土压平衡盾构掘进施工技术（可编辑）

土压平衡盾构掘进施工技术一、前言二、盾构技术的发展三、盾构机分类四、土压平衡盾构机工作原理五、土压平衡盾构机结构介绍六、盾构机选型七、土压盾构法施工关键技术八、土压盾构法隧道施工组织的关键一、前言城市地铁的建设已经从北京、上海、广州、深圳等一线城市及大部分省会城市，并向二级城市快速发展，随着国家地铁核准权的下放，三四线城市轨道交通也在计划和规划中各主要经济圈等主要城市之间的轨道交通，城迹铁路也正在或者即将兴建，在“十三五”时期甚至未来半个世纪地下轨道交通工程将是国内建筑业中的一个巨大市场截止2016年9月，包括北京、上海、天津和重庆4个直辖市;深圳、厦门、宁波、青岛、大连5个计划单列市;大部分的省会城市(除拉萨外，海口也在申报);以及主要经济发达二三线城市。以省份统计含南京、苏州、无锡、常州、徐州和南通共6个;广东共有广州、深圳、佛山和东莞共4个;浙江共有杭州、宁波和绍兴3个;福建、山东、辽宁、安徽、河南、内蒙各有2个很多城市有兴建地铁的设想，如四川的绵阳、南充、宜宾、泸州等。还有些城市如县级城市都统计在地市级城市之内。一、前言国内在建拟建地铁工程中，对于区间隧道主要采用三大类施工方法，明挖法、浅埋暗挖法以及盾构法。根据国内已建地铁工程的调研结果，盾构法隧道以单圆盾构为主，以城市地铁为例85%以上采用土压盾构方法，只有少部分如成都、广州、上海、南京、武汉等穿越江河或者长距离穿越砂层才选用泥水盾构。随着盾构制造技术与施工技术的发展，城市拆迁难的现实，将来采用异型盾构或者盾构加暗挖的方法也会成为更多地铁车站修建的方法之一或者说主流。1818年布鲁内尔观察小虫腐蚀木船底板成洞，提出盾构工法，并取得专利。1825年泰晤士河水底（隧道11.4X6.8）矩形盾构，两次被水淹，1835年改良后于1843年完工。1874年格瑞海德识别并研制了液体支撑工作面的盾构，以泥浆形式出土；1887年Great利用盾构和气压组合工法施工隧道获得成功，为现在的盾构工法奠定了基础19世纪末到20世纪中叶盾构工法相继传入美、法、德、日等国家。1963年土压盾构由日本satokogyo（佐藤）公司研制形成，1974年首台土压平衡盾构由IHI设计，3.72外径；我国首条盾构掘进机施工的隧道-1956年东北阜新煤矿疏水隧道-直径2.6m，采用手掘盾构。1965年上海5.8m网格挤压盾构；66年10.2同网格挤压盾构。20世纪60～80年代随着机械、液压、气压、密封技术的进步以及运算机、计量技术的发展，更职能化的多功用实现的复合式盾构机诸如气泡式、泥水式、复合土压式盾构相继问世并成为主流。二、盾构技术的发展特点技术国内盾构生产现状

盾构隧道逐渐长距离化、大直径化、高水压、复合地层等特征；盾构逐渐多样化，如矩形、椭圆形等多种异圆断面盾构等；施工与管控的高度自动化，如出现了管片供给、运送、组装自动化装置等。细节技术有待完善及改良，如出泥、出土的速度等指标优化选取、排出泥水的分离处理等；多种特殊盾构工法相继问世，扩展了盾构工法的应用范围；大直径、异型断面、长距离、高速度、抗高水压、抗高隐患施工等施工技术措施、施工装置的研发仍为当前应用所迫切需求。二、盾构技术的发展国内厂商技术冏境国内盾构生产现状及方向上海隧道股份、北方重工、秦治通联、中铁工重工、中铁建装备、中交天和、三三重工、中信重工、徐工凯宫等等其中中铁重工、中铁建均为50至70台量级，中交天和也于今年达到52台。可以说国产盾构已经能够满足国内施工的需求。西雅图隧道联合体签订了一份14亿美元合同，拟在市区西雅图高架Alaskan

Way道路改建为1.7英里长双层隧道

日立造船公司供货巨型17.52米直径土压平衡盾构来挖掘该隧道。大型化，异型化，高水压、复合地层、多功用双模复合型、智能化、无人化进舱作业、标准化施工作业、高难度。

