第十四講《大型施工機械》——盾構(gòu)機部分盾構(gòu)機的分類及選型主講：xx教授11/20/2022主要內(nèi)容1盾構(gòu)機分類2盾構(gòu)機選型3盾構(gòu)機選型舉例11/20/20221盾構(gòu)機分類

(1)按掘削地層分類硬巖盾構(gòu)（TBM）軟巖盾構(gòu)軟土盾構(gòu)硬巖軟土盾構(gòu)雙護盾TBM11/20/2022軟土盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu)11/20/2022(2)按盾構(gòu)機橫截面形狀分類半圓形圓形橢圓形馬蹄形雙圓搭接形三圓搭接形矩形11/20/202211/20/2022(3)按盾構(gòu)機橫截面的形狀分類超小型盾構(gòu)φ<1m小型盾構(gòu)3.5m≥φ≥1m中型盾構(gòu)6m≥φ≥3.5m大型盾構(gòu)14m≥φ≥6m超大型盾構(gòu)18m≥φ≥14m特大型盾構(gòu)φ>18m11/20/2022(4)按掘削面的敞開程度分類全部敞開式：無蓋敞開式、有蓋敞開式部分敞開式：網(wǎng)格式封閉式：中心支承式、中間支承式、周邊支承式

11/20/2022(5)按掘土出土器械的機械化程度程度分類

人工挖掘式、半機械掘削式、機械掘削式◆手掘式盾構(gòu)◆半機械式盾構(gòu)◆網(wǎng)格式盾構(gòu)

11/20/2022(6)按掘削面的加壓平衡方式分類外加支承式氣壓式泥水式土壓式11/20/2022(7)按刀盤盤運動動形式式分類類11/15/2022(8)按盾構(gòu)構(gòu)機特特殊構(gòu)構(gòu)造分分類中折盾盾構(gòu)球體盾盾構(gòu)異徑母母子盾盾構(gòu)重心靠靠前盾盾構(gòu)特殊構(gòu)構(gòu)造的的盾構(gòu)構(gòu)現(xiàn)場換換刀盾盾構(gòu)可直接接掘削削前障障礙物物盾構(gòu)構(gòu)機體可可分可可合盾盾構(gòu)固體回回收盾盾構(gòu)傾斜中中空軸軸全斷斷面機機內(nèi)注注漿盾盾構(gòu)傾斜中中空軸軸全斷斷面機機內(nèi)注注漿+活動前前檐盾盾構(gòu)11/15/2022(9)按盾構(gòu)機的的功能、用用途分類11/15/2022(10)按盾構(gòu)隧道道襯砌施工工方法分類類11/15/2022(11)綜合分類11/15/20222盾構(gòu)機選型型盾構(gòu)掘進機機選型依據(jù)據(jù)(1)土質(zhì)條件、、巖性（抗抗壓、抗拉拉、粒徑、、成分等個個參數(shù)）(2)開挖面穩(wěn)定定（自立性性能）(3)隧道埋深、、地下水位位(4)設(shè)計隧道的的斷面(5)環(huán)境條件、、沿線場地地（附近管管線和建筑筑物及其結(jié)結(jié)構(gòu)特性））(6)襯砌類型(7)工期(8)造價(9)宜用的輔助助工法(10)設(shè)計路線、、線形、坡坡度（11）電氣等其其他設(shè)備條條件11/15/2022盾構(gòu)掘進機機選型的一一般程序11/15/2022不同地質(zhì)條條件下全斷斷面掘進機機選型SlurryEPB粒徑分布曲線400,006顆粒直徑

d單位mm篩分通過率<d%00,0011030200,0020,020,060,2泥土粒徑7060508090100600,62,06,060,020,010090807050403020100篩分粒徑砂粉質(zhì)土粘土細中粗礫石粗細中粗粗細中粗粗Foam11/15/2022不同地質(zhì)條條件下全斷斷面掘進機機選型泡沫EPB盾構(gòu)泥水盾構(gòu)棄土容重粘土粉土粘稠度系數(shù)IC柔軟軟硬0,25堅硬0,501,000,75EPB模式

