盾构机选型及适应性评估方案-中水14局

盾构机可靠性及适应性评估方案盾构机是一种用于地下隧道施工的特种设备，具有高效、精确、安全等特点。

为了评估盾构机的可靠性和适应性，需要考虑多个方面，包括盾构机的结构设计、施工环境、运行状态等因素。

下面是一个1200字以上的盾构机可靠性及适应性评估方案，供参考：一、背景介绍盾构机是一种用于地下隧道施工的工程装备，广泛应用于城市地下交通、排水管道、地下水管等工程建设中。

盾构机的可靠性和适应性直接关系到施工工期和施工质量，因此对其进行评估具有重要意义。

1.理论分析：通过对盾构机的结构设计和工作原理进行理论分析，评估其是否满足施工需求，是否存在设计缺陷。

2.实际数据分析：收集盾构机在实际施工中的运行数据，分析其故障率、故障类型和维修时间等指标，评估其可靠性。

3.故障模式与影响分析（FMEA）：对盾构机进行故障模式与影响分析，找出潜在故障模式及其对施工质量和工期的影响，评估其可靠性。

4.维修策略评估：评估盾构机的维修策略和维修程序，包括故障诊断、故障处置和维修资源等方面，以提高其可靠性。

5.可靠性验证试验：对盾构机进行可靠性验证试验，模拟实际施工环境和工况，评估其在各种条件下的可靠性。

1.施工环境评估：评估盾构机在各种施工环境下的适应性，包括地质条件、地下水位、周围建筑物等因素。

2.工程要求评估：评估盾构机在各种工程要求下的适应性，包括隧道尺寸、曲率半径、倾斜度等要求。

3.施工工艺评估：评估盾构机在各种施工工艺下的适应性，包括导洞、掘进、砌石等阶段的适应性。

4.安全评估：评估盾构机在施工过程中的安全性，包括作业人员的安全、设备的安全和施工过程的安全。

四、评估指标和方法1.可靠性指标：故障率、平均无故障时间（MTBF）、平均故障时间（MTTR）等。

2.方法：统计分析、可靠性数学模型、故障树分析、可靠性可行性分析等。

五、实施步骤1.收集盾构机相关资料，包括设计文件、施工记录、维修记录等。

2.进行理论分析，评估盾构机的结构设计和工作原理。

盾构适应性及现状评估方案(原版)东莞市城市快速轨道交通R2线工程（东莞火车站～东莞虎门站段）【2310标】土建工程施工项目盾构机适应性及现状评估广东水电二局股份有限公司2012年11月一、工程概况【寮厦站~珊美站】盾构区间左线起讫里程ZDK27+663.204～ZDK29+351.625（ZDK29+146.324=ZDK29+150.000，短链3.676m），左线全长1684.745m；右线起讫里程YDK27+663.204～YDK29+351.623，右线全长1688.419m。

隧道采用双洞单线盾构法施工，从珊美站始发掘进，至寮厦站过站吊出。

区间线路埋深为12.5~18米，设3处联络通道。

本区间线路纵断面为V形坡设计，区间隧道自寮厦站起，先以2‰和25‰下坡下穿厚街大道、S256拟建厚街大道隧道及岳范山大道等，至富康路2#联络通道兼废水泵房处，过最低点后转为上坡，然后以3.98‰和17.45‰（17.24‰）上坡下穿S256拟建人行天桥、河田大道、阳河路、珊瑚路等，进入珊美站。

区间最大坡度为25‰，隧道顶覆土8.75m～16.48m。

区间平面布置见附图1寮厦站~珊美站区间线路平面布置示意图。

隧道内净空φ5400mm，管片外径φ6000mm。

盾构管片采用环宽1.5m的标准环及左转弯楔形环和右转弯楔形环三种管片。

管片混凝土强度等级为C50、S12；钢筋为Ⅰ、Ⅱ级，管片的最小配筋率不小于150kg/ m3。

管环外径6000mm，内径5400mm，厚300mm，宽1500mm。

每环由3片标准块+2片邻接块+1片封顶块共6片管片组成，砼量8.06m3。

管片拼装方式采用错缝拼装，纵、环向连接均采用M24螺栓，管片纵、环向间隙防水采用弹性橡胶密封圈。

二、地质概况区间隧道主要穿行于<6-5>残积可塑状砂质粘性土、<6-6>残积硬塑状砂质粘性土、<9-1>全风化花岗闪长岩和<9-2>强风化花岗闪长岩，局部（靠近珊美站端头）通过<3-7>全新统冲洪积粉砂、<3-10>全新统冲洪积中砂和<3-11>全新统冲洪积粗砂。

