盾构机分类及选型-演示教学45页PPT

泥水盾构 土压平衡盾构
黄色区域适合于泥水平衡盾构，蓝色区域适合土压平衡盾构机。由于泥水盾构 的场地要求较高，施工费用相对复杂，虽然其对地层适应性较广，但实际中能 使用土压平衡盾机的，很少选用泥水盾构。
问题二：采用面板式还是幅条式？
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面板式与幅条式的特点比较： 面板式：优点是开口率较小，软土口开口率一般在45%左右，复合地层开口
主要参数
开挖直径 主机长度 开口率 综述 滚刀 中心刀 额定转矩 脱困扭矩 外径 螺旋 机 最大扭矩
川崎（土压平衡）
6140 mm 7.805 mm 15﹪ 5双刃（外圈） 圆盘凸起刮刀 389 tm 583 tm 650 mm 9.6 tm
住友（泥水盾构机）
6140 mm 8150 mm 15﹪ 9双刃（外圈） 圆盘凸起刮刀 239 tm 359 tm
重 盾壳厚度
刀盘形式
6340mm 59000m 250T
40mm 平面直角
6340mm 61380mm 330t（总重?）
40mm
刀 开口率 切盘削刀
重量
35% 主切削刀96把
40% 切刀78把 31t
螺 扭矩 旋 出机土能力
45knm 260m3/h
37.7knm 191m3/h
2)复合盾构机
初期盾构配置
选型时的几个困惑
问题一：选择土压平衡还是泥水平衡？
地层渗透性与盾构选型
卵石层 粗砂砾层 中细砂砾层 粉细砾层 粗砂 粉细砂 泥砂
粘土
(m/s)
数透 水 系
-10 -1 -10-1 -10-2 -10-3 -10-4 -10-5 -10-6 -10-7 -10-8 -10-9 -10-10 -10-11

《大型施工机械》——盾构机部分
第十四讲
盾构机的分类及选型
机械工程学院
主讲：郭京波 教授
1
2020年7月20日12时0分
主要内容
1 盾构机分类 2 盾构机选型 3 盾构机选型举例
机械工程学院
2
2020年7月20日12时0分
1 盾构机分类
(1) 按掘削地层分类
硬岩盾构（TBM） 软岩盾构 软土盾构 硬岩软土盾构
机械工程学院
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二号线穿越汉口和武昌，隧 道穿越地质种类比较全面： 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。
2020年7月20日12时0分
3.2 本工程重点/难点
偏软地层导致的地表沉降 由于硬质附着性粘土导致的刀盘与土仓的堵塞 丰富的地下水与水压的问题 软质风化岩\砂岩\泥岩\半固结粘土\淤泥的掘进 膨胀性陈旧粘土导致的盾构机推力增加 附着性粘土与基岩的掘进 掘进途中的刀具更换
机械工程学院
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2020年7月20日12时0分
3.3 隧道管片参数
项目 管片类型
分块形式 外径(O.D.) 内径(I.D.) 厚度 管片宽度 单片管片最大重量
参
数
备注
普通预制增强水泥管片安装衬砌，包括纵向封顶块
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2,00
2,20 工作舱内
土体容重
[t/m³]
2020年7月20日12时0分
盾构掘进机选型的其他条件
（1）工期条件的制约 （2）造价因素的制约 （3）环境因素的制约 （4）基地条件的制约 （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
机械工程学院
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管片结构设计
管片内径的确定 主要取决于地下结构的限界，同时还要考虑施工误差、测 量误差、线路拟合误差及不均匀沉降等其他因素。 国内地铁区间隧道的建筑限界一般为直径5200m的圆形。
隧道内经一般有两种方案5400mm和5500mm。 5400内径主要用于地基承载力较高的地区如北京、深圳。 5500mm主要用于地基承载力较小的地区，如南京、上海
水土分算法中，作用于衬砌结构上水压力有径向水压和均布水压两种 径向水压更接近真实情况。
地层抗力
隧道结构产生变形向土体挤压时产生的被动抗力根据Winkler假
定计算 K K：地层弹性抗力系数 ：相应点的位移
影响盾构隧道侧向抗力的最主要因素有： ①土层的软硬程度，含水量等和盾构隧道的埋置深度②土层的 先期固结状态，盾尾间隙填充物的填充质量③盾构推进时对地 层的剪切、挤压、纠偏等引起的土体的扰动④土体扰动以后， 土层的主固结和次固结⑤土体的流变效应
片环的整体的抗弯刚度，以处理接头处的情况。当采用错缝拼接
时出现弯矩传递现象混凝土管片产生附加弯矩（1+ ）M（M为计 算弯矩值）；接头设计的弯矩为（1- ）M以此来评价管片环的弯 矩设不计均的匀轴分力配值，仍通为常计算0轴.6力≤ 值≤；0.当8，采0用.3通≤ 缝 拼≤0接.5时， = 0。
盾构区间结构设计
一、盾构机类型与选型介绍及 优缺点
二、计算荷载
三、计算模型
四、管片结构设计
盾构机分类——主要3种分
类方法
一、按隧道掘进机形状分类 矩形盾构、双圆形盾构、三圆形盾构和圆形盾构
二、按地层类型分类
1.对于完整的岩石地层，不必对开挖面进行支护，隧 道掘进机可以是敞开的即敞开式盾构机；对于坚硬岩 层或裂隙岩层要采用护盾式隧道掘进机。 2.对于软粘土层通常采用土压平衡式盾构；对于砂性 土层通常采用泥水平衡式盾构。

