盾構(gòu)選型的原則

1、一盾構(gòu)選型一般遵循原則歸納如下：(l)以開(kāi)挖面穩(wěn)定為核心，盾構(gòu)選型應(yīng)在充分把握地層條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行。(2)應(yīng)考慮土的塑性流動(dòng)性、土的滲透系數(shù)等，這對(duì)開(kāi)挖面的穩(wěn)定非常重要。塑性流動(dòng)性直接影響土的順暢排出，若地層透水性太高，地下水則可能通過(guò)開(kāi)挖腔室和螺旋輸送機(jī)內(nèi)的廢渣流入隧道。一般認(rèn)為，10m/d的滲透系數(shù)是土壓平衡盾構(gòu)作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)上限值。(3)應(yīng)考慮地下水的含量及水壓，這往往要與土的塑性流動(dòng)性及透水性結(jié)合考慮，高水壓、高滲透性的情況是非常不利的。這涉及到是選用泥水盾構(gòu)還是土壓盾構(gòu)以及盾尾密封的選型。在日本，特別是飽和砂土層中泥水盾構(gòu)的使用占絕大多數(shù)。(4)應(yīng)視地層中有無(wú)砂礫和大卵石，這直接影響到土

2、的滲透性、切削刀盤的磨耗、切削刀開(kāi)挖時(shí)對(duì)地層的擾動(dòng)范圍、刀盤的開(kāi)口率、對(duì)卵石的破碎方式及其排出方式。(5)應(yīng)考慮土層的粒徑分布，一般都采用土層顆粒曲線來(lái)界定不同盾構(gòu)的適用土層總的來(lái)說(shuō)，粒徑大時(shí)宜采用泥水盾構(gòu)，粒徑小時(shí)宜采用土壓盾構(gòu)。(6)隧道的線形和轉(zhuǎn)彎半徑也是應(yīng)考慮的因素，盾構(gòu)機(jī)本體的長(zhǎng)度與直徑比及盾尾間隙直接影響盾構(gòu)的轉(zhuǎn)彎及糾偏能力。一般，長(zhǎng)度與直徑之比(UD)應(yīng)妻1.0。當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小時(shí)可考慮采用鉸接式盾構(gòu)。(7)盾構(gòu)選型時(shí)，必須根據(jù)土質(zhì)條件決定切削刀的形狀、材質(zhì)和配置。必要時(shí)同時(shí)配置切削刀和滾刀，形成盾構(gòu)和TBM的混合刀盤。(8)刀盤的裝備扭矩也與盾構(gòu)選型有關(guān)，盾構(gòu)裝備扭矩T=aD3(

3、D為盾構(gòu)外徑，a為扭矩系數(shù)，對(duì)泥水盾構(gòu)a=9一15;土壓盾構(gòu)a=8一23)。顯然，采用泥水盾構(gòu)有利于減小刀盤切削阻力，從而減輕主軸承的負(fù)荷。(9)盾構(gòu)施工對(duì)周圍環(huán)境的影響也是盾構(gòu)選型時(shí)應(yīng)考慮的因素。比如地層變形的許可程度、有無(wú)地下構(gòu)筑物等，再比如泥水處理以及廢渣的傾倒是否對(duì)環(huán)境有污染等。(10)盾構(gòu)的選型還應(yīng)考慮對(duì)工作環(huán)境的影響。比如，盾構(gòu)的刀盤驅(qū)動(dòng)是液壓驅(qū)動(dòng)還是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)效率低，噪聲大，洞內(nèi)溫度上升快，而電動(dòng)驅(qū)動(dòng)效率高，洞內(nèi)環(huán)境好(噪聲小、溫度低)網(wǎng)。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)殼體選型及力學(xué)問(wèn)題 大連理工大學(xué)二盾構(gòu)一般型式的比較：（面板式、輻條式）常用盾構(gòu)刀盤的型式及選型 宋克志 王本福三開(kāi)挖面支撐

