1、 泥水盾構(gòu)技術(shù)介紹1 盾構(gòu)技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容1、盾構(gòu)機(jī)概述（基本概念，歷史與現(xiàn)狀）2、盾構(gòu)機(jī)的分類3、泥水盾構(gòu)基本工作原理4、泥水盾構(gòu)機(jī)與配套設(shè)備5、泥水平衡盾構(gòu)施工6、關(guān)鍵技術(shù)問題234567泥水盾構(gòu)機(jī)81、盾構(gòu)概述（基本概念，歷史與現(xiàn)狀）1.1盾構(gòu)基本概念盾構(gòu)機(jī)（Shield Machine, Tunnel Boring Machine，TBM） 也稱為隧道掘進(jìn)機(jī)。綜合配有各種不同的挖掘、頂進(jìn)、轉(zhuǎn)向、支護(hù)、排渣、襯砌、運(yùn)輸機(jī)械，和自身配備的傳感、測量與控制裝置一起，形成一個完整的施工機(jī)械系統(tǒng)。 9 盾構(gòu)實(shí)際上是盾構(gòu)機(jī)的簡稱。它是一個橫斷面外形與隧道橫斷面外形相同、尺寸稍大，內(nèi)藏挖土、排土機(jī)具，自

2、身設(shè)有保護(hù)外殼的暗挖隧道的機(jī)械。以盾構(gòu)為核心的一整套完整的隧道施工方法稱為盾構(gòu)工法。盾構(gòu)工法的設(shè)想19世紀(jì)初產(chǎn)生于英國，已有200年的歷史。盾構(gòu)工法問世以前隧道施工主要靠開挖法。但就城市隧道施工而言，開挖法存在受地形、地貌、環(huán)境條件的限制；開挖法給城市交通帶來極大不便；開挖產(chǎn)生的地層沉降較大；施工機(jī)械的噪聲和振動；施工對環(huán)境構(gòu)成的污染等諸多不利因素。相對而言，盾構(gòu)工法不存在這些缺陷，故受到人們的極大重視，并得以迅速發(fā)展。人們不僅開發(fā)了軟土盾構(gòu)工法，而且還開發(fā)了適于卵石地層等多種其它地層的盾構(gòu)工法。此外，還在提高安全性、提高工程質(zhì)量、縮短工期及降低成本等方面作了精心的研究和開發(fā)，并取得了較大的成

3、功。目前盾構(gòu)工法在城市隧道施工技術(shù)中已確立了穩(wěn)固的統(tǒng)治地位，且已成為一種必不可少的通用隧道施工技術(shù)。101.2 盾構(gòu)發(fā)展歷史1806, Brunel shield1118世紀(jì)未英國人提出在倫敦地下修建橫貫泰晤士河隧道的構(gòu)想，并對具體的掘削工法和使用機(jī)械等問題做了討論。到1798年開始著手希望實(shí)現(xiàn)這個構(gòu)思，但由于豎井挖不到預(yù)定的深度，故計(jì)劃受挫。但橫貫泰晤士河隧道的設(shè)想與日俱增，4年后Torevix決定由另一地點(diǎn)建造連結(jié)兩岸的隧道，隨后工程再次開工。施工中克服了種種困難，當(dāng)掘進(jìn)到最后30m時(shí)，開挖面急劇浸水隧道被水淹沒，橫貫泰晤士河的設(shè)想再次破滅，工程從開工到被迫終止用了5年時(shí)間。橫貫泰晤士河的

4、計(jì)劃在以后10年中未見顯著進(jìn)展。121818年Brunel觀察了小蟲腐蝕木船底板成洞的經(jīng)過，從而得到啟示，在此基礎(chǔ)上提出了盾構(gòu)工法，并取得了專利。這就是所謂的開放型手掘盾構(gòu)的原型。Brunel對自己的新工法非常自信，并于1823年擬定了倫敦泰晤士河兩岸的另一條道路隧道的計(jì)劃。隨后，這個計(jì)劃由當(dāng)時(shí)的國會確認(rèn)，工程于1825年動工。隧道長458m，隧道斷面為11.4m6.8m。工程進(jìn)展順利，但因地層下沉，致使工程被迫中止。但Brunel并沒有因此而灰心失望，他總結(jié)了失敗的教訓(xùn)，對盾構(gòu)做了7年的改進(jìn)，后于1834年工程再次開工，又經(jīng)過7年的精心施工，終于在1841年貫通隧道。Brunel在該隧道中采

