辅助掘削面的稳定（提高泥土的塑流性和止水性）；减少掘削刀具的磨耗；防止土仓内的泥土压密粘附；减少输送机的扭矩和泵的负荷。 16.3 施工准备 16.3.1 技术准备 16.3.1.1 根据隧道外径、埋深、地质、地下管线、构筑物、地面环境、开挖面稳定及地表隆陷值等的控制要求，经过经济、技术比较后选用盾构设备。盾构选型流程如图16.3.1.1所示。 16.3.1.2 认真熟悉工程设计文件、图纸，对工程地质、水文地质、地下管线、暗
海瑞克土压平衡式盾构机分析
海瑞克土压平衡式盾构机分析 盾构机的工作原理 1．盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 2．掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 3.管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，其中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN?m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。 1.盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。 前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。 前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后
土压平衡盾构机工作原理.
土压平衡盾构机流体输送控制系统工作原理 何於琏 (中铁隧道股份公司河南新乡 453000 摘 要流体输送系统用于盾构机的润滑、密封、填充以及碴土改良 , 是盾构机中的重要系统。本文介绍了流体输送系统的组成 , 并简明叙述了衬砌背后注浆控制系统、碴土改良控制系统、主轴承油脂密封润滑控制系统、盾尾密封油脂注入控制系统的工作原理。关键词流体输送 非传动介质控制系统原理 W orki n g Pri n c i ple of Control Syste m of Flui d Conveyi n g Syste m s of EPB Shi eld Machi n es HE Yu 2lian (China R ail w ay Tunnel S tock Co . , L td . , X ingxiang 453000, Henan, China Abstract:Fluid conveying syste m, which is app lied in the lubricati on, sealing, backfilling and conditi oning of EP B shield machines, is one of the i m portant syste m s of EP B shield This compositi on of the fluid conveying syste m and the working p rinci p les of contr ol syste of ment lining, gr ound conditi oning syste m, main bearing grease sealing and grease injecti on syste m. Key words:fluid conveying; non 2transit; p le
土压平衡式盾构机的组成及工作原理
土压平衡式盾构机的组成及工作原理 随着科学技术日新月异的发展，新事物不断涌现，盾构机的出现虽然有一定时间，但是，盾构机集成了很多现代科技。大型PLC,各种性能优良的液压泵，各种先进的控制理念都体现在了盾构机上。我们要去学习和了解它，从而去创新和改造它。 现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。 盾构机挖掘主要靠刀盘切削来完成，不同地质刀盘通常配备有不同数量的切刀或滚刀。为了确保切刀的耐久性，要选择与土质相适应的切刀形状。刀刃材料通常是以钨碳化合物为主烧结超硬合金。切刀要合理排列以达到能切削整个掌子面的目的。地层为岩石或地层中存在大块卵石情况下，安装滚刀是必不可少的，盾构机掘进时刀盘旋转的同时启动推进千斤顶将刀盘压紧岩层，刀盘上的滚刀一边滚动一边破岩，刀盘旋转推力使得滚刀不断滚动前进，从而对整个掌子面的岩石开挖。刀盘上有仿形刀装置，此装置为液压缸驱动，由切削刀，液压油缸构成，在必要时（如纠偏，转弯）进行盾体外周超挖或余掘。主驱动系统有两个变量柱塞泵（分别有两个315KW电机，电机分别由两个软启动器驱动），8个液压马达（用来驱动刀盘），补油泵（75KW电机驱动），控制泵，恒功率阀块，HBV油脂系统，轴承润滑系统，冷却水系 统组成。 1.启动控制泵，缓慢调节控制泵的切断阀（顺时针增大压力），泵输出压力逐步升高，控制泵的安全压力设定为8.0Mpa。2. 启
