混合式盾构机技术参数

泥水式盾构机。

在不稳定的砂砾地层或混合地层中，设备以混合式盾构机的模式工作。

在这种模式下，开挖仓内完全充满了悬浮液，而压力腔(4)则位于分隔挡板(1)后面，悬浮液由压缩气垫(12)和压力挡板(2)支撑。

气压通过一个空气调节设备(10+11)自动控制，防止隧道掌子面发生浆液喷爆和渣土进仓。

开挖仓(3)和分隔挡板后面调压腔内悬浮液之间的压力调节通过连通管(5)进行。

进泥管(9)把新鲜悬浮液输送到开挖仓。

而排泥管(6)则把格栅(13)后面开挖仓内的悬浮液输送出去。

通过调压腔内的输浆管(8)和排浆管(7)连续冲刷连通管下方，以避免渣土沉积。

在稳定的地质状况中，如硬岩或密实的粘性地层中，像小型的AVN设备一样，盾构机以泥水模式工作，无需使用压缩空气支撑。

把压缩空气供气管和排气管封闭住，并通过开挖仓把调压腔内的排气管、供气管和连通管中的空气排出去，这时，混合式盾构模式就转换为泥水盾构模式。

该转换工作同样可以在地下进行。

转换之后，调压腔就仅处于常压下，因为连通管已被封闭。

这时，对隧道掌子面的支撑就仅由泵入泵出循环管路的膨润土悬浮液来承担。

土压支撑，软土中掘进。

当盾构机在不稳定的地层中掘进时，可以通过制造支撑压力来防止隧道掌子面失稳情况的发生。

使用土压平衡盾构机开挖，刀盘（1）开挖下来的粘性土体用来支撑掌子面，而不像通过其他开挖方式的盾构机，其掌子面依靠另外的介质支撑。

刀盘旋转的盾体区域称为开挖仓（2），它通过压力挡板（3）与常压下的盾体区域分开。

刀盘旋转，带动刀具挖掘土壤。

挖掘下来的土壤通过刀盘开口进入开挖仓，与开挖仓内已有的粘性土浆混合。

推进油缸（4）的推力通过压力挡板传给开挖仓内土体，从而保证开挖面的稳定。

当开挖仓内的土体不再受外部土压力和水压力压紧时，就达到了土压平衡。

开挖仓内的渣土通过螺旋输送机（5）输送出去。

渣土输送量由螺旋速度和上部螺旋输送机驱动器的开口十字架控制。

螺旋输送机把渣土输送到第一段输送皮带上，再转运到反转皮带上。

中国中铁CTE6250盾构机技术参数中国中铁CTE6250盾构机技术参数（11标段）系统名称项目参数单位备注管片内径φ5400 mm外径φ6000 mm厚度300 mm长度1500 mm最大重量 4.5 t每环数量3+2+1 块盾构型号CTE6250 土压平衡盾构驱动形式液驱开挖直径φ6280 mm总长75.5 m主机总长7788 mm 不包括刀盘总重约500 T最大推进速度80 mm/min最大推进力31650 KN水平曲线半径250 m 铰接角度1.4°满足最大纵向坡度±35 ‰设计压力 4.5 Bar工作压力 3 Bar前体外径φ6250 mm 不含硬化层前体长度1740钢结构重量42.7 T材质Q345B搅拌臂 4 个中体外径φ6240 mm长度2795 mm钢结构重量35.8 T材质Q345B超前地质钻探、加固8 个上部180°范围孔盾尾外径φ6230 mm长度3633 mm钢结构重量20.3 T材质Q690D钢丝刷密封数量 3 排3排密封刷设计压力 4.5 Bar 3排密封刷工作压力 3 Bar 注脂点数量2×6 路注浆管路数量8 路紧急气囊密封 1 道铰接密封 1 道铰接密封设计压力 4.5 Bar 铰接密封工作压力 3 Bar人舱主舱人数 3 个预备舱人数 2 个工作压力 3 bar测试压力 4.5 bar重量 5 T推进油缸规格φ200/170 mm行程2150 mm数量32 个四个含行程传感器分组 4 组最大工作压力32 Mpa系统名称项目参数单位备注总推力31650 KN铰接油缸规格φ160/80 mm行程150 mm数量14 个分组 4 组四个含行程传感器最大工作压力20 Mpa总拉力7340 KN后配套拖车设备桥 1 节拖车数量 6 节刀盘开挖直径φ6280 mm重量32 t （加面板、刀座重量）旋转方向正/反搅拌臂 