盾构机改造方案
1#2盾构机大刀盘改进方案
广州地铁二号线海珠广场至江南西区间隧道盾构工程盾构机改进方案上海隧道工程股份有限公司深圳分公司广州地铁二号线项目经理部二OOO年三月广州地铁二号线海珠广场～市二宫～江南新村区间隧道盾构工程自2000年2月23日正式破土掘进，至3月29日盾构累计工作日有35天，完成推进负环4环、主隧道15环，共19环。
目前盾构切口为位于沿江中路下面，离开工作井约23米。
平均日掘进速度不到1m。
因此寻找盾构掘进速度缓慢的原因，制定切实可行的解决措施，是当务之急。
一、盾构掘进主要实施情况（一）-3环至+11环盾构掘进情况（2月23日至3月17日）1、-3环至+4环（8环）盾构硬土模式掘进根据地质勘探资料，切削面土质为7#、8#风化岩层，故拟定为硬土掘进模式，在盾构机全部进入土体前，以低转速、小扭矩、慢速度的原则进行掘进。
在盾构切入土体约40cm左右，即进入冻结区，随着推进的深入，出土含水量明显增大，螺旋机出土口时有大量泥水冲出(螺旋机不转状态)。
0环管片脱出盾尾后，马上实施洞门扇形板和管片预埋件的焊接固定。
2、+5环至+12盾构软土模式掘进在盾构机拼装＋4环后。
开通同步双液注浆系统，+1环处共压双液浆10方左右，基本封住洞圈处的渗漏水，但土仓内的水仍未减少。
盾构在推进+10、+11环时发现土仓进土量不足，土体经水浸泡软化，粘性大大增加，总推力和刀盘扭矩增大，掘进速度明显降低。
3、掘进过程中采取的主要辅助措施在15环的掘进过程中，根据不同的刀盘扭矩、总推力等情况，采取了加泡沫加水、改变推进模式等各项措施，但见效不大。
（二）+12环至+16环盾构推进(3月23日至3月29日)当发现以上情况，总公司派来专家又一次重新制定盾构机推进的施工参数，通过再次试验，对广州地质性能及盾构刀盘对广州地质的适应性，有了进一步的了解和认识。
二、1#盾构掘进速度缓慢原因盾构掘进速度缓慢的情况发生后，我公司领导相当重视，由公司主管生产副总经理、工程部主任、副总工程师到现场掌握第一资料，并多次组织专家、公司主要技术人员及现场施工人员分析原因；迅速通知日本三菱重工（大刀盘的设计、制造厂家）的专家及设计工程师到现场寻找原因，提出解决办法；业主、监理人员在各方面对我公司进行指导，并提出非常好的建议。
盾构工程专项施工方案
#### 一、工程概况本项目采用盾构法进行隧道施工，隧道全长约1027.259双延米，其中左线起止里程为ZDK40400.600~ZDK41407.763，长1012.357m；右线起止里程为YDK40400.600~YDK41407.763，长1007.163m。
隧道埋深在10.3m～18.1m之间，地下线采用两条平行的单洞单线结构形式，线间距为16.2~12m，区间最大纵坡为27.225%，最小曲线半径为450m。
隧道内设有1#联络通道兼废水泵房，采用矿山法施工。
#### 二、施工方案设计1. 盾构机选择：本工程拟采用1台复合土压平衡盾构机，该盾构机具备良好的适应性，能够在多种地质条件下稳定掘进。
2. 盾构始发：盾构机将从下村站大里程端头设盾构始发井始发，先掘进一条隧道，然后在公明北小里程端头设盾构井吊出，运回下村站后，再二次始发掘进另一条隧道。
3. 掘进与接收：盾构机掘进过程中，将采用信息化施工技术，实时监测地质情况、盾构姿态和隧道结构状态，确保掘进质量。
4. 管片设计：区间所使用管片内径为5500mm，外径6200mm，厚350mm，采用楔形量为40mm的通用环，错缝拼装，管片环向和纵向连接均采用M27、8.8级弯曲螺栓链接。
混凝土采用C50高强抗渗混凝土，抗渗等级为P12。
5. 联络通道施工：联络通道采用矿山法施工，确保施工质量和安全。
#### 三、施工组织与安排1. 施工原则：确保施工质量、安全、环保、高效。
2. 施工准备工作：- 技术准备：组织技术交底，明确施工流程、工艺要求及质量控制标准。
- 物资准备：提前采购、储备施工所需的各类材料、设备。
- 劳动组织准备：合理配置施工人员，确保施工队伍素质。
