， 4.3  盾！构选型与配置 【。 【4.3.1  盾】构施工？段工程地质的—复杂性主《要反映在基础地质(！主要是围岩岩性)】和，工程地质特》性的多变方面—。盾构选？型时应？综合考虑并对不【同选择进《行风险分析后择【其优者从《保持：工作：面的：稳定、控制地面沉】降的角度来看—使用泥水平衡盾构要！比使用土压》平衡盾构的》效果：好一些？特别是在江河—湖等：水域、存在密集【的建(构)筑—物以及上软下—。硬的地？层，中施工？时采用泥水平衡盾构！。还可以降低地质【变，化差异大造成的施】工风险在特殊—施工环境中施工【安全是盾构选—。。型时的一项极其重要！的因素盾构》。。选型的主要方法包括！地层渗透系数法、地！层颗粒级配法等【 《 ：。    地层渗透】系数法当地层的渗】透，系数：小于10-》7m：／s时可选用土压】平衡盾构；当地层】。的渗透？系数为？。1.0×1》0，-7m／s～1【.0×？10-4m》。／s时既《可，以选用土压平衡盾】构也：可以选用泥》水平衡盾《构；：当地层渗透系数大】于1.0×》10：-4m／s时宜【选用泥水平衡盾【构对于渗水系数较大！的地层如果》。。采用土压《平，衡式盾构施工螺旋输！送机“土《塞效应”难》以形成螺旋输—送机出渣会发生【大量“喷涌”现象这！样对施工非常—不利；同时土—仓压力波动大地【面沉降很难控制对】于渗透系数较小的隧！道如果采用泥水平衡！式盾：构施工主要》制约因素《是隧道渣土排—。。放，需要较长的》管道：及需要昂贵的—泥水处理设备在环境！要求高的场合—还应采用渣土压【滤设备同时耗—。费大：量的膨润《土工程造价较高【    ！ 地层颗粒》级配法土压平—衡盾构主要适—用于粉土《。、粉质黏土》、淤泥质粉土、【粉砂层？等地层的施工；砾石！粗砂地层宜选—用泥水平衡盾构施】工；粗砂、细砂【地层既可《选用泥水平衡盾构也！可在土质改》良后选用土压平衡盾！构；：含漂石？、砂卵？石地层宜《选用土压平衡盾构当！岩土中的粉粒和黏粒！的总量达到40％】以上时通常会选用】土压：平衡盾构相》反的情况则选择泥】水平衡盾构比较合适！ ， 4.3.！2  ？盾构：选型主要依据工程地！质及水文条件、隧道！线路和结《构设：计要求周边》环，境条件？。采用的？辅助施工方法—以及：施工安全、环保和工！期要求并《结合以往施工经验等！方面因素综》合判断 — ，     —1  工程地质及】水文地质条件包括地！。层岩：。性及分布状况—、地层软硬程度、】地下水位、地层渗】透，性等同时《要特别注意大—粒径卵砾石地层、】漂石：。、高：灵敏度软土、—松散沙层、软硬【混合地层《、地中障碍》物、可？燃及有害《。气体等 ！  ： ， 2：  隧道线路—及结构设计条件包】括线路？平纵：。断，面(最小曲线半径】、最大坡《。度)、建《筑，限界、隧道埋—深、连续掘进长度、！衬砌结构形式及【分度参数《等 【    4  环境！条件包括工程周边】的建(构《)筑物状况》、地下管《线，情况、道路交通【状况、控制沉降要】求盾：。构，施工过程中应注【重对：环境的保护防止【。施工过程中产生【的，废弃物、噪声等【对环境产生污染对泥！水平衡盾构而言泥浆！处理不彻《底泥浆中的悬浮或半！悬浮状态《的细土颗《粒不能完全分离出来！弃浆量大会对周【围环境造成影响 ！ 4.3.】4  刀《盘，是盾构的关》键部件其质量和【性能直接影响土体】开挖效率以及—。。施工质量和安全刀】盘的结构和刀—具等应满足地质条】件和工程《要，求等 》。。。。 ：   ？  2？  砂土《、粉土和黏》性，土地层宜采用辐条】式结构或开》口率较？。大的面板《。式结构复合》地层宜采用面—板式：结构泥水平衡盾构一！般采用面《。板式刀盘《土压平？衡盾构根据工程地质！可选用面板式—或辐条式刀盘—。    ！ 采用面《板式刀盘时由于渣土！经刀盘面《板的开口进入开【挖仓开挖仓内的土】压力与开挖面的土】压力之间《产生压？力降其大小受面板开！口的影响不》易确定从而》使得开挖《面的土压力不易控制！由于受面板开—口率的影《响渣土进入开挖仓不！顺畅、？易粘：。结和易堵塞面—板式刀盘的优点是】通，过，刀盘：的开：口，可以限制进入开挖仓！的卵石粒径》在风化岩及软硬【。不均地层或上—软下硬地层掘—进时应？采用面板《。式刀：盘 ？    【 辐条式《刀，盘渣土流动顺畅不易！粘结和堵塞由—于没有面板》的，阻挡渣土从开—挖面进入《开挖仓时《没有土压《。力的衰减《开挖面土压等—于测量？土压因而能》对土压？进，行有：效的管理能有效【地控：制地面沉降》因此辐条式刀盘【对单一软土地层的适！应性比面板式刀盘】好 —     面板式】刀盘与辐条式刀盘的！特点对比见表1 ！。 表》1  面板》式，刀盘与辐条》式刀盘特点》对比 】    ！ 3  刀具—配，置是盾构刀》。具设计中非》常重要的内容其【配置是否适合—应用工程的》地质条件直》接影响？刀盘的使《用寿：命，、切削效果、出土状！况、掘？进速度和施工效率】等 》 ，  ：   切刀和—刮，。。刀等切削类刀具【一般：适用于砂、卵石【、黏土？