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《盾构机分类及选型》课件

《盾构机分类及选型》PPT课件
本课件将介绍盾构机的分类和选型，帮助您更好地了解和选择适合用于隧道掘进的特种土木工程机械设备。
作用：盾构机通过推进的方式在地下隧道掘进过程中同时完成支撑和爆破土层的工作。
结构和组成部件：盾构机由主体结构、推进系统、导轨系统、排土系统、液压系统等部件组成。
优缺点：矩形盾机具有适应性强、施工环境控制较好的优点，但刀盘转动较为复杂，构造复杂度较高。
开式盾构机
开式盾构机是一种常见的盾构机结构形式。
基本结构：开式盾构机由盾体、刀盘、推进室等部分组成，前部没有闭合的壳体。
工作原理：开式盾构机通过刀盘的旋转挖掘土层，同时进行支撑和排土工作。
适用工程特点和范围：开式盾构机适用于软弱土层、沉积层等多种地质条件下的隧道掘进工程。
优缺点：圆盾机具有掘进速度快、施工效率高的优点，但在硬岩地层中的适用性较差。
矩形盾机
矩形盾机是另一种常见的盾构机类型。
基本结构：矩形盾机由盾体、刀盘、推进室等部分组成。
工作原理：矩形盾机通过刀盘的旋转和前铰链的作用挖掘土层，同时推进室内进行支护，实现隧道的掘进。
适用工程特点和范围：矩形盾机适用于较硬的地层，如岩石、玄武岩等，能够应对不同地质条件下的隧道工程。
盾构机的分类
盾构机可按照不同的方式进行分类。
按推进方式分类：圆盾机和矩形盾机。
按盾构机构型分类：开式盾构机和封闭式盾构机。
圆盾机
圆盾机是一种常见的盾构机类型。
基本结构：圆盾机由盾体、刀盘、推进室等部分组成。
工作原理：圆盾机通过刀盘的旋转挖掘土层，同时推进室内进行支护，实现隧道的掘进。
适用工程特点和范围：圆盾机适用于软弱土层、淤泥层、砂质土层等多种地质条件下的隧道掘进工程。

盾构施工管片质量控制与选型技术要点(课件)

第三章
盾构施工管片质量控制关键环节
3、联络通道段（1）联络通道段有四环为特殊管片，拼装点位固定，且无楔形量，因此在进入联络通道前要将盾尾间隙调整到位，盾构姿态良好；（2）若联络通道处在曲线上，要提前考虑掘进的偏转量，掘进控制好要提前调整油缸行程差，管片提前顺应转弯形式，避免在联络通道位置出现较大的错台和破损。
施工过程中常见的质量问题及原因分析
管片渗漏水：管片渗漏水主要在管片接缝处和吊装孔位置。造成管片渗漏水的主要原因有： 1、管片的止水条粘贴质量存在问题，不牢固、有缝隙； 2、拼装时止水条被挤裂、挤掉、变形严重； 3、拼装时止水条上带有泥沙，管片挤压时止水条被割破； 4、管片破损、裂缝较大或管片外弧面破损； 5、管片错台或管片浮动较大造成的止水条松动。
36.14 11.74
第二章
施工过程中常见的质量问题及原因分析
盾构施工中常见的质量问题主要围绕管片的外观质量和线性控制，管片质量问题主要分为错台、破碎、渗漏水三类，线性控制的问题主要表现在成型隧道的轴线与设计轴线偏差超限。
管片质量问题虽然表现为三类，但产生问题的原因往往是相同的，甚至这些问题不是单一出现，产生这些问题最主要的原因就是管片选型不当、盾构间隙不足和管片拼装控制不严；成型隧道超限的问题更多出现在施工程序管控不严，技术管理不严谨。
（一）：前文已经将管片楔形量的问题，大的选型原则和比例的问题讲解了，针对单环或后几环的情况，应当如何进行考虑，第一次选型方法是在前文的基础上更为具体的计算，把曲线段单环掘进的理论变化量和管片楔形量进行结合。在曲线段，要实现良好的拼装环境和最大限度的拟合线性，盾构机的姿态和前进方向必须与设计轴线高度契合或者沿着曲线的割线前进。
第三章

盾构法隧道施工设备选型和技术管理精品PPT课件

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。

盾构技术PPT

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；

盾构选型(海瑞克)ppt课件

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
9
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
20
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，

