不同地质条件下的盾构TBM选型.ppt

不同地质条件下 盾构TBM选型,1 盾构的“类型”,盾构的“类型”是指与特定的盾构施工环境，特别是与特定的基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的盾构的种类。 根据施工环境，隧道掘进机的“类型”分为软土盾构、硬岩掘进机(TBM)、复合盾构三类。因此，盾构的“类型”分为软土盾构和复合盾构两类。,软土盾构,软土盾构是指适用于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩条件下的一类盾构。 软土盾构的主要特点是刀盘仅安装切刀和刮刀，无需滚刀。,复合盾构,复合盾构是指既适用于软土、又适用于硬岩的一类盾构，主要用于既有软土又有硬岩的复杂地层施工。 复合盾构的主要特点是刀盘既安装有切刀和刮刀，又安装有滚刀。,2 影响掘进机选型的地质因素,（1） 岩石的坚硬程度(单轴抗压强度Rc） 岩石的单轴抗压强度越低，掘进机的掘进速度越高，掘进越快，岩石的单轴抗压强度越高，掘进机的掘进速度越低，掘进越慢。但是，岩石的单轴抗压强度太低，掘进机掘进后围岩的自稳时间极短甚至不能自稳。岩石的单轴抗压强度值在一定范围内时，掘进机的掘进既能保持一定的速度，又能使隧道围岩在一定时间内保持自稳，这就是当前大多数掘进机适用于岩石的单轴抗压强度（Rc）值在30至150MPa之间的中等坚硬岩石和坚硬岩石的主要原因。不同类型、型号的掘进机有其各自适用的最佳岩石单轴抗压强度范围值。在硬岩中的掘进机施工，遇到的主要问题是刀具、刀圈及轴承的严重磨损以及上述部件的频繁更换，费时且耗资较大。,2 影响掘进机选型的地质因素,（）岩石结构面的发育程度 一般情况下节理较发育和发育的，掘进机掘进效率较高，因为节理不发育，岩体完整，掘进机破岩困难；节理很发育，岩体破碎，自稳能力差，掘进机支护工作量增大，同时岩体给掘进机撑靴提供的反力低，造成掘进推力不足，因而也不利于掘进机效率的提高。岩体结构面越发育，密度越大，节理间距越小，完整性系数越小，掘进机掘进速度有越高的趋势。必须指出的是，当岩体结构面特别发育，结构面密度极大，也即结构面间距极小，岩体完整性系数很小时，岩体已呈碎裂状或松散状，岩体强度极低，作为隧道工程岩体已不具自稳能力，在此类围岩中进行掘进施工，其掘进速度非但不会提高，反会因对不稳定围岩进行的大量加固处理而大大降低。,2 影响掘进机选型的地质因素,（）岩石的耐磨性 岩石的耐磨性对刀具的磨损起着决定作用。岩石坚硬度和耐磨性越高，刀具、刀盘的磨损就越大。掘进机换刀量和换刀时间的增大，势必影响到掘进机应用的经济效益和掘进效率。刀具、刀圈及轴承的磨损，对掘进机的使用成本起很大的影响，而仅仅根据岩石的单轴抗压强度来判断不同单轴抗压强度的岩石对掘进机刀具、刀圈及轴承的磨损是不够的。岩石的硬度、岩石中矿物颗粒特别是高硬度矿物颗粒如石英等的大小及其含量的高低，决定了岩石的耐磨性指标。一般来说，岩石的硬度越高，对掘进机的刀具等的磨损越大、掘进机的掘进效率也越低。,2 影响掘进机选型的地质因素,（）岩体主要结构面的产状与隧道轴线间的组合关系、围岩的初始地应力状态、岩体的含水出水状态等其它因素。 当岩体主要结构面或称优势结构面的走向与隧道轴线间夹角小于45o,且结构面倾角较缓（30o），隧道边墙拱脚以上部分及拱部围岩因结构面与隧道开挖临空面的不利组合而出现不稳楔块，常发生掉块和坍塌，影响掘进机的工作，降低掘进机的工作效率，甚至危及掘进机的安全。