盾构机设备选型及适应性分析发布时间：2023-02-22T05:54:19.984Z 来源：《工程管理前沿》2022年19期作者：罗军[导读] 盾构法施工技术已在城市轨道交通隧道工程广泛应用。

罗军中冶南方武汉工程咨询管理有限公司摘要：盾构法施工技术已在城市轨道交通隧道工程广泛应用。

盾构法的实施关键因素在于盾构机选型成功与否。

本文结合某地铁区间工程，对土压平衡盾构机的选型进行阐述，以为类似条件的工程提供参考。

关键字：盾构机、设备选型、土压平衡一、盾构机选型依据1、承包合同文件对盾构机功能要求：根据本工程的总体布置、工程地质及水文地质条件、沿线建筑设施及地下管线等环境条件、盾构隧道衬砌结构、施工条件及工期等多方面要求，并考虑可能的地质变化情况，对盾构提出如下特殊要求：1)承包商需充分考虑盾构机穿越本工程的地质情况和地下障碍物，盾构机必需有良好的适应性；2)盾构机最大推进速度不低于6cm/min；盾构机最大生产能力须达到300m/月以上；3)盾构机能顺利掘进300米曲线半径的隧道；4)盾构机应按不低于0.6Mpa的静水压设计，保证在此压力下盾体、密封装置等性能可靠并能正常工作；5)盾构机须配备良好的渣土改良系统和刀盘冲刷系统，确保掘进顺利；6)盾构机须配备气体检测报警系统和刀盘(含刀具)磨损检测报警系统；7)盾构机须配备开挖仓压缩空气自动保压系统，以满足可在恶劣地质条件下可进行带压进仓作业；8)应能快速、精确、安全地拼装管片，并能有效防止盾构机推进油缸的顶推使管片端部产生裂纹或破损，推进油缸的行程应与管片封顶块的安装要求相匹配；9)具备防止地层经由螺旋机、铰接处以及盾尾处出现涌水、涌沙等情况的安全装置与处理设施，在出现涌水、涌砂等情况下，盾构机能够正常掘进。

2、《盾构法隧道施工及验收规范》（GB 50446-2017）相关规定：第 4.3.1 条盾构选型与配置应适用、可靠、先进、经济，配置应包括刀盘、推进液压油缸、管片拼装机、螺旋输送机、泥水循环系统、铰接装置、渣土改良系统和注浆系统等。

盾构机适用性选择根据本项目地质条件以及盾构施工的特点，对盾构机有如下要求：1）在多种复杂地层掘进本工程隧道存在上软下硬和软硬夹层的地层，且起伏较大。

要求盾构机的刀盘必须有足够的强度和足够的硬岩切削能力，且刀具配置合理。

软土切削刀能更换成滚刀，并能根据磨损程度及时更新。

2）软弱地层的适应性要求盾构在软弱地层地段的施工时应具备以下要求：（1）具备土压平衡和气压平衡功能；（2）足够的刀盘驱动扭矩和推力；（3）合理的刀盘及刀具设计布局，刀盘开口率足够，开口位置合理；（4）良好的碴土改良系统；（5）盾构壳体在压力状态下的防水密封性能；（6）盾构的防喷涌功能；（7）防止刀盘中心形成泥饼，具备完备的刀盘碴土搅拌功能和加添加剂功能；（8）管片壁后同步注浆系统。

3）预防和尽量减少泥饼的形成xx线盾构隧道段地质有易形成泥饼的地层，如泥饼形成后，土仓及刀盘正反面泥土板结，造成盾构机推力及刀盘扭矩过大，掘进速度缓慢，滚刀加速磨损。