3. 施工流程：- 预制管片、盾构机安装、调试。
- 盾构始发、掘进、接收。
- 管片拼装、联络通道施工。
- 隧道内部装修、设备安装。
#### 四、安全保障措施1. 施工安全：严格执行安全操作规程，加强施工现场安全管理，定期开展安全教育培训。
盾构机改进和提升建议
盾构机改进和提升建议一、提高挖掘效率1.优化盾构机设计，提高挖掘效率。
通过改进刀具设计、优化挖掘路径、提高挖掘速度等方式，提高盾构机的挖掘效率。
2.引入先进的挖掘技术，如激光导向、三维建模等，提高挖掘精度和效率。
二、优化刀具设计1.针对不同地质条件，设计不同类型的刀具，以提高刀具的适应性和使用寿命。
2.采用先进的刀具材料和技术，提高刀具的耐磨性和抗冲击性，延长刀具使用寿命。
三、增强隧道稳定性1.在隧道设计中考虑地质条件和环境因素，确保隧道结构的稳定性和安全性。
2.采用先进的支护技术，如锚杆支护、喷射混凝土支护等，提高隧道的稳定性。
四、提升设备安全性1.加强盾构机的安全性能设计和测试，确保设备在运行过程中的安全性。
2.引入先进的安全监测系统，实时监测盾构机的运行状态和环境参数，及时发现并处理潜在的安全隐患。
五、智能化和自动化技术应用1.引入先进的智能化技术，如人工智能、大数据分析等，实现盾构机的智能化运行和管理。
2.采用先进的自动化技术，如机器人操作、自动化控制系统等，提高盾构机的自动化程度和生产效率。
六、节能减排技术应用1.采用先进的节能技术，如变频调速、能量回收等，降低盾构机的能耗和排放。
2.引入环保材料和技术，减少盾构机对环境的影响。
七、减少对环境的影响1.在盾构机设计和制造过程中，考虑环境保护要求，减少对环境的影响。
2.在施工过程中，采取有效的环境保护措施，如控制噪音、减少扬尘等，降低对周边环境的影响。
八、提高经济效益和社会效益1.通过改进和提升盾构机性能，提高施工效率和质量，降低工程成本，提高经济效益。
2.通过采用智能化和自动化技术，提高生产效率和质量，为社会创造更多的就业机会和经济效益。
3.通过加强环保措施和技术应用，减少对环境的影响，提高社会效益和公众形象。
盾构机改造方案
盾构机改造方案盾构机数量:2台盾构机生产商:维尔特用户:中铁十四局盾构分公司盾构机改造方案根据盾构机在广州地铁三号线的使用情况，结合地铁五号线地质情况，准备对盾构机存在缺陷的部位进行改造，以提高盾构机的掘进效率。
1、刀盘改造A、改造原因:边缘滚刀刀圈安装位置设计在刀毂的一端，造成另一端的刀体、刀端盖暴露过多极易受到磨损，厂商虽设计有边缘刮刀保护，但是在硬岩掘进中刮刀极易崩齿而且磨损很快(失去对滚刀的保护作用)，这是造成边缘滚刀大量损坏的原因之一。
另外厂商在设计刀盘时为了保证边缘滚刀的切割轨迹，将边缘滚刀刀座设计与刀盘成一定的倾角，这就造成边缘滚刀暴露过多一端更加向前突出，这也是造成边缘滚刀大量损坏的原因之一。
将边缘滚刀刀座设计与刀盘成一定的倾角同时也造成了滚刀刀座一侧向前突出，并且厂商在设计刀盘时对这一部分的保护问题没有给予足够的重视，就导致了在损坏大量边缘滚刀的同时也磨穿了边缘滚刀刀座。
为了降低因刀盘设计缺陷带来的损失，加密检查刀具的次数，另外为了加强对刀具和刀座的保护，我们多次对刀盘实施补焊保护块，每次补焊都要在刀盘前方开挖一个洞子(进行支护)，消耗了大量时间、材料、人力。
因刀盘保护设计得不够而引起的边缘滚刀损坏图片边缘滚刀总是先被磨穿的部位2刀盘设计缺陷中没有加强保护的区域边缘滚刀刀体即暴露又向前突出的部分B、改造说明:在刀盘上边缘滚刀的周围焊接24个保护块以保护滚刀和刀箱。
刀盘母材为S 355(欧洲材料)，保护块选用非常耐磨的进口材料Hardox 400。
保护块设计2种尺寸，分为A型和B型。
另外为了使改造后的刀盘更好地适应五号线地层的掘进(土质很粘，石英含量很高)，我们已经联系厂家要进行刀间距的调整和架设一套膨润土注入系统，利用泡沫管道直接将膨润土打到刀盘前方以改善土质。
