【正文】 泥 水 盾 構 機開 胸 模 式欠 土 壓 模 式閉 胸 模 式加 氣 壓 模 式泥 水 模 式加 氣 壓 模 式隧 道 掘 進機 總 稱地 層 分 類 與 盾 構機 之 間 的 關 系盾 構 機 的 適 應性 分 類盾 構 機 選 型( 二 類 )盾 構 機 選 模 式( 六 種 )上隧 863項目 小松（土壓） 綜述 開挖直徑 6340mm 6340mm 整機長度 59000m 61380mm 盾構主機總重 250T 330t（總重 ?） 盾殼厚度 40mm 40mm 刀盤 刀盤形式 平面直角 開口率 35% 40% 切削刀 主切削刀 96把 切刀 78把 重量 31t 螺旋機 扭矩 45knm 出土能力 260m3/h 191m3/h 盾構機并非通用設備，是量身定做的，應當根據(jù)地層進行盾構機選型 。 1） 軟土盾構 2)復合盾構機 主要參數(shù) 川崎（土壓平衡） 住友（泥水盾構機） 綜述 開挖直徑 6140 mm 6140 mm 主機長度 mm 8150 mm 開口率 15﹪ 15﹪ 滾刀 5雙刃（外圈） 9雙刃（外圈） 中心刀 圓盤凸起刮刀 圓盤凸起刮刀 額定轉矩 389 tm 239 tm 脫困扭矩 583 tm 359 tm 螺 旋 機 外徑 650 mm 最大扭矩 tm 初期盾構配置 中期盾構配置 平面圓角刀盤； 41把單刃滾刀； 480Knm扭矩； 螺旋機扭矩 40Knm 細部部件名稱 海瑞克（土壓平衡） 開挖直徑 6280 mm 護盾直徑 6250mm 盾殼厚度 45mm 開口率 28﹪ 滾刀 39把 重量 54t 額定轉矩 4346kNm 脫困扭矩 近期復合盾構主要參數(shù) 細部部件名稱 羅瓦特 羅賓斯 開挖直徑 6280mm 6300 mm 護盾直徑 6250mm 6260 mm 主機長度 8770 mm 開口率 33% 37% 滾刀 41把 39滾刀 重量 60T 額定轉矩 665TM 5628 脫困扭矩 832TM 7316 復合盾構的總體參數(shù) 1，刀盤＞ 50t； 2，開口率約 30%； 3，滾刀刀刃＞ 39；刀間距 ≤100mm； 4，刀高度差 ≥35mm； 5，額定扭矩＞ 4300knm； 6，螺旋機最大扭矩＞ 215knm 粉細砂 卵石層 粗砂礫層 中細砂礫層 粉細礫層 粗砂 泥砂 粘土 地層滲透性與盾構選型 10 泥水盾構 土壓平衡盾構 透水系數(shù)(m/s) 1 101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 問題一：選擇土壓平衡還是泥水平衡？ 選型時的幾個困惑 黃色區(qū)域適合于泥水平衡盾構，藍色區(qū)域適合土壓平衡盾構機。由于泥水盾構的場地要求較高，施工費用相對復雜，雖然其對地層適應性較廣，但實際中能使用土壓平衡盾機的，很少選用泥水盾構。 43 問題二：采用面板式還是幅條式？ 44 面板式與幅條式的特點比較： 面板式：優(yōu)點是開口率較小，軟土口開口率一般在 45%左右，復合地層開口率在 30%左右，面板開口小，強度高，易于刀具布置，對正面土體支撐效果較好，土壓波動小；缺點是傳感器對正面土體的壓力反映不夠準確，渣土進入土倉相對困難。 