《装备制造技术）２０１２年第３期
盾构机选型分析
袁吉 ，王春战２ 摁口，工臂Ｒ
（１．陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南７１４０００；２．中铁一局城轨公司，陕西西安７１０００１）
摘要：针对盾构机的合理选型问题，以长江某江底隧道工程为例，分析了选型过程，为施工过程中盾构机的选型提供有
益的参考和借鉴。 ’ 关键词：盾构；隧道；选型
中图分类号：Ｕ４５５．３＋９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ６７２—５４５×（２０１ ２）０３－０１ ７７—０２
根据隧道尺寸、长度、覆土厚度与地层状况等因 素，来选定盾构机的工作，简称盾构选型Ｉ”。盾构选型
合理与否，直接影响盾构推进的成败，也关系到盾构
设备费用投入及盾构施工安全等。
据国外经验，盾构机类型主要取决于施工地段
地层的透水系数，小于１０ ｍ／ｓ时，选用土压平衡盾 构；大于１０ ｍ／ｓ时，选用泥水盾构；介于二者之间
时，两种类型均可［２］。在确定了类型之后，需要依据施
工区地层的性质，对刀盘型式进行选择，并对各制造
商的方案做进一步对比，选出最优方案，这就完成了
盾构的初步选型。
１ 工程地质概况
对隧道工程项目周边的工程地质及水文地质进
行调查、测绘，借助基岩地质图、地质构造图分析可 知，本区基岩地层构造较复杂，隧道穿越地层上部由
粉细砂、中粗砂组成；中部由粉细砂组成；下部基岩 为泥质粉砂岩夹砂岩、页岩。隧道穿越区域砂层占了
将近８Ｏ％。地面及地下环境复杂，地面交通、建筑物、
地下构筑物、管线、水利设施等遍布施工区域。
２选型要求 封性。 （３）刀盘刚性好，布置合理，能够适应土、岩共存
复合地层施工。 （４）能对刀具磨损自动监测。 （５）设置人闸，能使人员和材料进出泥水舱，方
便检查和更换刀具。 （６）具备及时准确且高精度的导向系统，以适应
快速掘进的要求。
３盾构机类型比较选择
对于土压平衡式盾构机和泥水平衡式盾构机而 言，各有自己的特点。土压平衡盾构机，在含水砂层
泥水平衡法：
地下水位高、水压大的地层中特别适合使用泥水式盾构机，因为泥水式盾构是将水、土及添加剂混合制成的泥水经输送管道压人泥水舱，用泥水压来平衡掌子面的水土压。掘进时刀盘切削下来的土砂进入泥水舱，搅拌后经泥浆泵送到地表的泥水分离系统，待水土分离后再把滤除掘削土砂的泥水重新压送回泥水舱。如此不断循环完成掘削、排土、推进。在盾构机中泥水平衡式盾构对地层的扰动最小，地面沉降最小。
泥水式盾构机其掘削面稳定主要是靠泥水成膜后，产生双向隔离作用的结果，即泥水舱内的泥水不能再进入掘削地层(杜绝了泥水的损失，保证了外加推进力有效地作用在掘削面上);与此同时地下水也无法涌入泥水舱(防止喷泥)。对于砂卵石地层，砾石粒径大，渗透系数大，若注入普通泥水，容易发生逸泥和喷水现象，使开挖面失稳。因此为了防止开挖面坍塌，泥水式盾构机一是可以采用面板式刀盘，设置槽口开关装置，以确保掘进时的安全;二是可以专门配制适于砂砾层中使用的注入泥水。
泥水式盾构机若采用面板式刀盘，应根据特有的砂卵石地层条件来选定切削槽口的宽度和数量，并根据最大砾径来确定开口率。目前泥水盾构槽口最大宽度为250 ～ 350 mm，因此能够进入泥水舱内的漂石粒径小子300～400 mm[4]，进人舱内的漂石会被二次破碎，经排泥管排出。对于不能进入仓内的大块漂石，则要采用工作面进行破碎。如果地层松散，无法提供破碎反力则工作面刀盘破碎就可能失败，则也只能采用开仓人工破碎的处理方式。同样开仓前也需使用压气、注浆、冻结等辅助措施保证前方土体稳定。总之，处理大砾石和漂石对于采用面板式刀盘的泥水式盾构机来说难度偏大。
若专门配制适于砂砾层中使用的注入泥水，则可以采用欧洲的一种泥水盾构机，采用辐条式刀盘，在泥水舱内设置一隔板，后方为压气室，通过气压来调控泥水压使掌子面平衡，不但其泥水压可以控制得比较准确，而且该泥水盾构机可进入的卵石直径可达1.5 m左右[5]，对于处理成都的大砾石、漂石是比较有利的，缺点是专门配制泥水将使成本增加。
