《盾构机选型、配置及适应性评估标准》

ICS号

中国标准文献分类号

团体标准

T/DGGC014—2020

盾构机选型、配置及适应性

评估标准

Shieldtunnelingmachineselection,configurationandadaptability

assessmentcriteria

（征求意见稿）

（本稿完成日期：2022－06）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

北京盾构工程协会发布

目次

目次............................................................................I

前言...........................................................................II

1范围...........................................................................3

2规范性引用文件.................................................................3

3术语与定义.....................................................................3

4基本要求.......................................................................5

5盾构机选型、配置及适应性评估...................................................5

6安全..........................................................................12

I

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草

规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责

任。

本文件由北京盾构工程协会提出并归口。

本文件起草单位：中铁工程装备集团（天津）有限公司

本文件主要起草人：

本标准为首次发布。

II

1范围

本标准规定了盾构机设计选型术语和定义、不同地质条件下机型选配、部件系统能力

配置及盾构机针对特定条件的地质适应性。

本标准适用于盾构机选型、配置要求及设备适应性评估。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本

适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文

件。

GB/T150（所有部分）压力容器

GB/T191包装储运图示标志

GB/T10595-2017带式输送机

GB/T34354全断面隧道掘进机术语和商业规格

GB/T34650-2017全断面隧道掘进机盾构机安全要求

GB/T34654-2017全断面隧道掘进机土压平衡盾构机

GB/T3766液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求

GB5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件

GB/T6388运输包装收发货标志

GB/T7932气动系统通用技术条件

GB/T10595带式输送机

GB50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准

GB50168-2006电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范

GB50150盾构法隧道施工及验收规范

JB/T10205液压缸

3术语与定义

GB/34354-2017及GB/T34651—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便

于使用，以下重复列出了GB/34354-2017及GB/T34651—2017中的一些术语和定义。

3.1

土压平衡盾构机earthpressurebalanceshieldmachine

以渣土为主要介质平衡隧道开挖面地层压力、通过螺旋输送机出渣的盾构机。

[GB/T34354—2017，术语和定义2.8]

3.2

泥水平衡盾构机slurryshieldmachine

依靠外加泥水压力平衡开挖面压力，以泥浆为介质出渣的盾构机。

[GB/T34354—2017，术语和定义2.9]

3

3.3

多模式盾构机multi-modeshieldmachine

可进行平衡模式和/或出渣模式转换的盾构机。

[GB/T34354—2017，术语和定义2.10]

3.4

标称直径nominaldiameter

前盾外径。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.2]

3.5

开挖直径excavationdiameter

刀盘旋转一周，最外端新刀（不包括超挖刀）刀刃形成的轨迹直径。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.3]

3.6

装机功率installedpower

整机用电设备额定功率的总和。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.4]

3.7

最大工作扭矩maximumworkingtorque

刀盘在工作转速范围内，主驱动单元能够输出的可持续工作的最大扭矩。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.5]

3.8

脱困扭矩breakingouttorque

刀盘在转速范围内，主驱动单元能够输出的可持续工作的最大扭矩。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.6]

3.9

扭矩系数torquecoefficient

刀盘最大工作扭矩（kNm）与刀盘开挖直径（m）三次方的比值。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.7]

3.10

前闸门guillotinegate

在土仓和螺旋输送机之间隔断渣土的装置，具有开关功能。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.8]

4

3.11

后闸门dischargegate

螺旋输送机出渣门。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.9]

3.12

超挖刀reamercutter。overcutter

伸出刀盘外周对开挖直径外土体进行超挖的刀具。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.10]

3.13

仿形刀copycutter

按设定超挖轨迹进行切削的超挖刀。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.11]

3.14

浆液注入率groutinginjectionrate

浆液注入的体积占开挖直径与管片外径之间空隙体积的百分比。

[GB/T34651—2017，术语和定义3.12]