幅條式：優(yōu)點是開口率大，渣土易進入土倉，不易形成泥餅，刀盤不易被堵，正面土壓能較準確的反映；缺點是正面土壓波動較大，容易引起地表沉降，刀盤比較薄弱，不易滿足復合地層刀具的布置和刀盤本身剛度的要求。 目前復合式盾構開口率基本趨于一致，在 30%左右，重點保證刀盤中心開口率，刀盤總重量在 56噸左右；軟土盾構刀盤在 20噸左右。 問題三：刀具的選擇和布置 單刃滾刀 雙刃滾刀 三刃滾刀 切削刀 先行刀 47 滾刀仿形刀（復合地層） 柱形仿形刀（軟土地層） 重型撕裂刀 48 中心滾刀 中心魚尾刀 49 刀具配置方式 刀具的布置方式需要充分考慮工程地質情況，進行針對性設計，不同的工程地質特點，采用不同的刀具配置方案，以獲得良好的切削效果和掘進速度。根據(jù)地質條件特點，可以大致分為四種地層：軟弱土地層；砂層、砂卵石地層；風化巖及軟硬不均地層；單純的純硬巖地層。 軟弱土地層 如南京、上海、杭州等地，其地質條件主要以淤泥、粘土和粉質粘土為主， 在軟弱土地層一般只需配置切削型刀具，如：切刀、周邊刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。以南京地鐵盾構為例，刀盤采用面板式結構，裝有 1把魚尾形中心刀， 120把切刀， 16把周邊刮刀及 1把仿形刀。切刀安裝在開口槽的兩側，覆蓋了整個進碴口的長度。刮刀安裝在刀盤邊緣。由于刀盤需要正反旋轉，因此切刀的布置也在正反方向布置，為了提高切刀的可靠性，在每個軌跡上至少布置 2把。在周邊工作量相對較大，磨損后對盾構切口環(huán)尺寸影響較大，在正反方向各布置了 8把刮刀?？紤]到刀盤的受力均勻性，刀具布置具有對稱性。刀具安裝采用螺栓固定，便于更換。在切刀或刮刀的刃口和刃口背面鑲嵌有合金和耐磨材料，以延長刀具的使用壽命，切刀的破巖能力為 20MPa，可以順利地通過進出洞端頭的加固地層。 50 砂層、砂卵石地層 如北京、成都其地質條件主要以砂，卵石地層為主，如遇到粒徑較大的礫石或漂石，應配置滾刀進行破碎。在砂層、砂卵石地層施工時，需設置（寬幅）切刀、周邊刮刀、先行刀（重型撕裂刀）、中心刀、仿形刀等刀具。切刀是主刀具，用于開挖面大部分斷面的開挖；周邊刮刀也稱保徑刀，用于切削外周的土體，保證開挖斷面的直徑；先行刀在開挖面沿徑向分層切削，預先疏松土體，降低切刀的沖擊荷載，減少切削力矩，同時重型撕裂刀用于破碎強度較低和粒徑較小的卵石和礫石；中心刀用于開挖面中心斷面的開挖，起到定心和疏松部分土體的作用；仿形刀用于曲線開挖和糾偏。滾刀用于破碎粒徑較大的礫石或漂石。 風化巖及軟硬不均地層 如廣州、深圳，上軟下硬、地質不均的復合地層，且局部巖石的單軸抗壓強度較高（ 150200Mpa）， 除配置切削型刀具外包括寬幅切刀、先行刀，還需配置滾刀，因而刀盤結構相對復雜。對于巖層首先通過滾刀進行破巖，且滾刀的超前量應大于切刀的超前量，在滾刀磨損后仍能避免切刀進行破巖，確保切刀的使用壽命。在曲線半徑小的隧道掘進時，為了保證盾構的調向和避免盾殼被卡死，需要有較大的開挖直徑，因此刀盤上需配置滾刀型的仿形刀（或超挖刀，超挖量 50mm左右）。 單純的純硬巖地層 如秦嶺 1線隧道，隧道斷面范圍內以混合片麻巖和混合花崗巖兩種巖石為主，刀具全部選用滾刀，無任何齒刀。有時，在刀盤面板周邊開口處配備刮碴刮刀板。 51 在復合地層施工中，刀具配置的差異性主要表現(xiàn)在滾刀和先行刀的配置數(shù)量和刀具的高度、組合高度差等方面。