在泥饼形成后清理泥饼十分困难并且严重影响进度。

这就要求盾构机必须具备对刀盘和土仓进行高压压水清洗和能添加粘土分散剂的功能。

刀具和刀盘开口布置及主动和被动搅拌棒的布置须充分考虑预防结泥饼的因素，有人闸系统必要时通过人闸系统人工清理泥饼。

4）对方向控制的适应性盾构方向的控制包括两个方面：一是盾构本身能够进行纠偏、转向；二是采用先进的导向系统，保证盾构掘进方向的正确。

激光导向系统能够对盾构在掘进中的各种姿态、以及盾构的线路和位置关系进行精确的测量和显示。

操作人员可以及时根据推进油缸行程指示和导向系统提供的信息，快速、实时地对盾构的掘进方向及姿态进行调整，保证盾构掘进方向的准确性。

在小曲线半径掘进时, 盾构机为后铰接式盾体，转向时尾盾对管片的侧压作用较小，有利于保护管片。

盾构最大铰接角度为1.4°，极限转向能力为260m。

刀盘专门配置8把保径撕裂刀，配合边刮刀可较长久保持开挖直径，确保开挖空隙保证盾构顺利转弯纠偏。

南宁市轨道交通 4 号线一期工程施工总承包02 标土建 8 工区盾构机选型及适应性评估方案目录1 编制依照 (4)2 工程概略 (4)工程范围 (4)体～良区间 (4)体～体区间 (6)工程地质 (7)区间地道穿越地层 (7)工程地质与水文地质 (7)地质条件评论 (14)工程环境 (16)区间线路主要工程环境 (16)主要建立筑物与地道关系 (17)地质补勘 (21)3 工程重难点剖析及对策 (29)岩溶施工 (29)区间联系通道施工 (33)刀盘结泥饼 (34)管片上调 (35)侧穿重要建立筑物 (35)4 盾构选型 (36)选型原则 (36)选型依照 (37)选型流程 (37)工程地质状况 (37)掘进长度及施工次序 (37)管片尺寸及拼装 (38)线路纵断面线形及地道埋深 (40)盾构地道质量要求 (40)南宁市轨道交通 4 号线一期工程施工总承包 02 标土建 8 工区盾构机选型及适应性评估方案地表沉降量要求 (41)5 盾构机适应性剖析 (41)不一样开挖模式的工作原理及对盾构机的技术要求 (41)EPB 模式工作原理 (41)Semi-Open 模式工作原理 (42)盾构机技术要求 (42)拟选盾构机特色 (43)盾构机主要尺寸、技术性能和参数及剖析 (44)海瑞克 S-439（S-469）土压均衡盾构机 (44)中铁装备 134 土压均衡盾构机 (52)盾构机转场及进场组装调试工作计划 (66)6 盾构机靠谱性剖析 (67)海瑞克 S-439 土压均衡盾构机 (67)盾构机状况概括 (67)盾构机评估报告 (67)盾构机维修方案 (67)盾构机维修状况 (73)盾构机设备及控制系统靠谱性 (81)结语 (82)海瑞克 S-469 土压均衡盾构机 (82)盾构机状况概括 (82)盾构机评估报告 (82)盾构机维修方案 (82)盾构机维修状况 (88)盾构机设备及控制系统靠谱性 (103)结语 (104)中铁装备 134 土压均衡盾构机 (104)7 盾构机适应性及靠谱性总结 (104)针对本工程地质特色的改造 (104)7.2 适应小曲线半径掘进的设计和知足管片拼装的要求1057.3 知足本标段掘进安全性要求1057.4 知足本标段掘进靠谱性要求1067.5 切合环境保护要求的设计特色1078 附件 (107)1编制依照《良庆大桥南站～体育中心东站区间招标设计图纸》；《体育中心东站～体育中心西站区间招标设计图纸》；《良庆大桥南站～体育中心东站区间岩土工程勘探报告》（详勘）；《体育中心东站～体育中心西站区间岩土工程勘探报告》（详勘）；《良庆大桥南站～体育中心东站区间岩土工程勘探报告》（补勘）；《体育中心东站～体育中心西站区间岩土工程勘探报告》（补勘）；《南宁市轨道交通 4 号线一期工程施工总承包02 标土建 8 工区合同文件》；《地下铁道工程施工及查收规范》（GB50299-1999）2003 版；《地下铁道、轻轨交通工程丈量规范》（GB50308-1999）；《建筑工程施工质量查收一致标准》（GB50300－2013）；《安全防备工程技术规范》（GB50348-2004）；《盾构法地道施工与查收规范》（GB50446-2008）；《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）；盾构机设计尺寸、有关技术参数以及使用说明书；国家、广西壮族自治区及南宁市其余现行的规范、规程等；业主、整体供给的工作联系单、会议纪要及其余基础资料等；本公司在北京、广州、深圳、杭州、南京、成都、南宁等地铁施工中积累的经验及地铁施工的研究成就和技术贮备。

