广州地铁一号线和二号线盾构机适应性研究与探讨
广州地铁2号线越三盾构技术研究PPT课件
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（2）半敞开式掘进模式：
当隧道穿过〈8〉、〈9〉岩层中,且含水水压为 1～1.5Bar，掌子面可以稳定的地层中时，采用半敞 开式掘进模式进行掘进。半敞开式作业时隧道掘进 速度近似于敞开式作业。位于刀盘和承压板之间的 混合仓一部分是岩碴，一部分为压缩空气。半敞开 式作业的开挖和推进与敞开式作业基本一致。
形刀互换） 刮刀数量 仿形盘刀
Φ6.280[mm] 右/左 64St. 14St.
14St.
2St. 1St.
10
复合式盾构图
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2. 1.5m环宽管片结构与防水设计技术
在国内首次采用1.5m环宽管片，和国内常用的 1.0m、1.2m环宽管片相比，提高了管片拼装效率和 管片的整体刚度，提高了管片的防水性能，降低了 成本，在国内处于领先水平。本课题开发了盾构隧 道结构计算程序（STCP），程序综合考虑了这四 种计算模型，能够根据输入的地层、地下水和地面 超载情况按全覆土和泰沙基土压力理论采用水土分 算或水土合算模式进行荷载计算，接近国际先进水 平。
越~三区间隧道平面位置图
2
二、工程地质及水文地质
1、洞身通过的工程地质 越~火区间隧道80%的地段埋置于岩层中，仅有
20%的洞体处在断裂带和土石混合层中。穿越地层大部分 是强风化岩<7>及中风化岩<8>、及微风化岩<9>、有少部 分为全风化岩<6>、残积土层<5-2>和断裂破碎带。
火~三区间隧道穿越地层大部分是中风化岩〈8〉、 强风化岩〈7〉和微风化岩〈9〉、其次为全风化岩〈6〉 和残积土层〈5-2〉。在洞身范围内，基本呈上软下硬。 2、水文地质概况
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨篇一隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨摘要：隧道盾构施工技术是一种现代化的地下工程技术，具有高效、安全、环保等优点，被广泛应用于城市轨道交通、铁路、公路等领域。
本文首先介绍了隧道盾构施工技术的概念和优点，然后分析了其发展趋势，最后探讨了其应用现状和未来发展前景。
一、隧道盾构施工技术概述隧道盾构施工技术是一种集机械、材料、地质等多种学科于一体的综合性工程技术。
它利用盾构机械在地下推进，通过盾构外壳的支撑作用和刀盘的切削作用，开挖和拼装隧道。
隧道盾构施工技术具有以下优点：高效：盾构机械的推进速度较快，可以实现快速施工，缩短工期。
安全：盾构机械具有较高的稳定性和可靠性，可以减少施工风险。
环保：隧道盾构施工技术在施工过程中对周围环境的影响较小，具有较好的环保性能。
二、隧道盾构施工技术发展趋势随着科技的不断进步和工程实践的不断发展，隧道盾构施工技术也在不断发展和完善。
其发展趋势主要包括以下几个方面：大直径盾构的应用：随着城市轨道交通和大型管道等工程的需要，大直径盾构的应用越来越广泛。
大直径盾构可以满足更大断面、更高使用要求的隧道施工需求。
复杂地质条件下的盾构施工：在复杂地质条件下，如软土、砂卵石、岩溶等地质条件下，盾构施工的技术要求越来越高。
针对不同地质条件，研发和应用相应的盾构技术和设备是未来的发展趋势。
智能化盾构施工：随着人工智能技术的发展，智能化盾构施工将成为未来的发展趋势。