,2 影响掘进机选型的地质因素,当围岩处于高地应力状态下，且围岩为坚硬、脆性、较完整或完整岩体时，极有可能发生岩爆灾害，灾害严重时，将危及掘进机及施工人员的安全；若围岩为软岩，则围岩将产生较大的变形。二者均将给掘进机的掘进施工带来极大的困难。 岩体的含水出水状态对掘进机工作效率的影响视含水量和出水量的大小及含、出水围岩的范围，同时还要视含、出水围岩是硬质岩还是软质岩。一般地说，富含水和涌漏水地段，围岩的强度会有不同程度的降低，特别是软质岩的强度降低要大得多，致使围岩的稳定性降低，影响掘进机法的工作效率。此外，大量的隧道涌漏水，必将恶化掘进机的工作环境，降低掘进机的工作效率。,3 盾构选型的依据,盾构选型是盾构法施工的关键环节，直接影响盾构隧道的施工安全、施工质量、施工工艺及施工成本，为保证工程的顺利完成，对盾构的选型工作应非常慎重。 盾构选型主要依据工程招标文件、工程勘察报告、隧道设计、施工规范及相关标准，对盾构类型、驱动方式、功能要求、主要技术参数，辅助设备的配置等进行研究。,3 盾构选型的依据,盾构选型从安全性、可靠性、适用性、先进性、经济性等方面综合考虑，所选择的机型应能尽量减少辅助施工并能保持开挖面稳定和适应围岩条件。 盾构选型时，主要根据盾构隧道的外径、长度、埋深、地质条件、围土岩性、土体的颗粒级配、地层硬稠度系数、土层渗透率及弃土容重等特征以及线路的曲率半径、沿线地形、地面及地下构筑物等环境条件，以及周围环境对地面变形的控制要求，结合掘进和衬砌等诸因素。,3 盾构选型的依据,盾构选型时，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照可靠性安全性适用性第一，技术先进性第二，经济性第三的原则进行，保证盾构施工的安全、可靠，选择最佳的盾构施工方法和选择最适宜的盾构。,4 掘进机选型的一般规定,（）隧道施工前，应对掘进机进行选型，做到配套合理，充分发挥施工机械综合效率，提高机械化施工水平。 （）掘进机设备选型应遵循下列原则： 安全性、可靠性、先进性、经济性相统一； 满足隧道外径、长度、埋深和地质条件、沿线地形以及洞口条件等环境条件； 满足安全、质量、工期、造价及环保要求； 后配套设备与主机配套，满足生产能力与主机掘进速度相匹配，工作状态相适应，且能耗小、效率高的原则，同时应具有施工安全、结构简单、布置合理和易于维护保养的特点。进入隧道的机械，其动力宜优先选择电力机械。 （）掘进机设备的选型应按下列步骤进行： 根据地质条件确定掘进机的类型； 根据隧道设计参数及地质条件确定主机的主要技术参数； 根据生产能力与主机掘进速度相匹配的原则，确定后配套设备的技术参数与功能配置。,5 掘进机选型,根据地质条件、施工环境、工期要求等因素确定掘进机的类型。 一般情况下，中等长度隧道且整条隧道地质情况相对较差的条件下（但掌子面能自稳）使用单护盾式掘进机； 在良好地质中则使用开敞式掘进机； 双护盾式掘进机常用于复杂地层的长隧道开挖，一般适应于中厚埋深、中高强度、稳定性基本良好地质的隧道，对各种不良地质和岩石强度变化有较好适应性。,5 掘进机选型,开敞式掘进机。 常用于硬岩；在开敞式掘进机上，配置了钢拱架安装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化；当采取有效支护手段后，也可应用于软弱岩隧道。开敞式掘进机虽然适用于岩石整体较完整，有较好的自稳性的硬岩但当遇有局部不稳定的围岩时，由掘进机所附带的辅助设备通过打锚杆、加钢丝网、喷混凝土、架圈梁等方法加固，以保持洞壁稳定；当遇到局部地段软弱围岩及破碎带，则掘进机可由所附带的超前钻及灌浆设备，预先固结隧道前方上部周边围岩，待围岩达到能自稳后，然后再进行安全掘进；开敞式掘进机掘进过程可直接观测到洞壁岩性变化，便于地质图描绘。