5、用的是方形鑄鐵框盾構(gòu)。自Brunel向泰晤士河隧道挑戰(zhàn)到隧道峻工前后經(jīng)歷了20個春秋，Brunel經(jīng)過不懈的努力，克服了種種困難，終于最后取得了勝利。此時(shí)，他已是72歲的老人。Brunel對盾構(gòu)工法的貢獻(xiàn)極為卓著，這是后人的一致公論。131825/43, Brunel shield141825/43, Brunel shield151882, Thames Irruption water161876, mechanised shield17自Brunel的方形盾構(gòu)以后，盾構(gòu)技術(shù)又經(jīng)過了23年的改進(jìn)，到1869年建造橫貫泰晤士河上的第二條隧道，首次采用圓形斷面，外徑2.18m,長402m，這項(xiàng)工

6、程由Burlow和Great兩人負(fù)責(zé)。Great采用了新開發(fā)的圓形盾構(gòu)，使用鑄鐵扇形管片直到隧道掘削結(jié)束未出任何事故。隨后Great在1887年南倫敦鐵道隧道施工中使用了盾構(gòu)和氣壓組合工法獲得成功，這為現(xiàn)在的盾構(gòu)工法奠定了基礎(chǔ)。從起初Torevix反復(fù)失敗和受挫折，到引出Brunel的盾構(gòu)工法，及進(jìn)而改進(jìn)成為Great的盾構(gòu)工法前后經(jīng)過80年的漫長歲月。 181904/08, 9.35m1919世紀(jì)末到20世紀(jì)中葉盾構(gòu)工法相繼傳入美國、法國、德國、日本、蘇聯(lián)等國，并得以不同程度的發(fā)展。美國于1892年最先開發(fā)了封閉式盾構(gòu)；同年法國巴黎使用混凝土管片建造了下水道隧道；1896年1899年德國使用

7、鋼管片建造了柏林隧道；1913年德國建造了斷面為馬蹄形的易北河隧道；1917年日本采用盾構(gòu)工法建造國鐵羽越線，后因地質(zhì)條件差而停止使用；1931年蘇聯(lián)用英制盾構(gòu)建造了莫斯科地鐵隧道，施工中使用了化學(xué)注漿和凍結(jié)工法；1939年日本采用手掘圓形盾構(gòu)建造了直徑7m的關(guān)門隧道；1948年蘇聯(lián)建造了列寧格勒地鐵隧道；1954年中國阜新建造2.6m的圓形盾構(gòu)疏水隧道；1957年中國北京建造了2m、2.6m的盾構(gòu)下水道隧道；1957年日本采用封閉式盾構(gòu)建造東京地鐵隧道。總之在這5060年的時(shí)間里盾構(gòu)工法雖然也有進(jìn)步，但這一時(shí)期的特點(diǎn)是盾構(gòu)工法在世界各國得以推廣普及。20212220世紀(jì)6080年代盾構(gòu)工法繼

8、續(xù)發(fā)展完善，成績顯著。1960年英國倫敦開始使用滾筒式挖掘機(jī)；同年美國紐約最先使用油壓千斤頂盾構(gòu)；1964年日本埼玉隧道中最先使用泥水盾構(gòu)；1969年日本在東京首次實(shí)施泥水加壓盾構(gòu)施工；1972年日本開發(fā)土壓盾構(gòu)成功；1975年日本推出泥土加壓盾構(gòu)成功；1978年日本開發(fā)高濃度泥水盾構(gòu)成功；1981年日本開發(fā)氣泡盾構(gòu)成功；1982年日本開發(fā)ECL工法成功；1988年日本開發(fā)泥水式雙圓搭接盾構(gòu)工法成功；1989年日本開發(fā)HV工法、注漿盾構(gòu)工法成功。總之這一時(shí)期的特點(diǎn)是開發(fā)了多種新型盾構(gòu)工法，以泥水式、土壓式盾構(gòu)工法為主。 231990年2003年這一段時(shí)間里盾構(gòu)工法的技術(shù)進(jìn)步極為顯著。歸納起來有