通过引入传感器、监控系统等技术，实现对盾构施工的实时监控和智能控制，提高施工效率和安全性。
绿色施工：隧道盾构施工技术在绿色施工方面具有较大的潜力。
通过优化施工方案、采用环保材料和技术等手段，降低施工对环境的影响，实现节能减排和可持续发展。
三、隧道盾构施工技术的应用探讨隧道盾构施工技术在城市轨道交通、铁路、公路等领域得到了广泛应用。
在城市轨道交通方面，由于城市环境复杂，盾构施工具有较好的适应性。
在铁路方面，盾构施工可以满足长距离、大断面的隧道施工需求。
浅谈盾构技术的应用和发展
浅谈盾构技术的应用和发展摘要：保护设计的关键之一是确定屏蔽的类型和组成。
选择防护罩是一项复杂的任务。
地质和水文条件；施工期；环境盾构，安全性和可靠性。
选择正确的防盾构类型并设置合理的辅助设备可以确保铁路工程的顺利完工。
根据地铁段铁路工程的工程条件，地质条件和工期要求，提出了盾构的选择方法和步骤，并通过比较类似的工程实例来研究确定某地铁的盾构类型和截割机类型。
部分。
切割头的布局，并说明了泥浆盾构的不同操作模式，并确定了盾构的制造商。
关键词：盾构；地铁；应用引言它是一个铁路工程层；它与铁路工程的大小相同。
但是，有更大的地面平移装置和盾构。
用盾构层建造铁路工程的整个想法主要称为盾构层构造方法（见图1-1），诞生于19世纪初的英格兰，已有200年的历史。
但是，对于城市铁路工程的建设，挖掘，由于地形和环境条件的限制，开挖方法受到限制。
开挖方法对城市交通非常不便。
开挖引起的沉降很大。
建筑材料的噪音和振动；施工造成的环境污染等严重因素。
相比之下，由于盾构设计中不存在这些缺陷，因此受到了广泛的关注并迅速发展。
人类已经开发了不仅可以用软土建造防盾构，而且可以建造适用于砾石和许多其他层的防盾构的方法。
一、盾构技术发展概况在1811年，布鲁内尔（Brunel）发明了盾构技术并申请了专利，该技术的灵感来自于船孔中食虫孔。
这是露天矿的先驱。
1823年，布朗制定了在伦敦以东的泰晤士河上建造铁路工程的计划。
它始于1825年，但因滑坡而停止，但他没有放弃在泰晤士河下修建铁路工程的梦想。
他设计了盾构（图1）。
该项目于1834年重新启动，七年后该铁路工程于1841年完工。
图1 brunel设计的泰晤士河底用盾构从19世纪末到20世纪中期，美国；德国日本在前苏联和我国，屏蔽技术以各种方式被引入和发展。
巴尔的摩正在实施各种目的的铁路工程，巴黎法国柏林德国莫斯科林宁·格蕾特东京日本在此期间，屏蔽技术取得了长足的进步，但主要用于肺炎。
盾构机关键技术研究与创新
盾构机关键技术研究与创新盾构机是一种用于地下隧道工程的特种设备，具有高效、安全、环保等优势。
盾构机的关键技术研究与创新，对于推动地下工程的发展和提高工程质量具有重要意义。
本文将从盾构机的关键技术和创新方面进行探讨。
一、盾构机的关键技术研究1. 全地面平衡盾构机技术全地面平衡盾构机技术是当前盾构机技术的一个重要发展方向。
该技术可以在任何地质条件下进行隧道掘进，提高施工的安全性和效率。
关键技术包括土压平衡控制技术、切削工具的设计与选择、土层物性参数测试等。
2. 非开挖盾构机技术非开挖盾构机技术是一种无需大规模开挖地面的地下隧道掘进技术。
其关键技术包括控制系统设计、切削工具选择、地质勘查等。
研究和创新该技术，可以在城市狭小空间内进行地下隧道施工，减少对城市环境的影响。
3. 盾构机自动化控制技术盾构机自动化控制技术是实现盾构机智能化施工的关键。