以下是对保护块性能及焊接方法的介绍:3Hardox 400 性能4保护块的尺寸:300A型 : 300*50*H15 15 Hardox 40015501515 20 1550B型 : 300*50*H70 Hardox 400 703005保护块的位置:在刀盘上刀箱的两侧焊接两块与刀盘中心成45?的保护块(厚度为70mm)，如图所示:刀盘45?在刀盘的外缘刀箱的两侧焊接两块厚度为15mm的保护块，如图所示:6焊接方案150 mm70 mm CUTTER HEAD 14,1 mm10 mm10 mm焊缝的尺寸7侧视图B型70 mm刀盘外圈A型15 mm2、注浆系统加膨润土清洗系统:A、改造原因:在地铁三号线施工中，砂浆经常出现堵砂浆管，疏通起来即费时又费力，每罐砂浆注完之后，要用工人将膨润土倒到砂浆罐中。
地铁隧道盾构机扩径改造关键技术
３ ． ２ 盾 体 改 造 方 案 （ １ ） 加 大前 盾直 径 ： 前盾改造采Ｈ ｊ 新制的方案。
尢川 厚 ４ ， ５ ｍ ｍ的 Ｑ ３ ４ ５钢 板 新 制 外 径 ６ ７ ６ ０ ｍ ｎ １
（ １ ） 系统 参 数 — ＿ ； 黧 蠛 舭 瓣 』 川 』 推进 系统 参 数 如表 ２所示 。
２ 改造 内容
（ １ ） 管 片外 径 增 大 引起 的 盾 构 机 改 造 项 目 ： 加 大刀盘直径 ； 加 大盾体 直径 ； 增大盾 构推力 ； 提 高
根据 隧道 断面调 整前后 管片 参数 的对 比 ， 主 要的变化有管片外径 、 管片 内径 、 管片重 量等 。某 公 司 现有 的盾 构 外 径 ４ ， ６ ３ ４ ０ ｍ ｍ， 为适 应 上 海 轨 道 交 通 的新 施 工 要 求 ， 本着 节 约 社 会 资 源 、 环境友好 型 的 企业 需 求 ， 有必 要 对 现 有盾 构进 行 扩 径 改 造 ， 挖掘 潜力 ，在保证工程安全的前提下充分发挥设 备 的能 力 。
３ ２ ０ 相关专业
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ ６ ７ ９ ９ ／ ｊ ｅ ｎ ｋ ｉ ． ｅ ｓ ｄ ｑ ｙ ｆ ｈ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ８ ． １ ０ ０
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ７ 年０ ８ 月第 Ｏ ８ 期
地铁 隧道盾 构机 扩 径改造 关键 技术
李剑 彤
主驱动扭矩 ； 提高拼装机 回转 能力 。 （ ２ ） 管 片内径增大引起 的盾构机 改造项 目： 增 加拼装半径 ； 提 高 车架 高 度 。 （ ３ ） 管 片 重 量 增 加 引 起 的盾 构 机 改 造 项 目 ： 加 大 拼 装机 提升 力 ； 提 高 拼装 机 回转 能力 。
土压平衡盾构机适应性改造技术
后浇带 留设外观 施工 质量 ， 取得 了令人 满意 的效 果 ， 整个 后浇 带 施工质量得 到了业 主及监理公 司的一致 好评 ， 为公 司的发展 打下
了 良好 的基 础 。
６ 效果 检查
１ ） 质量检查 。对 已施工完毕 ３层 ～ ４层后浇带 留设观感进 行 参 考 文 献 ：
切 削刀等 刀具 的耐磨 性 ， 延 长其 本 区间盾构段主要掘进地层为第 四系粉质黏 土层 、 砂层和强 一 要 的失效方式 。为 了增加 刮刀 、 将对 其进行结构 上 的优化 ： １ ） 将 原镶 嵌式合 金 的刀具 微风化碎 屑岩 ， 部分地段上软下硬 ， 构成 了软硬不均 的工作 面 ， 部 使用寿命 ， 分强 一中 风 化 砾 岩 、 细 砂 岩 土 中 的 岩 石 天 然 抗 压 强 度 可 达 刀身加厚 ， 并在 刀具 外表 面增加 贴焊式合金 ， 增 加刀具 外表面 的
ａ ． 支好梁 、 板模 板 ， 经 检查复 核标 高 、 轴线 位置 、 截 面尺 寸等
无误后 ， 在平板上 弹出后 浇带两 侧边 线 ， 用与钢 筋保护 层 同厚 的 约６ ０ ｍｍ宽 的木板拉线钉牢。