对失败的恐惧是制约国产化和国内技术进步的冏境。二、盾构技术的发展辉煌技术无耐西雅图隧道的昨天与明天2012年12月，日立造船公司声明北美最大土压盾构掘进机“贝莎”号制造达成。其直径17.5米，长约100米，重量约为7000吨;

2013年年末，在开挖1000英尺后，施工团队被迫关停掘进。为了修护盾构机，承包商STP公司建造了120英尺深的修护井，对盾构机进行了拆解和修护;至2015年10月，STP公司和日立公司才开始重新组装盾构机，12月重新施工。由于漫长的修护时间，隧道工程的完工日期被迫由原定的2016年11月推迟到了2018年4月。一旦通车，将是光芒四射，只会记得技术的进步，当然进步就是昨天的曲折换来的。二、盾构技术的发展西雅图隧道二、盾构技术的发展按掘进机的头部形状分：刀盘式、网格式、手掘式、插刀式；按盾构机的工作面稳定支撑方式：敞开式、泥水盾构、土压盾构、气压盾构（现在气压式多与土压形成复合式多功用）；按盾构机的盾壳的数量分：单护盾、双护盾；按盾构机机体与推进机构是联合一体还是分成二部分：整机式、分体式。三、盾构机的分类三、盾构机的分类首台盾构：布鲁诺尔Brunel盾构1825年泰晤士河底隧道国内首台水底网格盾构1966打浦路隧道三、盾构机的分类土

压

平

衡

式

盾

构

机

三、盾构机的分类泥

水

式

盾

构

机异型断面盾构机矩

形

盾

构

机很适合北京无水砂卵孤石地层三、盾构机的分类硬岩掘进机——TBM盾构机的掘进刀盘驱动方式两类型：液压马达或者变频电机驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过盾构井口垂直运至地面。四、土压平衡盾构机工作原理

这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。掘进中管控排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍塌或隆起四、土压平衡盾构机工作原理管片拼装盾构机掘进一环的距离后，通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片，使隧道一次成型。四、土压平衡盾构机工作原理刀盘、盾体、推进体系、驱动体系、螺旋输送机体系、皮带输送机体系、管片拼装体系、集中润滑体系、盾尾密封油脂体系、同步注浆体系、管片吊运体系、人行闸、资料采集体系、自动计量体系、后配套台车、排污体系、冷却体系、电气体系和辅助装置等土压平衡盾构机的组成五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍主要功能将盾构机前方的土体进行切削、搅拌，便于排土，同时也起到减小盾构推进阻力、保持开挖面土体稳定等重要作用结构一般采用辐条式、面板式两种大的类型，驱动采用电驱动或液压驱动刀盘盾构刀盘体系为盾构机最为关键的体系之一五、土压平衡盾构机结构介绍刀盘示例刀盘轨迹五、土压平衡盾构机结构介绍刀盘轨迹五、土压平衡盾构机结构介绍刀盘关键部件五、土压平衡盾构机结构介绍周边刮刀先行刀滚刀中心齿刀刀具高差设计三楞刮刀鱼尾刀超挖刀刮刀盾体主要用钢板成型制成盾体隧道的形状因其利用要求不同而形成不同的盾构外形。盾构的外形就是指盾构的断面形状，绝大多数盾构采用的是圆形。盾构在推进过程中，不但要承受各种压力，同时还要克服各种阻力，所以，盾构整体要求具有足够的强度和刚度。五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍前盾含主驱动和与之焊在一起的承压隔板使泥土仓与后面的工作空间相隔离中盾与前盾通过法兰以螺栓联结、含推进油缸、人闸、支承架中盾后部是尾盾。这种铰接联结方式使盾构机易于转向。盾体推进体系是盾构机前进的动力五、土压平衡盾构机结构介绍推进体系主要功用为以已拼管片作为支撑点，切削土层所需要的每把刀具上的推力、克服盾构机前方土体压力及其他阻力与摩擦力，是盾构机向前进的动力。推进体系以液压为动力、通过液压油缸产生向前的推进力。五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍螺旋输送机体系主要功用：将刀盘切削下来的土从土仓内排出，并且通过自动管控螺旋机转速、开口度来管控出土量，与掘进速度相适应从而达到管控土仓内土压平衡的目的。螺旋机结构：有轴式和无轴式两种管控重点：螺旋机转速、开口度、添加剂注入目标：形成压力梯度螺旋输送机压力梯度达到平衡P2五、土压平衡盾构机结构介绍P2从P2至P1压力降低到0，形成相对均匀的压力梯度降，则为正常出碴，否则会出现喷涌五、土压平衡盾构机结构介绍