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盾构机的分类及选型
盾构类型与颗粒级配的关系
一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水
的塑流体，容易充满土仓，在土仓中可以建立压 力，平衡开挖面的土体。粗颗粒含量高的碴土塑 流性差，实现土压平衡困难。
盾构类型与颗粒级配的关系详见下图，图中蓝
色区域为淤泥粘土区，为土压平衡盾构适应范围，
• 当水压大于0.3MPa时，如因地质原因需采 用土压平衡盾构，则需增大螺旋输送机的 长度，或采用二级螺旋输送机。
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盾构机的分类及选型
我国典型地区盾构选型
我国盾构应用较多或较早的地区是上海、 广州及北京地区，可以说这三个地区分别代 表了我国三大区域的土层特征，盾构特征。 上海是软土区域，广州是软弱不均区域，北 京是砂卵石地层为特点。
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盾构机的分类及选型
4．盾构工法的选定程序流程图
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盾构机的分类及选型
2．盾构机选型的其它条件
除了地质条件以外的盾构机选型的制约条件还很多，如工期、造价、环境 因素、基地条件等。
➢ 工期制约条件
因为手掘式与半机械式盾构机使用人工较多，机械化程度低，所以施工进度慢。 其余各类型盾构机因为都是机械化掘进和运输，平均掘进速度比前者快。
的是泥水盾构和土压平衡盾构。
新干线TUNNEL
◆手掘式盾构 ◆半机械式盾构 ◆网格式盾构
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盾构机的分类及选型 闭胸式 SHIELD
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直径4.35m土压平衡盾构掘进机结构图
国内盾构法隧道发展
年份
2006～ 2009
2009～ 2014
2006～ 2010
2011～
2005～ 2009
2011～ 2014
2011～ 2014
国内大直径盾构法隧道
工程
长度（km） 直径（m）
盾构形式
上海长江隧道
8.95
15.பைடு நூலகம்3 泥水气压平衡式盾构
钱江隧道
国外盾构法隧道的发展
1964年英国摩特·亥和安德森及约翰·巴勒特申请了泥水 加压平衡盾构的专利。但由于英国当时缺乏能适合促 进这种技术的隧道工程，这种技术的发展受到了限制。
1970年日本铁道建设公司在京叶线森崎运河下，羽田 隧道工程中采用了直径为7.29m泥水盾构施工，施工 长度为1712m，施工获得了极大成功，这是当时直径
盾构设备类型的选择
盾构机的分类:
从挖掘的地质条件分：软土盾构机（无岩层）、复合 式盾构机、全断面硬岩盾构机。
从盾构机的工作机理分：敞开式和密闭式；密闭式分为 土压平衡式盾构机、泥水平衡式盾构机（含加气压）。
从直径的大小分：小型盾构机（一般在5米以下）；大型盾构 机（一般在5米以上）；超大型盾构机（一般在14米以上）。
国内盾构法隧道发展
1966年5月，上海隧道建设公司用盾构法设计建造中国第一条水底公路 隧道——打浦路隧道。打浦路隧道全长2.7km，隧道部分长1320m，外 径10m。所用网格盾构有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。
直径10.22m盾构掘进机
打浦路隧道工程施工
国内盾构法隧道发展
1982年，上海隧道建设公司承建长1476m的延安东路北线隧道工程， 采用自行设计的直径11.3m网格型水力机械出土盾构掘进机。