动补油泵，再缓慢调节溢流阀，溢流阀压力升至 2.0Mpa。 锁紧补油泵旁路溢流阀和换油流量调节溢流阀锁紧螺母； 3. 启动冷却水泵（主驱动有8 个液压马达，每个液压马达带一个减速器，用来冷却减速器，）。4.启动润滑油脂系统，HBV系统，齿轮油系统）4.硬件上强制给PLC—个启动信号（不需要启主驱泵）。选择刀盘旋转方向（即主泵上三位四通换向阀得电情况两个泵需一致），观察两个主泵斜盘变化，变化正常后再按正常程序启动主泵。 5. 调节主驱动恒功率控制模块比例溢流阀（该比例溢流阀是一个型号为VT3000力士乐放大板，放大板使能端接了一个中间继电器常开触点，刀盘启动条件满足完全满足时，这个PLC有相应的Q点输出，中间继电器常开触点闭合，放大板正常工作，通过电位计（0-10v 直流电压）来控制放大板的输出从而控制斜盘斜率，控制泵的排量。 螺旋输送机作用是出渣和调节土仓土压力，螺旋叶片从土仓下部伸入土仓中取土，将渣土输送到输送机后腹部，通过出土闸门卸在皮带输送机上。土压平衡模式掘进时，推进速度一定时，通过调节出土闸门开启度和螺旋机转速变化来实现对土仓内土仓压力的调节，保证隧道开挖面的稳定性。螺旋输送机排土口有两个由液压缸控制的出土闸门，通过它控制螺旋输送机排土量，开启油缸上安装有行程传感器，根据掘进速度在操作盘上任意控制闸门开启度，随时调节排土量实现土塞效应，形成良好的排土 止水效果，土压平衡模式掘进时，可起到调节土仓土压力作用。螺旋轴采用驱动端固定，一端浮动支撑形式，取土端外壳焊接耐磨合金条，螺
土压平衡盾构施工技术
土压平衡盾构施工技术 一、盾构施工法概述 1.盾构施工程序。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，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。其主要施工程序为：建造盾构工作井；盾构机安装就位；出洞口土体加固处理；初推段盾构掘进施工；隧道正常连续掘进施工；盾构接收井洞口的土体加固处理；盾构进入接收井解体吊出。 2.盾构施工优点。盾构施工与矿山法施工具有以下优点：地面作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；自动化程度高、劳动强度低、施工速度快；因隧道衬砌属工厂预制，质量有保证；穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，周围可不受施工影响；穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候影响；对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全；在费用和技术难度上不受覆土深度影响。 二、盾构推进隧道施工 1. 掘进原理。盾构在粉质粘土、粉质砂土和砂质粉土等粘性土层中掘进施工时，由刀盘旋转切削下来的土体进入密封土仓后，可对开挖面地层形成被动土压力，与开挖面上的主动土压力相抗衡。使开挖面的土层处于稳定状态。当盾构推进时，启动螺旋输送器排
土，使排土量等于开挖量，即可使开挖面地层始终处于稳定。排土量一般通过调节螺旋输送器转速和出土口装置予以控制。当地层含砂量超过某一限度时，因土的摩阻力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，泥土塑流性将明显变差，密封仓内的土体可因固结作用而被压密，导致渣土难于排出，甚至形成泥饼而无法推进，而且单靠切削土提供的被动土压力，常不足以抵抗开挖面的水土压力。出现这种状况时，可向密封仓内注入水、泡沫、膨润土等，同时进行搅拌，以期适当改善仓内土体的塑流性，顺利排土。 2.轴线控制。盾构轴线的控制是盾构推进施工的一项关键技 术，怎样控制盾构能在已定空间轴线的允许偏差范围内是必须掌握的技术，在实际施工中盾构推进轴线控制不可能是理想的状况，轴线控制不佳状况除地质不均匀引起的正面阻力不均匀及隧道的平面和竖曲线要求外，往往是产生于人为因素，这是指施工不精心及对轴线控制操作技术水平不够两个原因，而后者占多数。 三、影响盾构轴线控制的原因 1. 地层土体对盾构产生的偏向。盾构在向前推进过程中将受 到盾构切口贯入土层的阻力、盾构正面阻力、盾构四周土体与盾构壳体间的摩阻力，盾构自重与下卧土层的摩阻力等组成。由于受到地层土质变化、隧道埋深变化、地面建筑物等因素，造成各种阻力不均匀的作用于盾构，从而导致盾构推进时偏向。 2. 盾构制作误差造成盾构推进轴线的偏向。圆形断面盾构是 中心对称的结构，这是对轴线控制极为有利的形式，但由于加工误