皮带输送机体系主要功用是将从螺旋输送机内排出的泥土输送至施工单位配备的运碴土箱内。皮带输送体系可以说是盾构机的生命线，其关键是不掉或者少掉泥水、日常保养从防止跑偏、过度磨损。五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍

管片拼装机体系主要功用是通过拼装机上一般具有的4个自由度动作进行管片的拼装。管片拼装机的回转驱动方式采用液压驱动，并配备失压刹车，其他动作采用液压油缸驱动。五、土压平衡盾构机结构介绍平移机构回转机构提升机构支承调整机构五、土压平衡盾构机结构介绍超挖刀体系主要功用为可以根据需要配合刀盘进行局部的超挖。仿形刀安装在刀盘的侧面驱动采用液压油缸形式，结合刀盘旋转的位置传感器在360°范围内的任意位置进行伸和缩。根据转弯地层，分为仿形刀与滚刀两种类型。五、土压平衡盾构机结构介绍集中润滑体系主要功用除在盾构机主要油脂润滑部位进行自动注脂外，还对盾构前土砂密封进行自动注脂，确保前土砂密封的密封性和润滑性。自动管控方式有压力和时间管控两种。

五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍盾尾密封油脂体系主要功用为在各道盾尾密封刷之间的空腔内充填盾尾密封油脂，防止盾尾外部的水和泥浆进入至盾构内部来。管控方式有手动管控和自动管控，自动管控又分为压力管控和时间管控。五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍同步注浆体系主要功用为在盾构掘进过程中，注入浆液充填管片脱出盾尾后产生的建筑空隙，降低地面沉降。注浆方式：单液、双液两种管控方式有手动管控和自动管控，自动管控又分为压力管控和流量管控。关注与协作重点：盾尾油脂、土舱压力防止堵管

五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍管片吊运体系在车架内采用单梁电动葫芦，在盾构机本体与车架之间采用双梁电动葫芦；有的盾构厂商配备有方便利用的喂片机，对加强功效极其有用。管片吊运体系主要功用为将管片从管片运输小车上吊下运输至管片拼装位置。五、土压平衡盾构机结构介绍五、土压平衡盾构机结构介绍人行闸主要功用为在盾构本体前方发生意外情况，需要施工人员进入到刀盘正面时，必须通过人行闸。由于施工过程中，盾构土仓内有一定的土压力，所以施工人员进入人行闸后，关上闸门，对人行闸进行充气，使其建立一定的气压，以抵消土仓内的土压力。五、土压平衡盾构机结构介绍人闸舱土舱五、土压平衡盾构机结构介绍这些资料也可作为盾构发生缺陷后解析原因的重要依据。资料采集体系主要功用为将盾构各体系的主要指标采集并保存在电脑中，同时通过通信电缆将这些资料传输至地面管控人员的电脑中，在施工过程中作为参考。六、盾构机选型盾构机选型前应该了解的重要指导思想