4基本要求

4.1盾构机选型、配置应以满足工程需求为目标，并综合考虑设备资金成本投入及盾构机

设备通用性等条件。

4.2盾构机选型、配置应满足安全施工。

4.3盾构机选型、配置应为智能化制造、绿色环保、再制造提供条件。

4.4盾构机选型、配置应编制完整的技术文件。

5盾构机选型、配置及适应性评估

5.1盾构机选型

5.1.1土压盾构机选型应考虑下列内容：

1满足目标项目的工程地质和水文地质特性；

2满足目标工程线路及结构设计要求；

3满足工程施工安全、施工环境及其保护要求；

4满足地面周边建筑及设施等的沉降要求；

5结合类似工程施工经验进行针对性选型；

6满足设备制造、运输及设备始发掘进、出洞条件。

5

5.1.2泥水盾构机选型应考虑下列内容：

1满足目标项目的工程地质和水文地质特性；

2满足目标工程线路及结构设计要求；

3满足工程施工安全、施工环境及其保护要求；

4满足地面周边建筑及设施等的沉降要求；

5结合类似工程施工经验进行针对性选型；

6地面场地空间满足泥浆处理需求；

7满足设备制造、运输及设备始发掘进、出洞条件。

5.1.3多模式盾构机选型应考虑下列内容：

1满足目标项目的工程地质和水文地质特性；

2满足目标工程线路及结构设计要求；

3满足工程施工安全、施工环境及其保护要求；

4满足地面周边建筑及设施等的沉降要求；

5地面场地空间满足泥浆/渣土处理需求；

6结合类似工程施工经验进行针对性选型；

7满足施工效率及项目工期需求；

8满足设备制造、运输及设备始发掘进、出洞条件。

5.2盾构机配置

5.2.1刀盘应符合下列规定：

1软土地层应根据地质磨蚀性、含水量、隧道长度等参数，确定刀盘的结构形式、刀

具配置；软土地层刀盘开口率宜在40%～60%之间；

2砂卵石地层应根据砂卵石直径、含水量等参数，确定刀盘的结构形式、刀具配置；

3复合地层应根据地层特性、岩土力学等参数，确定刀盘的结构形式、刀具配置；复

合地层刀盘开口率宜在30%～45%之间；

4应根据地层特性、含水量、水压、隧道长度等参数，配置冷冻刀盘或常压刀盘。

5.2.2盾体应符合下列规定：

1盾体结构强度及密封能力应根据隧道埋深、地下水位等条件进行确定；

2盾体结构应配置超前地质探测及加固孔位；

3土仓隔板应预留气、水、电等通道，满足土仓内作业需求；

4盾体应配置径向注浆孔；

5应配置压力传感器装置；

6推进油缸分布应与项目管片规格相匹配；

7铰接密封承压能力应满足使用要求。

5.2.3主驱动单元应符合下列规定：

1刀盘主驱动形式应根据地质和环境要求确定，最大设计扭矩应满足地质条件和脱困

要求；

2刀盘转速应根据地质条件和施工要求确定，转速应可调；

3刀盘驱动主轴承密封应根据覆土厚度、地下水位、添加剂注入压力、掘进里程等确

定；

6

4主轴承设计寿命不应小于10000h[GB/T34354—2017，技术要求5.4.1]；

5土压平衡盾构机主驱动单元扭矩系数宜不低于18[GB/T34354—2017，技术要求

5.4.2]；泥水平衡盾构机主驱动单元扭矩系数不应小于10[GB/T35019—2018，技术要求

5.4.2]；

6具备刀盘冷冻功能的盾构机，驱动结构件材质应满足冷冻需求。

5.2.4人舱和保压系统应根据项目开仓作业需求确定。

5.2.5管片拼装机应具有管片的抓持、提升、平移、回转及定位功能，宜按照6个自由度

进行配置，各动作应准确可靠，操作应安全方便。

5.2.6土压平衡盾构机渣土输送装置应符合下列规定：

1螺旋输送机结构型式、密封能力应根据工程地质、隧道埋深、地下水位等条件确定；

2螺旋输送机出渣能力应与盾构机推进速度相匹配，应具有双向旋转和无级调速功能；

应配置前闸门和2道后闸门，后闸门具有紧急关闭功能，伸缩与前闸门开关动作应具有联

锁控制功能；

3带式输送机应符合GB/T10595规定；

4带式输送机输送能力应与螺旋输送机出渣能力相匹配，斜坡段倾角不宜大于12°；

应配置刮渣及清洗装置、皮带张紧装置、皮带跑偏检测装置、皮带打滑检测装置、全程急

停装置和启动前声光报警系统。

5.2.7中心回转接头型式和性能应根据隧道埋深、工程地质条件、添加剂注入压力等确定；

具备冷冻功能的中心回转接头密封和材质应满足冷冻剂使用要求。

5.2.8推进系统应符合下列规定：

1推进系统液压缸应采取分区控制，各组应能进行独立的行程检测，推进液压缸分区

的工作压力应单独可调；

2单位开挖面积（㎡）的最大推力不应小于1000kN；[GB/T34651—2017，技术要求

5.7.5]

3推进系统应具有防后退功能；

4推进系统液压缸配置应满足管片在任意点位的拼装需求。

5.2.9铰接系统应满足隧道施工最小转弯半径要求，系统油缸应当能够灵活进行控制，且

具备油缸行程监测与显示功能。

5.2.10管片运输装置应符合下列规定

1管片输送装置结构及承载能力应根据整机设备布置及管片确定；应具备本地控制及

无线控制功能；

2管片吊机型式及能力应根据整机设备布置、隧道曲线半径及坡度、最大块管片确定；

3管片吊机应具备防撞/限位功能、声光报警装置；

4机械锁固式管片吊机抓取安全系数不应小于1.5、非机械锁固式管片吊机抓取安全

系数不应小于2.5。

5.2.11泥水平衡盾构机泥浆输送装置应符合下列规定：

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1泥浆循环系统应根据地质和施工条件等确定，并应具备掘进模式、旁通模式、逆洗