2 主要结构
土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输 送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系 统等组成。见下图。
3 土压平衡盾构的基本配置 3.1 刀盘 土压平衡盾构的刀盘有两种形式： 1）面板式（见下图） 2）辐条式
面板式刀盘在中途换刀时安全 可靠，但刀挖土体进入土仓时易粘 结易堵塞，在刀盘易形成泥饼。
三、土压平衡盾构机施工技术
盾构机组装及调试流程
设置盾构承台 人员、吊装设备、机具准备
前盾整体下井 中盾下井与前盾连接
中前盾整体后移 刀盘下井安装 主机前移至洞门附近 人员仓下井安装 管片拼装机下井安装 螺旋输送机下井存放 尾盾下井贯入保留与中盾距离
螺旋输送机安装 尾盾和铰接连接 盾尾刷焊接及油脂涂抹 后配套拖车机电液压依次连接
主轴承密封
主轴承密封功能是为了能阻止碴土、地下水、 添加剂等侵入主轴承，并能安全承受土仓内的泥土 压力、地下水压力、添加剂注入压力。对安装位置、 排数、滑动速度、润滑油量、加油压力等条件有较 高要求。
推进装置
盾构推进装置主要由液压千斤顶和系统液压阀 组、仪表等组成。根据盾构直径、液压油缸布置实 行分组控制(需要考虑管片的分块形式与撑靴匹配)， 一般分为4或5组(有固定分组和自由分组),推进压 大约在300~400bar之间。
4.2 滚刀 在硬岩中掘进时，采用滚刀进行破岩。
地层构成、地下水位（头）分布、是否存在缺氧 或有害气体；
3、隧道沿线地面周边环境条件
土地利用状况及将来计划、道路种类和交通状况、河川、湖 沼等的状况、地上建筑物及地下埋设物（旧建筑物、临时建 筑）、噪声、地下水利用、施工垃圾处理、水井、废井、文物 等；
4、盾构隧道衬砌类型
隧道管片的环宽、厚度、防水防腐要求、曲线设计 半径、坡度等；

2013年12月31日
3
左线到达、解体、吊出
2014年8月6日
汇~灵盾 4 构区间
5
6
7
右线始发
2014年1月30日
盾构机到达、解体、吊出
2014年9月5日
隧道堵漏、手孔封堵、嵌缝、洞门 2014年11月4日
及联络通道施工
完成包含材料、设备、人员退场的
2014年11月5日
全部合同工作
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第一章 4 汇-灵区间施工筹划
排土闸门的液压系统中设有蓄能应急装置，在突然断电，液压泵停止工作 的情况下，可以启动蓄能装置，关闭排土闸门。
螺旋轴采用驱动端固定，另一端浮动的支撑形式，取土端的外壳焊接有耐 磨合金条，螺旋叶片边缘焊有硬质合金块，叶片受碴土摩擦的一面堆焊有硬质 合金条纹，这些设计使得螺旋机具有较好的耐磨性能。
螺旋机示意图
滚刀
18
第二章 3 盾构性能描述
2）齿刀 齿刀适合用在软至中硬岩土地质状况中。 它是一种高度耐用的刀具，可以破碎 围岩，方便出渣。
齿刀
19
第二章 3 盾构性能描述
3）刮刀 ①可以从刀盘后面更换刀具；②高质量的碳质刀刃。
刮 刀
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第二章 3 盾构性能描述
4）周边刮刀 独创的刀盘设计包括安装在刀盘幅臂外缘的周边刮刀。它们可以双向进行开挖。 周边刮刀的设计保证了快速、清洁的开挖；同时保证了开挖直径的稳定不变。
部队营房 右线埋深15.50~19.07m 左线埋深16.69~20.19m
灵山站
右线全长876.240m CK33+352.900~CK34+229.140
汇通路站~灵山站区间隧道工程外径6200mm，内径5500mm，