借用广州地铁的教训地质是基础盾构机是关键人是根本（管控）盾构机选型的无耐性前期工作是盾构施工的关键，选型是其中之一，盾构机一旦确定，隐患管控，管控才是最根本的六、盾构机选型盾构机选型重要意义世界首条盾构隧道，也是水下，18年建成，水淹两次，彻底改造后才建成！中国第一台绝对知识产权盾构水下隧道也有周折，4年建成！进入90年代，技术与装备革命带来国外自动化盾构机的出现，不愿承担隐患，在上世纪末本世纪前7年期间，国外盾构霸居国内市场！随着不同盾构隐患事故的对比，对隐患理解转变：主要在于前期：选型、设计协作、监造、策略对策筹划一些前辈与同行们为国产化一直在努力探寻、呼吁，国家政策、进口盾构同样的隐患事故倒逼下，国产盾构突飞猛进，终于占据主流市场！国产盾构已能够满足国内工程的基本需求；盾构的选型重点是适应地质条件与周边工况、满足特对接殊功用、技术与设计协作、监造关键、利用策划。六、盾构机选型盾构机选型作用因素解析盾构机的合理选择要保证开挖面的稳定性，具有良好的掘进性能，结合衬砌的类型防止渗漏和坍塌，而且还要与配套体系具有紧凑的配合关系。根据调研解析，归纳复盘了盾构机选型为核心的各因素的作用及其相互作用关系，如下图所示。地层与岩性的分布比例，直接与刀盘、刀具选型密切相关。周边建构筑物分布、状况及维护等级，是选型重要因素之一。河流、湖泊、池溏，以及底部地层情况是盾构机选型时应考虑的重要因素之一。六、盾构机选型解析复盘归纳盾构机的选型的作用因素共计九方面：工程地质相匹配、各种地层所占比例，是确定盾构机选型的首要依据。土的塑性流动性、土的渗透系数等，为碴土改良体系提供依据。水源、地下水的含量及水压。土压盾构仅能适用于低水压地层。砂、卵石颗粒分布直接作用到刀盘与刀具的配制、人闸配制。土层的粒径分布曲线，也关系到盾构机的碴土改良装置进行配制。隧道平面指标、线形和转弯半径关系本体长度、盾尾间隙以及铰接设计。六、盾构机选型盾构法对主要地层的适应性解析及选型要求1）洪积黏土洪积黏土一般N值大，含水率低，掘削面能够自立，此外抗剪强度较大，变形小，可无需挡土隔板。这类地层，可先根据掘削面稳定理论公式推算判断掘削面的自立状况。洪积黏土层刀盘宜采用条幅式；如能够长时间稳定，宜采用人工式、半机械式或机械式全敞式盾构机；如果稳定性较差，或者有少量夹层粉砂可辅以压气工法，以达到对工作面的支撑作用。六、盾构机选型根据国内已达成工程调查资料显示，砂质土如果渗透系数K大于10-2cm/s、74mm以下的微细颗粒含量低于10%、不均匀系数Uc小于10，地下水位高于2至3bar时，若采用土压盾构时，会出现涌沙现象，掘削面易坍塌，很难确保掘削面稳定。2）砂质土六、盾构机选型土压盾构的利用范围拓展有研究证明，对传统碴土改良装置进行改良，同时喷入膨润土溶液与泡沫，增大碴土中的微粒径的比例，在全断面长距离富水砂层采用土压盾构，没有发生喷涌现象和地面过度沉降，取得了成功。因此，对于水压力小于3bar全断面含水砂层可以采用土压盾构，是对土压盾构应用范围的一种拓展，但需采用同时喷入膨润土与泡沫的碴土添加体系。对于水压力大于3bar全断面富水砂层或者穿越河、湖的富水砂层则需要采用泥水盾构机。六、盾构机选型3）砂砾、卵、漂石地层该种地层重点考虑两方面的因素：一是地下水，对于地下水位稳定在开挖底部以下的砂砾、卵、漂石地层，可采用土压盾构机；对于富含地下水地层则必须采用泥水盾构机。二是砂砾石层重点考虑刀具刀盘的耐磨设计，而卵、漂石地层则重点考虑刀具的抗冲击非正常损害与耐磨设计。对于大粒径漂石存在的地层，要考虑采用带式螺旋输送机。六、盾构机选型全岩质隧道掘削面能够自稳4）泥岩与砂岩地层对于裂隙节理不发育地层，采用Open工作模式；而对于断层破碎带无地下水发育地层采用EBP工作模式；对于裂隙发育带、具有一定自稳能力、且地下水发育地层则采用Semi-Open工作模式。六、盾构机选型对于泥岩地层，有两方面关键技术难题：其一为泥饼的形成，为掘进带来困难；其二为刀具配制，强度较低，可采用软土刀具，但掘进效能较低；而采用滚刀则会产生偏磨。对于砂岩地层，可采用面板式刀盘，全断面长距度砂岩需配备滚刀；对于短距离砂岩地层，岩石强度大于20MPa以上的宜采用滚刀，而小于20MPa以下的则采用软土刀具。对于砂岩地层，如果石英含量高，则对刀具磨损较快，是盾构机刀具配制方面的关键技术问题。六、盾构机选型盾构机选型时运算的主要依据盾构机选型的运算依据工程地质、水文地质颗粒解析及粒度分布，单轴抗压强度，含水率、砾石直径，液限及塑限，N值，粘聚力C、内摩擦角φ、相对密度、孔隙率，地层反力系数，压密特质，弹性波速度，孔隙水压，渗透系数，地下水位（最高、最低、平均），地下水的流速、流向、地层与河床变迁情况等。六、盾构机选型设计指标隧道长度、隧道平纵断面及横断面形状和尺寸等设计指标。周围工况条件地上及地下建构筑物分布，地下管线埋深及分布，沿线河流、湖泊、海洋的分布，沿线交通情况，施工现场条件，气候条件，水电供应情况等。隧道施工工况筹划工期、工期指标。六、盾构机选型主要技术指标对比表(澄清后）装置体系和部件名称指标名称规格、指标值天津天成中交天和湖北天地HK华隧通盾构机主体开挖直径mm62706300614062606290总体长度mm7570013455116906600076000盾体长度mm87008805994075008435管片外径6000mm60006000600060006000管片内径5400mm54005400540054005400总体重量kg447964341800450000388000430000盾体总重量kg338093246800