该技术包括导向系统、切削力监测与调节、供水排水系统等。
通过进一步研究和创新，可以实现盾构机与其他施工设备的联动控制，提高施工效率和安全性。
二、盾构机的创新发展1. 新材料应用在盾构机的设计和制造中，新材料的应用可以提高机械设备的性能和耐久性。
例如，使用高强度钢材和复合材料可以减轻机身重量，提高机械设备的灵活性和稳定性。
此外，新型防护涂料和耐磨材料的应用可以延长盾构机的使用寿命。
2. 智能化与数字化技术随着信息技术的不断发展，盾构机智能化和数字化技术也得到了广泛应用。
盾构机可以通过传感器和控制系统实现自动化控制和数据采集，对施工过程进行实时监测和分析。
这些智能化和数字化技术的应用，可以提高盾构机的施工效率和质量。
3. 环保技术创新盾构机施工过程中会产生大量的土方和废弃物，对环境造成一定的影响。
因此，盾构机的环保技术创新也是当前的一个重要方向。
例如，开发高效的土方处理和废弃物回收技术，减少对环境的污染。
同时，研究并推广新型环保材料的应用，减少盾构机施工对土壤和水源的影响。
盾构机适应性评估报告
盾构机适应性评估报告一、引言随着城市化进程的推进，地下空间的开发和利用已成为城市发展的必然趋势。
而盾构机作为一种专业化的地下隧道建设设备，在地下空间开发中发挥着重要作用。
为了评估盾构机的适应性，本报告将对盾构机的适应性进行分析和评估。
二、盾构机的定义和工作原理盾构机是一种用于地下隧道工程施工的钻井设备，由掘进机构、推进机构、液压系统和电气系统等组成。
它通过涂抹刀盘上的刀片来掘进地下隧道，并通过液压系统推进盾构机的进给装置，实现隧道的全断面同时开挖和支护。
三、盾构机适应性评估1.地质适应性评估：盾构机适应于岩石、软土、砂土等不同地质条件下的隧道施工。
根据地质条件的不同，可以选择不同类型的盾构机，如硬岩盾构机、混合地质盾构机等。
2.施工适应性评估：盾构机适应于不同断面形状和尺寸的隧道施工。
通过更换不同尺寸的刀片和刀盘，盾构机能够适应不同断面形状的隧道施工，并通过调整推进速度和液压系统的工作参数，适应不同施工难度和长度的隧道施工。
3.环境适应性评估：盾构机适应于不同环境条件下的隧道施工。
通过对盾构机进行密封处理和防污处理，可以适应含水层、高风压、高温等不同环境条件下的隧道施工。
此外，盾构机还可以根据隧道施工的需求，配备空气净化装置和噪音防护设备等，提高施工环境的舒适度和安全性。
4.经济适应性评估：盾构机适应于大规模、长距离的隧道施工。
盾构机通过全断面同时开挖和支护，施工效率高，能够快速完成隧道工程。
此外，盾构机还可以适应不同隧道的施工技术要求，如有预埋管道的隧道、复杂布置的隧道等，进一步提高盾构机的经济适应性。
四、结论综上所述，盾构机通过其适应不同地质条件、不同断面形状和尺寸、不同环境条件以及不同施工技术要求的能力，展现出较高的适应性。
在隧道工程施工中，盾构机发挥了重要作用，并取得了良好的效果。
然而，需要注意的是，盾构机在使用过程中也存在一些限制，如隧道长度、施工精度等。
因此，在具体的工程应用中，需要综合考虑盾构机的适应性以及其它因素，做出合理的选择和决策。
盾构机下穿既有地铁线路技术
浅谈盾构机下穿既有地铁线路技术【摘要】文章以广佛地铁12标盾构机下穿地铁1号线为例详细介绍了盾构机下穿既有地铁线路的掘进技术及掘进管理，为以后类似的工程施工提供参考。
【关键词】盾构机；地铁线路；掘进1、前言进入21世纪，世界经济的迅猛发展加速了城市化建设。
随着城市密集度的提高，城市建筑和人口的不断增多，使得城市地面交通压力的不断增大。