用半自动或手动模式。 • 操作司机根据盾构机综合参数如刀盘扭矩、土压及
出碴情况等，可对泡沫剂和空气的流量进展手动调 节，当掘进完毕时停顿泡沫系统。
g. 盾尾油脂密封操作
• 一般情况下进展自动注脂 • 当盾尾油脂密封在手动位时，可以对各个位置的注
掘进完毕
8. 盾构操作原那么
掘进根本参数
10. 联锁保护
1. 操作人员要求
• 盾构操作人员是掘进施工的核心，必须具有极强 的责任心；
• 盾构操作人员必须经过专业培训； • 盾构机操作人员必须经过平安培训 ；
2. 系统参数设定
• a. 泡沫系统参数设定 • b. 报警温度设定 • c. 盾构状态参数设定 • d. 盾尾密封油脂参数设定 • e. 注浆压力值设定
《盾构机实用知识》幻灯 片
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第一章 盾构机
一. 盾构分类
二. 盾构施工
三. EPB盾构主机构造
四. 螺旋输送机
五. 管片安装机
六. 后配套
七. 辅助设备
八. 导向系统
一. 盾构分类
• 全敞开式 • 手掘式、半掘式、机械式 • 半敞开式 • 挤压式〔网格式〕 • 密闭式 • 泥水式、土压式
c. 盾构状态参数设定
• 刀盘最小转速，当刀盘小于此转速时推进系统不能工作； • 主驱动最大工作压力，当到达此压力时刀盘自动停顿转动。
刀盘脱困时设定得高一些； • 超挖刀伸出角度和缩回角度，由土木工程师确定； • 铰接油缸最小和最大行程，当到达最小行程时盾构掘进自
动停顿，铰接油缸应放松，当到达最小行程时，铰接油缸 应收回； • 螺旋输送机后门的最小开度； • 螺旋输送机的最大工作压力，当到达此压力时螺旋输送机 停顿工作。

2、盾构工法的一些基本概念
（1）竖井
竖井是用于盾构设备的运入、运出、组装、解体，施工材料的运入、出 渣，施工人员的出入，供电、给排水、通风等作业坑道。
（2）衬砌
衬砌是用于承受盾构隧道周围的土压力、水压力，以确保隧道净空的结 构物。衬砌分为一次衬砌和二次衬砌，盾构隧道中一次衬砌通常采用装配式 管片环，二次衬砌是在一次衬砌内侧现浇的混凝土。地铁盾构隧道通常采用 一次衬砌即可。
用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。 滾刀：在纯硬岩地层掘进时，采用滚刀破岩。滚刀破岩的原理是依靠刀
具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。穿越地层有 大粒径的砾石(粒径大于400mm)、且含量达到一定比例时，也可采用滚刀 型刀具。滚刀分为齿形（球齿、楔齿）滚刀和盘形滚刀
构
椭圆形盾构
隧
道
马蹄形盾构
断
矩形盾构
面
形
双圆搭接形盾构
状
三圆搭接形盾构
33
三、按盾构机横截大小分
微型盾构（超小型盾构） Φ<1m
盾
构
小型盾构
3.5m>Φ>1m
断
面
中型盾构
6m>Φ>3.5m
大
小
大型盾构
14m>Φ>6m
超大型盾构
34
Φ>14m
四、按掘削面的敞开程度分
不 同
全敞开式
敞
能直接看到全部掘削面状况的形式。
（4）盾构在地层中沿着 设计轴线掘进，同时不断 出土和安装管片环，并及 时向盾尾空隙内注浆，防 止地层下沉； （5）盾构进入到达竖井 后拆除。
17
盾构掘进
盾构机掘进主要包含：刀盘旋转掘削土体、渣土排出、管片 拼装、脱环及盾尾注浆等过程。