不同地质条件下的盾构选型ppt课件

3、根据地层的渗透系数进行选型
（1）渗透系数是土渗透性强弱的定量指标，定义为单位水力梯度下的单位流量，表示水通过土体空隙的难易程度，量纲为距离/时间，常用m/s，即水每秒钟透过土体空隙的距离。（2）渗透系数越大，土体透水性越强，即土中空隙越大，土体越松散；反之则土体越密实。通常，渗透系数越大，地层含水量亦越大，即为富水地层。
ppt课件.
36
六盾构选型的主要方法
水压＞0.3Mpa——泥水式或增大螺旋输送机长度或采用二级螺旋输送机
水压＜0.3Mpa—土压式
ppt课件.
37
六盾构选型的主要方法盾构选型依据-地质、水文
渗透系数
渗透系数渗透系数
k＜10-7m/s ——土压式 10-7m/s＜k＜10-4m/s ——土压、泥水式 k＞10-4m/s ——泥水式
一引言
广州地铁一号线经过风化岩石地层，由于盾构机械的不适应性，在此地层段掘进速度低、刀具磨耗严重、地表沉降大、出现泥饼现象等等，甚至还导致三栋3～4层楼房坍塌。
ppt课件.
6
一引言
广州地铁二号线由于盾构刀具配置不合理，刀具凸出刀盘面板层次不协调，装备扭矩不足，导致刀盘经常形成泥饼，盾构掘进速度缓慢。
ppt课件.
27
五盾构选型的主要步骤
2、盾构选型主要步骤
（1）在对工程地质、水文地质条件、周围环境、工期要求、经济性等充分研究的基础上选定盾构的类型；对敞开式、闭胸式盾构进行比选；（2）根据地层的渗透系数、颗粒级配、地下水压、环保、辅助施工方法、施工环境、安全等因素对土压平衡盾构和泥水盾构进行比选；（3）根据详细的地质勘探资料，对盾构各主要功能部件进行选择和设计：如刀盘驱动型式，刀盘结构型式、开口率，刀具种类与配置，螺旋输送机的形式与尺寸等；

盾构机分类及选型PPT课件

（最大排出粒径：
700mm
（带轴式螺旋机）
1.0～ 24 rpm
常用最大： 55.7 kN-m 脱困时最大：65,0 kN-
Ｌ型方式（管片拼装作业空间大）
无线遥控操作
高速：1.5rpm 低速：0.3rpm 两级调速（高速・低速无线遥控切换）可实现微调、微动操作
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防止粘土附着对策（１）
• 在刀盘进土口位置装备高压水喷射管
24,000 kN
2,000kN×12根
25
3.６主要机械性能（方案）
• 螺旋出渣机驱动
• 驱动形式
• 排土量 φ250mm×500mmL）
• 直径 • 转速 • 驱动扭矩
m
• 管片拼装装置
•形式
• 操作方式
• 转动速度
•
•调节
2021/3/28
液压驱动方式（装备动力：110 kw）
280 m3 / h
• 大型盾构
14m≥φ≥6m
• 超大型盾构
18m≥φ≥14m
• 特大型盾构
φ>18m
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7
• (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
•
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8
• (5)按掘土出土器械的机械化程度程度分类人工挖掘式、半机械掘削式、机械掘削式
衬砌法(ECL工法) PC-ECL工法
边掘进边组装管片盾构工法
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• (11)综合分类
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2 盾构机选型
• 盾构掘进机选型依据 ❖(1) 土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成分等个参数） ❖(2) 开挖面稳定（自立性能） ❖(3) 隧道埋深、地下水位 ❖(4) 设计隧道的断面 ❖(5) 环境条件、沿线场地（附近管线和建筑物及其结构特性） ❖(6) 衬砌类型 ❖(7) 工期 ❖(8) 造价 ❖(9) 宜用的辅助工法 ❖(10) 设计路线、线形、坡度 ❖（11）电气等其他设备条件