EPB敞開模式添加劑防止堵塞添加劑增加塑性高滲透性砂礫石滲透系數(shù)k[m/s]很高滲透性一般滲透性10-210-310-410-5復(fù)合式盾構(gòu)EPB+添加劑高濃度膨潤土工作艙內(nèi)土體容重[t/m3]1,401,051,502,002,2011/15/2022盾構(gòu)掘進進機選型型的其他他條件（1）工期條條件的制制約（2）造價因因素的制制約（3）環(huán)境因因素的制制約（4）基地條條件的制制約（5）設(shè)計路路線、平平面豎向向曲線形形狀的制制約11/15/2022二號線穿穿越漢口口和武昌昌，隧道道穿越地地質(zhì)種類類比較全全面：粘土、粉粉質(zhì)粘土土、淤淤泥質(zhì)粉粉質(zhì)粘土土、粉細砂、、中粗砂砂、砂砂巖巖、、粉砂巖巖、石英砂巖巖、炭質(zhì)質(zhì)灰?guī)r、、

鈣質(zhì)質(zhì)泥巖、、強風(fēng)化化泥巖、、

強風(fēng)風(fēng)化含碳碳硅質(zhì)頁頁巖等。3.１武漢地鐵鐵的路線線與地質(zhì)質(zhì)3盾構(gòu)機選選型舉例例11/15/2022偏軟地層層導(dǎo)致的的地表沉沉降由于硬質(zhì)質(zhì)附著性性粘土導(dǎo)導(dǎo)致的刀刀盤與土土倉的堵堵塞豐富的地地下水與與水壓的的問題軟質(zhì)風(fēng)化化巖\砂巖\泥巖\半固結(jié)粘粘土\淤泥的掘掘進膨脹性陳陳舊粘土土導(dǎo)致的的盾構(gòu)機機推力增增加附著性粘粘土與基基巖的掘掘進掘進途中中的刀具具更換3.2本工程重重點/難點11/15/20223.3隧道管片參數(shù)數(shù)項目參數(shù)備注管片類型普通預(yù)制增強水泥管片安裝襯砌，包括縱向封頂塊分塊形式5+1個封頂塊外徑(O.D.)6.00m內(nèi)徑(I.D.)5.40m厚度300mm管片寬度1.5m單片管片最大重量約4t