ｂ ． 绑扎钢筋 时应注 意钢 筋间距 、 梁筋位 置 。均 应按 规范 、 图 纸要求施工 ， 板底筋绑扎好后 ， 开始 支梁 、 板 中的后 浇带 隔断处模 板， 材料不得使用钢筋 网， 易出现漏浆 、 不直 、 蜂窝 等现象 ， 应使用
多层板按钢筋 间距 、 现浇板 厚在 其两 端开 齿槽 ， 复核 无误 后用 铁钉 固定 于木条 内侧 。
图 ３ 断面支设齿状模 板 图 ４ 后 浇带留设外观
ｅ ． 梁侧板在后浇 带位 置应 断开 ， 底板 必须 连通 加 固好 ， 防止
盾构机油脂改造方案
盾构机油脂改造方案一、背景介绍盾构机是一种用于地下隧道施工的工程机械设备，其作用是在隧道开挖过程中，同时完成土方清理和支护工作。
作为盾构机的核心部件，润滑油脂在保证机器正常运行和延长使用寿命方面起着至关重要的作用。
然而，传统的润滑油脂在高温、高压和高摩擦环境下容易失效，导致设备损毁和施工工期延误。
因此，开发一种耐高温、高压和高摩擦环境下的新型盾构机油脂改造方案显得尤为重要。
二、问题分析在盾构机作业过程中，油脂需要承受高温、高压和高摩擦环境，因此传统的润滑油脂往往无法满足需求，主要存在以下问题：1.热失效：当温度超过油脂的可承受范围时，油脂会热解、挥发和氧化，导致润滑性能下降，无法正常润滑和保护设备。
2.压力失效：传统油脂在高压下容易产生油膜薄弱、压力下降和摩擦增大等问题，无法满足盾构机施工中的高压需求。
3.摩擦失效：盾构机作业中的摩擦环境十分恶劣，传统润滑油脂容易在高摩擦下降低润滑性能，无法满足需求。
三、改造方案针对盾构机油脂的问题，提出以下改造方案：1. 选用高温润滑油脂为了解决热失效问题，可以选用具有高温稳定性、氧化稳定性和热传导性能的润滑油脂。
这种润滑油脂具有较高的闪点和燃点，能够在高温环境中保持较好的润滑性能，延长设备使用寿命。
2. 使用防锈剂盾构机作业时，往往会出现湿润的环境，容易导致设备生锈和腐蚀。
因此，在油脂中添加防锈剂，可以有效防止水分和氧气对设备的腐蚀，提高设备的耐腐蚀性。
3. 增加抗压添加剂为了解决压力失效问题，可以在油脂中增加抗压添加剂，提高油膜的压力、抗压性和承载能力。
这样可以确保盾构机在高压下正常运行，并保护设备不受损害。
4. 引入摩擦削减剂为了解决摩擦失效问题，可以在油脂中引入摩擦削减剂。
这种摩擦削减剂可以填充和修复摩擦表面的微小缺陷，减少表面粗糙度，降低摩擦系数，提高润滑效果，减少设备的磨损和能量损失。
5. 定期维护和更换油脂无论采用何种改造方案，定期的维护和更换油脂都是保持盾构机正常运行和延长寿命的重要步骤。
盾构机械系统的优化设计与改进
盾构机械系统的优化设计与改进盾构机作为一种重要的无开挖施工设备，广泛应用于地铁、隧道等工程中。
在盾构机的运行过程中，机械系统起到了关键的作用。
为了保证盾构机的高效运行和施工质量，对盾构机械系统进行优化设计和改进是非常必要的。
一、盾构机械系统的工作原理盾构机械系统包括刀盘、刀盘托架、履带、推进系统等部分。
刀盘通过切割土层，履带推动刀盘的前进，同时通过刀盘托架对刀盘进行支撑和控制。
推进系统则是将机械能转化为推力，使得盾构机能够前进。
二、盾构机械系统存在的问题在实际应用中，盾构机械系统存在着一些问题。
首先，刀盘的切削效率和稳定性有待提高，靠刃片和刀具的设计来实现。
其次，履带的结构和材料需要改进，以提高履带的耐磨性和抗压性。
此外，推进系统的稳定性和转化效率也需要进一步改进。
三、盾构机械系统的优化设计与改进1. 刀盘系统的优化设计与改进刀盘系统是盾构机械系统的核心部分，直接关系到整个机械系统的工作效率和施工质量。
通过改进刀盘的设计和刀具的选用，可以提高切削效率和稳定性。
例如，改进刀片的材料和硬度，使其能够更好地抵抗土壤的磨损和冲击；优化刀具的布局和数量，使切削力更均匀，减轻刀盘的负荷。
2. 履带系统的优化设计与改进履带是支持和驱动机器前进的重要组成部分，其质量和性能直接影响到机器的稳定性和可靠性。
