土压平衡盾构机选型.docVIP

土压平衡盾构机选型 1选型程序 由于施工与工程本身的各种条件密切相关，盾构法施工较之一般的隧道施工技术具有更大的针对性，即盾构机本身与工程之间的适应性，什么样的工程条件决定了需要什么样的盾构机。因此在盾构法施工当中，盾构机的选型问题非常突出，选型成功与否，直接决定着掘进施工的成败。 盾构法修建隧道所需的土建技术是通过盾构机的一系列操作来反映的，因此盾构机选型的过程是一个土建技术与机电技术有机结合的复杂过程。 一般盾构机选型流程如图1－1所示。 图1－1 盾构机选型流程图 图1－1盾构机选型流程图2选型依据 2.1工程、水文地质条件 1）工程地质 需要着重考虑下述施工地层特性的影响： 隧道埋深及上覆地层的软硬程度； 掘进地层的软硬程度及软硬不均情况的分布； 岩石抗压强度； 岩石完整性系数； 岩石变形模量大小； 不良地质与特殊地质的有无； 2）水文地质 岩土的富水性及渗透性大小； 地下水类型及赋存与补给方式； 地下水力联系好坏； 2.2掘进长度及过程 除掘进总长度以外，有无调头、过站施工。 2.3管片尺寸、拼装 盾构隧道管片外径、内径，管片厚度，管片宽度，分块数，管片的拼装方式。 2.4线路平面条件 平曲线半径、直线段曲线段长比率。 2.5线路纵断面条件，隧道埋深 竖向转弯半径，最大坡度，最小坡度，竖曲线个数。隧道平均埋深，最小埋深等。 2.6掘进速度要求 2.7掘进方向误差要求 一般不超过±50mm。 2.8地表沉降量要求 一般情况下须控制在+10mm/-30mm范围内； 2.9盾构机寿命 分主要部件寿命及主轴承寿命要求。 2.10周围环境 1）地面建筑物 建筑物分布密度； 建筑物平面与盾构隧道相位置关系； 建筑物层高、结构类型、完好程度、重要程度、规模大小； 建筑物基础类型、桩基与盾构隧道的相对位置关系。 2）地下管线 地下管线平面分布、埋深、类型、抵御变形能力、重要程度、盾构隧道相对位置关系有关。 2．11盾构机价格 除价格因素外，盾构机制造商的业绩、信誉、实力、售后服务水平、允许的制造周期等因素。 3盾构机可靠性设计 由于盾构推进的不可逆转性；在推进过程中基本不存在大范围深层次维修的空间及时间；再加上单段掘进距离较长，因此一旦推进开始，除了少量可快速处理的问题允许出现以外，一般不应也不能出现较大的机电故障及缺陷问题，这既是施工进度方面的需要，也牵涉了很大的质量、安全问题。因此盾构机的可靠性设计显得十分重要。一般在选型时以下几个方面需要予以重点考虑: 1．盾构机设计参数是否按照掘进区间的工程条件确定。 2．主轴承寿命大小设计。 3．螺旋输送机的耐磨性及密封性设计。 4．刀盘扭矩大小的设计。 5．刀盘开口率及耐磨性设计；刀具类型、数量、刀间距；刀体材料及抗压性能；换刀方式。 6．土仓内碴土改良系统的设计（数量、分布及防堵塞设计）。 7．铰接设计方式，可否满足曲线施工、方向修正时的要求。 8．设计平均掘进速度能否满足要求。 9．控制系统是否具有自动及手动控制模式，能控制推进力、刀盘扭矩、推进速度、土仓压力、螺旋输送机转速等参数。数据采集处理传输系统的及时有效性，是否具有故障自动诊断系统。 10．盾构机掘进方向控制能力及自动纠偏能力牵涉的导向系统设计。 11．管片背侧注浆方式的设计。 12．人闸的密封性设计。 13．盾尾密封刷道的可靠性设计。 4盾构机几项重要的技术要求 1．在遇到不同的地层时可以更换不同的刀具。 2．必须尽可能多的适应于掘进各种砂土、粘性土、各种强、中、微风化岩地层。 3．刀盘的驱动和推进系统必须具有足够的扭矩和推力，以确保在软、硬岩中均能提供足够的动力。 4．盾构必须具有足够的土压平衡调节能力，保证开挖面的稳定，控制地表隆陷不超过+10/-30mm。 5．土碴改良装置应有泡沫、泥浆、水等注入机构，且可实现自动控制和手动控制，以保证碴土的塑流性和不透水性。 6．控制系统应具有自动、半自动、手动控制模式，能控制推进力、刀盘扭矩、推进速度、土仓压力、螺旋输送机转速、出碴门开口度等参数。具有故障自动诊断系统。 7．必须有同步注浆系统，及时有效的对管片背部和地层间的空隙进行充填。 8．具备自动导向测量及纠偏功能。 9. 曲线段施工能力。 5 盾构机选型各部需要重点考虑的问题 5.1刀盘 1．刀具类型、数量及在面板上的分布方式； 2．刀具布置的层次； 3．刀间距； 4．刀具材料、更换方式、破岩能力； 5．刀盘开口率、刀盘中心区的开口率；开口率的可调节性； 6．刀盘的支撑方式； 7．刀盘上泡沫口的数量、分布方式及需要疏通时的便利考虑； 8．刀盘刚度； 9．刀盘开挖直径。 10．刀盘上搅拌棒数量及对碴土的改良设计。 5.2前盾 1．主轴承密封设计及设计寿命； 2．刀盘驱动方式，扭矩大小设计； 3．搅拌棒数量及对