盾构管片选型分解课件

稳定可靠。
04 盾构管片安装工艺
管片拼装工艺流程
准备工作
检查管片质量、清理拼装场地、准备拼装工具
等。
拼装管片
按照设计要求，将管片逐块拼装成环，确保管片之间的连接牢固、密
封性好。
注浆填充
在管片拼装完成后，对管片之间的空隙进行注浆填充，以确保隧道结
构的稳定性。
质量检测
对拼装完成的管片进行质量检测，包括管片连接、密封性、平整度等
定期检查与维修
定期对管片进行检查，发现潜在问题及时进行处理和维修。
06 盾构管片选型案例分析
案例一：某地铁盾构隧道管片选型
总结词
考虑因素全面、注重实际需求
详细描述
在某地铁盾构隧道项目中，管片选型需综合考虑地质条件、隧道设计、施工环境及后期运营维护等因素。根据实际需求，选择合适的外径、厚度、混凝土强度等参数，确保隧道结构安全、施工顺利进行。
案例二：某污水处理厂管片选型
总结词
注重耐久性、环保要求
详细描述
在某污水处理厂项目中，管片选型需充分考虑耐久性及环保要求。选择高强度、耐腐蚀的材料，合理设计管片结构，提高整体稳定性。同时，注重管片接缝的密封性能，防止
污水渗漏，确保厂区及周边环境的安全。
案例三：某大型水利工程管片选型
总结词
注重稳定性、抗水压能力
管片养护与脱模
管片养护方式
根据气候条件和混凝土性能，选择适当的养护方式，如自然养护、蒸汽养护等，确保管片的强度和耐久性。
管片脱模时间
根据混凝土的初凝时间和管片的形状尺寸，确定合适的脱模时间，确保管片在脱模过程中不发生损坏。
管片养护与脱模注意事项
在养护和脱模过程中，应注意防止管片开裂、变形等问题，采取相应的防护措施。

盾构选型与地层特征 ppt课件

砂砾大卵石
松散砂砾固结砂
混有大卵石的砂砾
大卵石层
10～40 >40
×△
A·B
× △ A·B × × A· × ×
△○
A·B
△ ○ A·B △ ○ B × ×
×△
A·B
△ ○ A·B × × A· × ×
×△
A·B
× △ A·B × × B × ×
注（1）手掘式盾构、半机械掘削式盾构、机械掘削式盾构、网格式盾构，原则上采用气压工法。无：不使用辅助工法 ○：原则上适合条件 A：化学注浆工法有：使用辅助工法 △：使用时须加讨论 B：降水法 ×：原则上不适合的条件
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，绿色区域为粗砂、细砂区，即可使用泥水盾构，也可经土质改良后使用土压平衡盾构，黄色区域为卵石砾石粗砂区，为泥水盾构适用的颗粒级配范围。
- A○-
A ○-
△○
△△ A ○ -
○
-
△△
○-
△ ○ A △△ A ○ -
○
- A △△ A ○ -
△ △ A △△ A ○ -
△△
△△ A ○ -
盾构刀盘驱动方式比较表
序号 1 2 3 4 5
6
7
项目
变频电动机驱动（A）பைடு நூலகம்一般电动机驱动（B）液压驱动（C）
说明
驱动部外形尺寸后续设备
效率（％）起动电流