通过改进履带的结构和材料，可以提高履带的耐磨性和抗压性。
例如，使用更耐磨的材料制作履带，同时优化履带的结构，减小履带与土壤的接触面积，降低摩擦和磨损。
3. 推进系统的优化设计与改进推进系统是将机械能转化为推力的关键部分，对推进系统进行优化设计和改进，可以提高推进系统的稳定性和转化效率。
例如，优化传动装置的结构和材料，减小传动损失和能量浪费；改进驱动系统的控制方式，提高系统的响应速度和精度；采用先进的液压技术，提高系统的工作效率和能量利用率。
四、盾构机械系统优化设计与改进的意义1. 提高施工效率和质量通过优化设计和改进盾构机械系统，可以提高机器的施工效率和施工质量。
盾构机改造方案
※盾构机改造方案中铁十三局集团公司现有S266、S267两台盾构机的基本功能可满足区-杨区间施工需要。
但是，为了适应该区间200m曲线半径掘进和改良砂土的止水能力，特提出对上述两台盾构机及其配套设备的初步技术改造方案，该方案正在与海瑞克公司协商过程中，最终改造方案由我方与海瑞克公司共同制定。
初步改造方案如下：（1）要使S266、S267两台盾构机满足掘进隧道的曲线半径为200m 的要求，必须使两台盾构具备掘进160m曲线半径的能力，才能保证在掘进200m曲线半径时具备一定的纠偏能力，该盾构机的铰节转角设计值为1.5。
，按转弯1.2。
与盾体尺寸作图校核结果，可以满足掘进160m曲线半径要求；（2）将两台盾构机现有的扩挖刀换为液压驱动的仿形扩挖刀，以适应在掘进小曲线半径时，采用不同位置的不同扩挖量来扩大洞径，以防止因扩挖量过大而严重地扰动土体，而扩挖量过小又不能充发挥盾构机铰节装置的转弯功能；（3）将现有盾尾长缩短400mm并适当加大盾尾内的最小直径至6070mm，以增加盾构机转弯灵敏度和管片拼装时间隙量，必要时另做一副盾尾；（4）另采购一套生产管片宽度为1200mm的管片模具，该套模具由标准环、左弯环和右弯各2副组成；（5）改为两台胶带送输接力传送渣土，既满足曲线上渣土输送要求，又可提高胶带输送机的寿命；（6）增加一套膨润土注入系统，使其在掘进砂土层时，可向土仑中注入膨润土以提高砂土改良后的密水性和流动性能；（7）盾尾内径与管片外径间隙验算（按160m曲线半径）曲线开挖时要求的盾尾间隙计算如下：①仑大区间盾构的设计参数盾尾最小内径D1＝6060mm管片外径D＝6000mm管片宽度W＝1200mm曲线半径R＝160m盾尾覆盖管片的长度L＝2000mm②盾尾间隙理论值X＝X1+2X2其中：X1－为拼装管片方便并考虑管片安装误差及偏移所取的间隙裕量。
通常，X1的按下表选择，取X1＝30mm。
2X2＝R1-R1×cosθ，R1=R-D/2，sinθ=L/R1化简成：X 2=2)2()2(22L D R D R ----假设最小转弯半径R=160m ，将R ，D 代入上式，可得：X 2 =6.4mmX= X 1+ 2X 2=30+2x6.4=42.8mm盾尾内径与管片外径的间隙设计值X=（6060-6000）=60mm则设计值X ＞X 1+X 2 ，这个结果说明在选定160m 转弯半径条件下，盾尾内部也能保证足够间隙，可满足施工要求。
盾构机施工方案
盾构机施工方案一、项目背景盾构机是一种用于地下工程的机械设备，具有高效、安全、精度高等特点，已广泛应用于隧道、地铁等地下工程中。
本文档旨在为盾构机施工提供一个详细的方案，以确保施工工作的顺利进行。
二、施工准备2.1 设备准备在开始盾构机施工前，需要进行设备准备工作。
包括但不限于：•确保盾构机设备完好无损•确保机械设备具备必要的维修保养记录•检查并准备好机械设备所需的零部件和工具2.2 施工场地准备在开始盾构机施工前，需要对施工场地进行准备工作。
包括但不限于：•清理施工场地，确保无障碍物•进行场地平整和固定，确保安全施工•安装临时围栏和标示牌，确保施工区域划定清晰三、施工流程3.1 盾构机安装盾构机安装是盾构机施工的重要一环。
