盾构机分类及选型-演示教学45页PPT
合集下载
最新盾构选型与施工PPT课件
泥水盾构 土压平衡盾构
黄色区域适合于泥水平衡盾构，蓝色区域适合土压平衡盾构机。由于泥水盾构 的场地要求较高，施工费用相对复杂，虽然其对地层适应性较广，但实际中能 使用土压平衡盾机的，很少选用泥水盾构。
问题二：采用面板式还是幅条式？
43
面板式与幅条式的特点比较： 面板式：优点是开口率较小，软土口开口率一般在45%左右，复合地层开口
主要参数
开挖直径 主机长度 开口率 综述 滚刀 中心刀 额定转矩 脱困扭矩 外径 螺旋 机 最大扭矩
川崎（土压平衡）
6140 mm 7.805 mm 15﹪ 5双刃（外圈） 圆盘凸起刮刀 389 tm 583 tm 650 mm 9.6 tm
住友（泥水盾构机）
6140 mm 8150 mm 15﹪ 9双刃（外圈） 圆盘凸起刮刀 239 tm 359 tm
重 盾壳厚度
刀盘形式
6340mm 59000m 250T
40mm 平面直角
6340mm 61380mm 330t（总重?）
40mm
刀 开口率 切盘削刀
重量
35% 主切削刀96把
40% 切刀78把 31t
螺 扭矩 旋 出机土能力
45knm 260m3/h
37.7knm 191m3/h
2)复合盾构机
初期盾构配置
选型时的几个困惑
问题一：选择土压平衡还是泥水平衡？
地层渗透性与盾构选型
卵石层 粗砂砾层 中细砂砾层 粉细砾层 粗砂 粉细砂 泥砂
粘土
(m/s)
数透 水 系
-10 -1 -10-1 -10-2 -10-3 -10-4 -10-5 -10-6 -10-7 -10-8 -10-9 -10-10 -10-11
第14讲盾构机分类及选型-
《大型施工机械》——盾构机部分
第十四讲
盾构机的分类及选型
机械工程学院
主讲：郭京波 教授
1
2020年7月20日12时0分
主要内容
1 盾构机分类 2 盾构机选型 3 盾构机选型举例
机械工程学院
2
2020年7月20日12时0分
1 盾构机分类
(1) 按掘削地层分类
硬岩盾构（TBM） 软岩盾构 软土盾构 硬岩软土盾构
机械工程学院
21
二号线穿越汉口和武昌，隧 道穿越地质种类比较全面： 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。
2020年7月20日12时0分
3.2 本工程重点/难点
偏软地层导致的地表沉降 由于硬质附着性粘土导致的刀盘与土仓的堵塞 丰富的地下水与水压的问题 软质风化岩\砂岩\泥岩\半固结粘土\淤泥的掘进 膨胀性陈旧粘土导致的盾构机推力增加 附着性粘土与基岩的掘进 掘进途中的刀具更换
机械工程学院
22
2020年7月20日12时0分
3.3 隧道管片参数
项目 管片类型
分块形式 外径(O.D.) 内径(I.D.) 厚度 管片宽度 单片管片最大重量
参
数
备注
普通预制增强水泥管片安装衬砌，包括纵向封顶块
19
2,00
2,20 工作舱内
土体容重
[t/m³]
2020年7月20日12时0分
盾构掘进机选型的其他条件
（1）工期条件的制约 （2）造价因素的制约 （3）环境因素的制约 （4）基地条件的制约 （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
机械工程学院
20
第十四讲
盾构机的分类及选型
机械工程学院
主讲：郭京波 教授
1
2020年7月20日12时0分
主要内容
1 盾构机分类 2 盾构机选型 3 盾构机选型举例
机械工程学院
2
2020年7月20日12时0分
1 盾构机分类
(1) 按掘削地层分类
硬岩盾构（TBM） 软岩盾构 软土盾构 硬岩软土盾构
机械工程学院
21