故当所掌握的水文、地质资料不很充分时，选用开敞式掘进机，可充分发挥出它能运用新奥法理论及时进行支护的优势；此外小直径开敞式掘进机可配合钻爆法进行双线（大断面）隧道的先行掘进。永久性的衬砌一般待全线贯通后集中进行。,5 掘进机选型,双护盾式掘进机。 对地质具有广泛的适应性，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。当遇软岩时，软岩不能承受支撑靴的压应力，由盾尾辅助推进液压缸支撑在已拼装的预制衬砌管片上以推进刀盘破岩前进；遇硬岩时，则靠支撑靴撑紧洞壁，由主推进液压缸推进刀盘破岩前进。,5 掘进机选型,根据地质条件、施工环境、工期要求等因素确定掘进机的类型。 一般情况下，中等长度隧道且整条隧道地质情况相对较差的条件下（但掌子面能自稳）使用单护盾式掘进机； 在良好地质中则使用开敞式掘进机； 双护盾式掘进机常用于复杂地层的长隧道开挖，一般适应于中厚埋深、中高强度、稳定性基本良好地质的隧道，对各种不良地质和岩石强度变化有较好适应性。,5 掘进机选型,开敞式掘进机。 常用于硬岩；在开敞式掘进机上，配置了钢拱架安装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化；当采取有效支护手段后，也可应用于软弱岩隧道。开敞式掘进机虽然适用于岩石整体较完整，有较好的自稳性的硬岩但当遇有局部不稳定的围岩时，由掘进机所附带的辅助设备通过打锚杆、加钢丝网、喷混凝土、架圈梁等方法加固，以保持洞壁稳定；当遇到局部地段软弱围岩及破碎带，则掘进机可由所附带的超前钻及灌浆设备，预先固结隧道前方上部周边围岩，待围岩达到能自稳后，然后再进行安全掘进；开敞式掘进机掘进过程可直接观测到洞壁岩性变化，便于地质图描绘。故当所掌握的水文、地质资料不很充分时，选用开敞式掘进机，可充分发挥出它能运用新奥法理论及时进行支护的优势；此外小直径开敞式掘进机可配合钻爆法进行双线（大断面）隧道的先行掘进。永久性的衬砌一般待全线贯通后集中进行。,5 掘进机选型,双护盾式掘进机。 对地质具有广泛的适应性，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。当遇软岩时，软岩不能承受支撑靴的压应力，由盾尾辅助推进液压缸支撑在已拼装的预制衬砌管片上以推进刀盘破岩前进；遇硬岩时，则靠支撑靴撑紧洞壁，由主推进液压缸推进刀盘破岩前进。,5 掘进机选型,单护盾式掘进机 常用于软岩及中等长度隧道施工，即使围岩类别稍差时，它可发挥出较快的掘进速度又比双护盾掘进机减少投资。,6 盾构选型,盾构的机型与渗透系数的关系,6 盾构选型,根据地层渗透系数与盾构的机型的关系，若地层以各种级配富水的砂层、砂砾层为主时，宜选用泥水盾构；其他地层宜选用土压平衡盾构。,6 盾构选型,一般来说,当岩土中的粉粒和粘粒的总量达到40%以上时,通常会选用土压平衡盾构,相反的情况选择泥水盾构比较合适。粉粒的绝对大小通常以0.075mm为界。,6 盾构选型,根据地层的颗粒级配进行选型 一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水的流塑体，容易充满土仓的每个部位，在土仓中可以建立压力，平衡开挖面的土体。