在进行盾构机安装前，需要进行以下准备工作：•确保基础已达到强度要求•检查盾构机的各项指标是否符合要求•确保安装场地的安全和通风盾构机安装的具体步骤包括：•将盾构机的各部分组装在安装场地•连接电源和控制系统•进行试验运行，确保盾构机工作正常3.2 盾构机施工在盾构机安装完成后，即可开始盾构机的施工工作。
施工流程如下：•进行定位和对线工作，确定施工线路•安装并调试盾构机的导向系统•根据设计要求，控制盾构机的推进速度和方向•进行土层开挖和撤除，同时进行土体处理•定期检查盾构管片的施工质量，确保符合要求•进行隧道衬砌工作，安装和固定盾构管片•清理和维护盾构机设备，保持施工现场整洁3.3 危险源管控在盾构机施工过程中，需要对危险源进行管控，确保施工安全。
主要的危险源包括但不限于：•盾构机操作不当导致的人身伤害•施工现场的噪音、尘埃等对周围环境和工人健康的影响•施工现场的火灾和电气事故为降低危险性，需要采取以下措施：•安装防护设备，提供人员安全匍匐通道•加装降噪设备，减少噪音对周围环境的影响•加强施工现场的通风设施，控制空气质量•定期组织防火演习，提高人员火灾应急能力四、质量控制质量控制是盾构机施工过程中至关重要的一环。
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※盾构机改造方案中铁十三局集团公司现有S266、S267两台盾构机的基本功能可满足区-杨区间施工需要。
但是，为了适应该区间200m曲线半径掘进和改良砂土的止水能力，特提出对上述两台盾构机及其配套设备的初步技术改造方案，该方案正在与海瑞克公司协商过程中，最终改造方案由我方与海瑞克公司共同制定。
初步改造方案如下：（1）要使S266、S267两台盾构机满足掘进隧道的曲线半径为200m 的要求，必须使两台盾构具备掘进160m曲线半径的能力，才能保证在掘进200m曲线半径时具备一定的纠偏能力，该盾构机的铰节转角设计值为1.5。
，按转弯1.2。
与盾体尺寸作图校核结果，可以满足掘进160m曲线半径要求；（2）将两台盾构机现有的扩挖刀换为液压驱动的仿形扩挖刀，以适应在掘进小曲线半径时，采用不同位置的不同扩挖量来扩大洞径，以防止因扩挖量过大而严重地扰动土体，而扩挖量过小又不能充发挥盾构机铰节装置的转弯功能；（3）将现有盾尾长缩短400mm并适当加大盾尾内的最小直径至6070mm，以增加盾构机转弯灵敏度和管片拼装时间隙量，必要时另做一副盾尾；（4）另采购一套生产管片宽度为1200mm的管片模具，该套模具由标准环、左弯环和右弯各2副组成；（5）改为两台胶带送输接力传送渣土，既满足曲线上渣土输送要求，又可提高胶带输送机的寿命；（6）增加一套膨润土注入系统，使其在掘进砂土层时，可向土仑中注入膨润土以提高砂土改良后的密水性和流动性能；（7）盾尾内径与管片外径间隙验算（按160m曲线半径）曲线开挖时要求的盾尾间隙计算如下：①仑大区间盾构的设计参数盾尾最小内径D1＝6060mm管片外径D＝6000mm管片宽度W＝1200mm曲线半径R＝160m盾尾覆盖管片的长度L＝2000mm②盾尾间隙理论值X＝X1+2X2其中：X1－为拼装管片方便并考虑管片安装误差及偏移所取的间隙裕量。
通常，X1的按下表选择，取X1＝30mm。
2X2＝R1-R1×cosθ，R1=R-D/2，sinθ=L/R1化简成：X 2=2)2()2(22L D R D R ----假设最小转弯半径R=160m ，将R ，D 代入上式，可得：X 2 =6.4mmX= X 1+ 2X 2=30+2x6.4=42.8mm盾尾内径与管片外径的间隙设计值X=（6060-6000）=60mm则设计值X ＞X 1+X 2 ，这个结果说明在选定160m 转弯半径条件下，盾尾内部也能保证足够间隙，可满足施工要求。
很显然，同样亦能适应本工程200m 半径曲线的施工。
特急曲线地铁隧道盾构法掘进技术研究摘 要：分析急曲线地铁隧道盾构法施工易发生的问题，结合宜山路～停车场区间长距离特急曲线隧道工程实例，介绍急曲线隧道的盾构法掘进技术。