二号线穿越汉口和武昌，隧 道穿越地质种类比较全面： 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。
2020年7月20日12时0分
3.2 本工程重点/难点
偏软地层导致的地表沉降 由于硬质附着性粘土导致的刀盘与土仓的堵塞 丰富的地下水与水压的问题 软质风化岩\砂岩\泥岩\半固结粘土\淤泥的掘进 膨胀性陈旧粘土导致的盾构机推力增加 附着性粘土与基岩的掘进 掘进途中的刀具更换
机械工程学院
22
2020年7月20日12时0分
3.3 隧道管片参数
项目 管片类型
分块形式 外径(O.D.) 内径(I.D.) 厚度 管片宽度 单片管片最大重量
参
数
备注
普通预制增强水泥管片安装衬砌，包括纵向封顶块
19
2,00
2,20 工作舱内
土体容重
[t/m³]
2020年7月20日12时0分
盾构掘进机选型的其他条件
（1）工期条件的制约 （2）造价因素的制约 （3）环境因素的制约 （4）基地条件的制约 （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
机械工程学院
20
盾构法课件
管片结构设计
管片内径的确定 主要取决于地下结构的限界，同时还要考虑施工误差、测 量误差、线路拟合误差及不均匀沉降等其他因素。 国内地铁区间隧道的建筑限界一般为直径5200m的圆形。
隧道内经一般有两种方案5400mm和5500mm。 5400内径主要用于地基承载力较高的地区如北京、深圳。 5500mm主要用于地基承载力较小的地区，如南京、上海
水土分算法中，作用于衬砌结构上水压力有径向水压和均布水压两种 径向水压更接近真实情况。
地层抗力
隧道结构产生变形向土体挤压时产生的被动抗力根据Winkler假
定计算 K K：地层弹性抗力系数 ：相应点的位移
影响盾构隧道侧向抗力的最主要因素有： ①土层的软硬程度，含水量等和盾构隧道的埋置深度②土层的 先期固结状态，盾尾间隙填充物的填充质量③盾构推进时对地 层的剪切、挤压、纠偏等引起的土体的扰动④土体扰动以后， 土层的主固结和次固结⑤土体的流变效应
片环的整体的抗弯刚度，以处理接头处的情况。当采用错缝拼接
时出现弯矩传递现象混凝土管片产生附加弯矩（1+ ）M（M为计 算弯矩值）；接头设计的弯矩为（1- ）M以此来评价管片环的弯 矩设不计均的匀轴分力配值，仍通为常计算0轴.6力≤ 值≤；0.当8，采0用.3通≤ 缝 拼≤0接.5时， = 0。
盾构区间结构设计
一、盾构机类型与选型介绍及 优缺点
二、计算荷载
三、计算模型
四、管片结构设计
盾构机分类——主要3种分
类方法
一、按隧道掘进机形状分类 矩形盾构、双圆形盾构、三圆形盾构和圆形盾构
二、按地层类型分类
1.对于完整的岩石地层，不必对开挖面进行支护，隧 道掘进机可以是敞开的即敞开式盾构机；对于坚硬岩 层或裂隙岩层要采用护盾式隧道掘进机。 2.对于软粘土层通常采用土压平衡式盾构；对于砂性 土层通常采用泥水平衡式盾构。
盾构机的分类及选型
精选2021版课件
10
盾构机的分类及选型
盾构类型与颗粒级配的关系
一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水
的塑流体，容易充满土仓，在土仓中可以建立压 力，平衡开挖面的土体。粗颗粒含量高的碴土塑 流性差，实现土压平衡困难。
盾构类型与颗粒级配的关系详见下图，图中蓝
色区域为淤泥粘土区，为土压平衡盾构适应范围，
• 当水压大于0.3MPa时，如因地质原因需采 用土压平衡盾构，则需增大螺旋输送机的 长度，或采用二级螺旋输送机。
精选2021版课件
12
盾构机的分类及选型
我国典型地区盾构选型
我国盾构应用较多或较早的地区是上海、 广州及北京地区，可以说这三个地区分别代 表了我国三大区域的土层特征，盾构特征。 上海是软土区域，广州是软弱不均区域，北 京是砂卵石地层为特点。