盾构类型与颗粒级配的关系详见下图，图中右边蓝色区域为粘土、淤泥质土区，为土压平衡盾构适用的颗粒级配范围，左边的黄色区域为砾石粗砂区，为泥水盾构适用的颗粒级配范围。 绿色区域为粗砂、细砂区，即可使用泥水盾构，也可经土质改良后使用土压平衡盾构，,6 盾构选型,根据水压进行选型 当水压大于0.3MPa时，适宜采用泥水盾构。如果采用土压平衡盾构，螺旋输送机难以形成有效的土塞效应，在螺旋输送机排土闸门处易发生碴土喷涌现象，引起土仓中土压力下降，导致开挖面坍塌。 当水压大于0.3MPa时，如因地质原因需采用土压平衡盾构，则需增大螺旋输送机的长度，或采用二级螺旋输送机。,7 制约TBM施工性能的典型因素,用TBM进行隧道施工是一个几乎完全工业化的过程。与传统的硬岩钻爆法和软弱围岩分步、部分断面开挖法相比，TBM法隧道施工具有许多优点。但是，TBM法并不是一项简单的、无风险的技术。为了保证TBM法施工技术的成功实施，仅从合格的TBM制造厂家引进TBM是不够的；相反在工程的所有阶段，从早期的地质工程勘察和可行性研究到最终的设计与施工，在业主、监理工程师、设计单位、TBM制造厂家和施工单位之间建立连续的协作关系极为重要。,7 制约TBM施工性能的典型因素,TBM法是一种投资大、作业方式不灵活、但潜在施工速度很快的隧道开挖、支护方法。如果在没有预警的情况下遇到不良地质情况，那么对TBM法隧道的工期和其他方面的实际效益要比钻爆法隧道大得多。不良地质情况可以是造成隧道不稳定的质量很差的岩体，也可以是造成贯入率低下的质量很好的岩体（如强度很高的整块岩体）。然而，岩体质量对TBM性能的影响并没有一个绝对值；事实上岩体质量对TBM性能的影响与所采用的TBM及隧道直径有关。,7 制约TBM施工性能的典型因素,由于隧道开挖期间可能遇到的岩体、土体及环境条件实际上变化无穷，因此，TBM的类型和特点具有很大差异。TBM用于在岩层中开挖隧道 ，通常适应于在稳定性良好、中厚埋深、中高强度的岩层中掘进长大隧道，所面临的基本问题是如何破岩。在任何地质条件下都能够进行隧道掘进的TBM是不存在的，因此一项隧道工程成败与否取决于以下两项因素： 所采用TBM的类型； 所选用TBM的设计及其特殊施工性能。,7 制约TBM施工性能的典型因素,仅从合格的TBM制造厂家订购一台特定类型的TBM是远远不够的；重要在于TBM设计、制造、施工等所有相关各方之间的持续合作。因为至今尚没有任何类型TBM设计与施工的“认可标准”，且TBM的设计、制造是一个持续的技术创新过程。每项隧道工程都具有自身的特点以及每家专业施工单位都有自身的核心技术等因素，制造的每台TBM都可认为是与其他TBM不同的样机。,7 制约TBM施工性能的典型因素,总体来讲，最可靠的TBM是最简单的TBM，这是因为简单的TBM可能出现故障的部件最少。在良好地层条件下TBM的施工性能良好，但在许多情况下TBM的实际进度低于预期进度，当然也低于TBM制造厂家所声称的进度。原因是除了未预见事件（如TBM部件出现故障）外，通常是低估或忽视了工程地质、水文地质以及岩石力学等方面的问题。,7 制约TBM施工性能的典型因素,一方面，在设计阶段存在许多不可避免的不确定因素，如地质、岩土以及水文地质方面的不确定因素、TBM的不同类型以及不同的施工工艺等。因此，有必要根据对某一隧道工程现场的地质情况与岩土情况的理解以及对这些情况预报的精确程度决定是否需要对施工方法的选择和TBM选型进行优化。另一方面，由于存在大量相关的地质、技术、环境、经济及金融方面的不确定因素，对隧道施工进行全方位优化是相当复杂的。