盾构选型的原则

盾构选型一般遵循原则归纳如下：

(l)以开挖面稳定为核心，盾构选型应在充分把握地层条件的基础上进行。

(2)应考虑土的塑性流动性、土的渗透系数等，这对开挖面的稳定非常重要。塑性流动性直接影响土的顺畅排出，若地层透水性太高，地下水则可能通过开挖腔室和螺旋输送机内的废渣流入隧道。一般认为，10m/d的渗透系数是土压平衡盾构作业的经验上限值。

(3)应考虑地下水的含量及水压，这往往要与土的塑性流动性及透水性结合考虑，高水压、高渗透性的情况是非常不利的。这涉及到是选用泥水盾构还是土压盾构以及盾尾密封的选型。在日本，特别是饱和砂土层中泥水盾构的使用占绝大多数。

(4)应视地层中有无砂砾和大卵石，这直接影响到土的渗透性、切削刀盘的磨耗、切削刀开挖时对地层的扰动范围、刀盘的开口率、对卵石的破碎方式及其排出方式。

(5)应考虑土层的粒径分布，一般都采用土层颗粒曲线来界定不同盾构的适用土层总的来说，粒径大时宜采用泥水盾构，粒径小时宜采用土压盾构。

(6)隧道的线形和转弯半径也是应考虑的因素，盾构机本体的长度与直径比及盾尾间隙直接影响盾构的转弯及纠偏能力。一般，长度与直径之比(UD)应妻1.0。当转弯半径过小时可考虑采用铰接式盾构。

(7)盾构选型时，必须根据土质条件决定切削刀的形状、材质和配置。必要时同时配置切削刀和滚刀，形成盾构和TBM的混合刀盘。

(8)刀盘的装备扭矩也与盾构选型有关，盾构装备扭矩T=aD3(D为盾构外径，a为扭矩系数，对泥水盾构a=9一15;土压盾构a=8一23)。显然，采用泥水盾构有利于减小刀盘切削阻力，从而减轻主轴承的负荷。

(9)盾构施工对周围环境的影响也是盾构选型时应考虑的因素。比如地层变形的许可程度、有无地下构筑物等，再比如泥水处理以及废渣的倾倒是否对环境有污染等。

(10)盾构的选型还应考虑对工作环境的影响。比如，盾构的刀盘驱动是液压驱动还是电动驱动。液压驱动效率低，噪声大，洞内温度上升快，而电动驱动效率高，洞内环境好(噪声小、温度低)网。

盾构掘进机壳体选型及力学问题大连理工大学

盾构一般型式的比较：（面板式、辐条式）

常用盾构刀盘的型式及选型宋克志王本福

三．

开挖面支撑原理；刀盘设计的发展演变；开口和开口率；碴土流量；漂石

盾构刀盘设计综述著，卓永军译

四．

掘进与排土、工作面稳定、衬砌与壁后注浆是盾构工法的三大要素,也是盾构选型的依据。掘进：

掘进过程中,主要考虑土层的强度。盾构的刀盘需要将土层的强度破坏,因此,需要参照土层的类型和组成隋况选择相应的刀具和排列方式。

排土：

排土过程中,一是控制螺旋输送机的排土速度,以保证工作面的稳定二是排土的通畅程度,以保证施工进度。影响排土通畅的因素主要是土屑的颗粒粒径和流塑性。

工作面的稳定性：

实际施工过程中,要做到工作面的稳定不容易,地下水是主要的影响因素。由于地下水在土层中的渗透作用,产生渗透力,导致土体中发生应力应变,引起流土或管涌等渗透变形。这不但对施工造成了安全影响,甚至危及邻近的建筑物与设施。反映土体透水性的指标是渗透系数。衬砌与注浆：

盾构掘进的第三个重要环节就是及时进行管片的衬砌与壁后的注浆。管片作为隧道的雏形,在选型上需适合隧道设计线路、适应盾构机的姿态。而壁后注浆的目的是为了迅速而可靠地将回填材料充填到掘进时产生的尾隙中,以防止因地层松动、塌陷引起地基沉陷,并改善止水性。与稳定工作面不同,衬砌之后需要保证隧道在整个使用寿命之内的稳定,因此要求更高。

盾构机的选型依据黄健五．

为了应对不同的地层条件,发明了复合盾构技术。复合盾构技术是根据掘进面不同的地层条件,盾构机采用不同的掘进模式,例如土压平衡模式、气压平衡模式及非土压平衡模式等。针对不同的破岩原理,也要求刀盘采用混合式设计,即在同一个刀盘上同时布置2种或2种以上的类型的刀具。由此带来的主要问题如下：

刀具受力不均导致刀具破坏；立柱焊缝开裂；刀座与面板磨损与破坏；泥饼问题；不稳定工作面的换刀问题。

选型分析：

对在复合地层下的盾构刀盘及刀具进行选型分析,要综合地层的工程地质条件,岩体的工程特性展开研究。最终确定刀具类型、刀具的布置、盘体设计及特殊要求等,流程与相互关系如图3所示。

复合地层条件下盾构刀盘设计研究宋天田,周顺华地下空间与工程学报

六

刀盘的结构形式；开口率、泡沫管的布置、刀盘倒角和边滚刀的布置、搅拌棒的设计、耐磨设计、超前量的设计；以及刀具的种类。然后是实例分析验证。

总之，结构形式、刀盘开口率、刀具的布置等因素对地质的适应性，必须能适合围岩条件。

浅谈盾构刀盘的设计与应用李建斌

七．

刀盘的形状、刀盘的支撑方式、刀盘的开口。以及搅拌装置的设置。

土体改良降低土压平衡式盾构刀盘扭矩的机理研究林键P27