精选2021版课件
17
盾构机的分类及选型
4．盾构工法的选定程序流程图
精选2021版课件
18
精选2021版课件
14
盾构机的分类及选型
2．盾构机选型的其它条件
除了地质条件以外的盾构机选型的制约条件还很多，如工期、造价、环境 因素、基地条件等。
➢ 工期制约条件
因为手掘式与半机械式盾构机使用人工较多，机械化程度低，所以施工进度慢。 其余各类型盾构机因为都是机械化掘进和运输，平均掘进速度比前者快。
的是泥水盾构和土压平衡盾构。
新干线TUNNEL
◆手掘式盾构 ◆半机械式盾构 ◆网格式盾构
精选2021版课件
3
盾构机的分类及选型 闭胸式 SHIELD
精选2021版课件
4
盾构机的分类及选型 闭胸式 SHIELD
精选2021版课件
盾构法隧道施工设备选型和技术管理精品PPT课件
直径4.35m土压平衡盾构掘进机结构图
国内盾构法隧道发展
年份
2006～ 2009
2009～ 2014
2006～ 2010
2011～
2005～ 2009
2011～ 2014
2011～ 2014
国内大直径盾构法隧道
工程
长度（km） 直径（m）
盾构形式
上海长江隧道
8.95
15.பைடு நூலகம்3 泥水气压平衡式盾构
钱江隧道
国外盾构法隧道的发展
1964年英国摩特·亥和安德森及约翰·巴勒特申请了泥水 加压平衡盾构的专利。但由于英国当时缺乏能适合促 进这种技术的隧道工程，这种技术的发展受到了限制。
1970年日本铁道建设公司在京叶线森崎运河下，羽田 隧道工程中采用了直径为7.29m泥水盾构施工，施工 长度为1712m，施工获得了极大成功，这是当时直径
盾构设备类型的选择
盾构机的分类:
从挖掘的地质条件分：软土盾构机（无岩层）、复合 式盾构机、全断面硬岩盾构机。
从盾构机的工作机理分：敞开式和密闭式；密闭式分为 土压平衡式盾构机、泥水平衡式盾构机（含加气压）。
从直径的大小分：小型盾构机（一般在5米以下）；大型盾构 机（一般在5米以上）；超大型盾构机（一般在14米以上）。
国内盾构法隧道发展
1966年5月，上海隧道建设公司用盾构法设计建造中国第一条水底公路 隧道——打浦路隧道。打浦路隧道全长2.7km，隧道部分长1320m，外 径10m。所用网格盾构有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。
直径10.22m盾构掘进机
打浦路隧道工程施工
国内盾构法隧道发展
1982年，上海隧道建设公司承建长1476m的延安东路北线隧道工程， 采用自行设计的直径11.3m网格型水力机械出土盾构掘进机。
国内盾构法隧道发展
年份
2006～ 2009
2009～ 2014
2006～ 2010
2011～
2005～ 2009
2011～ 2014
2011～ 2014
国内大直径盾构法隧道
工程
长度（km） 直径（m）
盾构形式
上海长江隧道
8.95
15.பைடு நூலகம்3 泥水气压平衡式盾构
钱江隧道
国外盾构法隧道的发展
1964年英国摩特·亥和安德森及约翰·巴勒特申请了泥水 加压平衡盾构的专利。但由于英国当时缺乏能适合促 进这种技术的隧道工程，这种技术的发展受到了限制。
1970年日本铁道建设公司在京叶线森崎运河下，羽田 隧道工程中采用了直径为7.29m泥水盾构施工，施工 长度为1712m，施工获得了极大成功，这是当时直径
盾构设备类型的选择
盾构机的分类:
从挖掘的地质条件分：软土盾构机（无岩层）、复合 式盾构机、全断面硬岩盾构机。
从盾构机的工作机理分：敞开式和密闭式；密闭式分为 土压平衡式盾构机、泥水平衡式盾构机（含加气压）。
从直径的大小分：小型盾构机（一般在5米以下）；大型盾构 机（一般在5米以上）；超大型盾构机（一般在14米以上）。