为了缓解这种压力，人们把目光投向了对于地下空间的开发，盾构法隧道施工就是利用开发地下空间是目前比较好的一个手段。
由于城市地面情况非常复杂，盾构机下穿各种建构筑物都存在极大风险。
本文以下穿广州地铁1号线为例，总结盾构机下穿既有地铁线路时的掘进技术和掘进管理方法。
2、工程概况2.1 下穿地铁1号线正线工程概况本文以广佛线菊树至西朗地铁盾构区间线路为例，该施工区域位于广州市荔湾区，为保证地铁一号线正常运营，下穿隧道的施工是整个隧道施工的重难点之一。
菊西区间掘进施工中，地铁1号线正线位于里程yck20+270～ yck20+320范围内，在建西朗站位于地铁1号线正线以东20米附近，此段隧道顶部距地面最小距离11m，最大纵坡为27.856‰，线路为直线，该段长度约50m。
2.2 地面建（构）筑物情况在里程为yck20+283～yck20+315段，下穿地铁一号线。
地面有地铁一号线三股轨道，右线隧道边线至西朗车站最近距离仅为5.6m，隔音墙的桩基侵入隧道。
线路平面布置如图1；在yck20+310处下穿地铁一号线的隔音墙，隔音墙桩基布置如图2。
2.3 工程地质及水文地质条件根据地质勘察报告，对于盾构机通过地铁1号线正线的地层情况，右线隧道主要穿越的地层为〈6〉全风化泥质粉砂岩、〈7〉强风化泥质粉砂岩、〈8〉中风化泥质粉砂岩、〈9〉微风化泥质粉砂岩层多种地层的混合地层，隧道覆土自上而下主要为2米厚〈1〉人工填砂、5米～10米厚〈2-1a〉淤泥，含水率70.9%，标贯值最大为2、淤泥质粉细砂地层，标贯值最大为10，隧道顶部距离〈2-1a〉淤泥层为1米～4米。
盾构施工姿态控制和管片选 型
构施工最常用的衬砌方式。 管片按其材料可分为砼管片和金属管片，其中砼管片的应用更为广泛一些， 这是因为砼管片整体刚度大，耐久性好，成本较低。管片按其形状可分为平行环 或称标准环、楔形环或称转弯环两种，平行环和楔形环按照不同的组合形式可以 拟合出不同半径的曲线隧道。也有的隧道只用楔形环一种管片，这样的好处是可 以减少模具的数量，但管片排列时要复杂一些，也有的隧道只用平行环，当隧道 转弯时在管片间加不同厚度的垫块使管片能随线路的走向偏转， 但这样的隧道在 防水上要复杂些，而且在隧道曲线半径较小时很难实现。
Hale Waihona Puke 推进油缸共有 30 个，分成单缸和双缸两种，单缸和双缸在安装圆环上相间 均匀分布，每一个单缸或者每一对双缸为一组油缸，全部油缸共分 20 组，在安 装管片模式时，每一组油缸可以单独控制。每四组油缸（保含两个单缸和两个双 缸，共六个）成为一区，全部油缸共分 A、B、C、D、E 五个区，每区油缸有一个 油压调节器，分别称为第 A、B、C、D、E 区油压调节器，在掘进模式时，分别调 节这五个调节器，可使不同区的油缸推力不同，从而控制它们的推进速度，或使 主机产生偏转按操作者的意愿向前掘进。 在每个区各有一个油缸安装了行程传感器，由上图可以看是第 4、9、17、 22、28 号油缸安装了行程传感器。掘进控制时，我们需要了解上下左右四个位 置的油缸行程，但这个位置的油缸没有安装行程传感器，这时要把已知的油缸行 程换算成这相当于这四个位置的油缸行程。在理论上，只要知道任意三个位置的
盾构施工姿态控制和管片选型 绪论
第一章