但由于安装了开挖装置，故实际上难以 设置前面千斤顶等挡土装置，大多在开 挖过程中开挖面敞开得很大，对开挖面 的稳定条件需进行研究。
《盾构的基本构造》PPT课件
三、机械系统盾构
1 敞开式机械盾构
在手掘式盾构的切口环部分，安装与盾 构直径大小相同的旋转大切削刀盘，可 用机械连续地、全断面开挖的盾构，称 为机械式盾构。
《盾构的基本构造》PPT课件
4、挤压推进，切削土加压推进中，开挖 面能否自立稳定。 5、开挖面在加入水压、加泥压、泥水压 作用下，能否自立稳定。 6、经济性。 综合考虑
《盾构的基本构造》PPT课件
3 封闭式盾构的基本构造
概括说来，盾构机由通用机构和专用机 构组成。通用机构包括外壳、掘削机构、 挡土机构、推进机构、管片组装机构、 附属机构等组成
而后者随机种不同而异。对土压盾构，
其专用机构为排土机构、搅拌机构、添
加材注入装置；对泥水盾构而言，则主
要指排泥机构和搅拌机构。
《盾构的基本构造》PPT课件
一、盾构的外形和材料
1.盾构的外形
盾构的外形就是指盾构的断面形状，有 圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半 圆形或与隧道断面相似的特殊形状等。
《盾构的基本构造》PPT课件
敞开式机械切削式盾构
《盾构的基本构造》PPT课件
2 盾构的种类与选型
一、手掘系统盾构 1.手掘式盾构
手掘盾构是最原始的一类盾构，其构造 简单，配备较少，造价低，目前在地质 条件较好的工程中仍广泛使用。
盾构顶部有活动前檐以支护上部土体。
《盾构的基本构造》PPT课件
手掘 挤压 械 盾构 盾构
盾构
机械 加 盾构 压盾
构
削土加 压式
加水 式

材质 Nーm
： 特殊工具钢
允许磨损量 ： 20
允许线速度 ： 150 m /
转动力
： 70
2021/5/24
刀盘耐磨损对策
刀盘外周堆焊钉状耐磨物
外周进行硬化耐磨层堆焊
2021/5/24
耐磨ＩＮ Ｇ板
刀盘驱动部土砂密封
特点
土砂密封：3条唇形密封1段
V型密封 ：3 段
迷路密封：拉比利斯（迷宫）式
检测
（最大排出粒径：
直径
700mm
（带轴式出渣机）
转速
1.0～ 24 rpm
驱动扭矩 65,0 kN-m
常用最大 ： 55.7 kN-m
脱困时最大：
前端部
耐磨对策（套筒与螺旋桨硬化堆焊）
2021/5/24
螺旋机防止水喷涌对策（旋转出渣机）
2021/5/24
螺旋机更换零件及特点
更换零件
螺旋机前部套筒 ： 2层套筒（更换修补）
2021/5/24
对应复合地层的刀具配置
2021/5/24
复合地层的刀具装备与对策
・ 可更换滚刀与强化先行刮刀 ・ 如岩石强度在30Mpa以下可使用强化先行刮刀进行掘进 ・ 如岩石强度为30～250Mpa则应适用滚刀进行掘进
2021/5/24
滚刀的形状与特点
尺寸 mm
： 17 英寸
允许负荷： 250 kN min
高渗透性10-3
10-4
一般渗透性
10-5
砂
砾石
高浓度膨润土 复合式盾构
EPB + 添加剂
粘稠度系数 IC
渗透系数 k [m/s]
弃土容重
泡沫
EPB盾构 泥水盾构

6
1）软土土压平衡盾构机
主要用于软土、砂土、杂填土、粘土、粉质粘土、砂质粘土、淤泥质粘土、粉土、交杂少量砾石等地 层，如北京、上海、西安、南京、长春、苏州等地铁部分标段。
7
2） 复合式土压平衡盾构机
主要用于长沙、昆明、南京、南昌、南宁等中风化、微风化砂质泥质板岩、中风化泥质粉砂岩、砾砂、角 砾、块石、圆砾、碎石等交互复合地层，及用于成都、兰州、广州、深圳等中粗砂、松散卵石、密实卵石、 上软下硬、岩层等地层。
Injection
70%
50%
Screw conveyor 0%
Discharge
16
Earth Pressure
Plug area
Without injection With injection
100%
80% 0%
70%
50%
土压平衡盾构渣土压力分布图
Tunnelling Equipment
2. 泥水盾构 刀盘及切口环
32
二、盾构机的始发
盾构始发所需准备工作如下： 始发基座安装就位，并安装临时轨道 盾构机吊装、组装完成并调试验收 测量控制点及监测点布设完成并测取初始值 始发反力架安装就位 始发洞门防水帘布安装完毕并完成始发洞门破除
33
安装始发基座 盾构吊装组装调试
安装反力架 安装洞门密封
凿除洞门
29
SMW工法
适用于砂层、淤泥、粘土层，加固宽度小，造价较低，是此类地层最安全可靠的加固方法之一。 该方法成桩效果好，止水性好，对周围地层影响小。
优点：加固质量高，桩体连续、强度高（粘土中0.5～1MPa，砂和卵石中0.5～3MPa），适用 于各类软土地层。
缺点：对于上软下硬地层不适应，造价偏高。