4 个材质Q345B开口率45%超挖刀最大伸出量85 mm 液压驱动，行程105mm 膨润土注入口 2 个泡沫注入口 6 个旋转接头泡沫3/DN50 道膨润土注入管道2/DN50 道液压管道 4 道刀盘驱动马达数量8 个减速机数量8 个驱动功率630 KW转速范围0~3.34 r/min一档扭矩2620 KNm二档扭矩4377 KNm脱困扭矩5225 KNm主轴承直径φ2610 mm内密封数量 2 道外密封数量 3 道设计压力4.5bar工作压力3bar 管片安装机类型中心回转式自由度 6 个纵向油缸行程2000 mm提升油缸行程1200 mm旋转范围+/-200 °摆动角+/-2 °仰俯角+/-2.5 °提升力120 KN最大扭矩150 KNm装配功率55 KW螺旋输送机类型周边驱动驱动马达数量 3 组装配功率160 KW内径φ800 mm外径Φ850 mm节距630 mm最大出渣粒径Φ303×L600 mm速度0~22 rpm最大扭矩120 KNm输送能力321 m3/h旋转方向正/反前闸门数量 1 道后闸门数量 2 道泡沫口数量 6 个系统名称项目参数单位备注膨润土口数量 3 个预留保压泵接口有土压传感器数量 2 个重量16．97 T长度11.34 米管片输送小车承载管片数 3纵向输送行程1760 mm管片吊机提升重量3.2×2 T行走速度10 m/min起吊速度4/1（快/慢）m/min皮带机驱动功率30 KW输送速度 2.5 m/s输送能力450 m3/h皮带宽度800 mm皮带机长度60 米左右齿轮油系统齿轮油泵能力18 l/min齿轮油系统压力30 bar主驱动注油量220 L行星齿轮驱动注油量8×12 L盾尾密封系统盾尾油脂泵能力14 l/min盾尾油脂泵压力360 bar油脂桶规格200 L油脂用量36 KG/环HBW密封系统HBW油脂泵能力 3.7 l/min油脂泵压力400 bar油脂桶规格200 L油脂消耗10 KG/环主驱动油脂系统主驱动油脂泵能力 3.7 l/min油脂泵压力400 bar油脂桶规格200 L油脂用量26 ml/min同步注浆系统注浆泵数量 2 个2个泵4个输出口注浆孔数量4×2 个四用四备注浆箱容积7 m3盾尾注浆管径76×44×5 mm 内贴式椭圆式膨润土注入系统功率18.5 KW能力20 m3/h 挤压泵膨润土箱容积 4 m3工业空气及保压系统空压机数量 2 台空压机功率2×37 KW压力8 bar能力2×6.6 m3/min空气罐 1 m3泡沫注入系统泡沫水泵能力9 m3/h泡沫泵能力5~300 L/h储存箱 1 m3工业供水系统现场供水量30 m3/h管路截面DN80 mm进水温度<25 ℃工作压力2~6 bar系统名称项目参数单位备注通风系统管路通径φ600 mm 主机段储存箱数量 2 个能力100 m风管直径Φ1000供配电系统高压开关柜 1 套初始电压10000 VAC二级电压400 VAC驱动电压24DC/230VAC VDC/VAC 照明230 VAC应急照明24/230 VDC/VAC阀组电压24 VDC电机保护装置IP55补偿单元Cos0.9变压器功率1600 KVA频率50 HZ高压电缆截面3×50 mm2液压油供给系统刀盘驱动流量2×1088 L/min液压油箱容积4500 L导向系统测量精度 2 秒装机功率刀盘驱动630 KW注油泵37 KW控制油泵 5.5 KW液压油箱过滤泵11 KW螺旋输送机160 KW推进75 KW注浆30 KW辅助泵22 KW 管片安装机55 KW 齿轮油泵 4 KW 砂浆搅拌 5.5 KW 膨润土搅拌 5.5 KW 皮带机30 KW 泡沫泵0.55 KW 泡沫水泵11 KW 加水泵15 KW 内循环水泵 5.5 KW 膨润土泵18.5 KW 空压机1 37 KW 空压机2 37 KW 水管卷筒 3 KW 二次通风吊机 2.2 KW 总装机功率1200 KW。