目录第一章概述 (1)1.1、概述 (1)1.2、上标段使用情况 (1)第二章工程概况 (2)2.1、工程位置 (2)2.2、设计概况 (2)2.3、工程地质及水文地质 (3)2.3.1、地形地貌 (3)2.3.2、地质构造 (3)2.3.3、岩土层特征 (4)2.3.4、土层可挖性分级和隧道围岩分类 (5)2.3.5、水文情况 (6)第三章盾构机特点 (7)3.1、功能设计特点 (7)3.2、海瑞克盾构机针对成都砂卵石地层的功能特点 (8)3.2.1、刀盘驱动及主轴承密封系统 (8)3.2.2、刀盘刀具布置 (8)3.2.3、盾体 (9)3.2.4、盾尾 (9)3.2.5、螺旋输送机 (9)3.2.6、材料闸 (9)3.2.7、压缩空气气源 (9)3.2.8、后配套设计 (10)3.3、四台盾构机的性能参数说明 (10)3.3.1、S-394/S-395盾构机主要性能参数 (10)3.3.2、S-526/S-527盾构机主要技术参数 (13)第四章四台盾构机对该项目地质的适应性及可靠性描述 (17)4.1、盾构机对工程的适应性 (17)4.2、盾构机的可靠性 (18)4.3、工程重难点及盾构机功能的适应性对照表 (19)4.4、刀盘刀具特点及其对区间地质的适应性 (20)4.4.1、刀盘刀具整体布置 (20)4.4.2、刀盘结构特点 (21)4.4.3、刀具的布置形式 (24)4.4.4、刀盘、刀具对地质的适应性 (25)4.4.5、刀具选择对地层的适应性 (25)4.4.6、刀盘设计对地层的适应性 (26)4.4.7、对大粒径卵石、漂石的处理方式 (26)第五章盾构机的改造和维修 (27)5.1、S-394/S-395盾构机的改造 (27)5.1.1、推进油缸 (27)5.1.2、浆液搅拌 (27)5.1.3、加水系统 (27)5.1.4、二次补浆装置 (27)5.2、S-526/S-527盾构机的改造 (27)5.2.1、加水系统 (27)5.2.2、二次补浆装置 (28)5.3、盾构机的维修 (28)5.3.1、海瑞克检测项目（S-394/S-395/S-526/S-527盾构机） (28)5.3.2、自检维修项目 (28)第六章盾构机维修评估总结 (37)附录1 S-394/S-395整机图 .......................................................... 错误!未定义书签。

盾构机选型及适应性评估施工方案摘要：现如今，我国城市建设在不断加快，为加快城市现代化发展进程，缓解城市交通出行矛盾，政府持续加大了对城市地铁轨道工程的建设力度，并取得了显著成果。

但是，在地铁工程建设期间，由于城市区域人口密集、空间拥挤，并不适于采取明挖、暗挖或人工挖掘等工法，而盾构法在地铁工程中展现出了广阔的应用前景。

其中，盾构机选型与施工组织是隧道盾构施工的关键，直接影响工程施工质量及效率。

因此，文章对地铁施工中的盾构机选型及施工组织问题进行探讨，以供参考。

关键词：地铁施工；盾构机；选型；施工方案引言暗挖隧道在地铁工程中占据较大比重，其中盾构法是关键的施工方法，具备效率高、扰动小、稳定性优良等多重特点。

盾构机是实现隧道安全施工作业的关键设备，作为大型机械，科学的选型方案直接影响到施工质量，甚至与现场安全状况挂钩。

1工程简介本标段位于贵阳市花溪区，包含三个盾构区间，线路沿清溪路敷设，南北走向，起止里程ZDK7+490.335～ZDK10+562.185,分别为花溪南站～明珠大道站（571m）、桃花寨站～花溪南站(951)m、桐木岭站～桃花寨站（1149m），单线全场约2.67公里，拟采用两台盾构机投入施工。

2区间地质水文情况2.1桃花区间隧道覆土厚度16.2～35.2m，线路呈v字坡，最大坡度27.678‰，涉及土层<1>人工杂填土、<4-1-3>黏土、<14-2-3>中风化白云岩层、中风化泥质白云岩。

区间主要穿越地层基本为<14-2-3>中风化白云岩层、局部中风化泥质白云岩。

<14-2-3>中风化白云岩层饱和单轴抗压强度在28MPa～85MPa，属较硬岩。

详勘探明溶洞8个，溶蚀破碎或岩体破碎区总计16处。

岩体较完整～较破碎，岩溶中等发育。

地下水位在隧道顶板上方，主要为岩溶裂隙水，局部承压性。

2.2桐桃区间覆土厚度12.5～21.2m，线路呈一字下坡，最大坡度26.411‰，涉及土层<1>人工杂填土、<4-1-3>黏土层、<14-2-3>中风化白云岩层。

61新型装配式建筑冷弯薄壁型轻钢房屋装配式轻钢结构建筑是一种年轻而极具生命力的建筑体系，轻钢房屋主体骨架由高强度镀铝锌钢带经冷弯加工成 “C 型钢”的龙骨，有很好的防腐、抗震、环保和节能效果，可广泛应用于低层各型建筑。