等松散地层岩石强度！较大时应配置滚刀 ！ 4.3】.5  刀盘主驱动！。是刀盘的《动力系统应根—据地质条件、环【境和施工要求等确定！主驱动形式、刀【盘转速和驱动主【轴密封 —     【1，  刀盘《主驱动？形式主？要分为？两种变频电机—驱动和液压驱动【变，频电：机驱动设备费—用高但是具有—较高的？传动效？率，较低的能源消耗【；液压驱动》具，有良好的抗冲击能】力和过载保护性【能维修保养相对简】单可靠？性高因此两种驱【动方式在盾》构上都得到广—泛的使用《变频电机《驱动适用于较为【单一地质《扭矩：突变情？。况较少的地层；【液压驱动能》够适应所《有地质但配》置较大驱动功率【时系统复杂可靠【性有所下降 — ？     —刀盘主驱动方式特点！对比：见表2 【 ：表2：  刀盘主》驱动方式特点对【比 ？ 】 ，     刀盘最】大设计扭矩指刀盘】机构所能提供的最大！扭矩主要考虑切削】土体阻力《及附加？阻力刀盘扭矩计算】可按下式计算— ！     式】中T刀盘装备总扭】矩(k？N·m)； ！        ！   D刀》盘外径(m)； 】    】       α】扭矩系数α》＝α1×α2×α0！土压平衡盾构不宜】小于16《； 《 ，       】 ，。  ： α1支《承系数； 】      【    《 α2土质系—。数； 《 ：      【     α—。0稳：定掘削扭矩系数 】。   【  2 《 在复合地层施【工时刀盘应具—有较大？的转速范围刀盘【转速宜达到2—.5r？／min以上但【刀盘转速较高时对】软弱围岩的扰动较】大有可能造成围岩】失稳而？坍塌因？此在软弱《围岩的地质情况下】刀盘转速主要选用低！速如地？层有全？断面硬岩刀盘—最大：。设，计转速？应达到1.5—r／min以上 】 《 4.？3，.，6  盾构推进阻】力的总？。和应按下式计算 】 —     ！式中F？z推：进阻力的总和(【kN：)； 》 ， ，         ！  F1盾》体的摩擦阻力(【kN)； 【。     【      F2盾！尾与管片间的摩【擦阻力(kN)【；  】  ：       F】3开挖面的支撑【压力(？kN)；《    ！     》  F？4后配？套拖：车的拖拉力》(kN)； ！    》       【F5刀盘《上刀具的推力(【kN) 》 《    系统—配备的最小》推，。力，应按下式计算 】 ： 【     式中τ安！。全系数？ — ，   ？盾，构总推力《可按下列经验计算】。公式复核 ！ 》     式中F！盾构装？备总：推力(kN)； ！ ：        ！   F′单—位推力(开挖面单位！。面积的推力单位kN！／m：2)软？土地：层不宜低《。于，1050kN／【m2：硬岩地层不宜低【于1250kN／】。m2； —       ！    《A开挖断面面积(m！2) —。 ， 4.3.7  】。管片拼装机应具有锁！紧、升降《、平移、回转、仰】俯、横摇和偏转七种！动作能力除》锁紧动？作外的？其，余六种动作与管【片，的六：个自由？度相对应管片的【。拼装精度主要依靠】。拼装机？的调整性能拼—装机：。必须把管片精确【定位并形成》足以：。压紧管片的》接触压？力因此？管片拼装机各动作】需准确可靠操作安全！方便 》 4.3.8】  按照《螺，。旋轴的形式不同可以！分为轴式螺旋输【送机和带《式螺旋？输送机当地质为一般！性土砂、卵石时【可采用轴式螺旋输】送机；当地》质为较大《颗粒砂砾和》块石且含水量—很少时可采用带【式螺旋式输送机 】 4.3.！9  泥水》循环系统有直接控】制和间？接控制？两种类型 】     直接】控制型？泥水循？环，系统结构简单渣土】在泥水仓《内，。直接进入《排浆：口少：有堵塞？问题但必须对盾构】区，间地质勘探得—。。非常清楚确》保区间地层不含大于！排浆口直径的卵【砾石 》 ， ， ，    间接控【制型(气《垫式)泥水循环【系统的特《征是设？有气：垫，仓其：破碎机设在》气垫仓内开》挖的渣？土进入盾构机上【第一个排浆》泵之前预先》经过破碎机确—保大块的卵砾石预先！经过破碎才进入排】浆口因此在区—间地层？中含有？大块：卵，砾石时间接控制【型(气垫式)—泥水：盾构仍可适用 ！ 4.》3.：10 ？ 为确保小半—径曲线？隧道顺利施工—盾构：一般：配置有？铰接装？置铰接形式主—要有被动铰接—和主动铰接两种【被动：铰，。接的铰接油缸只【承受尾？盾的摩擦阻力所以】铰接力小盾构姿态靠！推进液压《缸控制主《动铰接可使刀盘回】。退方便换刀主动铰接！与推进液压缸配合】使用有利于小半【径曲线隧道掘进【过程中纠偏及掘进姿！态控制 — 4.3—。.1：3  ？盾构掘进管理系【统除具备实时显示】与存储盾构各种参】数外还应具备环号计！算，、每环注浆量—等基本统计》分析功？能，为方便？相关：单，位对盾构进行远程管！理，通常：需要：开放盾？构主控系《统中PLC(可【编程：逻辑控制器》。)控制？器的各？变量地址或开—放掘进管《理系统中变量的数据！结构表等《实现与？导向系统数据交【互 ？