盾构-正文在软土和软岩地层中修建隧道时，用盾构法进行开挖和衬砌拼装的专用机械设备(图1), 其外壳通常为圆筒形的装配式或焊接式金属结构，也有配合隧道使用要求而做成矩形、马蹄形或半圆形等外形的。

盾构的种类较多，但其基本构造均由壳体、推进设备、衬砌拼装机等组成。

盾构壳体沿盾构长度方向分为切口环、支承环和盾尾三部分。

前面是切口环，设有刃口，施工时切入土层，具有开挖和支撑土体的功能。

其长度在手掘式盾构中，应考虑掩护工人开挖地层的安全和方便,一般为1.2～2.5米左右。

在机械化盾构中，只考虑容纳开挖机具。

中部为支承环,是盾构的主要受力结构,盾壳的外荷载均由其承受。

在小盾构中是一个刚度较大的圆环结构，在大中型盾构中则是一个钢制构架。

推动盾构前进的千斤顶均设置在支承环的内周。

在大中型盾构中通常把液压动力设备、配电盘、盾构操纵台等均安装在支承环的空间内。

支承环的长度决定于盾构千斤顶的长度，它又与衬砌环的宽度有关，一般比最大衬砌环宽度长0.2～0.3米，约为1.8～2.2米。

后部为盾尾，是由盾构外壳钢板延长构成，在盾尾的掩护下拼装隧道衬砌。

盾尾末端设有盾尾密封装置，以防止泥水和注浆材料从盾尾与衬砌之间的空隙内流入。

目前，普遍采用的盾尾密封装置有钢丝刷型和橡胶型两种。

盾尾长度应保证盾构千斤顶活塞杆缩回后，能掩护1.5～2.5环衬砌宽度加千斤顶的顶铁厚度和0.1～0.2米的余量。

切口环、支承环和盾尾长度之和为盾构长度。

盾构的内径应比隧道衬砌外径略大，其空隙一般为衬砌外径的0.8％左右。

盾构长度与直径之比(L/D)称为盾构灵敏度。

它与盾构操纵的灵活性有着很大影响，其值越小，盾构操作越灵活，一般小盾构(D ＝2～3米)的灵敏度约为1.5左右；中型盾构(D＝3～6米)约为 1.0左右；大盾构（D＞6.0米）约为 0.75左右。

常用的盾构直径约在3.0～10.0米之间。

至80年代初,世界上最大的盾构为直径12.84米的手掘式盾构。

盾构机主要技术参数表序号 项目名称 技术参数 备注 1 设备总长 35m 2 盾体长度 6,540mm 3 总重 200t 4 外径 6,340mm5 盾构型式 EPB 加泥土压平衡式6 土压传感器7 7 推进速度 0-5cm/min8 盾构变压器 800KVA9 盾构灵敏度 1.03 10 盾尾密封 两排钢丝刷 11 盾 构 总 体 参 数 最小转弯半径 300m12 外径×宽度 6,200mm ×1,000mm 13 内径 5500mm 14 每环数量 615 管片重量 6,200mm ×1,000mm 16 安装机旋转角度 ±210 17 举升能力 4.5T 18 刀具 割刀 19 超挖刀 220 旋转方向 正、反方向 21 驱动 液压 22 液压马达 8个 23 工作扭矩 3,180kNm 24 最大扭矩 4,730kNm 25 刀 盘 及 刀 盘 驱 动 转速 0-0.75rpm 26人闸 工作压力0.25MPa27 液压油缸数量 22 28 总推力 35,000KN 29 长油缸 3 个 30 推 进 系 统 长油缸行程 1680mm 31 推进系统 19个 32 短油缸 1200mm 33 油缸安全压力 32Mpa 34 推 进 系 统 油缸撑靴 尼龙式 35 型式 中心轴式 36 直径 702mm 37 转速 0-15rpm 38 螺 旋 输 送 机 闸门 滑动式 39 驱动型式 液压 40 皮带宽度 650mm 41 皮带长度 52m 42 皮 带 输 送 机皮带速度 1.2m/s 43 地面配电站1 套44 液压动力站 1 套（含冷却系统） 45 轨道输送列车 4 列（管片，排土） 46 发泡剂注入系统 1 套 47 泥浆注入系统 1 套 49 盾尾密封注脂泵 1台 50 轴流通风系统 1 套 51 导向系统 1 套 52 数据采集系统 1 套 53 盾 构 后 续 配 套 设 备地下通讯系统1 套 54供 初级电压10,000KVA55 次级电压 380V 56 频率 50Hz 57 照明电压 220V 58 电 参 数控制电压 24V/48V/110V 59 刀盘驱动385KW 60 推进机构 45KW 61 螺旋输送 74KW 62 皮带输送 15KW 63 主要部件功率配置管片安装10KW关键技术参数计算11.6.1 盾构推力 （1）计算原理盾构千斤顶应有足够的推力克服盾构推进时所遇到的阻力。