9、以下幾個特點(diǎn)： 盾構(gòu)隧道長距離化、大直徑化 盾構(gòu)多樣化 施工自動化 241.3 我國盾構(gòu)應(yīng)用情況1.盾構(gòu)臺數(shù)多。現(xiàn)有各類盾構(gòu)機(jī)150多臺2.盾構(gòu)種類齊全。土壓平衡式，泥水平衡式，雙護(hù)盾式，硬巖，復(fù)合式盾構(gòu)直徑大、小均有，最大為15.4米，目前世界最大。3.盾構(gòu)適應(yīng)地質(zhì)范圍不斷擴(kuò)大。4.盾構(gòu)應(yīng)用范圍廣，地鐵，鐵路，公路，水利，觀光，市政，燃?xì)獾取５玫綇V泛認(rèn)可。5.盾構(gòu)施工技術(shù)水平提高。252.盾構(gòu)機(jī)的分類與選型一般將全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)器(TBM)分為三類：即盾構(gòu)機(jī)（shield machine）、巖石掘進(jìn)機(jī)（tunnel boring machine,TBM）和頂管掘進(jìn)機(jī)(pipe jacking

10、 machine)。這三種機(jī)器原理基本相似。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和機(jī)器的不斷改進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)與TBM的差別越來越小。人工開挖式；機(jī)械開挖式敞開式；密閉式土壓平衡式；泥水平衡式軟土盾構(gòu)；硬巖盾構(gòu)現(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)主要分為土壓平衡式、泥水平衡式、硬巖式、復(fù)合式等類型。26 復(fù)合式盾構(gòu)盾構(gòu)類型泥水平衡式 開式 土壓平衡式硬巖式 2728盾構(gòu)機(jī)選型依據(jù)29泥水平衡式盾構(gòu) 土壓平衡式盾構(gòu) 1、適應(yīng)土層 中細(xì)砂、粗砂和砂礫石等各類軟土地層 砂、粉砂和粘土等各類軟土地層 2、工作面穩(wěn)定 通過注入適當(dāng)壓力的泥漿來支承開挖面的土壓力和水壓 通過改良充滿土艙的開挖土并保持適當(dāng)?shù)膲毫碇С虚_挖面的土壓力和水壓 3、壓力波動敏感程

11、度及地表沉降 泥水中，壓力波動敏感，即泥水壓力傳遞速度快而均勻開挖面平衡土壓力的控制精度高，對開挖面周邊土體的干擾減少，從而地面沉降量的控制精度提高 因?yàn)樵瓲钔恋乃芰餍暂^差，相對泥水壓力波動敏感度較差即土壓力傳遞速度較慢開挖面平衡土壓力的控制精度相對較低，對開挖面周邊土體的干擾較大，從而對地面沉降量的控制精度降低 4、刀盤及刀具壽命切削面及土倉中充滿泥水，對刀具、刀盤起到一定的潤滑作用，摩擦阻力與土壓盾構(gòu)相比要小，因而相對土壓盾構(gòu)而言，其刀具、刀盤的壽命要長，刀盤驅(qū)動扭矩小 刀盤與開挖面的摩擦力大，土倉中土碴與添加材料攪拌阻力也大，故其刀具、刀盤的壽命比泥水盾構(gòu)要短，刀盤驅(qū)動扭矩比泥水盾構(gòu)大

12、泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)與土壓平衡盾構(gòu)機(jī)工作特點(diǎn)對比表 305、盾構(gòu)推力 由于泥漿的作用，土層對盾殼的阻力小，盾構(gòu)推進(jìn)力比土壓盾構(gòu)小。 土層對盾殼的阻力大，盾構(gòu)推進(jìn)力比泥水盾構(gòu)大 6、控制地表沉降原理 控制泥漿質(zhì)量、壓力及推進(jìn)速度、保持進(jìn)、排泥量的動態(tài)平衡 保持土艙壓力、控制推進(jìn)速度、維持切削量與出土量相等 7、泥土輸送方式 泥水管道輸送，輸送速度快而連續(xù) 螺旋輸送機(jī)出土，土箱運(yùn)輸，輸送間斷不連續(xù) 8、輸送處理設(shè)備及其場地 需要較大規(guī)模的泥水處理設(shè)備及設(shè)置的場地 泥土出土使用場地較小 9、耐水壓性 靠處理后的泥水在開挖面形成的泥膜和泥水壓力抵抗水壓，耐水壓性優(yōu) 靠土艙壓力及改良后的泥土不透水性抵抗水壓