,7 制约TBM施工性能的典型因素,隧道施工的根本问题通常是由隧道开挖通过地层的物理与岩土性质的不均匀性决定的；对于全断面、机械化开挖，由于这种开挖方式很不灵活，所以开挖物料强度的不均匀性更为重要。以适当方式事先掌握施工现场的地质条件和岩土条件对地下工程的施工是极为重要的。到目前为止，总的来讲用在前期勘察上的资金太少。事实上已经证明用在前期勘察上的资金会因施工费用降低与工期缩短得到很大补偿。从TBM法导洞或主洞实施的超前勘探并不能代替充分的前期勘察。,7 制约TBM施工性能的典型因素,限制TBM性能的相对较为重要或较常见的不良地质情况包括可钻掘性极限、开挖面的稳定性、断层和挤压/膨胀地层。同时，由于存在粘性土、造成TBM下沉的软弱地层、地下水和瓦斯大量涌入、岩爆、高温岩层、高温水和溶洞等，TBM开挖还可能遇到其他不良地质情况。,7.1 可钻掘性极限,如果TBM不能以充足的贯入度贯入岩层掌子面或开挖刀具的磨损超过可接受的极限，那么则认为这种岩层是不可钻掘的。不应以绝对方式来确定岩层的可钻掘性，而应从工程造价、工期等方面对TBM法和钻爆法进行对比，从而以相对方式确定岩层的可钻掘性。表示TBM开挖岩层能力的主要指标是该TBM在最大推力作用下的贯入度。,2019/11/17,35,可编辑,7.1 可钻掘性极限,贯入度也称切深，是刀盘每转动一周刀具切入岩石的深度。贯入度指标与岩石特性有关。如：岩石类别、单轴抗压强度、裂隙发育、耐磨度、孔隙率等。确定贯入度极限（如果贯入率在此极限以下，则认为岩层是不可钻掘的）是不可能的。贯入度极限还受开挖岩层的耐磨性、隧道直径及岩层厚度的影响。如果岩石的耐磨性较高，再加上贯入度较低，那么就会造成刀具更换频繁，这样除增加因更换刀具而占用的时间外，还会增加每开挖一立方岩石的成本。如果贯入度小于22.5mm/r，那么就可认为在岩石的可钻掘性方面存在问题；如果贯入度大于34mm/r，那么TBM的开挖效率就会较高。,8.1 可钻掘性极限,施工中常常发生这样的事情：为了保持足够的贯入度，而最大限度地向前推进刀盘，如果TBM任何一部分的设计与制造不能在这种最大推力作用下工作，那么TBM将异常振动，刀盘和撑靴结构将逐渐出现裂缝，主轴承也容易损坏。由于在隧道内修理、更换刀盘或主轴承并不容易，因此这些事故对TBM施工造成的损失是很严重的。同样，向前推进刀盘的推力如果过大，主轴承和向TBM刀盘传送动力的齿轮箱有可能受损，这样造成的后果将更为严重。,7.2 开挖面不稳定,如果拟开挖岩体破碎或风化严重，导致开挖面发生重大不稳定现象，大的岩块和粉碎石块从开挖面塌落，且这种不稳定现象一直持续不停，直至达到新的平衡，造成大的超挖，那么这种情况可能会影响TBM的正常工作，即使是护盾式TBM，在这种情况下，TBM掘进可能由于以下两项基本原因而受阻： 由于塌落、积聚的石块作用于刀盘或卡住了刀盘，造成刀盘不能旋转； 因开挖面不稳定造成超挖严重，在TBM前方形成空洞，需要在空洞扩大、最终发展到不可控制之前停止TBM掘进，进行空洞处理。,7.2 开挖面不稳定,施工中，对形成的空洞常用树脂和泡沫进行注浆回填，以形成一种人造固体，钻孔和注浆通常通过设在刀盘上的专用孔进行。也通过开挖一条旁通隧道(最好在隧道顶部)，以便把被石块卡住的刀盘解脱出来，对开挖面进行稳定加固，还可以采用传统开挖方法开挖一段隧道，或采用注浆或管棚超前支护对围岩进行加固。,7.2 开挖面不稳定,根据最近的施工经验，为了预防类似上述事故的发生，TBM的设计有必要使刀盘突出盾壳的长度尽可能短，从而使盾壳本身对隧道的支撑尽可能接近开挖面。