国内盾构法隧道发展
1966年5月，上海隧道建设公司用盾构法设计建造中国第一条水底公路 隧道——打浦路隧道。打浦路隧道全长2.7km，隧道部分长1320m，外 径10m。所用网格盾构有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。
直径10.22m盾构掘进机
打浦路隧道工程施工
国内盾构法隧道发展
1982年，上海隧道建设公司承建长1476m的延安东路北线隧道工程， 采用自行设计的直径11.3m网格型水力机械出土盾构掘进机。
盾构技术PPT
2 主要结构
土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输 送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系 统等组成。见下图。
3 土压平衡盾构的基本配置 3.1 刀盘 土压平衡盾构的刀盘有两种形式： 1）面板式（见下图） 2）辐条式
面板式刀盘在中途换刀时安全 可靠，但刀挖土体进入土仓时易粘 结易堵塞，在刀盘易形成泥饼。
三、土压平衡盾构机施工技术
盾构机组装及调试流程
设置盾构承台 人员、吊装设备、机具准备
前盾整体下井 中盾下井与前盾连接
中前盾整体后移 刀盘下井安装 主机前移至洞门附近 人员仓下井安装 管片拼装机下井安装 螺旋输送机下井存放 尾盾下井贯入保留与中盾距离
螺旋输送机安装 尾盾和铰接连接 盾尾刷焊接及油脂涂抹 后配套拖车机电液压依次连接
主轴承密封
主轴承密封功能是为了能阻止碴土、地下水、 添加剂等侵入主轴承，并能安全承受土仓内的泥土 压力、地下水压力、添加剂注入压力。对安装位置、 排数、滑动速度、润滑油量、加油压力等条件有较 高要求。
推进装置
盾构推进装置主要由液压千斤顶和系统液压阀 组、仪表等组成。根据盾构直径、液压油缸布置实 行分组控制(需要考虑管片的分块形式与撑靴匹配)， 一般分为4或5组(有固定分组和自由分组),推进压 大约在300~400bar之间。
4.2 滚刀 在硬岩中掘进时，采用滚刀进行破岩。
地层构成、地下水位（头）分布、是否存在缺氧 或有害气体；
3、隧道沿线地面周边环境条件
土地利用状况及将来计划、道路种类和交通状况、河川、湖 沼等的状况、地上建筑物及地下埋设物（旧建筑物、临时建 筑）、噪声、地下水利用、施工垃圾处理、水井、废井、文物 等；
4、盾构隧道衬砌类型
隧道管片的环宽、厚度、防水防腐要求、曲线设计 半径、坡度等；
盾构选型(海瑞克)ppt课件
2013年12月31日
3
左线到达、解体、吊出
2014年8月6日
汇~灵盾 4 构区间
5
6
7
右线始发
2014年1月30日
盾构机到达、解体、吊出
2014年9月5日
隧道堵漏、手孔封堵、嵌缝、洞门 2014年11月4日
及联络通道施工
完成包含材料、设备、人员退场的
2014年11月5日
全部合同工作
9
第一章 4 汇-灵区间施工筹划
排土闸门的液压系统中设有蓄能应急装置，在突然断电，液压泵停止工作 的情况下，可以启动蓄能装置，关闭排土闸门。
螺旋轴采用驱动端固定，另一端浮动的支撑形式，取土端的外壳焊接有耐 磨合金条，螺旋叶片边缘焊有硬质合金块，叶片受碴土摩擦的一面堆焊有硬质 合金条纹，这些设计使得螺旋机具有较好的耐磨性能。
螺旋机示意图
滚刀
18
第二章 3 盾构性能描述
2）齿刀 齿刀适合用在软至中硬岩土地质状况中。 它是一种高度耐用的刀具，可以破碎 围岩，方便出渣。
齿刀
19
第二章 3 盾构性能描述
3）刮刀 ①可以从刀盘后面更换刀具；②高质量的碳质刀刃。
刮 刀
20
第二章 3 盾构性能描述
4）周边刮刀 独创的刀盘设计包括安装在刀盘幅臂外缘的周边刮刀。它们可以双向进行开挖。 周边刮刀的设计保证了快速、清洁的开挖；同时保证了开挖直径的稳定不变。