242000300000后部拖车总重kg10987195000

146000130000刀盘结构型式

辐条式辐条式辐条式辐条辐条+面板复合式分割块数块67114空隙（开口）率％65%62%68%40﹪36.2%（中心部49.3%）开口幅宽mm2500520480420400刀盘重量kg3220629000320004800040000刀盘物料

Q345B25#钢锻件和Q345Q345CQ345BQ345B刀具配置中心刀（滚刀/切刀）把1（切刀）1（中心鱼尾刀）111把鱼尾刀边缘刀（滚刀/切刀）把切刀10把

12n.a12把（外周先行刀）正面刀（滚刀/切刀）把切刀8把38（主刀）

n.a42把（内周先行刀）边缘弧形刮刀把637（加固型先行刀-1）

6812把（边缘刮刀）刀盘开口处齿刀把822（加固型先行刀-2）106n.a90刀盘外缘维护刀把48612n.a12把（边缘刮刀）

12把（外周先行刀）

6把（周边刀）

6把（刀盘背后维护刀）先行撕裂刀把43

833842把（同正面刀）仿形刀把22202把（一备一用）其中可替换刀具数量把8401061把中心鱼尾刀，68把刮刀，16把铲刀，39把先行刮刀90把刮刀

42把正面先行刀

12把外周先行刀

1把中心鱼尾刀其中不可替换刀具数量把971709902把（仿形刀）

6把（周边刀）

6把（刀盘背后维护刀）…

超挖刀1

仿形刀仿形刀型式（滚刀/切刀）

切刀切刀切刀软土圆柱状软土仿形刀仿形刀数量把22212行程mm12012013050100最大超挖量mm24010012010090最大顶出力kN196195200250165液压工作压力MPa13.720.6218021前盾前盾直径mm62506260614062506260前盾长度mm25501750180014001770前盾块数块11111前盾壁厚mm4040455045土仓隔板厚mm4032405070前盾材质

Q345BQ345Q345CQ345Q235前盾重量kg8800095200350007700025500前盾土仓门数量及直径个/mm2个/500mm1个/Φ9002/670X6703个/600×7001个/820mm×1000mm土仓压传感器数量个55434超前钻预留孔数量个2424个48斜+4平6人仓舱室数量个21222舱室容量

22人2

3舱室直径mm890/1160

1600/2600600出入口600舱室门数量个—

—压力bar设计压力4,5bar,工作压力3bar5设计压力6bar，工作压力3bar—设计压力4.5bar,工作压力3bar铰接体系铰接类型

—V型铰接主动铰接—前置铰接最大收缩力kN—3000018500KN——油缸数量个—

12—20油缸行程mm—

200—220最大会缩速度

—

———传感器数量个—

4—4铰接转向角度度—1.1°1.5°—2密封形式

—

防水密封2层，挡土密封2层重载橡胶密封、紧急膨胀密封防水密封2层，挡土密封1层驱动体系主轴承型式

带整体驱动齿轮的三排对称放置的滚柱轴承三列圆柱滚子轴承中间支撑固定三排圆柱滚子轴承主轴承寿命h大于10000h10000h以上1175610000大于10000h密封型式

唇密封多段式密封（角式+唇式+碟式）唇型3外和2内4条唇型密封1道，3道V型密封密封抗压强度MPa大于0.5Mpa1MPa0.43bar动压：1Mpa，静压：1.5Mpa主轴承密封寿命h大于10000h10000h以上大于100006000大于10000h主轴承冷却方式