盾构机技术讲座一・盾构机结构（EPB总体结构图）盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧洞开挖设备，它集和了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能，目前，盾构机已成为地下交通工程及隧道建设施工的首选设备被广泛使用。

其优点如下：1. 不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。

2. 能够经济合理地保证隧道安全施工。

3. 盾构的掘进、出土、衬砌、拼装等可实行自动化、智能化和施工运输控制信息化。

4. 掘进速度较快，效率较高，施工劳动强度较低。

5. 地面坏境不受盾构施工的干扰。

苴缺占为：1. 崙构机械造价较高。

2. 在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大。

3. 隧道曲线半径过小或埋深较浅时难度较大。

4. 设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂。

盾构作为一种保护人体和设备的护体，其外形（断面形状）随所建的工程要求不同有圆形、双圆形、三圆形、矩形、马蹄形、半圆形等。

（如：人行道方形能最大限度的利用空间、过水洞马蹄形符合流体力学、公路隧道半圆形利用下玄跑车）。

而因圆形断面受力好、圆形盾构设备制造相对简单及成本相对低廉，绝大部分盾构还是采用传统的圆形。

为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同，盾构机可分为三种类型、四种模式：三种类型：~（1）软土盾构机；（2）硬岩盾构机；（3）混合型盾构机。

四种模式：（4）开胸式；（5）半开胸式（半闭胸式、欠土压平衡式）；（6）闭胸式（土压平衡式）；（7）气压式。

软土盾构机适应于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩。

刀盘只安装刮刀，无需滚刀。

硬岩盾构机适应于硬岩且围岩层较致密完整，只安装滚刀，不需要刮刀。

混合盾构机适应于以上两种情况，适应更为复杂多变的复合地层。

可同时安装滚刀和刮刀。

气压盾构是在加气压状态下的施工模式，即可用于泥水加压式盾构机，也可用于土压平衡式盾构机。

以下以海瑞克公司在广州地铁使用的典型土压平衡式盾构机为例:盾构机总图总体外形尺寸：?6280X75000mm总质量：520t装机总功率：最大掘进速度：80mm/m i n第一节：主机结构（盾体及刀盘结构）断面形状：圆形、用钢板成型制成，材料为：S335J2G3o主要由已下部分构成: 刀盘、主轴承、前体、中体、推进油缸、较接油缸、盾尾、管片安装机。

