第十四講《大型施工機(jī)械》——盾構(gòu)機(jī)部分盾構(gòu)機(jī)的分類及選型主講：xx教授3/10/2023主要內(nèi)容1盾構(gòu)機(jī)分類2盾構(gòu)機(jī)選型3盾構(gòu)機(jī)選型舉例3/10/20231盾構(gòu)機(jī)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(hù)盾TBM3/10/2023軟土盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu)3/10/2023(2)按盾構(gòu)機(jī)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3/10/20233/10/2023(3)按盾構(gòu)機(jī)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>18m3/10/2023(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

3/10/2023(5)按掘土出土器械的機(jī)械化程度程度分類

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

3/10/2023(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3/10/2023(7)按刀盤運(yùn)動(dòng)形形式分類3/6/2023(8)按盾構(gòu)機(jī)特殊殊構(gòu)造分類中折盾構(gòu)球體盾構(gòu)異徑母子盾構(gòu)構(gòu)重心靠前盾構(gòu)構(gòu)特殊構(gòu)造的盾盾構(gòu)現(xiàn)場換刀盾構(gòu)構(gòu)可直接掘削前前障礙物盾構(gòu)構(gòu)機(jī)體可分可合合盾構(gòu)固體回收盾構(gòu)構(gòu)傾斜中空軸全全斷面機(jī)內(nèi)注注漿盾構(gòu)傾斜中空軸全全斷面機(jī)內(nèi)注注漿+活動(dòng)前檐盾構(gòu)構(gòu)3/6/2023(9)按盾構(gòu)機(jī)的功功能、用途分分類3/6/2023(10)按盾構(gòu)隧道襯砌施施工方法分類3/6/2023(11)綜合分類3/6/20232盾構(gòu)機(jī)選型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)選型依依據(jù)(1)土質(zhì)條件、巖性（（抗壓、抗拉、粒粒徑、成分等個(gè)參參數(shù)）(2)開挖面穩(wěn)定（自立立性能）(3)隧道埋深、地下水水位(4)設(shè)計(jì)隧道的斷面(5)環(huán)境條件、沿線場場地（附近管線和和建筑物及其結(jié)構(gòu)構(gòu)特性）(6)襯砌類型(7)工期(8)造價(jià)(9)宜用的輔助工法(10)設(shè)計(jì)路線、線形、、坡度（11）電氣等其他設(shè)備備條件3/6/2023盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)選型型的一般程序3/6/2023不同地地質(zhì)條條件下下全斷斷面掘掘進(jìn)機(jī)機(jī)選型型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(xì)中粗礫石粗細(xì)中粗粗細(xì)中粗粗Foam3/6/2023不同地地質(zhì)條條件下下全斷斷面掘掘進(jìn)機(jī)機(jī)選型型泡沫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(jiān)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]1,401,051,502,002,203/6/2023盾構(gòu)掘掘進(jìn)機(jī)機(jī)選型型的其其他條條件（1）工期期條件件的制制約（2）造價(jià)價(jià)因素素的制制約（3）環(huán)境境因素素的制制約（4）基地地條件件的制制約（5）設(shè)計(jì)計(jì)路線線、平平面豎豎向曲曲線形形狀的的制約約3/6/2023二號線穿越漢口和和武昌，隧道穿越越地質(zhì)種類比較全全面：粘土、粉質(zhì)粘土、、

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘粘土、粉細(xì)砂、中粗砂、、

砂巖巖、粉砂巖、石英砂巖、炭質(zhì)灰灰?guī)r、

鈣質(zhì)泥巖巖、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、、

強(qiáng)風(fēng)化含碳硅硅質(zhì)頁巖等。3.１武漢地鐵的路線與與地質(zhì)3盾構(gòu)機(jī)選型舉例3/6/2023偏軟地層導(dǎo)致的地地表沉降由于硬質(zhì)附著性粘粘土導(dǎo)致的刀盤與與土倉的堵塞豐富的地下水與水水壓的問題軟質(zhì)風(fēng)化巖\砂巖\泥巖\半固結(jié)粘土\淤泥的掘進(jìn)膨脹性陳舊粘土導(dǎo)導(dǎo)致的盾構(gòu)機(jī)推力力增加附著性粘土與基巖巖的掘進(jìn)掘進(jìn)途中的刀具更更換3.2本工程重點(diǎn)/難點(diǎn)3/6/20233.3隧道管片參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)備注管片類型普通預(yù)制增強(qiáng)水泥管片安裝襯砌，包括縱向封頂塊分塊形式5+1個(gè)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