13、，耐水性良 10、推進(jìn)效率 掘削下來的碴土轉(zhuǎn)換成泥水通過管道輸送，減少了電機(jī)車的運(yùn)輸量，輔助工作少，故效率比土壓平衡盾構(gòu)高 土箱的來回輸送增加了電機(jī)車的運(yùn)輸工作量和運(yùn)輸時(shí)間，施工速度減慢 11、隧洞內(nèi)環(huán)境 由于采用封閉管道輸送廢土，沒有出碴礦車，無碴土散落，環(huán)境良好 需礦車運(yùn)送碴土，碴土有可能散落，相對而言，環(huán)境較差 12、工程成本 增加了泥水制作、輸送及泥水分離設(shè)備，設(shè)備及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較土壓平衡高 減少了泥水處理設(shè)備，只需配置添加劑注入設(shè)備即可，設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用較低泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)與土壓平衡盾構(gòu)機(jī)工作特點(diǎn)對比表 31地層情況與盾構(gòu)選型的關(guān)系 不同類型的盾構(gòu)對地層有一定的適應(yīng)范圍，土壓平衡式盾構(gòu)較適

14、應(yīng)于粉細(xì)顆粒地層，使切削的碴土易獲得塑性流動性和不透水性。而泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)較適應(yīng)于較粗顆粒地層及水壓較高的地層，通過泥漿在砂土地層形成泥膜，以保持開挖面的穩(wěn)定。兩種盾構(gòu)機(jī)的適應(yīng)范圍見地層顆粒粒徑分布與盾構(gòu)機(jī)選型關(guān)系圖。32地層滲透性、水壓與盾構(gòu)機(jī)選型的關(guān)系 地層滲透系數(shù)是盾構(gòu)機(jī)選型另一個重要的因素。根據(jù)國外的施工經(jīng)驗(yàn)，兩種盾構(gòu)機(jī)對于地層滲水性能適應(yīng)范圍見下圖。其中滲透系數(shù)1107m/s是個分界點(diǎn)，大于此系數(shù)宜選用泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)，小于此系數(shù)宜選用土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)。粉細(xì)砂卵石層粗砂礫層中細(xì)砂礫層粉細(xì)礫層粗砂泥砂粘土地層滲水性與盾構(gòu)選型-10泥水盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)透水系數(shù)(m/s)-1-10-1-

15、10-2-10-3-10-4-10-5-10-6-10-7-10-8-10-9-10-10-10-11 地層滲透系數(shù)與盾構(gòu)選型關(guān)系示意圖333、泥水平衡式盾構(gòu)原理34泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的工作原理進(jìn)泥管排泥管氣壓調(diào)節(jié)管開挖泥水艙氣壓調(diào)節(jié)艙35泥水盾構(gòu)機(jī)的泥水循環(huán)系統(tǒng)36泥水盾構(gòu)氣墊工作原理泥漿性能指標(biāo)粘度25s30sPH值 710相對密度1.2可滲比14-16析水量小于5%通過加壓把泥漿中的懸浮顆粒擠壓到開挖的掌子面上,形成一層泥膜,使開挖面不易坍塌,也就是所謂的 “泥漿護(hù)壁原理”37開挖倉分隔倉板氣墊人閘承壓隔板38泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)的操作（氣泡調(diào)節(jié)原理）有如下優(yōu)點(diǎn)：在

16、不穩(wěn)定的、混合土層中能夠安全地進(jìn)行隧道開挖掘進(jìn)能夠在高壓狀態(tài)下安全地進(jìn)行隧道開挖掘進(jìn)減少地面受到影響的危險(xiǎn)性（沉降、超挖、坍塌等）對格柵/巖石破碎機(jī)區(qū)域的維保更加容易泥水管路和保護(hù)格柵被堵塞的危險(xiǎn)減小斷電時(shí)（例如高壓電纜延伸時(shí)）和泥水回路停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（管路延伸、進(jìn)行維保等）有效的隧道掌子面壓力支撐減少大的障礙物(漂石等)進(jìn)入排泥管、巖石破碎機(jī)的危險(xiǎn)人員能夠安全進(jìn)入格柵/巖石破碎機(jī)區(qū)域進(jìn)行維保工作39404、泥水盾構(gòu)機(jī)與配套設(shè)備4.1、盾構(gòu)機(jī):刀盤，刀具，主驅(qū)動，推進(jìn)系統(tǒng)，泥水輸送設(shè)備，管片拚裝機(jī)，注漿設(shè)備，電氣設(shè)備，液壓系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，PLC，臺車等。4.2、泥水處理設(shè)備，軌道運(yùn)輸設(shè)備，垂直運(yùn)輸