从混凝土建筑到装配式轻钢房屋的变革，是一场建筑施工的革命，基于龙骨便于工厂流水式加工和模块化设计的特点，使建筑施工变成工厂化加工和安装工人的依图组装，产品质量能较好地管控，减少建筑周期，有效降低施工成本。

近几年国家加强了对轻钢建筑体系的政策指导和支持，水电十四局积极响应国家政策，看准装配式轻钢房屋的广阔前景，在水电市场逐渐萎缩的形势下，组织自有的设计团队，极力打造新型建筑——装配式轻钢房屋的品牌，采用材质为G550+AZ150的高强度镀铝锌钢带为龙骨主体材料，耗钢量为25～30kg/m 2，自重轻、强度高、整体刚性好、抗风性能好；镀铝锌层厚度为150g/m 2，抗腐蚀性能好。

在龙骨内填充玻纤棉，具有“保温、隔热、防火A 级、吸声降噪”作用。

安装时全部为干作业施工，场地整洁、干净，房屋结构材料可100%回收，其他配套材料可大部分回收，真正做到绿色无污染。

采用AUTOCAD 软件系统进行轻钢房屋的规划设计，用Vertex BD 2017版软件进行龙骨结构的模块化设计，设计完成后将转换后的NC 文件直接导入制作设备电脑里，实现轻钢房屋在工厂的预制化流水线生产。

水电十四局将积极响应国家政策、紧跟市场步伐，着力推进未来绿色建筑发展进程，打造水电十四局装配式轻钢房屋的品牌。

图3 施工项目部办公楼轻钢龙骨设计图2016年7月8日，中国水利水电第十四工程局有限公司与中铁工程装备集团有限公司强强联合，成立了中铁电建重型装备制造有限公司，主要生产基地落户水电十四局昆明水工厂。

昆明水工厂发挥在制造加工、工程技术服务、品牌影响力等领域的优势，致力于打造中国西南地区，辐射南亚、东南亚的最大盾构装备制造基地，推动云南高端装备制造业的发展和走出国门，提升昆明本地高端装备制造水平，创树 “昆明盾构昆明造”的品牌形象。

第1章.第2章.第3章.第4章.第5章.第6章.第7章.第8章.第9章.第10章.盾构、配套设备与管模10.1.盾构机选型10.1.1.选型原则盾构机的性能及其对地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键。

本合同段盾构区间工程的盾构机选型按照性能可靠、技术先进、经济适用相统一的原则，依据招标文件、颐和园站－圆明园站和圆明园站－成府路站区间岩土工程勘察报告等资料，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范进行。

10.1.2.选型依据盾构机选型具体依据如下：（1）本合同段盾构工程施工条件隧道长度：3032+2044.286单线延米；线路间距：8～19m；隧道覆土厚度最小：6m，最大：15.4m；平面最小曲线半径：350m；最大坡度：20.801‰；隧道衬砌管片内径：5400mm 外径：6000mm（2）工程施工环境特点本工程施工环境具有如下特点对盾构机施工有一定的影响：本合同段区间隧道沿线地下管线、建（构）筑物密集。

颐和园－圆明园区间线路下穿颐和园、圆明园，与万泉河高架桥相交；圆明园～成府路站区间线路通过成府小学、化工研究院，下穿万泉河。

区间线路与万泉河高架桥相交时，隧道外轮廓与桩基距离最小为5m，下穿圆明园一座池塘时覆土厚度仅6m，万泉河底部区域隧道覆土厚度为9m。

本合同段区间线路主要沿颐和园路、清华西路布置，与中关村北大街相交，所经道路尤其是中关村北大街交通繁忙、车流量大。

（3）区间地质特点本合同段区间隧道穿越地层主要有粉质粘土、粉土层，局部夹有砂层、卵石圆砾等。

具体的地质统计表见表10-1-1和图10-1-1。

10.1.3. 本工程地质特点对盾构机功能的要求针对以上工程地质条件及特点，盾构应具备以下功能： （1）盾构机对地层条件的适应性要求本合同段隧道地层主要由粉质粘土、粉土层、卵石圆砾层组成，局部夹有砂层，所以盾构对软土地层的适应性应是重点考虑的问题。

盾构在软土地段的施工时应重点考虑以下功能：具备土压平衡掘进功能； 足够的推力和刀盘驱动扭矩； 良好的加泥、加泡沫等碴土改良能力； 合理的刀盘及刀具设计； 具有完善的防喷涌功能； 能够有效防止中心泥饼的生成； 较好的人员仓条件；圆明园－成府路站区间颐和园－圆明园站区间图10-1-1 盾构区间隧道洞身主要地质比例图超前地质钻探及管片壁后同步注浆功能。