盾构施工技术在世界上的发展和应用已有上百年的历史，目前已经成为一种 国际上较为普遍的隧道工程施工方法。而在我国，盾构施工大规模的应用尚未真 正开始，传统的明挖法、矿山法以及应用新奥法原理施工的隧道仍然占有很大的 比重。随着我国对城市地下空间开发领域的重视，诸如地下铁路、电力隧道、水 工隧道以及城市共同沟等地下结构开始越来越多的被提上建设舞台。 由于盾构施 工相对传统施工更能满足城市施工对环保、高效、安全等标准的高要求，所以将 会被建设和施工单位更加重视和广泛的应用。 盾构施工相对传统施工有着明显不同的特点。这种差别主要存在与管理和技 术上。从管理的角度来说，盾构施工是高度流水化，自动化的工厂作业，要求管 理要适应作业协调性、平衡性、连续性、密集性的特点。下面我们将重点讨论盾 构施工在技术上的不同特点。 传统方式施工对地质的变化很敏感，在不同地质条件下，地层处理、开挖方 法，支护手段甚至是支护原理以及衬砌的构成方式都有很大的区别，因此技术上 的矛盾主要集中在“地质”和“支护”上。盾构施工把复杂的地质条件变的简单， 不同的地质条件只对施工中掘进模式的选择产生影响， 但盾构施工中不同掘进模 式的选择采取的地质分类标准又和传统方式施工的分类标准有很大的差别。 而且 由于现代化的机械式盾构对地质条件有很强的自适应性， 使得地质条件对施工的 影响相对传统施工也减弱了很多。 所以盾构施工的主要技术矛盾已经不再集中在 “地质”和“支护”上，掘进姿态控制、管片选型、注浆工艺成为同样重要的技 术控制点。其中盾构掘进中的姿态控制和管片选型对隧道质量起的影响最大，也 是盾构施工的一个难点， 因此本文将对盾构施工中的姿态控制和管片选型方法作 详细的分析。 在此之前，先介绍一些盾构和管片的基本知识。
广州地铁隧道盾构法掘进施工工艺
广州地铁隧道盾构法掘进施工工艺【摘要】为了健全地铁隧道盾构法掘进各个施工环节技术标准及推广掘进的施工工艺,在广州地铁四号线盾构区间土建工程采用盾构法,通过了解地铁盾构设备技术指标,并对盾构设备掘进实际应用技术进行研究和总结,验证该方法有效性,为类似工程施工和盾构设备的应用技术积累经验。
【关键词】地铁;盾构掘进;施工工艺0引言盾构法是在称为盾构的钢壳之内保持开挖面稳定的同时,安全向前掘进,在其尾部拼装称其为管片的衬砌构件,然后用千斤顶顶住已拼装好的衬砌,利用其反力将盾构推进的方法。
盾构法施工的最大特点对地面建筑物和环境影响小。
在当代城市建筑、公共设施和各种交通日益繁杂,地面拥挤的现象越来越严重的条件下采用盾构法对城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道建设具有明显优点。
另外,在建造穿越水域、沼泽地和山地的公路、铁路或水工隧道,盾构也因其经济合理性而得到广泛的采用。
为此,结合广州地铁四号线施工情况,对盾构法掘进施工工艺进行论述。
1工程概况广州地铁四号线仑大区间土建工程,北起仑头后底岗盾构始发井,经仑头村穿越仑头海至官洲岛,通过官洲站后经官洲村、官洲河等地,至大学城站结束。
区间设计起讫里程YDK16+110~YDK18+936·5,线路全长2826·5m。
区间线路设竖曲线4个,最小竖曲线半径为3000m,最大纵坡为42·65‰。
区间线路的间距为12·7~15·7m,隧道拱顶覆土7~50m。
盾构法施工隧道采用300mm厚管片,管片环宽1·5m,管片分块采用一个封顶块、两个邻接块、三个标准块即5+1模式。
拼装形式采用错缝拼装,管片的块与块之间以12根M24的环向螺栓相连,环与环间以10根M24的纵向螺栓连接。
地质构造岩主要为碎裂岩,有少量断层泥,断层带的碎裂岩为碎裂结构、变余细砂状结构,碎裂岩的成分有红层和混合岩。