17、設(shè)備，通風(fēng)系統(tǒng)，配電設(shè)備，其它輔助設(shè)備414.1穿黃盾構(gòu)機(jī)基本參數(shù)隧道參數(shù)：隧道長度4,250m隧道外徑/內(nèi)徑8,700mm /7,900mm管片寬度/重量1,600mm/最大6.5噸管片數(shù)量4A+2B+1K，搭接長度為2/3管片長度主部件名稱細(xì)目部件名稱參 數(shù)綜述盾構(gòu)類型泥水加壓平衡式主機(jī)長10.97m盾構(gòu)及后配套總重1166t42刀盤開挖直徑9,000mm（新滾刀: 9,030mm）類型中間支撐、閉式旋轉(zhuǎn)接頭1個,用于膨潤土、液壓管、電氣線路中心沖刷裝置1個, 200m/h開口率35先行刀27把，與刮刀高度差為30mm齒刀6把，與刮刀高度差為30mm刮刀76把（多個鎢質(zhì)嵌刃）鏟刀16把仿形

18、刀1把，帶軟土刀具滾刀2把，雙刃，17刮刀磨損檢測裝置3個換刀方式背裝43刀盤驅(qū)動驅(qū)動型式電動變頻驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)同步調(diào)速主驅(qū)動類型中間支撐式主軸承壽命10,000小時(shí)連接形式螺栓固定式電機(jī)/總功率10臺/1,100kW主軸承類型3排滾柱軸承密封形式4道外密封、2道內(nèi)密封外密封最大工作壓力6bar最大扭矩1/最大扭矩28,876kNm/5,547kNm脫困扭矩9,467kNm旋轉(zhuǎn)速度/旋轉(zhuǎn)方向02.6rpm/順時(shí)針/逆時(shí)針?biāo)槭瘷C(jī)驅(qū)動方式液壓 類型顎式安裝位置調(diào)壓艙功率30kW最大破碎粒徑500mm44盾體（包括盾尾）前盾直徑、鋼板厚度9,000mm（不計(jì)耐磨層）/ 80mm中盾直徑、鋼板厚度8,98

19、5mm/ 50mm壓縮空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)2套（其中1套備用）調(diào)壓艙的調(diào)壓精度0.1bar壓力艙板1個分隔艙板1個碎石機(jī)沖刷頭1個前閘門1個（液壓控制）盾尾直徑、鋼板厚度8,970mm/ 60mm盾尾類型固定式鋼絲刷密封數(shù)量4道緊急膨脹密封數(shù)量1道油脂管，通徑30mm3 x 10條注漿管，通徑50mm4條，集成在盾尾內(nèi)注漿管，通徑30mm4條，集成在盾尾內(nèi)注漿管，通徑10mm4條軟管，分別位于30mm注漿管內(nèi)盾尾間隙40mm45推進(jìn)系統(tǒng)最大總推力60,344kN油缸數(shù)量2x14個，其中4個帶有壓力測量和內(nèi)置的行程測量系統(tǒng)油缸尺寸280/240mm 油缸行程2,300mm工作壓力50350 bar最大推

20、進(jìn)速度60mm/min最大回縮速度1,600mm/min行程傳感器測量精度0.5mm壓力傳感器測量精度0.1bar推進(jìn)油缸分區(qū)數(shù)量4區(qū)人艙艙室數(shù)量2個直徑1,600mm容量3+2人1付擔(dān)架艙門數(shù)量4個標(biāo)準(zhǔn)按歐洲安全標(biāo)準(zhǔn)EN 12110設(shè)計(jì)工作壓力6 bar測試壓力6.75 bar46同步注漿系統(tǒng)單液系統(tǒng)：注漿泵數(shù)量2套,KSP12 雙活塞泵總能力20m/h砂漿罐容量8m,帶攪拌器最大注漿壓力30 bar壓力傳感器數(shù)量4個注漿管路4條雙液系統(tǒng)：A成分泵4 x Allweiler螺桿泵總能力20m/hA成分罐8mB成分泵4 x Allweiler螺桿泵總能力6m/hB成分罐1mB成分罐更換設(shè)備1臺