关键词：急曲线；轴线；铰接；仿形刀；侧向分力；注浆1 引言城市的发展，带动引了轨道交通建设的发展，在轨道交通线路的选择上，由于受规划及建、构筑物的制约，这使得轨道交通的线形越来越复杂。
急曲线隧道线形虽不属良好，但在应用上将会越来越多。
急曲线隧道的盾构法施工技术与常规盾构法施工技术相比存在一定的特殊性，研究急曲线隧道的盾构法施工技术，相信对以后类似的急曲线隧道盾构法施工具有一定的借鉴作用。
2 急曲线隧道盾构法施工的难点分析及对策一般来说，设计线形中取用规范标准的最小限值或与限值接近的大曲率小半径曲线，即认为是急曲线。
如果这种不仅半径小，而且有很长的延米，甚至还组合采用缓曲线而构成的复杂线形，我们称之为特急曲线。
为方便讨论以下均称之为“急曲线”。
2.1 难点之一：急曲线隧道轴线比较难于控制在急曲线段，由于盾构机本身为直线形刚体，不能与曲线完全拟合。
曲线半径越小、盾构机身越长，则拟合难度越大。
在急曲线段盾构机掘进形成的线形为一段段连续的折线，为了使得折线与急曲线接近吻合，掘进施工时需连续纠偏。
曲线半径越小，盾构机越长，则纠偏量越大，纠偏灵敏度越低，轴线就比较难于控制。
其施工参数需要经过计算并结合地质条件等因素综合考虑，并进行试掘进后方可确定。
特别在缓和曲线段，每米的施工参数都有所不同，操作难度更大。
为了控制好急曲线隧道的施工轴线，需要提高盾构机的纠偏灵敏度。
而要提高盾构机的灵敏度，最有效的措施是缩短盾构机头的长度。
在盾构机的中部增加铰接装置，即可减少盾构固定段长度。
使用铰接装置后，盾构机掘进过程中所穿越的孔洞将不再是理论上的圆形，需要配套使用仿形刀装置进行超挖。
因此，控制好急曲线隧道施工轴线的关键技术之一就是如何使用好盾构机的铰接装置和仿形刀装置。
(1)盾构机铰接装置的使用使用盾构机的铰接装置，可以使得盾构机的前筒、后筒与曲线趋于吻合，预先推出弧线态势，为管片提供良好的拼装空间。
如图1所示为盾构机掘进形态的三种模式。
进行曲线施工，弯道内侧如要充分超挖时，在几何学上，以对象曲线的中心为O 的情况下，OA>Max （OG ，OH ，OD ）的关系如能得到满足，盾构机便可以掘进。
这相当于模式（a ）。
这种情况，属于绞接角度θ不足，土体超挖量δ过多，盾构机后端的外侧点D 和土体之间有缝隙，超挖量一旦增大，就会有盾构机位置不稳定的倾向。
图1模式（b），OA=Max(OG，OH，OD)的情况下，最适合绞接状态中的刀盘前部外端（A点）和前筒后端（G点）、后筒后端（D点），其中任意一点在同一圆弧上，其余二点在此圆弧之内。
此时的绞接角度称为界限绞接角度θcr,此界限绞接角度θcr如果能给出曲线半径和盾构机的尺寸，便可计算出。
作为盾构机的构造，全部用此θcr值进行绞接的话，是最为理想的。
此时，盾构机的外侧全体都接触到土体，施工上最为稳定，并且超挖量δ为最小值。
模式（c），为过度绞接状态，OA（2）仿形刀的使用铰接装置作为一种辅助手段，需要与仿形刀的超挖、锥形管片、曲线内外侧千斤顶的不同推力等施工措施配合在一起使用。
仿形刀的使用效果将直接影响盾构机铰接装置的作用，超挖量过大将严重地扰动土体，过小将不能充分发挥铰接装置的作用，以至达不到所要求设计轴线的半径。
因此，急曲线隧道施工时，应该选择模式如图1（b┥柚梅滦蔚缎谐碳敖陆咏嵌冉 芯蚪 Ｔ谡庵帜Ｊ较碌姆滦蔚兜某 诹考扑闳缦隆?/DIV>超挖量计算（见图2）：（基于组装完成后的刀盘一侧的管片端面和盾构后筒呈垂直的条件下进行分析）超挖量δ（D：盾构外径θ：中折角Ro：曲线半径）2.2 难点之二：隧道整体因侧向分力向弧线外侧偏移急曲线隧道每掘进一环，管片端面与该处轴线的法线方向在平面上将产生一定的角度θ（见附图3），在千斤顶的推力下产生一个侧向分力。
管片出盾尾后，受到侧向分力的影响，隧道向圆弧外侧偏移。
一般在圆曲线半径取定时，已验算侧向作用力对原状土体的影响，管片在侧向作用力下，不足于使原状土体发生塑性破坏，即土体处于弹性变形范围。
因此研究侧向分力形成原因和规律就可以有效控制土体的弹性变形范围。
