广州地铁盾构机选型参考

砂浆设备的选型【工程概述】 广州市轨道交通三号线北延段土建11标〖矮岗～新机场南盾构区间〗，土建工程从矮岗站始发井始发，最后到达机场南盾构吊出井，工程总长3536.735m 。

隧道为双线，其中明挖为296.246m ，盾构区间为3240.489m 。

单线盾构区间长度1620.350m 。

线路水平最小曲线半径为1000m ，隧道埋深4～13m ，最大纵坡为25‰。

隧道主要在〈3-1〉、〈3-2〉、〈3-1〉、〈4-1〉、〈7〉、〈8C-2〉层中穿过。

盾构区间施工，采用德国海瑞克公司EPB-Sheild φ6250mm 土压平衡盾构机进行盾构施工。

一、砂浆设备的选型：A 、盾构机同步注浆需用量的确定盾构机开挖面直径为：φ盾构机外经＝6280mm ，φ管片外经＝6000mm ，每环管片宽B =1.5m ，注浆扩散系数K 取1.5。

则Q 同步注浆＝K L Q Q ⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-422管片外经盾构机外π =6.07（m 3）考虑部分消耗，所以取每环的Q同步注浆＝6.5m 3。

B 、搅拌机按施工能力选型双线掘进，每小时按两环考虑，则需砂浆搅拌能力为2×6.5=13m3/h。

保险系数取2（理论与实际操作相差较大），则需搅拌站能力为13×2=24 m3/h；可按30 m3/h考虑设计能力。

初步选用HZS35搅拌站，其中搅拌机为JS750强制性搅拌机，配料斗为HPJ1200A（砂石称最大称量值2000kg、配料精度±2%；粉料称最大称量值360kg、配料精度±1%；水称最大称量值300kg、配料精度±1%）。

C、水泥罐的选型良好地质，双线可掘进30环，则需要砂浆量为30×6.5＝195m3。

而每m3中约含水泥300kg，则每天需要水泥量为58.5T。

需用80-100T水泥罐。

80T，直径为2.8m。

即100T水泥罐，可持续隧道掘进51.3环同步注浆用量。

盾构管片选型和安装林建平在盾构法施工中，管片的选型和安装好坏直接影响着隧道的质量和使用寿命。

本文根据广州地铁三号线客～大区间的实际施工情况，就盾构管片选型和安装技术做总结分析。

一、工程概况客～大盾构区间分为两条平行的分离式单线圆形盾构隧道，总长度为3016.933米，管片生产与安装2011环。

管片外径6000mm，内径5400mm，宽度1500mm，防渗等级S10，砼C50。

依据配筋将管片分为A、B、C三类，C类配筋最高、B类配筋最低；管片的楔形量38mm，分左转、右转、标准三类。

二、管片的特征1、管片的拼装点位本区间的管片拼装分10个点位，和钟表的点位相近，分别是1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。

管片划分点位的依据有两个：管片的分块形式和螺栓孔的布置。

拼环时点位尽量要求ABA（1点、11点）形式。

在广州盾构隧道管片要求错缝拼装，相邻两环管片不能通缝。

管片拼装点位有很强的规律，管片的点位可划分为两类，一类为1点、3点、5点、8点、10点；二类为11点、2点、4点、7点、9点。

同一类管片不能相连，例如1点后不能跟3、5、8、10这四个点位，只能跟11、2、4、7、9五个点位。

在成型隧道里两联络通道之间的奇数管片是同一类，偶数管片是同一类。

（竖列表示拼装好的管片，横向：√-表示可选后续的管片；×-表示不可选后续的管片）2、隧道管片排序鉴于管片拼装的规律性，所以盾构施工前必须对隧道管片做好排序，并根据设计，模拟出联络通道和泵房位置，管片拼到联络通道处时，点位要正好和设计点位符合，否则联络通道位置会被改变。

在本工程中，是从左线始发，第325、326环处是联络通道，此处拼装点位是11点，将标准块A3块拼到洞门位置。

盾构始发时的负环是6环，1环零环。

从负环到325环共332环，第325环是11点，相当于第332环是11点，那么负环第一环点位应该是1点，或3点、5点、8点、10点。

管片排序时，要优化洞门的长度，在广州洞门长度要求在400mm以上，一环管片的长度是1500mm，在条件允许的条件下，通过调整始发负环的位置，把每节隧道两端的洞门长度之和控制在1500mm以内，当隧道长度除以管片长度的余数大于两倍最小洞门宽度800mm（各地洞门的最小宽度要求不同）时，就取余数的一半为洞门长度。