21、壓力傳感器44流量計(jì)44注漿管路4條4條47管片拼裝機(jī)類型中心回轉(zhuǎn)式，液壓驅(qū)動,CEN標(biāo)準(zhǔn)類型中心回轉(zhuǎn)式，液壓驅(qū)動,歐洲CEN標(biāo)準(zhǔn)額定起吊能力72KN最大起吊能力100KN抓取系統(tǒng)真空吸盤式驅(qū)動方式液壓自由度6移動行程2,300mm，可以拆裝最后安裝的一環(huán)管片和前兩排盾尾密封刷旋轉(zhuǎn)角度+/-200o縱向移動速度0-8m/min.控制方式無線遙控，和有線遙控（用于緊急狀況）控制調(diào)節(jié)方式比例閥調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度0-1rpm 超前鉆機(jī)安裝位置和接口與選定的鉆機(jī)匹配48管片吊機(jī)型式真空吸盤式額定起吊能力72kN最大起吊能力100kN行走速度(變頻調(diào)速）040m/min提升速度（變頻調(diào)速）010m/min控制

22、方式有線控制導(dǎo)向系統(tǒng)型式SLS-APD精度2秒管片預(yù)選程序配備盾尾間隙自動測量系統(tǒng)配備糾偏程序配備掘進(jìn)偏差警示功能配備監(jiān)視系統(tǒng)彩色攝像頭數(shù)量2臺彩色顯示屏數(shù)量1個后配套拖車數(shù)量3節(jié)允許列車通過尺寸（寬x高）1.8m x 2.8m49冷卻水系統(tǒng)能力45m/h水管卷筒規(guī)格/數(shù)量DN80mm x 40m（水管長度）/2個工業(yè)水罐1個，5m3調(diào)節(jié)水罐1個，1m3空氣壓縮機(jī)容量75kw，13.8m/min 8 bar儲氣罐1m噪音68dB 油脂站盾尾油脂泵1x 200LHBW油脂泵1x 60L主驅(qū)動潤滑油脂泵1x 200L排污系統(tǒng)潛水式排污泵一臺，50m/h，電機(jī)驅(qū)動，安裝在管片拼裝區(qū)域隧道通風(fēng)風(fēng)管儲存

23、箱數(shù)量2個，100m風(fēng)管儲存能力隧道里的風(fēng)管直徑1,400mm二次通風(fēng)風(fēng)機(jī)1臺，帶消聲器盾構(gòu)機(jī)上的風(fēng)管直徑700mm通風(fēng)速度0.5m/s（瑞典標(biāo)準(zhǔn)SIA 196）通風(fēng)能力90000m/h50泥水循環(huán)送泥流量1,000m3/h送泥密度Max.1.10ton/m3送泥管直徑（TBM上）300mm排泥流量1,100m3/h排泥密度Max.1.28ton/m3排泥管直徑（TBM上）300mm泥水艙壓力傳感器數(shù)量1個調(diào)壓艙壓力傳感器數(shù)量1個泥漿管延伸裝置型式伸縮式泥漿管延伸裝置長度可延長8m的泥漿管送泥泵型號Warman 10/8 功率400kW數(shù)量2臺揚(yáng)程73m排量1,000m3/h允許通過的最大粒徑

24、180mm排泥泵型號Warman 10/8 功率450kW數(shù)量3臺揚(yáng)程74m排量1,100m3/h允許通過的最大粒徑180mm51電氣系統(tǒng)初次電壓10kV（+/- 10%）二次電壓400V變壓器一個，2,500kVA，硅油型系統(tǒng)保護(hù)等級IP55主軸承變頻電機(jī)保護(hù)等級IP67泥漿泵變頻電機(jī)保護(hù)等級IP67控制電壓24V照明電壓230V應(yīng)急照明電壓24V頻率50Hz10KV高壓電纜規(guī)格/型號3120370/3或者3x95+3x50/352盾構(gòu)機(jī)主要結(jié)構(gòu)5354555657585960616263646566主軸承密封盾尾密封6768激光導(dǎo)向系統(tǒng)6970數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)717273 電氣系統(tǒng)74液壓系統(tǒng)