水 压
式
土 压 式泥 水
式 加
压
式泥泥
水 浆
加 式
压
式
全开敞式
全开敞式盾构机是指没有隔墙、开挖面敞露状态的 盾构机,根据开挖方式的不同,又分为手掘式、半机械 化式及机械式三种,这种盾构机适用于开挖面自稳性好 的围岩,在遇到开挖面不能自稳的地层时,则需进行地 层超前加固等辅助施工方法,以防止开挖面坍塌,
(3)圆形隧道建筑限界 (盾构法施工) ,如线路最小 平面曲线半径R=300m,圆形隧道建筑限界的直径 宜为φ= 5200mm,
Φ=5,200
4350
850
(4)马蹄形隧道建 筑限界(暗挖法施 工),马蹄形隧道 内部净空尺寸,应 考虑施工误差才O3 能满足建筑限界 的要求,一般在建 筑限界的两侧及 顶部各增加100m,
⑤多圆盾构(Multi—CircularFaceShield)
多圆盾构是近年日本开发的新型盾构,其中的双圆盾构 可以用来修建区间隧道,一次开挖完成双线区间隧道,可以 比两个单独的圆形隧道降低工程成本工10%,减少开挖面 积15%,三圆盾构既可用来修建地铁车站隧道,拆下中间盾 构后又成为两个单独盾构,可以修建区间隧道,
• 管片宽度为1.2m, 厚度为350mm；
• 隧道拼装形式一般 分为以下两种：
• 1、通缝拼装； • 2、错缝拼装；
• 管片类型：
• 钢管片
• 钢筋混凝土 管片
管片成环后
管片外径(6200 ) 管片内径(5500 )
盾壳(6340 )
防水橡胶膨胀止水带的制作
止水带制作
包角粘子
同步注浆的作用
• 同步注浆可以对管片的环 与环之间的高差进行有效 的控制,以免管片推出盾尾 管片 后管片下沉或上浮量过大, 引起管片碎裂,

尺寸 ： 17 英寸 允许负荷： 250 kN 材质 ： 特殊工具钢
允许磨损量 ： 20 mm
允许线速度 ： 150 m / min
转动力
： 70 Nーm
2019年11月15日11时8 分
刀盘耐磨损对策
刀盘外周堆焊钉状耐磨物
外周进行硬化耐磨层堆焊
2019年11月15日11时8 分
耐磨ＩＮＧ板
刀盘驱动部土砂密封
• 超小型盾构
φ<1m
• 小型盾构
3.5m≥φ≥1m
• 中型盾构
6m≥φ≥3.5m
• 大型盾构
14m≥φ≥6m
• 超大型盾构
18m≥φ≥14m
• 特大型盾构
φ>18m
2019年11月15日11时8 分
• (4) 按掘削面的敞开程度分类
全部敞开式：无盖敞开式、有盖敞开式 部分敞开式：网格式 封闭式：中心支承式、中间支承式、周边支承 式
2019年11月15日11时8 分
•THE END •THANK YOU !
2019年11月15日11时8 分
• （1）工期条件的制约 • （2）造价因素的制约 • （3）环境因素的制约 • （4）基地条件的制约 • （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
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3 盾构机选型举例
3.１武汉地铁的路线与地质
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二号线穿越汉口和武昌，隧 道穿越地质种类比较全面： 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。
开挖直径： 前护盾直径： 主机长度： 总长度包括后配套： 总重量包括后配套： 最小曲线半径：

