盾构选型研究课件.doc

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： 选择的盾构机型和功能必须选用的盾构求其性能与本标段内的工程地质、水文地质条件相适应。 选用的盾构应具有良好的可靠性类似地质、施工条件下型施工实例及其效果。 盾构制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。 依据线隧道图，盾.1.2盾构隧道线路条件 （1）长春隧组成，最大开挖直径mm，总长40m的直线隧。 线路纵坡%，见-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）主要问题刀具磨；具检查； 常压下换刀和气压下换刀的作业； 隧采用环混凝土管片衬砌，管片的楔形量为mm。管环外径m，内径m，管片宽度m，由块管片组成，错缝拼装。每块管片所对应圆心角度重量约t。.1.4 泥水盾构的基本构成1、泥水盾构构成框图如图-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-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，处理含颗粒为0.074mm以下的泥浆，达到排放标准的即可排放，否则需进行三次处理； 三次处理主要对水进行PH值调整和降浊处理并达到水的环保排放标准。 .1.5 泥水盾构泥浆压力控制效果。 1、传统泥水盾构开挖仓的泥浆压力、泥浆制备质量和掘削渣量管理（判断掘削面稳定）是泥水盾构掘进的控制重点，是稳定掘削面的核心。 2、传统泥水盾构开挖仓的泥浆压力变化较大(+/-1.0bar)，容易使隧道开挖面不稳定及塌陷。见下图-3。 图-3 传统泥水盾构开挖仓的泥浆压力变化 .1.6 混合式盾构气垫调节原理 1、泥浆通过气垫对隧道开挖面施加压力实现支撑作用，支持压的力分布图见-4。该压力的控制由压缩空气控制单元控制。施工工程师须把各掘进面的水平压力值及说明交给盾构操作者执行。 2、气垫调节仓内的气垫产生支持压力传至泥浆后，泥浆的液位高度可调。由于掘削面水、土压力呈梯型，一般将液位高度稳定在机器轴线位置。 3、承压产生的支持压力传输到开挖仓，压力波动由气压调节组件控制见气压调节作用图-5，由于气垫作用和空气调压组件反应灵敏，使泥浆的压力波动小。 隧道开挖面支持压力的分布 1 泥浆 Pl 空气压力 2 泥浆液位 Pso 顶部悬浮液压力 3 压缩空气气垫 Psu 底部悬浮液压力 4 压力挡板 ( 悬浮液密度 5 分隔仓板 D 盾构直径 6 支撑区域 hl 承压仓高度 7 处于外界压力下的区域 图-4 混合式盾构支撑压力分布 图-5气压调节作用图 4、在盾构机开挖仓内设置分隔钢板将仓分成两个室，其中设有一个气垫（压）室，目的是达到精确调节泥浆压力变化，精确率可达+/-0.05bar，平衡压力的变化很小，有利开挖面的稳定，见混合式盾构泥浆压力变化图-6。 图-6混合式盾构泥浆压力变化图 5、空气压力能够在超过0.5Mpa的高工作压力范围内自由调节，补偿泥浆液位压力的差值。 6、调节器无需电力，调节器安装了两个独立的单元来防止可能出现的干扰，并用于维保停机阶段和断电情况下（高压电缆延伸时）。可利用储存的气压暂时提供开挖仓中支持压力，等待电力恢复。 .1.7 开挖仓与气垫调压仓设计1、开挖仓充满了通过气垫调压仓，提供给开挖面压力平衡的泥浆。 2、开挖仓的下部设分隔仓门，门打开并与气垫仓连通，调节气垫仓中气压而开挖仓中泥浆支持压力。 3、关闭下部的分隔仓门，能在常压下安全进入隔栅区域，进行维护和保养或清除障碍物。4、隔板上部安装有双人闸，为需要带气压进入开挖仓工作时使用 5、底设 6、冲洗系统减少了开挖仓内碴土粘结或大量碴土沉积的情况, 并降低扭矩要求和刀具的二次磨损。 .1.8 采用面板闭式刀盘对本工程的适应性 1刀盘中心部分较大的开口率易于碴土进入开挖仓2、刀盘外缘区域有耐磨保护并安装有2把滚刀，易于在地层混凝土加固段进行隧道开挖。 3、采用重型刀盘设计、双向旋转、可安装较多数量的刮刀