直径614m复合式土压平衡盾构电气系统设计研究
【提要】：结合工程实践，研究复合式盾构电气系统，从供配电、盾构控制、检测仪器、数据采集等方面分析系统特点。 【关键词】：复合式盾构电气监控特点 Abstract: Incorporating engineering practices, this paper studies electrical system from analyses of system characteristics of power supply and distribution, shield control, testing instrumentation, data acquisition on Compound Shield EPBM. Keywords:Compound Shield, shield, electrical monitoring features. 1 概述 φ6.14m复合式土压平衡盾构(简称复合式盾构)是隧道股份为广州市地铁总公司建造地铁2号线新研制开发的。盾构需穿越软土、硬土(岩土)及复合土等多种土层，并穿越珠江，掘进距离约1.7km。原用于1号线施工的进口泥水平衡盾构已不能满足施工需要；而另一台进口土压平衡盾构，在1号线施工结束时已损坏，为适应2号线的施工，必须对该泥水平衡盾构作彻底的改造。 复合式盾构既要适用于软土土层的施工工况，又要适应硬土、复合土(软、硬土混合)土层的掘进工况。它采用全断面切削布置的滚刀和割刀组合的互交型刀盘来开挖岩土，当工作面岩土稳定时，可以在土压不平衡状态下进行掘进；当遇软土和复杂地层时，则在土压平衡状态下进行掘进，以确保工程安全和质量。复合式盾构在软土层施工，其平衡机理是与一般土压平衡盾构一致的，均使充满切削土的密封舱土压保持在设定值上，求得盾构开挖面的稳定；而显著不同的是复合式盾构具有更大的切削岩土能力和更复杂的控制功能，因而刀盘的动力要大大增加，并具有多种控制模式。然而泥水平衡盾构的掘进机理是与土压平衡盾构完全不同的，它是靠泥水动态平衡来达到开挖面的稳定，以泥水输送和泥水处理来排土；其构造和设备配置也完全不同，以盾构的设备配置为例，土压平衡盾构要增加螺旋机、皮带机及其它辅助设备，故将泥水平衡盾构改制成土压平衡盾构是有一定难度的，要改制成复合式土压平衡盾构就更难。 2 原泥水平衡盾构概况 在广州现场勘查到盾构已解体成刀盘、切口环、支承环、拼装机、整圆器等部件(散件)堆放在露天仓库。盾构一共有7节台车，控制室设在1号台车，动力设备分布在2号～6号台车，低压配电柜安装在7号台车。盾构本体主要电气设备有：控制台、高压柜、低压柜、电容器柜、仪表柜；电动机14台；传感器14只(套)；遥控装置1套；电磁阀80余只；1套PLC(主机A3NCPU，输入/输出模块30块)；现场的按钮盒、限位若干(遗失和损坏较多)。 独立的泥水输送系统由日本大平洋公司设计制作，在盾构中有切换阀、EV阀、排泥泵、控制柜(箱)、泥泵流量计和密度计等。PLC自成系统，有1个主站和4个从站，主站和从站靠ME信号传送器进行通信。 3 计研究的难点 （1）开发复合式盾构需从研究盾构工作机理出发，在深入研究控制模式和施工管理方式后，再进行电气系统的设计研究。 （2）改制旧泥水盾构，设计时缺乏原盾构完整的技术资料。在缺少所需的系统原理图、传感器、仪表、PLC等技术资料的情况下，必需对原进口电气设备作深入的消化和研究，掌握基本的技术性能和参数，为改制设计提供必需的资料。
土压平衡式盾构机原理
