《盾构选型与施工》ppt课件-文库吧

【正文】

泥 水 盾 构 机开 胸 模 式欠 土 压 模 式闭 胸 模 式加 气 压 模 式泥 水 模 式加 气 压 模 式隧 道 掘 进机 总 称地 层 分 类 与 盾 构机 之 间 的 关 系盾 构 机 的 适 应性 分 类盾 构 机 选 型( 二 类 )盾 构 机 选 模 式( 六 种 )上隧 863项目 小松（土压） 综述 开挖直径 6340mm 6340mm 整机长度 59000m 61380mm 盾构主机总重 250T 330t（总重 ?） 盾壳厚度 40mm 40mm 刀盘 刀盘形式 平面直角 开口率 35% 40% 切削刀 主切削刀 96把 切刀 78把 重量 31t 螺旋机 扭矩 45knm 出土能力 260m3/h 191m3/h 盾构机并非通用设备，是量身定做的，应当根据地层进行盾构机选型 。 1） 软土盾构 2)复合盾构机 主要参数 川崎（土压平衡） 住友（泥水盾构机） 综述 开挖直径 6140 mm 6140 mm 主机长度 mm 8150 mm 开口率 15﹪ 15﹪ 滚刀 5双刃（外圈） 9双刃（外圈） 中心刀 圆盘凸起刮刀 圆盘凸起刮刀 额定转矩 389 tm 239 tm 脱困扭矩 583 tm 359 tm 螺 旋 机 外径 650 mm 最大扭矩 tm 初期盾构配置 中期盾构配置 平面圆角刀盘； 41把单刃滚刀； 480Knm扭矩； 螺旋机扭矩 40Knm 细部部件名称 海瑞克（土压平衡） 开挖直径 6280 mm 护盾直径 6250mm 盾壳厚度 45mm 开口率 28﹪ 滚刀 39把 重量 54t 额定转矩 4346kNm 脱困扭矩 近期复合盾构主要参数 细部部件名称 罗瓦特 罗宾斯 开挖直径 6280mm 6300 mm 护盾直径 6250mm 6260 mm 主机长度 8770 mm 开口率 33% 37% 滚刀 41把 39滚刀 重量 60T 额定转矩 665TM 5628 脱困扭矩 832TM 7316 复合盾构的总体参数 1，刀盘＞ 50t； 2，开口率约 30%； 3，滚刀刀刃＞ 39；刀间距 ≤100mm； 4，刀高度差 ≥35mm； 5，额定扭矩＞ 4300knm； 6，螺旋机最大扭矩＞ 215knm 粉细砂 卵石层 粗砂砾层 中细砂砾层 粉细砾层 粗砂 泥砂 粘土 地层渗透性与盾构选型 10 泥水盾构 土压平衡盾构 透水系数(m/s) 1 101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 问题一：选择土压平衡还是泥水平衡？ 选型时的几个困惑 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。 43 问题二：采用面板式还是幅条式？ 44 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，复合地层开口率在 30%左右，面板开口小，强度高，易于刀具布置，对正面土体支撑效果较好，土压波动小；缺点是传感器对正面土体的压力反映不够准确，渣土进入土仓相对困难。 幅条式：优点是开口率大，渣土易进入土仓，不易形成泥饼，刀盘不易被堵，正面土压能较准确的反映；缺点是正面土压波动较大，容易引起地表沉降，刀盘比较薄弱，不易满足复合地层刀具的布置和刀盘本身刚度的要求。 目前复合式盾构开口率基本趋于一致，在 30%左右，重点保证刀盘中心开口率，刀盘总重量在 56吨左右；软土盾构刀盘在 20吨左右。 问题三：刀具的选择和布置 单刃滚刀 双刃滚刀 三刃滚刀 切削刀 先行刀 47 滚刀仿形刀（复合地层） 柱形仿形刀（软土地层） 重型撕裂刀 48 中心滚刀 中心鱼尾刀 49 刀具配置方式 刀具的布置方式需要充分考虑工程地质情况，进行针对性设计，不同的工程地质特点，采用不同的刀具配置方案，以获得良好的切削效果和掘进速度。根据地质条件特点，可以大致分为四种地层：软弱土地层；砂层、砂卵石地层；风化岩及软硬不均地层；单纯的纯硬岩地层。 软弱土地层 如南京、上海、杭州等地，其地质条件主要以淤泥、粘土和粉质粘土为主， 在软弱土地层一般只需配置切削型刀具，如：切刀、周边刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。以南京地铁盾构为例，刀盘采用面板式结构，装有 1把鱼尾形中心刀， 120把切刀， 16把周边刮刀及 1把仿形刀。切刀安装在开口槽的两侧，覆盖了整个进碴口的长度。刮刀安装在刀盘边缘。由于刀盘需要正反旋转，因此切刀的布置也在正反方向布置，为了提高切刀的可靠性，在每个轨迹上至少布置 2把。在周边工作量相对较大，磨损后对盾构切口环尺寸影响较大，在正反方向各布置了 8把刮刀。考虑到刀盘的受力均匀性，刀具布置具有对称性。刀具安装采用螺栓固定，便于更换。在切刀或刮刀的刃口和刃口背面镶嵌有合金和耐磨材料，以延长刀具的使用寿命，切刀的破岩能力为 20MPa，可以顺利地通过进出洞端头的加固地层。 50 砂层、砂卵石地层 如北京、成都其地质条件主要以砂，卵石地层为主，如遇到粒径较大的砾石或漂石，应配置滚刀进行破碎。在砂层、砂卵石地层施工时，需设置（宽幅）切刀、周边刮刀、先行刀（重型撕裂刀）、中心刀、仿形刀等刀具。切刀是主刀具，用于开挖面大部分断面的开挖；周边刮刀也称保径刀，用于切削外周的土体，保证开挖断面的直径；先行刀在开挖面沿径向分层切削，预先疏松土体，降低切刀的冲击荷载，减少切削力矩，同时重型撕裂刀用于破碎强度较低和粒径较小的卵石和砾石；中心刀用于开挖面中心断面的开挖，起到定心和疏松部分土体的作用；仿形刀用于曲线开挖和纠偏。滚刀用于破碎粒径较大的砾石或漂石。 风化岩及软硬不均地层 如广州、深圳，上软下硬、地质不均的复合地层，且局部岩石的单轴抗压强度较高（ 150200Mpa）， 除配置切削型刀具外包括宽幅切刀、先行刀，还需配置滚刀，因而刀盘结构相对复杂。对于岩层首先通过滚刀进行破岩，且滚刀的超前量应大于切刀的超前量，在滚刀磨损后仍能避免切刀进行破岩，确保切刀的使用寿命。在曲线半径小的隧道掘进时，为了保证盾构的调向和避免盾壳被卡死，需要有较大的开挖直径，因此刀盘上需配置滚刀型的仿形刀（或超挖刀，超挖量 50mm左右）。 单纯的纯硬岩地层 如秦岭 1线隧道，隧道断面范围内以混合片麻岩和混合花岗岩两种岩石为主，刀具全部选用滚刀，无任何齿刀。有时，在刀盘面板周边开口处配备刮碴刮刀板。 51 在复合地层施工中，刀具配置的差异性主要表现在滚刀和先行刀的配置数量和刀具的高度、组合高度差等方面。