依靠辅助注入体系冷却油冷水冷热交换器夹套水冷刀盘驱动型式

变频电机驱动变频电机驱动变频变频变频电机驱动驱动马达数量个881088单个马达能耗（电驱动时）kW100909075kw75马达冷却方式

空冷风冷水冷空气冷却风冷刀盘驱动能耗kW800720900600kw600额定扭矩kN·m50405853563141035918最大扭矩kN·m63007024732149247101脱困扭矩kN·m75607024732154987101最大速度时扭矩kN·m50405853305535173881转速范围rpm0-1.50.3~3.00.3-3.00-1.50~0.97~1.48主轴承油脂润滑体系油脂泵型式

凸轮式—活塞式Lincoln电动油脂泵数量个2—111油脂泵压力（带传感器）MPa21—17350bar21油脂泵流量（带传感器）ml/min75—381.4l/min210主轴承油脂密封体系油脂泵型式与主轴承油脂润滑体系共用凸轮式挤压泵活塞式柱塞型与主轴承油脂润滑体系共用油脂泵数量与主轴承油脂润滑体系共用21111油脂泵压力（带传感器）与主轴承油脂润滑体系共用21MPa20.618350bar210油脂泵流量（带传感器）ml/min75ml/min124ml/min381008m3/h210主驱动齿轮箱润滑体系齿轮油泵能耗KW0.2KW5.50.754kw0.75齿轮油泵ml/min110700900018.5lit/min210齿轮油泵出口压力MPa21MPa20.60.230bar21MPa齿轮油箱容积ml75994000850220lit2.3×106齿轮油牌号

EP0BPEnergolGR-XP220（或同等性能）150F320EP0螺旋输送机螺旋机形式

带式轴式轴式可伸缩螺杆式有轴式（内径800）螺旋输送机长度mm950012265113601190010080螺旋输送机直径mm800900800700800（内径）通过粒径

480mm×500mm×480mmφ625mm×L930mm300mm×300mm300mm螺旋输送机最大扭矩kN·m10516610990118.5螺旋输送机脱困扭矩kN·m105166109104118.5螺旋输送机转速rpm160~12.51.6~16.50-19.80~21螺旋输送机卸碴门最大开度mm100.00%820

290-螺旋输送机最大出土量m3/h350329推进速度为8cm/min时约为320m3/h256300螺旋输送机前端土压传感器数量个1110无螺旋输送机后端土压传感器数量个11—1无皮带机皮带机能耗KW3030452237皮带机宽度mm800800800800800皮带机速度m/min80150150150140皮带机出渣量m3/h450500450450450中盾中盾外径mm62506260614062406260中盾长度mm29003150276021002275中盾壁厚mm4040453532中盾重量kg8700091500350007900022350中盾材质

Q345BQ345Q345CQ345Q235中盾块数个11111超前钻预留孔数量个24648斜+4平无推进体系油缸数量个201616十个双缸，十个单缸（共30）22油缸规格mm/mm260/2102500kN×34.3MPa×2300mm∮300/∮230220/180260/200油缸行程mm22002300215022002150推进体系最高压力MPa34.334.3353533油缸撑靴在管片上的最大压力MPa59.26

8.97.24全数油缸最大推进速度mm/min8080808080油缸缩回速度mm/min800240312316002246（三根缸动作）行程传感器数量（内置）个44444最大推力kN350004000025003991438500正常推力kN1400024000400003421216000~26000单个油缸最大推力kN1750250025001140/13301750分区数

每个千斤顶可以单独管控4444盾尾尾盾外径mm62506260614062306260尾盾长度mm36203070389039003560尾盾壁厚mm4010010040100尾盾重量kg3000024200520003900053000尾盾材质

Q345bQ345Q345CQ345Q345B盾尾间隙mm30单边30303030密封方式

3道盾尾刚刷密封盾尾密封刷钢丝刷、钢板刷钢丝刷钢刷密封密封道数道332道钢丝刷、1道钢板刷33最大抗压MPa30.50.50.30.4同步注浆管分布数量个444+4(备用）44同步注浆管管径mm5050405040mm注浆压力传感器数量个54446盾尾油脂注入体系盾尾注脂管分布数量根/道14根/2道12根/6道6根2道4×26根/道盾尾注脂管管径mm2525192525注脂泵型式