25、75注漿系統(tǒng)76后配套門架臺車77其它輔助裝置78盾構(gòu)機(jī)配套設(shè)備79配套設(shè)備80配 套 設(shè) 備8182838485865、泥水平衡盾構(gòu)施工5.1組裝5.2始發(fā)5.3開挖，推進(jìn)，泥水壓力平衡5.4泥水輸送，泥水處理，5.5管片拚裝，隧道防水5.6管片注漿，輔助工作5.7設(shè)備管理、維護(hù)保養(yǎng)與維修5.8安全，質(zhì)量，快速，文明施工875.2始發(fā)安全始發(fā)要點(diǎn)：穩(wěn)固土體，防止破除洞門時(shí)塌方； 措施：加固、降水，冷凍。止水；洞門密封，注漿保持TBM始發(fā)階段的正確姿態(tài)。8889909192洞門止水裝置安裝93盾尾密封主要是防止地下水涌入盾構(gòu)機(jī)內(nèi)。 94955.3開挖，推進(jìn)，泥水壓力平衡泥水壓力管理泥水進(jìn)出排量

26、管理刀盤扭矩變化盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)管理各種控制按鈕操作順序各種異常情況處理96泥漿管理掘進(jìn)開始監(jiān)視掘進(jìn)終止1.輸泥壓力開挖面水壓2.輸泥排泥密度、粘度3.偏差流量4.開挖土量旁通運(yùn)行泥漿調(diào)整泥漿試驗(yàn)送排泥密度旁通正在運(yùn)行繼續(xù)掘進(jìn)異常正常9798991001011021035.4泥水輸送，泥水處理，104105盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中排泥接力泵1065.5管片拚裝，方向控制管片生產(chǎn)、運(yùn)輸、喂片器管片防水條與襯墊管片清潔（真空吸盤）管片拚裝順序管片拚裝定位管片螺栓緊固防止管片破損107108109110111管片拼裝管片拼裝機(jī)真空吸盤通用管片112113外襯管片橫剖面示意圖一環(huán)管片剖視圖114管片尺寸1617.4/1

27、582.6楔形量：33.8mm4A+2B+1K，搭接長度為2/3管片長度115盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與 DTA關(guān)系TBM-Position graphical TBM-Position, numericalProject Tunnel AxisALTU ValuesDate & TimeDialog BoxFunction KeysTendency DTA /CCTunnel circle116K 片 位置選擇117程序計(jì)算管片拚裝位置Expected negativ gap118糾偏曲線：緩糾，常糾CCRFinished TunnelDTA盾構(gòu)機(jī)Tunnelling Machine糾偏曲線Azimuth

28、 of TBMRing Build Sequence for Correction Curve119在選擇管片位置時(shí)，有兩個參數(shù)需要考慮，一個是盾尾間隙的保證；另一個是管片平面走向趨勢。管片趨勢相關(guān)的參數(shù)有：推進(jìn)油缸行程，鉸接油缸行程，管片平面位置。由此我們就可以得到管片走向趨勢：CH(水平走向趨勢)=Fb-Fd CV(垂直走向趨勢)=Fa-Fc管片平面位置 Pa Aa Fa Pd Pb Ad Ab Fd Fb Pc Ac Fc 推進(jìn)油缸行程 鉸接油缸行程 管片平面位置 其中：Fa=Pa-Aa Fb=Pb-Ab Fc=Pc-Ac Fd=Pd-Ad當(dāng)我們用管片的不同楔形量來使CH、CV為0時(shí)，管

29、片平面就與盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)平面重合，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)的千斤頂受力情況最好，便于整個掘進(jìn)工序，當(dāng)楔形量不能使CH與CV同時(shí)為0時(shí)，應(yīng)盡量使其中一個保持最小，使盾構(gòu)機(jī)能獲得最大的推進(jìn)力，并使側(cè)向分力減小，便于盾構(gòu)機(jī)遵循預(yù)定線路前進(jìn)。因此，應(yīng)優(yōu)先考慮管片趨勢。120盾尾間隙測得的盾尾間隙 = 50mm管片密封刷保護(hù)板25mm盾尾25mm121管片與盾尾相接觸測得的盾尾間隙 = 25mm管片盾尾密封保護(hù)板25mm盾尾0mm122 盾尾間隙對選擇管片位置的影響不同點(diǎn)位的選擇，可以控制盾尾間隙，由于在盾尾后部設(shè)有一圈加強(qiáng)環(huán)，可以保持盾尾保圓度，另外還可以作為一道止水環(huán)，防止泥水進(jìn)入盾尾密封刷內(nèi)。加強(qiáng)環(huán)高度為45mm，