台车连接在管片安装机的托架梁上，随着盾构机的掘进沿 掘进方向运动。拖车在铺设的轨道上行走。
台车的结构可以使电瓶车进入第二台台车，电瓶车运输管 片、砂浆、备件和其它油料。
二、盾构的施工准备
1、地面施工准备 ①出土、管片存放
隧道正式推进前，施工场地先平整、硬化、维护。分别在 车站端头井处设置集土坑、管片存放场地、车辆保洁设施 和挖掘机的场地。组织专用运土车辆，按照规定的时间、 路线以及弃土场地运输渣土。
②浆液制备
每环同步注浆量为6.1m3，根据实际需要设两套拌浆系统， 供盾构推进时注浆用。为减少砂浆的运输距离，拌浆设备 设在井口旁，拌浆设备采用30m3/h全自动砂浆搅拌站，为 减轻劳动强度及减少灰尘飞扬，采用散装水泥、粉煤灰及 膨润土、另外搅拌站旁还设外掺剂仓库、砂堆场，20m3 贮水箱。
③集土坑
1825年布鲁内尔开始在伦敦泰晤士河下修建高6.8m， 宽11.4m的矩形盾构隧道，历时18年，到1843年布鲁 内尔完成了全长370m的隧道，隧道经历了5次特大 涌水牺牲了6人。（具体请看视频：《盾构的起源》）
2、盾构的主要分类
迄今为止，盾构主要分为四代盾构机：第一代是 手掘式盾构机、第二代是半机械式盾构机、第三 代是闭胸式盾构机、第四代大断面、高智能化、 断面多样化盾构机。根据工作原理分为土压平衡 式盾构、泥水平衡式盾构和复合式盾构，我们项 目部目前所用的是土压平衡式盾构，今天重点讲 述土压平衡式盾构。
隧道施工时分别在盾构左右始发井旁各设一集土坑，集土 坑上设置倒土架；根据实际经验每环出土量为70方左右， 假设每班最多可完成9环，集土坑容积要至少需要700m³， 才能满足施工的连续性。
3）中盾
中盾又称支撑环，前盾和中盾是用螺栓上紧并焊接 在一起的。

第四章盾构的种类及选型4.1 盾构机的种类盾构的分类方法较多,可按盾构切削断面的形状；盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能；挖掘土体的方式；掘削面的挡土形式；稳定掘削面的加压方式；施工方法；适用土质的状况等多种方式分类。

见表4.1。

1. 按挖掘土体的方式分类按挖掘土体的方式,盾构可分手掘式盾构、半机械式盾构及机械式盾构三种。

①手掘式盾构:即掘削和出土均靠人工操作进行的方式。

②半机械盾构:即大部分掘削和出土作业由机械装置完成,但另一部分仍靠人工完成。

③机械式盾构:即掘削和出土等作业均由机械装备完成。

2. 按掘削面的挡土形式分类按掘削面的挡土形式,盾构可分为开放式、部分开放式、封闭式三种。

①开放式:即掘削面敞开,并可直接看到掘削面的掘削方式。

②部分开放式:即掘削面不完全敞开,而是部分敞开的掘削方式。

③封闭式:即掘削面封闭不能直接看到掘削面,而是靠各种装置间接地掌握掘削面的方式。

3. 按加压稳定掘削面的形式分类按加压稳定掘削面的形式,盾构可分为压气式、泥水加压式,削土加压式,加水式,加泥式,泥浆式六种。

①压气式:即向掘削面施加压缩空气,用该气压稳定掘削面。

②泥水加压式:即用外加泥水向掘削面加压稳定掘削面。

③削土加压式(也称土压平衡式):即用掘削下来的土体的土压稳定掘削面。

④加水式:即向掘削面注入高压水,通过该水压稳定掘削面。

⑤泥浆式:即向掘削面注入高浓度泥浆( ＝1.4g/cm3)靠泥浆压力稳定掘削面。

⑥加泥式:即向掘削面注入润滑性泥土,使之与掘削下来的砂卵混合,由该混合泥土对掘削面加压稳定掘削面。

4. 组合分类法这种分类方式是把2、3两种分类方式组合起来命名分类的方法(见表4.2)。

这种分类法目前使用较为普遍,是隧道标准规范盾构篇中推荐的分类法。

这种方式的实质是看盾构机中是否存在分隔掘削面和作业舱的隔板。

全开放式盾构不设隔板,其特点是掘削面敞开。

掘削土体的形式可为手掘式、半机械式、机械式三种。

这种盾构适于掘削面可以自立的地层中适用。