气动式塞泵空气泵活塞式200kg气动注脂泵注脂泵数量个11个111注脂泵流量ml/min470020001108lit/min5700注脂泵工作气力Mpa1.29.82.82.0/4.32（max/最大）0.7油脂管路压力传感器数量个212141油脂管路气动闸阀数量个14126412管片安装机管控方式

有线和无线遥控和线控遥控/线控无线有线和无线旋转角度+/-±220°±210°±220°±200°±210°旋转速度范围rpm0.4和1.50~1.0rpm0.2/1.50-1.50.3和1.5抓取方式机械式机械式机械式机械式机械机械式自由度数个66666水平行程mm145080020002000850水平伸出速度mm/min52002100428560001800水平缩回速度mm/min52001800600060005680起重能力t54.55521举伸伸出速度范围mm/min50002400135060002400举伸缩回速度范围mm/min50001600200060007585旋转扭矩kN·m1.9618.3270400-4306.54KN.M×2冷却水体系冷却水管卷筒的容量m50无25水管挂架40冷却水管通径mm50505080500冷却水泵数量个111n.a1（以最后设计为准）冷却水泵流量m3/h61.821n.a21冷却水泵能耗kW6.252.215n.a22热交换器数量个111n.a1热交换器能力m3/h6421n.a40m3/h循环水最低体系压力MPa0.21.60.23bar0.4（具体压力联络会确定）循环水额定流量m3/h64215024泡沫体系泡沫泵流量l/min10060l/min×280water-7/tenside-30035l/min×3泡沫管路数量根42243泡沫喷口数量个444166泡沫剂流量阀数量个42243压缩空气流量阀数量个42243泡沫管压力传感器数量个42243膨润土体系膨润土泵流量l/min400330l/min×248010m³/h240×2膨润土管路数量根22442膨润土喷口数量个444166膨润土管路压力传感器数量个42412同步注浆体系A液注浆泵数量台12222台（A液）+2台（B液）注浆泵流量l/min200120L/min24m³/h2×10m³/h240（A液）+30（B液）注浆泵压力MPa33335Mpa（A液）+1.5Mpa（B液）注浆压力传感器数量个54246注浆泵单台能耗kW2230301530KW（A液）+1.5KW（B液）注浆管路清洗方式

向内清洗和向外清洗高压水枪清洗水高压清洗清水自动清洗砂浆罐容量m³60.7868管片小车管片小车型式

不配置(采用电葫芦运输管片）电动双梁无平板车无管片小车管片储备能力片1—3无管片小车承载能力t4吨×2—-无管片吊机吊机型式

低净空电动葫芦电动葫芦环链葫芦双吊双梁+电葫芦最大吊重t3t6.452×2.56.4起升速度mm/s66.77063200-75070行走速度mm/s167150167110170最大起吊高度m104.52.82.84m/2m最大水平输送距离m171813.5+617.813工业气体空气压缩机体系压缩机数量台21112压缩机单台能耗kW4537453037+7.5压缩机压力MPa0.70.70.80.80.7储气罐容量m³52112.4储气罐数量个11111空气干燥器型号及数量个1GL-60A/1-1内置式备用发电机组发电机组型式静音型静音型无无，带有接口用户提供静音型发电机组数量台1无—

1发电机组能耗kW/台100无100

90输出电压V380无—

380二次风体系通风机能耗KW157.5221522通风流量m³/h180001500380007（招标文件）530~750通风机出口风压kPa5001.25

1.2储风筒数量个110221储风筒长度m10005000-30002000储风筒容量m7050100100100储风筒起吊型式

吊耳式安装完毕机械式小型起吊葫芦导向体系全站仪和棱镜之间的角度精确性秒11222全站仪和棱镜间最大运行距离m200200200200200双轴倾角计计量滚动精度mm/m0.001±110mm/25m±10.01双轴倾角计计量倾斜精度mm/m0.001±13mm/25m±10.01电力体系变压器数量套11212变压器单台容量kVA16001600125012501900/15变压器输入电压KV1010101010变压器输出电压KV0.380.40.40.40.4/0.23高压管控柜数量个12111低压配电柜数量个12111无功补偿柜数量套12111无能耗补偿柜单台容量kvar365.4150120300120高压电缆卷筒容绳量m400

200400-配备高压电缆长度m400

400不含电缆-单元装置能耗主驱动kW800720900600600推进体系kW7575759075螺旋输送机kW15075×2225110110×2皮带机kW3030452237管片拼装机kW2237+7.555包含在推进体系18.5管片吊机kW8.83.5×42062.5×4+3.5×4同步注浆A液kW36.630×26037.530×2+1.5×2同步注浆B液kW