盾构及配套设备参数盾构机是一种用于地下隧道和管道施工的专用设备，适用于各种地质环境。

其主要由盾构机主体、刀盘、推进系统、控制系统和配套设备组成。

首先是盾构机主体，主要由壳体、曲柄连杆机构、液压缸、冠架系统和大臂组成。

壳体是盾构机的主体部分，其内部安装有刀盘和推进系统。

曲柄连杆机构通过驱动电机将转动运动转化为直线推动力，推动盾构机前进。

液压缸用于控制盾构机的工作压力和推进速度。

冠架系统用于支撑和固定盾构机主体，确保施工的稳定性。

大臂是盾构机的延伸部分，用于连接刀盘和控制系统。

刀盘是盾构机的核心部件，主要由刀盘盘身和刀具组成。

刀盘盘身通常由钢材制成，具有足够的刚度和强度以应对复杂地质环境。

刀具是刀盘的工作部分，可根据不同的地质条件进行更换和调整，以确保施工的效率和质量。

推进系统是盾构机的动力系统，主要由推进液压缸、传动装置和推进轮组成。

推进液压缸通过油缸的伸缩变化推动盾构机前进。

传动装置用于将电机的转动力传递给液压缸，以产生推进力。

推进轮是盾构机前进的部分，通过与地下隧道壁面摩擦产生推力。

控制系统是盾构机的智能化部分，主要由电气系统、液压系统、传感器和监控系统组成。

电气系统负责盾构机的整体控制和电力供应。

液压系统用于控制盾构机的液压部件，如液压缸和液压马达。

传感器用于监测盾构机的工作状态和地质情况，以及对盾构机进行实时调整和控制。

监控系统用于实时显示盾构机的工作状态和地下施工环境，以便工作人员及时做出相应的调整和决策。

配套设备包括隧道回水系统、预制隧道衬砌系统和空气压缩机。

隧道回水系统用于将盾构机挖掘出来的泥浆和排水通过管道送回地面，以便处理和循环利用。

预制隧道衬砌系统用于安装预制混凝土片或钢管作为隧道的衬砌材料，确保隧道的结构稳定和安全性。

空气压缩机用于为盾构机提供所需的空气压力，并驱动部分液压系统和辅助设备。

总之，盾构机及配套设备参数丰富多样，其具体参数将根据具体的施工需求和地质环境进行调整和配置。

第七节 关键参数的计算1．地质力学参数选取MCZ3-HG-063A 7-7-1，作为该标段盾32.5m ，盾构机壳体计算38.75m ，地下稳定水位2.5m 。

地质要素表 表7-7-1隧道基本上在<4－1>、<5Z-2>和<6Z-2>地层中穿过，为相对的隔水地层。

按上述条件对选用盾构的推力、扭矩校核计算如下：2.盾构机的总推力校核计算：土压平衡式盾构机的掘进总推力F ，由盾构与地层之间的摩擦阻力F 1、刀盘正面推进阻力F 2、盾尾内部与管片之间的摩擦阻力F 3组成，即按公式F=( F 1+F 2+F 3).K c式中：K c ——安全系数， 2.1 盾构地层之间的摩擦阻力F1计算可按公式 F1= *D*L*CC —凝聚力，单位kN/m 2 ，查表7-7-1，取C= 30.6kN/m2L—盾壳长度，9.150mD—盾体外径，D=6.25m得： F1=π*D*L*⋅C=3.14159⨯6.25⨯9.15⨯30.6＝ 5498 kN2.2 水土压力计算D——盾构壳体计算外径，取6.25m；L——盾构壳体长度，9.15m；pe1——盾构顶部的垂直土压。

按全覆土柱计算，为校核计算安全，采用岩土的天然密度ρ值计算。

qfe1——盾构机拱顶受的水平土压；qfe1＝λ×pe1pe2——盾构底部的垂直土压。

按全覆土柱计算，为校核计算安全，采用岩土的天然密度ρ值计算。

qfe2——盾构底部的水平土压。

qfe2＝λ×pe2qfw1——盾构顶部的水压qfw2——盾构底部的水压λ——侧压系数，取0.37；计算qfe1 qfe2qfw1qfw2pe1＝12×1.95×9.8＋13×1.88×9.8＋（32.5-12-13）×1.91×9.8 ＝609.2kN/m2pe2＝609.2 ＋6.25×1.91×9.8＝726.2 kN/m2qfe1＝0.37×609.2＝225.4 kN/m2qfe2＝0.37×726.2＝268.7 kN/m2qfW1＝(32.5-2.5) ×9.8＝294 kN/m2qfW2＝294+6.25×9.8=355.3 kN/m22.3 盾构机前方的推进阻力F 2作用于盾构外周和正面的水压和土压见图7-7-2所示。