另外，在这些影响TBM掘进的不利条件下，如果在TBM起动和开挖过程中能够产生较高等级的刀盘扭矩及能够调整刀盘的转速，都必将对TBM的正常掘进大有帮助。,7.2 开挖面不稳定,根据最近的施工经验，为了预防类似上述事故的发生，TBM的设计有必要使刀盘突出盾壳的长度尽可能短，从而使盾壳本身对隧道的支撑尽可能接近开挖面。另外，在这些影响TBM掘进的不利条件下，如果在TBM起动和开挖过程中能够产生较高等级的刀盘扭矩及能够调整刀盘的转速，都必将对TBM的正常掘进大有帮助。,7.3 开挖洞壁不稳定,开挖洞壁不稳定是影响开敞式硬岩TBM正常掘进的因素之一。如果开挖洞壁不稳定发生在紧靠刀盘支撑之后的位置，那么就会造成安设支护及撑靴定位困难。开挖洞壁不稳定对施工进度及对克服这种不稳定所采用方法的影响差异很大，它取决于以下因素：开挖洞壁不稳定现象的规模及类型； 所用TBM的类型（单撑靴或双撑靴）； TBM的设计、施工特征； 隧道直径； TBM具有的安设隧道支护的装置及所采用支护的类型。,7.3 开挖洞壁不稳定,对于开挖洞壁不稳定现象，护盾式TBM，无论是单护盾式，还是双护盾式，不象开敞式TBM那么敏感，这是因为护盾式TBM可以在护盾的保护下安装预制混凝土管片，通过向管片施加推力，护盾式TBM可以向前掘进，无论开挖洞壁是否稳定。,7.3 开挖洞壁不稳定,开挖洞壁不稳定时，开敞式TBM的日进度可降至12m，甚至无进度。开敞式TBM在开挖洞壁不稳定时，可采取以下措施： 对开挖洞壁采取稳定加固施工措施，在紧接刀盘支撑位置之后安设钢拱架、木撑板和喷混凝土； 在TBM前方用传统方法开挖，通常采用顶部导坑法； 采取钻孔、注浆或在TBM上方安设伞形拱架等措施，对开挖面前方的地层进行预处理。,7.4 断层带,TBM掘进中穿越大的断层带时，如果刀盘被卡住，一般情况下常会影响TBM的正常掘进，这样即使不会对工期造成大的拖延，但也常常会导致TBM掘进速度下降。尽管断层带沿隧道长度呈局部分布，但由于在开挖期间预报不足，或事先对困难估计不足或了解不够，仍可能造成意外事故。,7.4 断层带,在断层带，如果地层完全风化且存在高压地下水，那么开挖掌子面有可能象流体一样活动，且有可能象河水一样淹没隧道。 如果开敞式TBM遇到超前钻探未发现的上述断层带，那么TBM将会因地层滑塌而严重受阻，甚至被滑塌石块埋起来，造成后退困难的灾难性局面。另外，遇到断层带时，对地层进行简单、快速的注浆处理，注入的水泥浆液也有可能会造成TBM刀盘被卡。,7.4 断层带,如果护盾式TBM，无论是单护盾还是双护盾TBM，遇到这种断层带，尽管TBM不可能再继续开挖，但其结果不会象开敞式TBM那样严重。由于护盾式TBM掘进的隧道已施作了管片衬砌，从而形成盾壳的自然延伸体，这样至少可以从盾壳内对断层带进行处理，同时还可以防止隧道完全被水淹没。,7.5 挤压地层,无论何时，如果在48小时之内，在距开挖面较短距离（几米距离）处发生严重的隧道收敛现象，无论其原因如何，TBM必将陷入困境。对设计和施工人员来说，挤压地层是一个十分关注的影响TBM正常掘进的因素之一。目前，还没有由于隧道收敛问题造成TBM长时间受困的例子。,7.5 挤压地层,护盾式TBM对隧道快速收敛十分敏感，有可能被收敛的地层卡住。对于开敞式TBM，任何时候在短时间内发生严重的隧道收敛，如果收敛与隧道稳定相关，那么施作的隧道支护和TBM撑靴的支撑可能会出现严重问题，从而影响隧道的掘进速度。,7.5 挤压地层,为了克服上述问题，对大多数TBM来说可以适当超挖，把盾壳与开挖轮廊面之间的间隙从通常的68cm调整到1420cm。