30、而且盾構(gòu)機(jī)在不同的線路上總是有一定的偏移量，因此盾尾間隙要保持在45mm以上，否則會使加強(qiáng)環(huán)擠壓管片造成碎裂，并防礙了掘進(jìn)時(shí)方向的控制。由于管片類型不同，對盾尾間隙可以起到調(diào)節(jié)作用，我們把盾尾分成11個點(diǎn)位。例如：當(dāng)F塊位于3點(diǎn)位置時(shí)，就可以將3點(diǎn)位置上的盾尾間隙減小，而9點(diǎn)鐘位置間隙得到最大補(bǔ)償。 11 1 10 2 9 3 K 8 4 7 5 當(dāng)前進(jìn)線路為小半徑曲線時(shí)，一側(cè)盾尾間隙會變得很小，而且始終這樣。出于對盾尾間隙的考慮，我們選擇的管片位置有時(shí)很不利于盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，使得千斤頂平面與管片平面有很大的一個夾角，由于這個原因會導(dǎo)致管片發(fā)生擠碎現(xiàn)象，造成盾構(gòu)機(jī)的控制上的困難。當(dāng)管片經(jīng)常發(fā)生碎

31、裂時(shí)，我們就要通過控制盾構(gòu)機(jī)的線路來使間隙得到平衡，從而選擇最適合的點(diǎn)位。123管環(huán)拼裝位置VMT導(dǎo)向系統(tǒng)、管片位置計(jì)算程序依據(jù)上一環(huán)管環(huán)的位置、DTA進(jìn)行計(jì)算，分析判斷本環(huán)管片位置應(yīng)該如何確定。上一環(huán)管環(huán)的位置可從以下幾個方面得到：（1）TBM的實(shí)際位置和姿態(tài)（從VMT中得到）（2）在盾尾中已拼裝的管片的位置可從以下兩個方面得知：量出頂在上一環(huán)管片上的主推力千斤頂伸長量已拼裝的管片和盾尾的內(nèi)景之間的距離（盾尾間隙）當(dāng)已知以上的各種數(shù)據(jù)的后，便可開始選擇管環(huán)的類型。程序早參考上一環(huán)管環(huán)（參考管環(huán)），從可能的與之相接的管環(huán)類型中選出與當(dāng)前條件最為適宜的管環(huán)類型。程序會依次假設(shè)選擇每一種可能的管環(huán)

32、并評價(jià)選擇每種管環(huán)對以下幾個方面的影響：（1）將來期望得到的盾尾間隙（2）推力油缸伸長量的預(yù)測差值（3）相對DTA潛在的偏移量124在管環(huán)拼裝之前，在下面的幾個位置要采集2種數(shù)據(jù)：（1）12，3，6，9點(diǎn)位置的推力油缸的伸長量（VMT提供）（2）盾尾間隙，管環(huán)的外緣和TBM盾尾內(nèi)部之間的距離。（12，3，6，9點(diǎn)4個位置）可以人工確定、調(diào)整管片拚裝順序。125Taper 楔形量CV垂直41200-20-41-41-2002041CH水平1031513110-10-30-51-10-31管片型式U-1U-2U-3U-4U-5U-7U-8U-9U-10U-11Ring n1U-11U-10U-9U-8U-7U-5U-4U-3U-2U-1U-1U-2U-3U-4U-5U-7U-8U-9U-10U-11Ring n126北京地下直徑線管片拚裝位置隧道襯砌環(huán)共分為9塊，6塊標(biāo)準(zhǔn)塊（A型管片）、2塊鄰接塊（B型管片）、1塊封頂塊（K型管片），轉(zhuǎn)彎環(huán)左右寬度最大差距為50mm為了調(diào)節(jié)隧道的方向，安裝轉(zhuǎn)彎環(huán)時(shí)，需要把K塊安裝在不同的位置。K塊共有10個安裝點(diǎn)位，對應(yīng)不同點(diǎn)位，兩種轉(zhuǎn)彎環(huán)對隧道的調(diào)整方向各不相同。127通用楔形管片襯砌環(huán)有以下特點(diǎn)：拼裝速度快，適用于自動化拼裝。管片定位精確高，且通過管片不同的旋轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)曲線擬合，可避免曲線擬合誤差積累，隧道軸線空間誤差可控制在