部队营房 右线埋深15.50~19.07m 左线埋深16.69~20.19m
灵山站
右线全长876.240m CK33+352.900~CK34+229.140
汇通路站~灵山站区间隧道工程外径6200mm，内径5500mm，
《盾构机实用知识》幻灯片
用半自动或手动模式。 • 操作司机根据盾构机综合参数如刀盘扭矩、土压及
出碴情况等，可对泡沫剂和空气的流量进展手动调 节，当掘进完毕时停顿泡沫系统。
g. 盾尾油脂密封操作
• 一般情况下进展自动注脂 • 当盾尾油脂密封在手动位时，可以对各个位置的注
掘进完毕
8. 盾构操作原那么
掘进根本参数
10. 联锁保护
1. 操作人员要求
• 盾构操作人员是掘进施工的核心，必须具有极强 的责任心；
• 盾构操作人员必须经过专业培训； • 盾构机操作人员必须经过平安培训 ；
2. 系统参数设定
• a. 泡沫系统参数设定 • b. 报警温度设定 • c. 盾构状态参数设定 • d. 盾尾密封油脂参数设定 • e. 注浆压力值设定
《盾构机实用知识》幻灯 片
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
第一章 盾构机
一. 盾构分类
二. 盾构施工
三. EPB盾构主机构造
四. 螺旋输送机
五. 管片安装机
六. 后配套
七. 辅助设备
八. 导向系统
一. 盾构分类
• 全敞开式 • 手掘式、半掘式、机械式 • 半敞开式 • 挤压式〔网格式〕 • 密闭式 • 泥水式、土压式
c. 盾构状态参数设定
• 刀盘最小转速，当刀盘小于此转速时推进系统不能工作； • 主驱动最大工作压力，当到达此压力时刀盘自动停顿转动。
刀盘脱困时设定得高一些； • 超挖刀伸出角度和缩回角度，由土木工程师确定； • 铰接油缸最小和最大行程，当到达最小行程时盾构掘进自
动停顿，铰接油缸应放松，当到达最小行程时，铰接油缸 应收回； • 螺旋输送机后门的最小开度； • 螺旋输送机的最大工作压力，当到达此压力时螺旋输送机 停顿工作。
出碴情况等，可对泡沫剂和空气的流量进展手动调 节，当掘进完毕时停顿泡沫系统。
g. 盾尾油脂密封操作
• 一般情况下进展自动注脂 • 当盾尾油脂密封在手动位时，可以对各个位置的注
掘进完毕
8. 盾构操作原那么
掘进根本参数
10. 联锁保护
1. 操作人员要求
• 盾构操作人员是掘进施工的核心，必须具有极强 的责任心；
• 盾构操作人员必须经过专业培训； • 盾构机操作人员必须经过平安培训 ；
2. 系统参数设定
• a. 泡沫系统参数设定 • b. 报警温度设定 • c. 盾构状态参数设定 • d. 盾尾密封油脂参数设定 • e. 注浆压力值设定
《盾构机实用知识》幻灯 片
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
第一章 盾构机
一. 盾构分类
二. 盾构施工
三. EPB盾构主机构造
四. 螺旋输送机
五. 管片安装机
六. 后配套
七. 辅助设备
八. 导向系统
一. 盾构分类
• 全敞开式 • 手掘式、半掘式、机械式 • 半敞开式 • 挤压式〔网格式〕 • 密闭式 • 泥水式、土压式
c. 盾构状态参数设定
• 刀盘最小转速，当刀盘小于此转速时推进系统不能工作； • 主驱动最大工作压力，当到达此压力时刀盘自动停顿转动。
刀盘脱困时设定得高一些； • 超挖刀伸出角度和缩回角度，由土木工程师确定； • 铰接油缸最小和最大行程，当到达最小行程时盾构掘进自
动停顿，铰接油缸应放松，当到达最小行程时，铰接油缸 应收回； • 螺旋输送机后门的最小开度； • 螺旋输送机的最大工作压力，当到达此压力时螺旋输送机 停顿工作。