2盾构法掘进施工工艺2·1盾构机简况本地铁工程采用机械为德国海瑞克产Φ6280土压平衡盾构机:①盾构机外径Φ6260mm;②盾尾内径Φ6060mm;③盾尾间隙30mm;④盾构全长11655mm。
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1 引 言
广州地铁一号线和二号线盾构法隧道施工先后 共使用了 9 台盾构机 (表 1) 。
这 9 台盾构机都完成了各自的施工任务 ,但在
施工过程中又都曾不同程度地出现过对开挖地层不 适应的问题 。对此 ,作者进行了长期的现场跟踪和 分析研究 ,提出了类似地质条件下盾构施工经验和 教训对于盾构机选型具有重要参考价值的基本看 法。
图 2 滚刀破岩示意 Fig. 2 Schematic view of rock breaking by a roller cutter
图 3 泥饼和滚刀 (已拆除) 结合面 Fig. 3 Interface between the roller cutter
(removed) and the earth lump
广州地铁一号线和二号线盾构法隧道埋深一般 在 10～20 m ,隧道断面的地层主要分三部分 :
上部 :第四纪软土层 ,主要由杂填土 、流塑 —软 塑的淤泥层和富含水的砂层组成 。
中部 :第四纪残积层 ,该层是由白垩系地层风化 后的残积物形成 ,呈可塑 、硬塑 —半固结状态的砂质 和砾质粘性土 。
下部 :大部分地区是由不同风化程度的白垩系 砾岩 、砂岩 、粉砂岩 、泥岩及少量的泥灰岩组成 ;少部 分是由不同风化程度的花岗岩或花岗片麻岩组成 。
刀盘的扭矩在进行盾构机总体设计时 ,与刀盘 的转速之间没有必然的联系 。从一号线的 3 台盾构 机掘进的情况来看 ,较低的刀盘转速 (最大转速仅 1. 0 r/ min) 影响了在硬岩地层中滚刀的破岩效果 ,造
成刀具的磨损严重 ,并严重影响了推进速度 。
3. 2 刀具布置
刀具的布置见图 1 ,以刮刀 (宽度 100 mm ,泥水 盾构 : 132 把 ; EPB : 112 把) 为主 , 辅助以双刃滚刀 ( <300 mm ,泥水 :12 把 ; EPB :8 把) ,同时 ,还配有单 刃或多刃先行刀 ; 刀盘开口率分别为 17 % (泥水盾 构) 和 25 %( EPB) 。
袁敏正 鞠世健 竺维彬
(广州地铁总公司 ,广州 510030)
摘 要 通过对广州地铁一 、二号线盾构机适应性有关的刀盘扭矩等主要技术参数和刀具布置型式的分析和 研究 ,对其合理性进行了评价 ;强调了类似地层条件下的盾构施工经验对于盾构机刀盘设计的重要意义 。
关键词 盾构机 刀盘 扭矩 刀具布置 技术参数 中图分类号 :U455. 43 ;U455. 3 文献标识码 :A
·33 ·
现代隧道技术
旋输送机出土口涌水 。 造成这些现象的原因 ,主要与盾构机的设计有
关 ,概括如下 : (1) 各种刀具的高差太小 ,层次不清 ,因此破岩
效果不好 ,岩石不能顺利地破裂并刮入土仓 ,而被研 磨成粉 ,在盾构机推进力的作用下形成坚硬泥饼 。
(2) 在软岩地区 (单轴拉压强度小于 10 MPa) , 用滚刀破岩的效果不好 。
3 440 5 020
EPB 0～2. 5
5 200 —
EPB 0～1. 0 3 890 5 830
泥水 0～1. 0 2 500 3 700