本文主要介绍的是海瑞克公司生产的土压平衡式盾构机的工作原理，组成部分及各组成部分在施工中的应用。 0引言 我单位承担修建深圳地铁—期工程第七标段华强至岗厦区间内径为5．4m的双线隧道的施工任务，根据施工地段地层自立条件差，地下水较丰富的特点，购进了两台德国海瑞克公司生产的世界上最先进的土压平衡式盾构机。这两台盾构机都由西门子公司的S7-PLC自动控制系统控制，配备了机电一体化的液压驱动系统、同步注浆设备、泡沫设备、膨润土设备及SLS-T隧道激光导向设备，并可在地面监控室对盾构机的掘进进行实时监控。本文将就盾构机的工作原理、盾构机的组成、及各组成部分的功能结合实际施工情况做一简要阐述。 1 盾构机的工作原理 1．1盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 1．2掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 1．3管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 2 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为6．28m，总长65m，其中盾体长8．5m，后配套设备长56．5m，总重量约406t，总配置功率1 577kW，最大掘进扭矩5 300kN·m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾休、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。 2.1盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。 前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承
土压平衡盾构机选型
土压平衡盾构机选型 1选型程序 由于施工与工程本身的各种条件密切相关，盾构法施工较之一般的隧道施工技术具有更大
2选型依据 2.1工程、水文地质条件 1）工程地质 需要着重考虑下述施工地层特性的影响： 隧道埋深及上覆地层的软硬程度； 掘进地层的软硬程度及软硬不均情况的分布； 岩石抗压强度； 岩石完整性系数； 岩石变形模量大小； 不良地质与特殊地质的有无； 2）水文地质 岩土的富水性及渗透性大小； 地下水类型及赋存与补给方式； 地下水力联系好坏； 2.2掘进长度及过程 除掘进总长度以外，有无调头、过站施工。 2.3管片尺寸、拼装 盾构隧道管片外径、内径，管片厚度，管片宽度，分块数，管片的拼装方式。 2.4线路平面条件 平曲线半径、直线段曲线段长比率。 2.5线路纵断面条件，隧道埋深 竖向转弯半径，最大坡度，最小坡度，竖曲线个数。隧道平均埋深，最小埋深等。 2.6掘进速度要求 2.7掘进方向误差要求 一般不超过±50mm。 2.8地表沉降量要求 一般情况下须控制在+10mm/-30mm范围内； 2.9盾构机寿命 分主要部件寿命及主轴承寿命要求。 2.10周围环境 1）地面建筑物
建筑物分布密度； 建筑物平面与盾构隧道相位置关系； 建筑物层高、结构类型、完好程度、重要程度、规模大小； 建筑物基础类型、桩基与盾构隧道的相对位置关系。 2）地下管线 地下管线平面分布、埋深、类型、抵御变形能力、重要程度、盾构隧道相对位置关系有关。 2．11盾构机价格 除价格因素外，盾构机制造商的业绩、信誉、实力、售后服务水平、允许的制造周期等因素。 3盾构机可靠性设计 由于盾构推进的不可逆转性；在推进过程中基本不存在大范围深层次维修的空间及时间；再加上单段掘进距离较长，因此一旦推进开始，除了少量可快速处理的问题允许出现以外，一般不应也不能出现较大的机电故障及缺陷问题，这既是施工进度方面的需要，也牵涉了很大的质量、安全问题。因此盾构机的可靠性设计显得十分重要。一般在选型时以下几个方面需要予以重点考虑: 1>．盾构机设计参数是否按照掘进区间的工程条件确定。 2>．主轴承寿命大小设计。 3>．螺旋输送机的耐磨性及密封性设计。 4>．刀盘扭矩大小的设计。 5>．刀盘开口率及耐磨性设计；刀具类型、数量、刀间距；刀体材料及抗压性能；换刀方式。 6>．土仓内碴土改良系统的设计（数量、分布及防堵塞设计）。 7>．铰接设计方式，可否满足曲线施工、方向修正时的要求。 8>．设计平均掘进速度能否满足要求。 9>．控制系统是否具有自动及手动控制模式，能控制推进力、刀盘扭矩、推进速度、土仓压力、螺旋输送机转速等参数。数据采集处理传输系统的及时有效性，是否具有故障自动诊断系统。 10>．盾构机掘进方向控制能力及自动纠偏能力牵涉的导向系统设计。 11>．管片背侧注浆方式的设计。
复合式土压平衡盾构机常见故障分析及处理办法