盾构机选型标准(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1、盾构机选型依据地铁区间，线路总长：隧道埋深9～13米。

隧道洞身大部分处于残积层中，局部地段穿越花岗岩、辉绿岩全、强风化带或断层破碎带，结构松散，易软化、变形，产生坍塌。

花岗岩层面起伏大，存在差异风化现象。

地下水按赋存条件分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，砂层中具承压性。

主要补给来源为大气降水。

地下水埋深～米。

盾构隧道内径：5400mm，管片厚度：300mm，隧道外径：6000mm。

标准管片宽度：1200mm，分块数：6块。

本盾构隧道区间采用两台盾构机。

盾构机由站西端下井始发，推进至站东站起吊出井。

隧道地质情况、工程要求、环境保护要求、经济比较、地面施工场地大小等因素是盾构选型的基本依据。

根据国内外盾构施工经验与实例，我们认为，盾构机的选型必须满足以下几个要求：必须确保开挖空间的安全和稳定支护；保证隧道土体开挖顺利；保证永久隧道衬砌的安装质量；保证隧道开挖碴土的清除；确保盾构机械的作业可靠性和作业效率；保证地面沉降量在要求范围内；满足施工场地及环保要求。

2、不同开挖模式的工作原理盾构机的型式与工作特点目前世界上流行的盾构机按开挖模式主要可以分为两大类：敞开式与密闭式。

敞开式指盾构机的开挖面与机内的工作室间无隔板或隔板的某处设置可调节开口面积的出土口。

开挖面基本依靠开挖土体的自立保持稳定。

敞开式适用于地层条件简单、自立性好且无地下水的地层。

密闭式盾构机是在盾构机的开挖面与机内的工作室间设置隔板，刀盘旋转将开挖下来的碴土送入开挖面和隔板间的刀盘腔内，由泥水压力或土压或气压提供足以使开挖面保持稳定的压力。

密闭式盾构机适用于地层变化复杂、自立条件较差、地下水较丰富的地层，因为采用密闭式掘进可以有效地保证开挖面的自立与稳定，保证施工安全。

密闭式盾构机主要分为泥水平衡式、土压平衡式两类，代表了不同的出土方式和不同工作面土体平衡方式的特点，但适用地质与范围有一定的区别。

广州地区地铁隧道施工用盾构机选型1.1选型依据本标段的盾构选型主要依据广州地铁三号线【AA站一BB站盾构区间】（以下简称【A— B】区间）盾构工程招标文件和岩土工程勘察报告，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。

1.1.1工程条件AA站〜BB站区间隧道左右线总长6002.210m,其中盾构隧道左线长3000.010m,右线长3002.200m, 最小转弯半径800m最大坡度29.2%;隧道内径4 5400mm管片外径4 6000mm管片环宽1500mm本标段隧道采用两台盾构机施工，先后由AA站始发，向BB站掘进，施工隧道右、左线，掘进到达BB站后拆除。

右、左线隧道盾构始发时间相差一个月。

1.1.2地质概况（1）岩性特点根据岩土工程勘测报告，本区地层由第四系、白垩系下统组成，中间缺失第三系，第四系（ Q）厚8〜18米。

上部为第四系人工填土，厚0〜4米，全新统海陆交互相沉积的淤泥或淤泥质土、淤泥质砂，厚0〜7.9米；下部为上更新统陆相冲洪积形成的砂土层，厚0〜8.2米；底部基岩残积形成的粘性土层，厚0〜17.3米。

白垩系下统白鹤洞组广岗段（K1b2）厚400〜450米，由紫红色钙质粉砂岩，泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹浅灰色泥灰岩、泥岩组成，微层理发育，含方解石，常见钙质斑块及少量斑点状石膏。

洞身穿过的围岩有＜3-2＞、＜4-1＞、＜4-2＞、＜5-1＞、＜5-2＞、＜6＞、＜7＞、＜8＞、＜9＞各岩土层，洞身范围内主要为＜7＞、＜8＞、＜9＞岩土层，稳定性较好。

在隧道靠车站两端的YK13+824.2〜YK15+95CM YK12+25S YK14+344.7段隧道直接穿越淤泥层和砂层，隧道在该段埋深最浅（约为6.4m）,且YK13+87SYK13+95般地表有淋砂涌通过，隧道在该段埋深最浅，与涌河内地表水存在较强的水力联系，在掘进过程中极易坍塌，还可能发生喷砂、喷涌，是盾构机选型时考虑的重点。