经过对不同盾构机制造商的扭矩计算方法的研 究 ,我们发现对盾构机扭矩的计算方法大同小异 ,但 是由于理解的不同 ,不同制造商根据相同的地质条 件计算得出的结论大相径庭 。据了解 ,盾构制造商 在确定盾构机扭矩时 ,实际上主要是采用地质条件 类比的办法 。所以盾构机选型的成败 ,在某种意义 上讲 ,取决于承包商或制造商的经验 。
表 2 一号线盾构工程投标人所选机器的转速和扭矩
Table 2 Cutter disc rotation speed and torque of the machines selected
by the tenderer of the shield tunneling project of line No.1
balanced shield (right) for line No. 1
广州地铁一号线和二号线盾构机适应性研究与探讨
(2) 在陈家祠 —西门口区间 ,泥水盾构机在通 过中 、微风化砂岩 (单轴抗压强度 20～44 MPa) 时 ,推 进速度非常缓慢 ,不得不停机更换刀具 ,发现 58 % 的滚刀和 51 %的刮刀磨损严重 ,说明本机刀盘上刀 具的配置对硬岩的适应能力较差 。
(3) 3 500 kNm 的扭矩太小 ,特别是在土压平衡 状态下 ,土质软且有强粘性的情况下 ,几乎无法推进。
在这种情况下 ,承包商对刀盘进行了第一次改 造 (改造后的刀盘如图 4) ,将其中 21 把滚刀拆除 , 换成多刃先行刀 。此后其推进速度仍没有明显的改 善 ,仅达到 2～4 mm / min 。之后 ,承包商对刀盘进行 了第二次改造 ,即拆除了全部滚刀 ,并全部换上了一 号线使用过的锐角刮刀 ,使推进速度达到了 10～20 mm/ min 。
投标人
日本 前田
英国 BB 法国斯波
日本地崎和 东部联合体
德国霍克蒂夫
日本青木
机型
刀盘转速/ (r/ min)
扭
正常/ kNm
矩
最大/ kNm
EPB 0～1. 0 4 800 5 700
EPB 1～5 1 520 7 640
EPB 0. 6～1. 5
2 760 6 950
EPB 0. 64～0. 94
(3) 在施工过程中 ,多次发现在刀盘前和土仓 内形成泥饼 ,造成盾构机进出土系统无法正常工作 , 严重影响推进速度 ,甚至导致了盾构机上方地面的 塌陷事故 。
出现上述问题的原因 ,主要有以下两点 : (1) 滚刀和刮刀的层次不明显 ,滚刀高出面板 90 mm ,刮刀高出 70 mm ,两者高差仅 20 mm。从破 岩的角度来看 ,滚刀需要压入到岩石中一定深度 (贯 入量) 才能造成岩石破裂 (图 2) ,达到破岩的目的 。 当滚刀的贯入量不足以使裂缝交叉或贯穿时 ,刮刀 已顶到了岩面上 ,其侧向力难以将尚未破碎的岩石 刮落 。这样一来 ,刀盘就象一个“大磨盘”,只能把岩 石磨成粉末 ,加之高压之下形成泥饼 。图 3 是滚刀 拆除后所见到的滚刀和前方泥饼的结合面 ,可以看 出泥饼具有相当的强度和硬度 。
4. 1 海珠广场 —江南西区间的 2 台旧盾构机
这 2 台盾构机原是根据日本川崎的设计 ,由日 本住友制造的泥水加压式盾构机 ,后经上海隧道股 份有限公司机械厂改造 ,由日本三菱提供刀盘 、主轴 承 、螺旋输送机等关键部件 。其基本参数如下 :