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郑州地铁1号线02合同段项目部
盾构施工基础知识学习
1.2为什么要做盾构选型？
——盾构是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征来“量身定做” 的特殊设备。 ——盾构施工的成功率，主要取决于盾构的选型。 ——据统计盾构施工事故的80%以上原于盾构选型失误。
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郑州地铁1号线02合同段项目部
盾构施工基础知识学习
盾构机的组成：盾构机主要有五部分组成，壳体、排土系统、
推土系统、衬砌拼装系统和辅助注浆系统。盾构机的壳体由切口环、支撑环和盾尾三部分组成，并与外壳钢板连成一体；排土系统主要是由切削土体的刀盘、泥土仓、螺旋出土器、皮带传送机、泥土运输电瓶车等部分组成。
盾构按支护地层的形式主要可分为： ——敞开式盾构（自然支护和机械支护两种） ——压缩盾构（压缩空气支护） ——泥水盾构（泥水支护） ——土压平衡盾构（土压平衡支护）
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盾构施工基础知识学习
1.5盾构操作模式
盾构操作模式：是指在一定机型的基础上，根据特定的盾构施工环境，盾构强度（对岩石或超粒径卵石应考虑， 40Mpa以下为软岩、150Mpa 以上为特硬岩）
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盾构施工基础知识学习
——含水率：影响碴土改良的配合比 ——液塑限：影响泥饼的形成 ——标惯系数N值：影响磨损和掌子面自稳 ——粘聚力c值：影响泥饼和掌子面自稳 ——内摩擦角φ值：影响磨损和掌子面自稳 ——容重γ值：作为按重量控制出碴的依据 ——孔隙率：作为按体积控制出碴的依据，松散系数。
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盾构施工基础知识学习
盾构类型与地层颗粒级配关系
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盾构施工基础知识学习
5、刀盘结构形式的选择：
5.1、刀盘的主要功能：
——开挖功能
——稳定功能（稳定掌子面）
——搅拌功能（对土仓的碴土进行搅拌）
5.2、刀盘的结构形式
——面板式（泥水盾构均采用面板式刀盘）
4、盾构机型选择：
加泥式土压平衡盾构可以适用于冲积砂砾、砂、粉土、黏土等固结度较低的软弱地层。但对加泥的辅助工法应进行研究。
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盾构施工基础知识学习
泥水盾构适用条件 ——砂砾粗砂区为泥水盾构适用的颗粒级配范围 ——粗砂、细砂区可使用泥水盾构 ——当地层的渗透系数大于10-4m/s时宜选用泥水盾构 ——当水压大于0.3Mpa时宜选用泥水盾构
——辐条式
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盾构施工基础知识学习
5.3、面板式刀盘的特点
——面板式刀盘向辐条式刀盘转变也就是开口率逐步加大的过程
——采用面板式刀盘时，土仓压力与开挖面压力之间存在压降，这个压降大小与开口率大小有关、与碴土流动性有关，从而使得开挖面的土压难以控制。所谓的欠压掘进，也就是土仓内欠压，并不是开挖面欠压。如果调查成熟经验时，必须结合刀盘开口率、地质条件、
效益是目标。
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盾构施工基础知识学习
3、盾构选型的依据：
盾构选型应以工程地质、水文地质为主要依据，综合考虑周边环境、隧道埋深、设计线形、工期、始发与接收井等。
选型依据的重要工程与水文地质参数：
——颗粒分析：290mm及以上为超粒径，80mm以上为大粒径，
0.075mm以下为粉粒或粘粒（一般粉粒或粘粒含量在 30%~40%的碴土改良相对简单）
复合式土压平衡盾构操作模式可分为：
——敞开式
——半敞开式
——闭胸式
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盾构施工基础知识学习
2、盾构选型的原则：
盾构选型是盾构法隧道能否安全、快捷、经济的关键工作之一。
盾构选型的基本原则如下：
⑴安全可靠（适应性）
⑵技术先进（掘进效率）
⑶经济性（设备经济）
总目标还是为了综合效益，安全是保障、技术是关键、
盾构施工基础知识学习
盾构选型
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盾构施工基础知识学习
选择好盾构为干好
地铁工程打基础
邹超 2009年10月25日于郑州【盾构施工基础知识学习】
郑州地铁1号线02合同段项目部
盾构施工基础知识学习
1、概念：
1.1盾构法
• 盾构法：【shield tunnelling method】指的是利用盾构进行隧道开挖、衬砌等作业的施工方法。盾构是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工。
郑州地铁1号线02合同段项目部
盾构施工基础知识学习
• 盾构法施工的基本条件：（1）线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；（2）隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m；（3）相对均质的地质条件；（4）如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m；（5）从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。
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盾构施工基础知识学习
碴土改良、土仓压力、同步注浆、二次注浆及地面隆沉情况，综合判定。
——采用面板式刀盘，受开口率影响，碴土进土仓不顺畅，易粘结和堵塞，且刀具负荷大，使用寿命短。
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1.3盾构的类型
盾构的类型：是指特定的盾构施工环境，特别是与特定的工程地质、水文地质特征相匹配的盾构的种类。根据施工环境盾构机类型可分为： ——软土盾构 ——硬岩掘进机（又称小TBM） ——复合盾构
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盾构施工基础知识学习
1.4盾构的机型
盾构的机型：是指根据工程地质和水文地质条件，盾构所采用的最有效的开挖面支护形式。
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盾构施工基础知识学习
——孔隙水压力：当水压力大于0.3Mpa时，若选择土压平衡盾构，应对螺旋的喷涌有特殊要求 ——渗透系数：当渗透系数小于10-7m/s时可选择土压平衡盾构，当渗透系数大于10-4m/s时应选择泥水盾构
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盾构施工基础知识学习