全断面硬岩及软弱不均地层盾构作业指导书.pdf

全断面硬岩地层盾构掘进作业道指导书 1 目的和适用范围 盾构隧道开挖断面范围为中～微风化硬岩地层时，盾构掘进速度慢，盾构姿态控制难 度大，设备及刀具磨损严重且刀具更换频繁等，在盾构选型合理的基础上选择合适的掘进 模式，对盾构掘进参数和盾构姿态严格控制，并加强刀具管理，以确保盾构安全顺利推进。 本作业指导书适用于隧道开挖断面为全断面硬岩（岩石单轴抗压强度≥30Mpa ）盾构 掘进施工。 2 依据 2.1 盾构区间工程施工设计图纸，盾构区间详细勘察报告，补充地质勘察报告，施工调查等 资料。 2.2 《盾构法隧道施工与验收规范》（GB 50446-2008 ）、《地下铁道工程施工及验收规范》 （GB50299-1999 ）、《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009 ）、《地下防水工程质量 验收规范》（GBA50208-2002 ）等相关的国家作业规范。 2.3 我公司在全断面硬岩地层盾构掘进施工方面的经验。 3 职责 3.1 项目部工程技术部负责方案的编制、技术交底、盾构掘进指令的下达、盾构线行控制， 现场监督检查和指导等工作。 3.2 项目部安质部负责现场安全文明施工、管理、质量监督、检查等工作。 3.3 项目部物设部负责材料供应验收，设备供应、进场验收和设备维修保养，刀具、设备备 件供应等工作。 3.4 项目部综合部负责换刀作业人员体检及后勤保障等工作。 3.5 项目部盾构作业队负责实施。 4 盾构机的选型 4.1 选型原则 隧道穿越处岩石硬度、裂隙发育程度等地质特征直接决定了盾构机性能要求，选择或 设计适应地质条件的盾构机很关键：刀盘的刀具配置、开口率、推进系统功率等应按岩石 最大硬度设计，液压电机的功率按照岩石最大强度进行设计，刀盘和螺旋应有防磨损保护 措施。进入硬岩段掘进时应将刀具换成滚刀。 4.2 选型举例 4.2.1 盾构机参数 某盾构区间岩石平均强度 70Mpa 以上，最大单轴抗压强度可达 159Mpa,该区间左、右 线分别采用一台海瑞克盾构机及一台维尔特盾构机。 2 台盾构机在设计制造时均考虑了对不同地层的适应性，设计扭矩大，推力大。 刀盘驱动电机总功率均为 945KW, 维尔特盾构机设计最大扭矩 9550kNm，设计最大推 力 36000kN ；海瑞克盾构机设计最大扭矩 5300kNm，掘进推力可达 39910kN，均能满足各 种粘性较大砂土层和各种硬岩地层的盾构工程。 4.2.2 盾构机刀盘配置 重型刀盘 （1）刀盘是最重要的部件，两台盾构机均配备了滚刀和齿刀可互换的重型刀盘。在 较软的地层中掘进，刀具主要以标准刮刀和齿刀为主；在硬岩中掘进时，可以把所有的齿 刀更换为滚刀进行掘进。刀具全部采用背装式，以方便换刀具（如图 4-1,4-2 ）。 图4-1 维尔特刀盘 图4-2 海瑞克刀盘 （2 ） 开口形式：刀盘开口率设计均为 28% ，既能有效的抵挡土体、保持开挖面的稳 定，又能最大限度的开挖围岩，使碴土顺利进入泥土舱，方便有效的建立起土压平衡。 （3 ）刀具配置符合岩层硬度要求：左线岩层最大硬度 119Mpa，设计破岩能力为 120Mpa；右线岩层最大硬度 159Mpa，设计破岩能力为 160Mpa。各参数如表4-1 盾构机的主要参数 表4-1 盾构机类型 滚刀间距 滚刀单刀承载力 设计最大推力 设计最大扭矩 维尔特盾构机 85mm 27t 9550kNm 36000kN ； 海瑞克盾构机 95mm 25t 5300kNm 39910kN 4.2.3 刀盘及螺旋的耐磨设计 在开挖硬岩地层过程中，由于地层中石英含量较高，地层对设备的磨损通常很大,必须 考虑设备防止磨损的保护措施，两台盾构机对以下关键部件的防磨损保护做了特殊设计： （1） 刀盘结构防磨损措施 刀盘母体采用耐磨性、焊接性、冲击韧性极好的 16MnR 材料制作，在刀盘外缘设有 三圈可更换的耐磨条，面板外缘和正面也用了高硬度耐磨焊丝拉网堆焊了 5mm 厚的保护 层，极大地提高了刀盘母