11/15/20223.４盾構(gòu)機總體體參數(shù)（方案）盾構(gòu)機總體體設(shè)計范圍圍及主要尺尺寸開挖直徑：6280mm前護盾直徑徑：6250mm主機長度：：約9.0m（含刀盤））總長度包括括后配套：：約82m總重量包括括后配套：：420t最小曲線半半徑：250m盾構(gòu)機總體體設(shè)計范圍圍最大掘進速速率8cm/min平均掘進速速率3.5cm/min管片平均安安裝時間30min/環(huán)管片寬度1500mm根據(jù)上述計計算每班次次掘進速率率6環(huán)/8hours每日雙班工工作時掘進進速率12環(huán)/16hours11/15/20223.５主要機械性性能（方案案）刀盤驅(qū)動驅(qū)動形式電驅(qū)動2級調(diào)速式（裝備動力：600kw）刀盤轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)動：2.0rpm低速轉(zhuǎn)動：1.0rpm刀盤扭矩常用最大：5,844kN-m高速轉(zhuǎn)動：2,922kN-m脫困扭矩7,000kN-m盾構(gòu)機千斤斤頂總推力38,500kN單位面積推推力：1,255kN/㎡數(shù)量1,750kN×22根最大伸長速速度8.0cm/min鉸接裝置總推力24,000kN數(shù)量2,000kN×12根鉸接操作全方向（上下、左右右、傾斜方方向）11/15/20223.６主要機械性性能（方案案）螺旋出渣機機驅(qū)動驅(qū)動形式液壓壓驅(qū)驅(qū)動動方方式式（裝備備動動力力：110kw）排土土量量280m3/h（最大大排排出出粒粒徑徑：φ250mm××500mmL）直徑徑700mm（帶軸軸式式螺螺旋旋機機）轉(zhuǎn)速速1.0～24rpm驅(qū)動動扭扭矩矩常用用最最大大：55.7kN-m脫困困時時最最大大：65,0kN-m管片片拼拼裝裝裝裝置置形式式Ｌ型方方式式（管片片拼拼裝裝作作業(yè)業(yè)空空間間大大）操作作方方式式無線線遙遙控控操操作作轉(zhuǎn)動動速速度度高速速：1.5rpm低速速：0.3rpm兩級級調(diào)調(diào)速速（高速速?低速速無線線遙遙控控切切換換）調(diào)節(jié)節(jié)可實實現(xiàn)現(xiàn)微微調(diào)調(diào)、、微微動動操操作作11/15/2022防止止粘粘土土附附著著對對策策（１１））在刀刀盤盤進進土土口口位位置置裝裝備備高高壓壓水水噴噴射射管管11/15/2022防止止粘粘土土附附著著對對策策（２２））擴大大刀刀盤盤中中央央部部分分的的開開口口，，重重視視泥泥土土從從刀刀盤盤中中心心部部進進入入土土倉倉11/15/2022防止粘土土附著對對策（３）在土倉內(nèi)內(nèi)隔壁上上裝備前前后滑動動式固定定攪拌翼翼，并可可從其前前端添加加泥漿11/15/2022防止粘土土附著對對策（４）裝備在刀刀盤內(nèi)側(cè)側(cè)可以覆覆蓋整個個區(qū)域的的攪拌翼翼11/15/2022防止粘土土附著對對策（５）固定土倉倉隔壁中中心部分分，防止止轉(zhuǎn)動腳腳中心部部分泥土土堵塞11/15/2022泥漿注入入口的配配置?刀盤面板板前面：3處?固定隔板板一側(cè)：4處?固定攪拌拌翼前端端：1處?螺旋出渣渣機：3處可選擇泥泥漿、泡泡沫和聚聚合物3種類型噴出口閥閥門構(gòu)造造照片11/15/2022對應(yīng)復(fù)復(fù)合地地層的的刀具具配置置11/15/2022復(fù)合地地層的的刀具具裝備備與對對策?可更換換滾刀刀與強強化先先行刮刮刀?如巖石石強度度在30Mpa以下可可使用用強化化先行行刮刀刀進行行掘進進?如巖石石強度度為30～250Mpa則應(yīng)適適用滾滾刀進進行掘掘進11/15/2022滾刀的的形狀狀與特特點尺寸：17英寸允許磨磨損量量：20mm允許負負荷：250kN允許線線速度度：150m/min材質(zhì)：特殊工工具鋼鋼轉(zhuǎn)動力力：70Nーm11/15/2022刀盤耐耐磨損損對策策刀盤外外周堆堆焊釘釘狀耐耐磨物物外周進進行硬硬化耐耐磨層層堆焊焊耐磨ＩＮＧＧ板11/15/2022刀盤驅(qū)動部部土砂密封封特點土砂密封：3條唇形密封封1段V型密封：3段迷路密封：拉比利斯（（迷宮）式式檢測：溫度檢測傳傳感器供油脂：自動供脂其他：密封接觸面面采用硬質(zhì)質(zhì)材料11/15/2022鉸接構(gòu)造鉸接裝置總推力24,000kN數(shù)量2,000kN×12根鉸接方向全方向（上下、左右、傾斜方向）11/15/2022鉸接密封形式：Ｖ型密封2段、灰塵密封1段耐壓：1.0Mpa潤滑：自動供脂11/15/2022盾尾密封形式：3段金屬刷漿液逆流：注漿液逆流流防止板潤滑滑：盾尾油脂自動動注入供脂位置：每列6處（共計12處）耐水壓：0.4Mpa11/15/2022螺旋出渣機的的特點驅(qū)動方式液壓驅(qū)動方式式（裝備動力：110kw）出土量280m3/h（最大排出粒徑徑：φ250mm×500mmL）直徑700mm（帶軸式出渣機機）轉(zhuǎn)