模式、停机保压模式、周末保压模式、收浆模式功能；泥浆循环系统中所有阀的动作时间

满足要求；

2宜配置渣石破碎装置，渣石破碎能力应根据排浆管路及泥浆泵规格确定；

3排浆管路应具备耐磨措施，泥浆循环系统应配置防滞排装置；

4泥浆管延伸装置规格及型式应满足隧道曲线最小转弯半径及便捷实用要求，宜配置

换管收浆装置。

5.2.12后配套拖车应根据隧道曲线、搭载设备及物料运输条件确定。应配置消防系统、

防撞装置和人员安全通道。

5.2.13液压系统应配置独立的控制油泵，为液压系统提供控制油来源。液压泵站应配置

独立的冷却系统，液压油箱应具备液位、温度监测功能及报警连锁功能。液压系统主要工

作油路的过滤器应具备堵塞报警功能。

5.2.14流体系统应符合下列规定：

1主驱动润滑油脂注入应采用独立的润滑油脂泵。主驱动密封与润滑系统应具备压力

检测，并在盾构机操作界面上显示；

2盾尾密封油脂泵能力应满足使用要求，并具备自动与手动控制功能；应具备盾尾密

封油脂注入压力检测功能，并在盾构机操作界面上显示；

3同步注浆系统应根据地质情条件、设备及管片规格确定。同步注浆系统流量应连续

可调，并具备注入压力检测功能；

4应配置单管单泵泡沫系统，应配置加泥系统，加泥系统存储罐应具备搅拌功能；

5水管延伸存储装置、二次通风系统应根据项目施工情况确定。

5.2.15电气系统应符合下列规定：

1电气系统配置应根据整机装备及功能确定；

2主驱动电机及照明灯具防护等级不应低于IP65，其他电气设备外壳防护等级不应

低于IP55；

3应配备具备短路、过载、急停和漏电保护功能的动力回路；

4应配备具有数据采集、处理功能的控制系统；应配备监视系统。

5.2.16导向系统应根据设计轴线需求、空间位置检测需求、姿态检测需求等确定；盾构

主机和后配套设备结构应满足导向系统的安装和通识要求，掘进机管理系统应与导向系统

实现数据交互。

5.2.17有害气体检测装置应根据区间地质中有害气体类别及施工安全需求确定。

5.2.18安全防护装置应根据设备结构、高压区域防护及运动部件区域等进行配置。

5.3盾构机适应性评估

5.3.1基本要求：

1整机设备承压能力满足隧道勘测最大水土压力；

2整机设备转弯能力及爬坡能力满足隧道曲线设计需求；

3整机设备满足运输、项目始发及接收等条件；

4整机设备配置应满足地方准入规定。

8

5.3.2盾构机适应性评估要求：

1刀盘和刀具

1）刀盘型式应与地层特性相匹配；

2）刀盘结构的强度和刚度应满足使用要求；

3）应根据不同地质，设定最外侧刀具与对前盾的高差。复合地层项目中，选配

刀盘开挖直径减去前盾直径差值不小于20mm；

4）软土地层宜配置辐条式刀盘及先行刀；

5）复合地层宜配置复合式刀盘，根据地层变化安装滚刀或先行刀；

6）刀具配置应满足项目地质使用需求；

7）耐磨措施应与地层特性及区间长度相匹配；

8）宜设置磨损检测装置；

9）应配置渣土改良的注入孔或冲刷装置；

10）应设置搅拌装置；

11）宜设有旋转角度指示装置；

12）宜配置超挖刀或仿形刀，超挖量应满足使用要求。

2主驱动单元

1）主驱动密封承压能力设计应高于应用项目最大压力需求；

2）主轴承设计寿命不应小于10000h；

3）主驱动提供最大工作扭矩能力可参照扭矩系数系数α进行计算，土压平衡盾

构机主驱动提供扭矩α系数宜不低于18。泥水平衡盾构机主驱动提供扭矩α系数宜不低于

10；

4）主驱动应具备刀盘脱困功能；

5）主驱动应能实现双向旋转，具有无级调速功能。

3盾体

1）结构型式应满足项目使用要求；

2）盾体的强度和刚度满足项目使用要求；

3）复合地层项目中，应配置内置式超前注浆管；

4）水土压力在不大于0.4MPa时盾尾刷不应少于3道，大于0.4MPa时盾尾刷不

宜少于4道；

5）盾尾同一个油脂腔两个相邻的油脂孔的弧线长度不宜大于3.5m；

6）推进油缸分布应与项目管片规格相匹配；

7）铰接密封承压能力应满足使用要求；

8）盾体和土仓隔板宜设置超前注浆孔、应配置径向注浆孔；

9）土仓隔板应预留气、水、电等通道；

10）土压传感器宜满足带压更换需求。

4人舱

1）舱内和舱外应设置独立的加、减压控制系统；