广州地区地铁隧道施工用盾构机选型1.1选型依据本标段的盾构选型主要依据广州地铁三号线【AA站—BB站盾构区间】（以下简称【A－B】区间）盾构工程招标文件和岩土工程勘察报告，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。

1.1.1工程条件AA站～BB站区间隧道左右线总长6002.210m，其中盾构隧道左线长3000.010m，右线长3002.200m，最小转弯半径800m，最大坡度29.2‰；隧道内径φ5400mm，管片外径φ6000mm、管片环宽1500mm。

本标段隧道采用两台盾构机施工，先后由AA站始发，向BB站掘进，施工隧道右、左线，掘进到达BB站后拆除。

右、左线隧道盾构始发时间相差一个月。

1.1.2地质概况(1)岩性特点）厚根据岩土工程勘测报告，本区地层由第四系、白垩系下统组成，中间缺失第三系，第四系（Q48～18米。

上部为第四系人工填土，厚0～4米，全新统海陆交互相沉积的淤泥或淤泥质土、淤泥质砂，厚0～7.9米；下部为上更新统陆相冲洪积形成的砂土层，厚0～8.2米；底部基岩残积形成的粘性土层，b2）厚400～450米，由紫红色钙质粉砂岩，泥质粉砂岩、厚0～17.3米。

白垩系下统白鹤洞组广岗段（K1粉砂质泥岩夹浅灰色泥灰岩、泥岩组成，微层理发育，含方解石，常见钙质斑块及少量斑点状石膏。

洞身穿过的围岩有<3-2>、<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>、<9>各岩土层，洞身范围内主要为<7>、<8>、<9>岩土层，稳定性较好。

在隧道靠车站两端的YK13+824.2～YK15+950及YK12+250～YK14+344.7段隧道直接穿越淤泥层和砂层，隧道在该段埋深最浅（约为6.4m），且YK13+870～YK13+950段地表有淋砂涌通过，隧道在该段埋深最浅，与涌河内地表水存在较强的水力联系，在掘进过程中极易坍塌，还可能发生喷砂、喷涌，是盾构机选型时考虑的重点。

论地铁盾构管片选型世界经济的迅猛发展加速了城市化建设，城市人口和建筑密度的不断增加，加快了城市水电管网及轨道交通的建设。

在城市隧道施工中，由于地面及周边环境复杂，基本上都采用现在已经比较成熟的盾构法施工。

由于城市（重要）建构筑物、桥梁等较多，为节省投资资金，避免风险，保护建构筑物等，盾构隧道的曲线越来越多，半径越来越小，多管片的拼装质量要求越来越高，对管片选型技术要求也越高。

本文结合几个案例分析探讨盾构管片选型技术。

一、管片的结构与拼装形式过去，广州市盾构每环管片由六块管片组成（L1、L2、L3、B、C、K），分为标准环、左转弯、右转弯环，拼装时主要靠调节K块的位置来确定管片的转向，重而与设定的轴线进行耦合。

首先，介绍管片的点位的由来。

考虑管片的受力情况，一般采用错缝拼装的形式进行，由于管片的横向螺栓有十套，因此，管片通常的点位就按10个点位来区分。

如下图所示：图一图二管片的具体形式决定每块管片的角度，任意相邻两点所对应的夹角为36°（图一所示）。

但是，1点和11点中间夹着12点，那么，1点和12点的夹角就是18°，11点和12点的夹角也是18°，同理可证5点和7点的角度是18°。

其次，偏移量的计算公式。

从图二中可得转弯环的管片最大楔形量为38（mm），管片的外径是6000（mm）。

根据Tanа=38/6000=0°21′46.33″ ∵а=в可得到：∴偏移量=Tanв×1500=9.5（mm）通过计算结果得出转弯环的最大偏移量是9.5（mm）。

再次回到正面点位图，可以看出只有12点、3点、6点、9点的时候是最大偏移量的位置，而管片的点位中没有12点和6点，即得3点和9点位置是管片偏移量最大的位置（9.5mm）。

举个例子，左转弯环的管片拼在1点位时，管片的偏移量是如何计算的。

其实1点位的时候，正好是偏离12点位18°，假如左转弯是拼装在12点，根据左手定则（食指和拇指撑开呈90°）可知，食指做指向的方向是代表点位，拇指的方向是最大楔形量的位置（右转弯则用右手定则）。