然而，开敞式TBM在收敛严重的不稳定地层中掘进的主要问题在于施作钢支撑、钢筋网和喷混凝土等支护困难重重，且刚施作的支护不能立即有效抵制地层变形与挤压的趋势。,7.5 挤压地层,对于护盾式TBM，可以提高其纵向千斤顶的最大推力，直至TBM在较高地层压力(25MPa)作用下可以向前推进，但是隧道的管片衬砌要足够坚固，可以给TBM推进千斤顶提供必要的反作用力，否则隧道衬砌本身将垮塌。,7.5 挤压地层,采取这些方法、措施之后，再加上超挖，护盾式TBM几乎可以在任何条件(包括所谓的特殊条件)下进行隧道掘进。但是，如果由于机械故障等原因，TBM被迫在挤压地层区段停滞了相当长一段时间，那么TBM被困住的可能性相当大。,7.5 挤压地层,双护盾式TBM的脱困作业相对较为容易，可以在距开挖面45m处通过TBM伸缩区的开口进行。然而，单护盾式TBM的脱困作业必须从TBM的盾尾处开始，需在距开挖面89m处拆去一环或两环管片。,8 盾构选型时必须考虑的特殊因素,盾构选型时，在实际实施时，还需解决理论的合理性与实际的可能性之间的矛盾。必须考虑环保、地质和安全因素。,8 盾构选型时必须考虑的特殊因素,(1)环保因素 对泥水盾构而言，虽然经过过筛、旋流、沉淀等程序，可以将弃土浆液中的一些粗颗粒分离出来，并通过汽车、船等工具运输弃碴，但泥浆中的悬浮或半悬浮状态的细土颗粒仍不能完全分离出来，而这些物质又不能随意处理，就形成了使用泥水盾构的一大困难。降低污染保护环境是选择泥水盾构面临的十分重要的课题，需要解决的是如何防止将这些泥浆弃置江河湖海等水体中造成范围更大、更严重的污染。,8 盾构选型时必须考虑的特殊因素,要将弃土泥浆彻底处理可以作为固体物料运输的程度也是可以做到的，国内外都有许多成功的事例，但做到这点并不容易，因为: 处理设备贵，增加了工程投资 用来安装这些处理设备需要的场地较大 处理时间较长,8 盾构选型时必须考虑的特殊因素,(2)工程地质因素 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。在一个盾构施工段或一个盾构合同标段中，某些部分的施工环境适合选用土压平衡盾构，但某些部分又很适合选用泥水盾构。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。,8 盾构选型时必须考虑的特殊因素,(2)安全因素 从保持工作面的稳定、控制地面沉降的角度来看，使用泥水盾构要比使用土压平衡盾构的效果好一些，特别是在河湖等水体下、在密集的建筑物或构筑物下及上软下硬的地层中施工时。在这些特殊的施工环境中，施工过程的安全性将是盾构选型时的一项极其重要的选择，如北京铁路地下直径线最终选择了泥水盾构。,8 出碴运输与进料设备的选择,TBM施工中，掘进效率的高低、在很大程度上取决于出碴运输和运料是否及时到位。运出对象主要是TBM开挖所产生的大量石碴，运进对象为隧道支护、隧道延伸所需的材料和刀具等维修器材。 出碴运输与进料设备的选型，首先要考虑与TBM的掘进速度相匹配，其次须从技术经济角度分析，选用技术上可靠，经济上合理的方案。设备的具体规格、数量由开挖洞径、掘进循环进尺、隧道长度和坡度等因素决定。 出碴运输与进料设备主要分为有轨出碴及进料与连续皮带机出碴和轻轨进料两种类型。,8.1 有轨出碴及进料,根据隧道掘进长度，开挖断面，隧道坡度，每个掘进循环进尺，岩石的松散系数，计算每列出碴车的矿车斗容和辆数。 机车选型要满足不仅可以牵行1列重载矿车，还可带动所需辆数的材料车和载人车，同时考虑坡度，最终确定机车台数和