无水大粒径砂卵石盾构综合施工技术
王海明;夏清华;黄福昌;张浩
【摘 要】结合北京地铁10号线二期某区间选用的加泥式土压平衡盾构施工情况,着重从盾构选型、刀具优化、渣土改良等方面,分析和研究了在无水大粒径砂卵石地层中的盾构综合施工技术.结果表明,选用加泥式土压平衡盾构对无水大粒径砂卵石地层具有一定的适应性,且无水大粒径砂卵石地层采用敞开式或半敞开式盾构具有可行性.%Taking the earth pressure balance shielding method adopted
during the second-phase construction of Beijing Subway Line 10 as the
background, authors of this paper made an analysis on the comprehensive
shielding technology for waterless large sandy gravel strata, emphasizing
the selection of different types of shielding machines, optimization of the
machine's tools, and improvement of the quality of soil, etc. The results
indicate that the earth pressure balance shielding method is applicable to
large sandy gravel layers, and that it is feasible to use the open or semi-open shielding in large grain pebble stata.
【期刊名称】《都市快轨交通》
泥水平衡盾构机施工原理介绍
泥水平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的先进设备。它采用泥浆平衡法进行施工，能够在地下进行高效、安全的隧道开挖。本文将详细介绍泥水平衡盾构机的施工原理。
1. 泥水平衡盾构机的基本原理
泥水平衡盾构机是在隧道掘进过程中，通过注入泥浆控制地下水位，保持隧道工作面正常工作环境的一种盾构机。它采用了泥浆平衡法，即通过在隧道工作面注入泥浆，使泥浆的密度与地下水的压力平衡，从而达到控制地下水位的目的。
2. 泥水平衡盾构机的工作原理
泥水平衡盾构机主要由刀盘、前后密封、螺旋输送机和泥浆系统等部分组成。在施工过程中，首先将泥浆通过泥浆系统供给到刀盘前部的刀具上。刀盘旋转时，刀具将地层土壤切削下来，同时将泥浆与土壤混合成泥浆浆体。
泥浆浆体通过螺旋输送机送出隧道，同时通过密封系统保持隧道工作面的压力平衡。泥浆与地下水的压力平衡可以有效控制地下水位，防止水和土壤的涌入，保护工作面的稳定性。
3. 泥水平衡盾构机的施工过程
泥水平衡盾构机的施工过程可以分为以下几个步骤：
(1) 预处理：在施工前，需要对隧道工作面进行预处理，包括地下水的降低和土层的加固等。
(2) 开挖：泥水平衡盾构机开始工作后，刀盘旋转切削土壤，并通过螺旋输送机将土壤与泥浆混合成泥浆浆体。
(3) 输送：泥浆浆体通过螺旋输送机将土壤从隧道中输送出去，同时保持隧道工作面的压力平衡。
(4) 支护：在土壤被切削后，需要进行隧道工程的支护，以确保隧道的稳定和安全。
(5) 后续处理：隧道开挖完成后，需要进行后续的清理工作，包括清理刀盘和螺旋输送机等设备。
4. 泥水平衡盾构机的优势和应用
泥水平衡盾构机具有以下优势：
(1) 施工速度快：泥水平衡盾构机可以实现连续作业，施工速度较快。
(2) 施工安全：泥水平衡盾构机采用了泥浆平衡法，能够有效控制地下水位，减少地层涌水和塌陷的风险。
(3) 对环境的影响小：泥水平衡盾构机在施工过程中，通过注入泥浆控制地下水位，减少对周围环境的影响。
