盾构选型介绍.docVIP

4.1盾构机的选型研究 4.1.1 盾构机的选型原则 盾构选型是盾构隧道能否优质、安全、快速建成的关键工作之一，选型时主要遵照以下原则： （1）选择的盾构机型和功能必须满足工期和安全要求，确保城市中各类密集建筑物的稳定、安全，使隧道建设与社会和谐共存。 （2）选用的盾构要求其性能与本标段内的工程地质、水文地质条件及防冻要求相适应。 （3）选用的盾构应具有良好的可靠性，并提供类似地质、施工条件下同类型盾构的施工实例及其适用效果。 （4）盾构制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。 （5）依据哈大客运专线长春隧道施工设计图及工期要求， 根据土压平衡盾构与泥水平衡盾构的适应性比较选定。 4.1.2盾构隧道线路条件 （1）长春隧道由暗挖段、始发井、盾构法掘进隧道和到达吊出井组成，最大开挖直径14770mm，总长4600m的直线隧道。 （2）管片外径14.31m、管片内径13.11m，线路最大纵坡2%，见工程示意图4.1-1。 图4.1-1哈大客运专线长春隧道工程示意图 （3）隧道围岩为Ⅴ～Ⅵ级，围岩较差，粉质黏土松软，泥岩成岩作用差，二者具弱膨胀性，遇水易崩解，围岩易塌落，对洞口暗挖施工影响大。隧道通过细砂、粗砂含水层时（DIK690+850～DIK691+420），涌水量相对较大，洞身开挖有可能发生局部涌水、或流砂现象。 （4）主要工程问题及其盾构适应性设计。 1）有利切割加固地层、洞身底部风化岩和长距离掘进的刀盘、刀具耐磨设计； 2）工作面泥浆压力的精确调节与控制是盾构功能设计重点； 3）刀盘上设有多点刀具磨损检查工具； 4）常压下换刀和气压下换刀的快速作业配置； 5）有利于盾构大件运输、组装的的分块设计； 6）大直径盾的始发和到达条件（始发托架、反力架及洞口密封装置等）设计。 （5）隧道采用标准环钢筋混凝土管片衬砌，左、右转弯环管片的楔形量为40mm。管环外径14.31m，内径13.11m，管片宽度2m，由7+2+1块管片组成，错缝拼装。每块管片所对应圆心角约40度，重量约14.5t。 4.1.3土压平衡与泥水平衡盾构的比较 根据本隧道特点，选择适应于该隧道地质条件的土压平衡盾构和泥水加压式盾构进行综合比选，见表4.1-1。 约 土压平衡盾构和泥水加压式盾构比较 表4.1-1 比较项目混合式泥水加压平衡式盾构土压平衡盾构地层适应性适合淤泥质粘土、粉土、粉细砂等各类软土地层需要通过渣土改良技术（注入泡沫、膨润土及泡沫聚合物）适应不同地层刀盘所需扭矩能耗能耗小能耗较大刀盘磨损率较小较大开挖面稳定能力好较好施工场地需泥浆处理场，施工场地较大不需泥浆处理场，施工场地较小地面沉降控制压力控制精度高，对地面沉降控制精度高，更适用于大直径的盾构掘进机压力控制精度相对较低，对地面沉降控制精度相对较低，更适用于中小直径的盾构掘进机泥土输送方式泥水管道输送，可连续输送，输送速度快而均匀；占用隧道空间小，更便于隧道内的结构和路面同步施工。螺旋机出土，土箱运输，可能间断不连续，施工速度较慢；占用隧道空间较大，不便于隧道内的结构和路面的同步施工。对周围环境影响泥浆处理设备噪音、振动及碴土运输对环境产生影响较大碴土运输对环境产生一定影响施工存在问题水土不易分离，泥浆处理困难地表沉降控制与施工人员的施工经验关系密切，需经验丰富的盾构操作手。设备费用及经济性施工成本大施工成本较小国内外应用情况国内外曾大量应用，应用经验成熟国内应用趋势增多，工程经验稍少。1、在控制开挖工作面稳定性、地表沉降方面、施工安全方面及保证施工进度方面优于土压平衡盾构。 2、从国内外已建成的实例看，大直径泥水加压平衡盾构施工经验成熟，目前在中国应用的大直径盾构隧道均采用泥水加压平衡盾构。它在控制开挖面稳定、减少地表沉降方面较为有利外，在适应长距离推进，减少刀头磨损方面显示出较高的优越性。 4.1.4 泥水盾构的基本构成 1、泥水盾构基本构成框图如图4.1-2。掘进刀盘是稳定掘削面的重要因素，利用泥水稳定掘削面及刀盘面板挡土。 图4.1-2盾构基本构成图 2、盾构将制备泥浆由送泥泵并通过一套管路送入开挖仓与掘削下的渣土搅拌混合后，再由排泥泵及一套管路排入地面泥浆处理系统，进行三次渣浆分离和泥浆重复利用处理。如此往复循环： 一次处理的功能是把渣浆泵送到振动筛，再利用湿式离心机等设备将0.074mm以上的大量渣土分离出来，渣土含水量控制在30%以下，以利清渣运输。余下泥浆经配制后，送入盾构掘进面再次利用。 二次处理由凝聚沉淀和脱水设备构成，处