地铁土压平衡盾构机选型案例.doc

地铁土压平衡盾构机选型案例 中铁西南科学研究研究员 柴永模执笔 2010.4 缟写 2018.7 补充 纲 要：地铁用盾构机选型必须根据盾构工程岩土勘察报告、相关技术规范、工期、各类盾构机的功能、特点、对工程的适应性而定。本例根据广州市轨道交通二、八号线【南洲站-洛溪站盾构区间】土建工程投标书中的土压平衡盾构机适应性、可靠性、先进性、经济性选型编写，对其中的技术要点和成都地铁盾构机资料做了补充，可供工作中参考。 关键词：地铁 隧道 盾构机 选型 1 盾构机选型原则及依据 本标段的盾构机选型主要依据广州市轨道交通二、八号线工程【南洲站-洛溪站盾构区间】土建工程招标文件和岩土工程勘察报告，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，特别是参考广州地铁的在建和已建盾构工程，按照适应性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机选型。 1.1工程地质及水文地质特点、难点 区间隧道顶板主要位于白垩系红层强风化带7、白垩系红层中风化带8和白垩系红层微风化9中，局部位于第四系中粗砂3-2，红层残积土5-2中，隧道底板主要位于白垩系红层中风化带8和白垩系红层微风化带9中，局部位于白垩系红层强风化带7中。 盾构机出南洲站，过三滘河，隧道埋深为16.5m，抵达中间风井，过珠江水道，隧道埋深最小为13.5m，穿越长大公司及彩虹花园，隧道覆土埋深为25m，抵达洛溪站。 区间地势平坦，沿线地面除南端穿越的珠江河道和其支叉河涌外，多为建筑物和道路街道，道路管线纵横，人流拥挤，交通繁忙，地面施工干扰严重。线路地段处河网地带，属河口三角洲冲积平原。有河流冲淤积阶地、河床及微丘台地，第四系海陆交互相冲淤积层相对发育。 地下水贮存方式分为第四系松散层和全风化带中的孔隙潜水、强~中风化基岩裂隙水。 1.2盾构机的技术要求 （1）基本功能要求 要求盾构具有开挖系统、出碴系统、碴土改良系统、管片安装系统、注浆系统、动力系统、控制系统、测量导向系统等及其功能部件。 （2）对软岩的适应性要求。 ① 具备土压平衡和欠土平衡掘进模式，并在掘进过程中可方便转换； ② 足够的刀盘驱动扭矩和盾构推力； ③ 合理的刀盘及刀具设计，开口形状及合理位置，足够的刀盘开口率； ④ 优良的碴土改良系统； ⑤ 盾构本体在压力状态下的防水密封性能； ⑥ 可靠的盾构机防喷涌设施； ⑦ 能有效的防止刀盘中心结泥饼； ⑧ 功能完善可靠的人舱设计； ⑨ 具备管片壁后同步注浆系统； (3)对硬岩的适应性要求。 ① 刀盘及刀具对硬岩的切割能力； ② 盾构刀盘、螺旋输送机的抗磨损； ③ 对刀具的抗磨损保护； ④ 易于更换刀具。 （4）特殊地段的通过能力 ① 下穿建筑物，盾构机应具备保压能力。 ② 过水系及河涌，盾构机应具备防喷涌的能力。 ③ 穿红层防结泥饼能力，刀盘要具有足够的开口率和良好的改良渣土装置。 （5）精确的方向控制。 盾构从始发至到达站的施工区间内，其导向系统必须具有很高的精度，采用先进的激光导向技术保证盾构掘进方向的正确。 （6）环境保护。 盾构施工时对周围自然环境的保护，即地面沉降满足设计要求，无大的噪声、震动等，施工时使用的辅助材料如油脂、泡沫等不能对环境造成污染。 （7）掘进速度满足计划工期要求。 根据计划工期安排，标段计划平均月进度为188m，最高月进度为240m。 （8）设备可靠性、技术先进性与经济性的统一。 整体设计的可靠性，即对地质的适应性。设备本身的性能、质量、使用寿命等的可靠性。盾构机设计应该采用对先进技术及经济性因素。按照可靠性第一，技术先进性第二，经济性第三的原则进行选型。 1.3 不同厂商的盾构机对比 目前在国内有过施工经验的盾构厂商主要是德国海瑞克、维尔特及日本三菱等几家公司，其盾构主要参数对比如表1所示。 表1 盾构主要参数对比表 盾构机 海瑞克 维尔特 日本三菱 设备总长（m） 74 69.5 66.10 盾壳长度（mm） 7580 8800 8520 总重（t） 520 510 510 管片长度（mm） 1500 1500 1500 管片数量 5+1 5+1 5+1 盾构型式 EPB EPB EPB 盾身外径（mm） 6250 6260 6260 密闭室注浆点 5 刀盘4+螺旋机2 刀盘4+螺旋机3 刀盘型式 圆盘型，开口率28% 辐条圆盘型，开口率31% 辐条圆盘型 开挖直径（mm） 6280 6280 6310/6280 刀具种类及数据 9把17单刃滚刀,8把17双刃滚刀，4把17三刃中心滚刀，68把齿刀，8把周边刮刀 普通刮刀86，片式割刀49，边缘保护刀20，中心刀1，扩挖刀2 普通刮刀58，片式割刀86（滚刀20）边缘刀42，中心刀一组 偏心扩挖刀 1个 2个