2）舱内和舱外应设置机械式应急排气阀，配置永久性红色警示标记；

3）舱外及各舱室应配备通信系统；

4）人舱内应设置刀盘动作本地控制装置，与主控室控制具有互锁功能。

5管片拼装机

1）应具有管片的抓持、提升、平移、回转及定位功能，宜按照6个自由度进行

配置；

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2）采用机械锁固的抓取装置安全系数不应小于1.5，非机械锁固的抓取装置安

全系数不应小于2.5；

3）应进行载荷试验，静载试验载荷为设计最重管片重量的1.25倍，动载试验

载荷为设计最重管片重量的1.1倍；

4）断电情况下，真空吸盘式管片吊机保持吸附状态不应小于20min，且真空度

不低于80%；

5）沿周向顺时针、逆时针旋转角度宜不小于200°；

6）纵向行程宜满足在隧道内更换两道盾尾刷；

7）宜具备有线、无线两种控制方式，无线遥控控制范围应覆盖工作区域；

8）应具备有慢速微调功能；

9）应配置制动装置；

10）应具备自锁功能。

6螺旋输送机

1）结构型式应满足项目出渣粒径出渣量需求；

2）出渣能力应大于盾构机最大推进速度时的出渣量；

3）应具有双向旋转和无级调速功能；

4）伸缩与前闸门开关动作应具有联锁控制功能；

5）宜配置土仓前闸门，宜配置2道后闸门，后闸门具备紧急关闭功能；

6）后闸门应具有开度调节及断电自动关闭功能。

7中心回转接头

1）通道数量及性能满足介质输送需求；

2）密封承压能力应满足项目使用需求。

8推进铰接系统

1）单位开挖面积（㎡）的最大推力不应小于1000kN；[GB/T34651—2017，技

术要求5.7.5]；

2）推进系统液压缸应采取分区控制，各组应能进行独立的行程检测，推进液压

缸分区的工作压力应单独可调；

3）推进液压缸应具有快速伸缩功能，满足项目使用要求；

4）推进系统应具有防后退功能；

5）推进系统液压缸配置应满足管片在任意点位的拼装需求；

6）推进系统与主驱动单元应具有联锁功能；

7）铰接液压系统油缸应当能够灵活进行控制，且具备油缸行程监测与显示功能。

9管片输送装置

1）承载能力应满足使用需求；

2）应具备本地控制及无线控制功能。

10带式输送机

1）输送能力应大于螺旋输送机最大出渣量；

2）斜坡段倾角不宜大于12°；

3）应配置刮渣及清洗装置；

4）应配置皮带张紧装置；

5）应配置皮带跑偏检测装置；

6）应配置皮带打滑检测装置；

7）应设置全程急停装置和启动前声光报警系统。

11吊机

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1）起吊能力、爬坡能力满足使用要求；

2）吊架上应具备移动风险标识；

3）应具备防撞/限位功能；

4）应具备声光报警装置；

5）机械锁固式管片吊机抓取安全系数不应小于1.5；

6）非机械锁固式管片吊机抓取安全系数不应小于2.5；

7）断电情况下，真空吸盘式管片吊机保持吸附状态不应小于20min，且真空度

不低于80%；

8）爬坡能力不应小于50‰坡度。

12泥浆管延伸装置

1）换管装置应满足隧道曲线转弯需求；

2）泥浆管延伸区域应设置防滑和防爆裂警示标志；

3）宜配置收浆装置。

13后配套

1）应配置消防系统；

2）主控室应采取隔音措施、内壁应选用阻燃材料；

3）宜配置防撞装置；

4）盾构机应配置人员安全通道。

14液压系统

1）主驱动液压系统应配置恒功率控制模块，以保证电机不出现超载运行；

2）应配置独立的控制油泵，为液压系统提供控制油来源；

3）液压系统应配置独立的冷却系统；

4）液压油箱应具备液位、温度监测功能，具备报警连锁功能；

5）液压系统主要工作油路的过滤器应具备堵塞报警功能。

15流体系统

1）主驱动齿轮油润滑系统应配置热交换器，满足连续掘进状态散热需求；

2）主驱动润滑油脂注入应采用独立的润滑油脂泵；

3）主驱动密封与润滑系统应具备压力检测，并在盾构机操作界面上显示；

4）盾尾密封油脂泵能力应满足使用要求，并具备自动与手动控制功能；

5）应具备盾尾密封油脂注入压力检测功能，并在盾构机操作界面上显示；

6）同步注浆系统应满足最大掘进速度要求，设计注入