侧向分力计算：（见附图3：侧向分力示意图）式中：F总－盾构千斤顶作用力F纵－垂直于管片环面的反作用力F侧－平行于管片环面的侧向反作用力RC－圆曲线半径；D－管片外径；L－管片宽度；由此可以看出，侧向压力F侧的大小，取决于F总及θ，而θ取决于L及RC、D，当D一定时，L越小、RC越大，则θ越小。
因此设计管片尺寸时，应选择使用宽度较小的管片。
在工程施工阶段，进入圆曲线后，L、RC为定值，侧向压力F侧的大小取决于盾构千斤顶作用力F总。
为减小土体的弹性变形量，应考虑尽量减小盾构千斤顶作用力F总。
另外，由于盾构机外壳与管片外壁存在建筑空隙，在施工过程中，掘进产生的空隙与同步注浆的浆液填充量两者间不可能做到完全同步、完全符合一致。
如果存在空隙或同步注浆浆液早期强度不够的现象，则管片在侧向压力作用下将向弧线外侧发生偏移。
如果不考虑土体的弹性变形，则隧道最大偏移量为（D1-D2）/2（D1为盾构外径、D2为管片外径）。
见附图4。
从这个角度分析，笔者认为，同步注浆的浆液宜采用双液浆，因为双液浆为瞬凝性浆液，具有较高的早期强度、良好的流动性和填充的均匀性，可以在较短的时间内将建筑空隙填充并达到一定的强度，与原状土共同作用，有效减小管片受侧向压力影响在建筑空隙范围内向弧线外侧的偏移量。
2.3 难点3：盾构掘进时，纠偏量较大，对土体扰动的增加易发生较大沉降量。
急曲线隧道的施工与直线段施工相比，除直线段隧道施工原有的地层变形因素外，还将增加以下三个因素的影响：(1）由于沿急曲线掘进，盾构机处于纠偏状态，仿形刀也处于开启状态进行超挖，实际掘进面为一椭圆形，实际挖掘量超出理论挖掘量。
(2）在采用适当技术和良好操作的正常施工条件下，急曲线掘进将增加地层损失，地层损失达0.5～1%8L2πR/（R+RC）。
（L为盾构长度；R盾构外半径；RC盾构掘进曲线半径）(3）纠偏量较大，对土体的扰动亦大，容易造成较长时间的后期沉降。
相应的解决对策为进行动态管理和信息化施工，控制好同步注浆的注浆时间及注浆量。
视具体情况，必要时进行二次补浆。
3 工程实例3.1工程概况上海市轨道交通明珠线二期宜山路～停车场区间隧道，隧道总长462.64m，是通往蒲汇塘停车场的一条出入段线。
由于受明珠线一期高架轻轨桩承台及中山西路高架道路等诸多客观因素的限制，隧道线路设计选择在两高架众多深桩群桥墩中穿越。
该区间隧道水平方向呈“U”字型，最小曲率半径只有250m，曲线段占总长度的87.02%。
而该隧道后接R150m明挖隧道，圆缓点在盾构工作井内，因此出洞处隧道位于连接R150m的缓和曲线段上，此处隧道的当量曲率半径仅为178.3m。
该区间隧道垂直方向呈倒“V”字型，先上坡再下坡，最小竖曲线半径2000m。
平曲线250m与竖曲线2000m交汇，形成一条立体空间的长距离急曲线地铁隧道。
见附图5。
由此该工程的难度成为上海地铁盾构法施工“两个第一”：一是第一次用φ6340盾构掘进真正意义上的长距离急曲线隧道，曲率半径R只有250m，曲线段占总长度的87.02%；二是盾构机第一次圆曲线超近距离斜穿明珠线一期桩承台，盾构距承台最近平面距离仅为1.35m。
该区间隧道采用预制装配式钢筋混凝土衬砌结构，衬砌用管片环宽1012mm，外径6200mm，内径5500mm，壁厚350mm，混凝土设计强度C55 ，抗渗强度1.0MPa。
隧道衬砌采用通缝方式拼装。
3.2 工程地质情况根据工程地质勘察报告，盾构主要在④1层淤泥质粘土中掘进，该土层属高灵敏度、高塑性、高压缩性、低强度、低渗透性饱和软土，该土层含云母、有机质，夹薄层粉砂，土质较均匀。
在该土层中，一般盾构掘进施工较容易，但应注意该土层蠕变量大，易粘着盾构设备。
④1层淤泥质粘土物理力学性质指标见表1。
3.3 主要施工技术措施3.3.1解决轴线难控制的技术措施3.3.1.1 选用带选铰接装置及仿形刀的盾构机该工程选用日本三菱公司的φ6340铰接式土压平衡式盾构机，盾构机头部长度约为8625ｍｍ，铰接处离刀盘端面的长度为4990ｍｍ，水平张角±1.5°，垂直张角为±0.5°。