4、原理；刀盤設(shè)計(jì)的發(fā)展演變；開(kāi)口和開(kāi)口率；碴土流量；漂石盾構(gòu)刀盤設(shè)計(jì)綜述 著，卓永軍 譯四掘進(jìn)與排土、工作面穩(wěn)定、襯砌與壁后注漿是盾構(gòu)工法的三大要素,也是盾構(gòu)選型的依據(jù)。掘進(jìn)：掘進(jìn)過(guò)程中,主要考慮土層的強(qiáng)度。盾構(gòu)的刀盤需要將土層的強(qiáng)度破壞,因此,需要參照土層的類型和組成隋況選擇相應(yīng)的刀具和排列方式。排土：排土過(guò)程中,一是控制螺旋輸送機(jī)的排土速度,以保證工作面的穩(wěn)定二是排土的通暢程度,以保證施工進(jìn)度。影響排土通暢的因素主要是土屑的顆粒粒徑和流塑性。工作面的穩(wěn)定性：實(shí)際施工過(guò)程中,要做到工作面的穩(wěn)定不容易,地下水是主要的影響因素。由于地下水在土層中的滲透作用,產(chǎn)生滲透力,導(dǎo)致土體中發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變,引起

5、流土或管涌等滲透變形。這不但對(duì)施工造成了安全影響,甚至危及鄰近的建筑物與設(shè)施。反映土體透水性的指標(biāo)是滲透系數(shù)。襯砌與注漿：盾構(gòu)掘進(jìn)的第三個(gè)重要環(huán)節(jié)就是及時(shí)進(jìn)行管片的襯砌與壁后的注漿。管片作為隧道的雛形,在選型上需適合隧道設(shè)計(jì)線路、適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)。而壁后注漿的目的是為了迅速而可靠地將回填材料充填到掘進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的尾隙中,以防止因地層松動(dòng)、塌陷引起地基沉陷,并改善止水性。與穩(wěn)定工作面不同,襯砌之后需要保證隧道在整個(gè)使用壽命之內(nèi)的穩(wěn)定,因此要求更高。盾構(gòu)機(jī)的選型依據(jù) 黃健五為了應(yīng)對(duì)不同的地層條件,發(fā)明了復(fù)合盾構(gòu)技術(shù)。復(fù)合盾構(gòu)技術(shù)是根據(jù)掘進(jìn)面不同的地層條件,盾構(gòu)機(jī)采用不同的掘進(jìn)模式,例如土壓平衡模式、氣

6、壓平衡模式及非土壓平衡模式等。針對(duì)不同的破巖原理,也要求刀盤采用混合式設(shè)計(jì),即在同一個(gè)刀盤上同時(shí)布置2種或2種以上的類型的刀具。由此帶來(lái)的主要問(wèn)題如下：刀具受力不均導(dǎo)致刀具破壞；立柱焊縫開(kāi)裂；刀座與面板磨損與破壞；泥餅問(wèn)題；不穩(wěn)定工作面的換刀問(wèn)題。選型分析：對(duì)在復(fù)合地層下的盾構(gòu)刀盤及刀具進(jìn)行選型分析,要綜合地層的工程地質(zhì)條件,巖體的工程特性展開(kāi)研究。最終確定刀具類型、刀具的布置、盤體設(shè)計(jì)及特殊要求等,流程與相互關(guān)系如圖3所示。復(fù)合地層條件下盾構(gòu)刀盤設(shè)計(jì)研究 宋天田,周順華 地下空間與工程學(xué)報(bào)六刀盤的結(jié)構(gòu)形式；開(kāi)口率、泡沫管的布置、刀盤倒角和邊滾刀的布置、攪拌棒的設(shè)計(jì)、耐磨設(shè)計(jì)、超前量的設(shè)計(jì)；以及刀具的種類。然后是實(shí)例分析驗(yàn)證?？傊?，結(jié)構(gòu)形式、刀盤開(kāi)口率、刀具的布置等