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/21405330.html, 复合式土压平衡盾构机常见故障分析及处理办法 作者：张海涛 来源：《城市建设理论研究》2012年第33期 【摘要】盾构机在隧道施工中运用广泛，其安全、高效、经济、环保的优点非常显著，因此，盾构机在隧道施工中的扮演着非常重要的角色。本文主要研究了复合式土压平衡盾构机常见的故障，并提出了相应的解决办法。 【关键词】复合式土压平衡盾构机；常见故障；分析 中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着我国城市地铁建设的快速发展，盾构工法凭借其对地面、地下环境影响小、掘进速度快、地表沉降小等优势，成为目前城市地铁区间建设和隧道施工的主要施工工法。复合式盾构机得到了非常广泛的运用，然而，在复合式盾构机得施工使用过程中，常常会出现各种故障，严重影响了盾构机的使用效率，拖慢工程的施工进度，甚至在一定程度上影响了施工质量。因此，对复合式盾构机常见故障进行分析及处理的现实意义重大。 复合式盾构机的工作原理如下：通过旋转的刀盘切削前方的土层，油缸推进刀盘实现掘进，同时使土体从刀盘开口处进入并充满土仓，在油缸的推力下仓内土体保持一定的压力用来平衡前方的土压力和水压力，通过添加外加剂并搅拌土体使其具有适宜的流动性和不透水性，然后在基本保持土压平衡的条件下，从螺旋输送机排除土体。成洞后由管片拼装机拼管片来支撑洞体，同时对盾尾与洞体的缝隙注浆填充，最后实现设计的线路和其结构尺寸要求。 一、复合式土压平衡盾构机常见故障分析 盾构施工中往往遇到各种复杂的地层，变化性比较大。由于地质条件的复杂性．决定了盾构机刀盘的配置及刀具的选用将非常关键．刀具的配置和选用直接影响到刀具使用的寿命，盾构机刀具配置、维修和管理是盾构施工设备管理的重要内容。在复合式土压平衡盾构机的施工使用过程中，作为盾构机主要部件的刀盘最容易出现各种故障，以下详细分析： 1.1刀盘常见故障及原因分析 盾构机的刀盘根据地层的差异，分为三类：软岩刀盘、硬岩刀盘和复合刀盘。软岩刀盘适用于未固结成岩的软土地层和某些全风化或强风化的软岩地层，硬岩刀盘适用于硬岩地层，复
土压平衡盾构隧道密闭钢套筒始发施工工法
土压平衡盾构密闭套筒始发施工工法 中铁二局股份有限公司城通分公司 1 前言 盾构施工过程中，盾构始发与到达是最易产生事故的工序，直接影响盾构隧道的顺利贯通。当盾构始发端头地质条件复杂，端头加固龄期长无法满足施工节点要求或由于盾构始发端头存在较多较大地下管线且管线迁改难度大、时间长、费用高时，如何确保盾构机安全始发成为一个工程难点。 广州市轨道交通六号线二期工程【施工三标】土建施工项目高塘石站～黄陂站区间隧道计划从高塘石站始发2台盾构机向高黄中间风井方向掘进。因端头11根10KVA电缆未迁改，且迁改周期较长，为满足工期节点要求，尽早完成该区间洞通节点目标，减少管线迁改及端头地基加固的周期影响，依据平衡始发原理，在盾构始发井内安装钢套筒，并在钢套筒内安装盾构机，盾构在钢套筒内实现安全始发掘进，解决了盾构始发的难题。 2 工法特点 1、施工占用场地小，在盾构始发井内安装钢套筒，并在钢套筒内安装盾构，盾构机在密闭钢套筒内实现始发。 2、工期短，能够解决始发端头加固龄期长，影响施工工期的问题。 3、无需端头加固，依靠钢套筒这个密闭空间，提供平衡掌子面的水土压力，解决了管线迁改周期长，费用高的难题。 3 适用范围 土压平衡盾构在施工场地受限、工期短、端头加固困难且加固期龄太长、管线迁改困难等施工条件下始发。 4 工艺原理 密闭钢套筒平衡始发依据平衡始发原理，通过钢套筒这个密闭的空间提供平衡掌子面的水土压力，使盾构机破除洞门前即已建立了水土平衡的环境，始发等同于常规掘进，从而避免了盾构机始发过程中因为欠压或渗漏而出现塌方的情况。从直径和长度进行设计，通过把直径与长度设计成比盾构略长的钢套筒与洞口密闭连接，盾构机安装在钢套筒内，然后在钢套筒内填充回填物，通过钢套筒这个密闭的空间提供平衡掌子面的水土压力，盾构在钢套筒内实现安全始发掘进进入前方土体，最终使盾构能够正常掘进施工。
土压平衡式盾构机