3/6/20233.４盾構(gòu)機(jī)總體參數(shù)（方案）盾構(gòu)機(jī)總體設(shè)計(jì)范范圍及主要尺寸開挖直徑：6280mm前護(hù)盾直徑：6250mm主機(jī)長度：約9.0m（含刀盤）總長度包括后配套套：約82m總重量包括后配套套：420t最小曲線半徑：250m盾構(gòu)機(jī)總體設(shè)計(jì)范范圍最大掘進(jìn)速率8cm/min平均掘進(jìn)速率3.5cm/min管片平均安裝時(shí)間間30min/環(huán)管片寬度1500mm根據(jù)上述計(jì)算每班班次掘進(jìn)速率6環(huán)/8hours每日雙班工作時(shí)掘掘進(jìn)速率12環(huán)/16hours3/6/20233.５主要機(jī)械性能（方方案）刀盤驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)形式電驅(qū)動(dòng)2級調(diào)速式（裝備動(dòng)力：600kw）刀盤轉(zhuǎn)速高速轉(zhuǎn)動(dòng)：2.0rpm低速轉(zhuǎn)動(dòng)：1.0rpm刀盤扭矩常用最大：5,844kN-m高速轉(zhuǎn)動(dòng)：2,922kN-m脫困扭矩7,000kN-m盾構(gòu)機(jī)千斤頂總推力38,500kN單位面積推力：1,255kN/㎡數(shù)量1,750kN××22根最大伸長速度度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、、傾斜方向）3/6/20233.６主要機(jī)械性能能（方案）螺旋出渣機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)形式液壓驅(qū)動(dòng)方式式（裝備動(dòng)力：110kw）排土量280m3/h（最大排出粒徑徑：φ250mm×500mmL）直徑700mm（帶軸式螺旋機(jī)機(jī)）轉(zhuǎn)速1.0～24rpm驅(qū)動(dòng)扭矩常用最大：55.7kN-m脫困時(shí)最大：65,0kN-m管片拼裝裝置置形式式Ｌ型方式（管片拼裝作業(yè)業(yè)空間大）操作方式無線遙控操作作轉(zhuǎn)動(dòng)速度高速：1.5rpm低速：0.3rpm兩級調(diào)速（高速?低速無線遙控切換換）調(diào)節(jié)節(jié)可實(shí)現(xiàn)微調(diào)、、微動(dòng)操作3/6/2023防止粘土附著著對策（１）在刀盤進(jìn)土口口位置裝備高高壓水噴射管管3/6/2023防止粘土附著著對策（２）擴(kuò)大刀盤中央央部分的開口口，重視泥土土從刀盤中心心部進(jìn)入土倉倉3/6/2023防止粘土附著著對策（３）在土倉內(nèi)隔壁壁上裝備前后后滑動(dòng)式固定定攪拌翼，并并可從其前端端添加泥漿3/6/2023防止粘土附著著對策（４）裝備在刀盤內(nèi)內(nèi)側(cè)可以覆蓋蓋整個(gè)區(qū)域的的攪拌翼3/6/2023防止粘土附著著對策（５）固定土倉隔壁壁中心部分，，防止轉(zhuǎn)動(dòng)腳腳中心部分泥泥土堵塞3/6/2023泥漿注入口口的配置?刀盤面板前前面：3處?固定隔板一一側(cè)：4處?固定攪拌翼翼前端：1處?螺旋出渣機(jī)機(jī)：3處可選擇泥漿漿、泡沫和和聚合物3種類型噴出口閥門門構(gòu)造照片片3/6/2023對應(yīng)復(fù)合地地層的刀具具配置3/6/2023復(fù)合地層的的刀具裝備備與對策?可更換滾刀刀與強(qiáng)化先先行刮刀?如巖石強(qiáng)度度在30Mpa以下可使用用強(qiáng)化先行行刮刀進(jìn)行行掘進(jìn)?如巖石強(qiáng)度度為30～250Mpa則應(yīng)適用滾滾刀進(jìn)行掘掘進(jìn)3/6/2023滾刀的形狀狀與特點(diǎn)尺寸：17英寸允許磨損量量：20mm允許負(fù)荷：250kN允許線速度度：150m/min材質(zhì)：特殊工具鋼鋼轉(zhuǎn)動(dòng)力：70Nーm3/6/2023刀盤耐磨損對策策刀盤外周堆焊釘釘狀耐磨物外周進(jìn)行硬化耐耐磨層堆焊耐磨ＩＮＧ板3/6/2023刀盤驅(qū)動(dòng)動(dòng)部土砂砂密封特點(diǎn)土砂密封封：3條唇形密密封1段V型密封：3段迷路密封封：拉比利斯斯（迷宮宮）式檢測：溫度檢測測傳感器器供油脂：自動(dòng)供脂脂其他：密封接觸觸面采用用硬質(zhì)材材料3/6/2023鉸接構(gòu)構(gòu)造鉸接裝裝置總推力力24,000kN數(shù)量2,000kN×12根鉸接方方向全方向向（上下、左右、傾斜方方向）3/6/2023鉸接密密封形式：Ｖ型密封封2段、灰塵密密封1段耐壓：1.0Mpa潤滑：自動(dòng)供供脂3/6/2023盾尾密密封形式：3段金屬屬刷漿液逆逆流：注漿液液逆流流防止止板潤滑滑：盾尾油油脂自自動(dòng)注注入供脂位位置：每列6處（共計(jì)12處）耐水壓壓：0.4Mpa3/6/2023螺旋出渣機(jī)機(jī)的特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式液壓驅(qū)動(dòng)方方式（裝備動(dòng)力：110kw）出土量280m3/h（最大排出粒粒徑：φ250mm×500mmL）直徑700mm（帶軸式出渣渣機(jī)）轉(zhuǎn)速1.0～24rpm驅(qū)動(dòng)扭矩常用最大：55.7kN-m脫困時(shí)最大大：65