总推力 :33 000 kN ; 最大扭矩 :3 500 kNm ; 刀盘开口率 :30 %。 刀盘上布置了 41 把单刃滚刀 ,采用钝角刮刀 , 滚刀和刮刀高度差为 20 mm。 盾构始发的地层是白垩系的泥岩 ,呈中风化状 , 单轴拉压强度为 5～15 MPa ,始发的推进速度非常慢 , 从 2000 年 2 月 21 日始发 (右线) 至 4 月 6 日的 45 天 里 ,累计掘进 19 环 ,推进速度在 0～2 mm/ min 。问题 主要表现在 : (1) 机器始终处于重负状态 , 液压 油 温 高 于 70 ℃,出土温度高于 40 ℃; (2) 刀盘内及土仓内形成十分坚硬的泥饼 。 (3) 往往由于刀盘扭矩得到限定值而出现自动 停机 ,按操作设定 ,要等待一段时间才能起动 ,造成 进出土循环无法连续 ,加之较大的地下水压 ,导致螺
4 对二号线盾构机的主要技术参数 和刀具布置的分析与思考
二号线共三个盾构标段 ,使用了 6 台盾构机 。 其中海珠广场 —江南西区间使用的是改造的一号线 2 台旧泥水盾构机 ,重新设计了刀盘 、大轴承 、螺旋 输送机等 ,并由原泥水加压式改成了土压平衡式盾 构机 。另外 4 台土压平衡盾构机是由德国海瑞克公 司制造 ,并且每台的刀盘型式和主要设计参数基本 相同 ,分别用于三元里 —越秀公园和赤岗 —鹭江区 间的施工 。
盾构机施工过程中发现如下问题 : (1) 黄沙 —长寿路区间有 690 m 的砂层 ,泥水 盾构机穿过后有 66 %的滚刀偏磨 ,说明滚刀在这种 地层中并没有象设计的那样在切削面岩土上滚动 。
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图 1 一号线泥水加压 (左) 和土压平衡 (右) 盾构刀盘示意 Fig. 1 Layout of cutter discs of slurry pressured shield (left) and earth pressure
根据施工实践 ,对盾构机掘进有不利影响的典 型的工程地质和水文地质为 :
(1) 残积的粘土以及泥岩类岩石经研磨后形成 的粉粒状矿物质 ,在受压条件下会在刀盘表面或土 仓内形成泥饼 。
(2) 软硬地层突变处及花岗岩地区的球状风化 体 ,会使刀盘工作条件突变并恶化 。
(3) 富水的断裂带和岩石破碎带等地区会导致 螺旋输送机出土口涌水 、涌砂 ,造成施工困难 。
表 1 广州地铁一 、二号线使用的盾构机基本情况 Table 1 General information about the shield machines used in Guangzhou metro line No.1 and line No. 2
地铁线路 一号线
二号线
盾构机型 泥水加压 土压平衡
第 41 卷第 2004 年 6
3期 月
现代隧道技术
Modern Tunnelling Technology
Vol. 41 J un.
No 2004
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3
文章编号 :1009 - 6582 (2004) 03 - 0031 - 04
广州地铁一号线和二号线盾构机适应性研究与探讨
3 对一号线盾构机的刀盘主要技术 参数和刀具布置的分析与思考
修改稿返回日期 :2004 - 03 - 30 作者简介 :袁敏正 ,男 ,工学硕士 ,工程师.
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现代隧道技术
广州地铁一号线使用的盾构机虽然在整个施工 过程中总体表现良好 ,并保持了平均 6～8 m/ d 的推 进速度 ,但是其对某些地层的不适应性也是明显的 , 主要表现在有些地层的掘进速度低 、刀具磨损严重 、 姿态控制困难等等 ,集中反映出刀盘扭矩 、转速及其 刀具的布局方面的问题 ,具体分析如下 。