土压平衡式盾构机 1发展概况和工作原理 土压平衡式盾构机（如图1所示）的开发始于70年代初。第一台土压平衡式盾构机外径为3.72m，由日本IHI设计制造，于1974年在东京投入使用。随后，其它一些厂家也开始生产土压平衡式盾构机，产品的名称不完全相同，但从原理上都可归纳为土压平衡系统（Earth-pressure balance system，即EPBS）。 1．切削刀盘2．开挖室3．承压隔板4．压缩空气闸室 5．推进千斤顶6．尾盾密封7．油箱8．带式输送机 9．管片拼装机10．刀盘驱动11．螺旋输送机 图1土压平衡式盾构机 土压平衡式盾构机的发展基于挤压式盾构机（闭胸）和泥水式盾构机。挤压式盾构机在其承压隔板上设有面积可调的排土口，开挖面的稳定靠调节孔口大小和排土阻力，使盾构千斤顶推力和开挖面土压达到平衡来实现。挤压式盾构机适用于具有良好塑性的粘土层，适用地质范围狭窄。泥水式盾构机在非粘土层中广泛应用，但随细颗粒土砂百分比的增加其分离越来越复杂，代价越来越高，悬浮液也需频繁更换，还存在环保问题。特别是在日本主要城市施工时，由于空间有限使得安装分离设备较为困难。这些都促进了土压平衡式盾构机的发展。与泥水式盾构机相比，土压平衡式盾构机没有分离装置，施工时的覆土层可以相对较浅。其适用地质范围比挤压式盾构机广，掘进性能也优于挤压式盾构机。 根据日本对不同盾构机型的统计资料，从1964年到1974年的10年间，与气压施工法同时使用的手掘式盾构机占总数的3/4，从1974年到1984年的10年间，这种盾构机型减少，泥水式和土压平衡式等机械挖掘式盾构机不断增加。日本隧道技术协会对世界盾构施工法现状开展通信调查的结果（其中96%是日本的工程），从1980年至1985年的6年间，密闭型盾构机从1980年占各种类型盾构机总数的60%急增至86%，特别是土压平衡式盾构机从19%增大到60%。 土压平衡式盾构机的刀盘切削面与后面的承压隔板所形成的空间为开挖室或泥土室。刀盘旋转切削下来的土壤通过刀盘上的开口进入泥土室，与泥土室内的可塑土浆混合或被搅拌混合，盾构千斤顶的推
土压平衡式盾构机的工作原理
土压平衡盾构机的工作原理 一、盾构机的工作原理： 1、盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时启动盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过盾构井口垂直运至地面。 2、掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍塌或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 3、管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 二、盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的刀盘直径为6.28m，总长80余m，其中盾体长8.5m，后配套设备长72m，总重量约480t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩 5300kN?m，最大推进力为36400kN，最快掘进速度可达8cm／
min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是刀盘、盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。 1.盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状筒体，其外径是分别为6250mm、6240mm和6230mm。前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推进油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土仓压力值。前盾的后部是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接。中盾内侧的周边位置装有推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后部已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力。推进油缸按照安装布置被分成A、B、C、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。中盾的后部是尾盾，尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接方式使盾构机易于转向。 2.刀盘 刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体。刀盘的开口率一般为30％左右，刀盘直径6280mm，它是盾构机上直径最大的部位。一个带四根支撑条幅的法兰板用来连