2.2×26030无辅助油泵体系kW33.5无

pneumatic无液压油过滤泵体系kW3.75.5×20.751137+7.5空压机kW9037375522冷却体系kW6.252.215——3.7×3泡沫体系kW10.24×210811×2膨润土体系kW26.515×2225.50.75+0.4注脂体系kW0.415×20.75pneumatic22二次通风kW1571115约1250（以最后设计为准）总能耗kW1307.951233.613001005主要指标表七、土压盾构法隧道施工关键技术归纳复盘九种端头加固方法1.降水法适用于富含地下水地层，有涌水突水隐患。2．注浆加固法封堵地下水，加固地层。3.搅拌桩施工法第四系淤泥质、粉质土地层，也可细砂地层或者粘土地层4.旋喷桩施工法旋喷桩多适用于第四系沉积层，稳定性能好，加固效果好。5.地层冻结法在无水或者少水的淤泥质地层，采用竖向冻结法对于地下水丰富的地层则在盾构周边冻结形成止水冰冻墙七、土压盾构法隧道施工关键技术

6.素混凝土墙法主要用于施工现场小、地下管线密集、地面交通繁忙、距离地面建筑物基础比较近的工程现场。7.双重钢板桩与SMW工法适用于具有一定稳定能力、无水或者少水的第四系沉积地层，用于提供洞门凿除后支撑工作面的稳定。8.NOMST工法与SEW工法适用于配备硬岩切削刀具的盾构机，地下水少或者无水的地层，更有利于降低由于洞门凿除而带来的安全隐患。9.密闭装备方法采用钢套筒方法10.其它方法可在到达井中充满水或者用砂浆充填，象正常掘进，再清除七、土压盾构法隧道施工关键技术钢套筒方法七、土压盾构法隧道施工关键技术土压盾构工作面稳定管控技术

土压平衡式盾构主要通过泥土压力来抵抗掌子面释放的负荷，掘进过程中其稳定掌子面的机理如下图所示。七、土压盾构法隧道施工关键技术上限下限中间说明当采用土压平衡模式掘进时，需通过推进速度与排土速度的不断调控使土压维持在设计范围内，从而达到对土压的适时管控。通常根据地层特质和地面工况确定一个土压上限和下限值。是被动土压力、水压力、预备压力的和，是主动土压力、水压力的和。是静土压力、水压力的和。以上值加上0.02就是通常我们说的各值的取值标准。同时当是砂土层时水压力（或者有才预以运算。）七、土压盾构法隧道施工关键技术技巧管控土压管控的目标反映在资料上，应使得地层的水土压力P(两者的合力)和压力舱内的泥土压力P0相当，当地层水、土压力之和P与土舱内泥土压力P0相当时，开挖面相对比较稳定。螺旋输送机能否顺畅排土是实现泥土压力管控的前提，必要时需对切削下来的土和砂进行改良，保证螺旋输送机顺畅排土，并建立合适的压力梯减梯度。

土舱压力值：重点关注中部压力表值与中间值的匹配，上部不得超过上限值，否则会隆起。推进时可以就下限，如果不是流砂或者是渗水量大的地层可以更小；拼管模式（停推）应向上限靠近。关停时的保压是多么的重要！！

七、土压盾构法隧道施工关键技术主要目的渣土改良技术渣土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓内或螺旋输送机内注入水、泡沫、膨润土浆液、高分子物料TAC溶液或它们的混合物，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合。使盾构切削下来的碴土具有好的流动性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下盾构掘进可达到理想的工作状况。七、土压盾构法隧道施工关键技术1）砂质黏性土和全、强、中风化泥质粉砂岩主要是要稳定开挖面，防止刀盘产生泥饼，并降低刀盘扭矩。一般采取分别向刀盘面和土舱内注入泡沫的方法进行碴土改良，必要时可向螺旋输送机内注入泡沫。2）硬岩地段主要是降低对刀具、螺旋输送机的磨损，防止涌水，一般采取向刀盘前和土舱内及螺旋输送机内注入含水量较大的泡沫为主。七、土压盾构法隧道施工关键技术3）富水地段和其他含水地层主要是要防止涌水、防止喷涌、降低刀盘扭矩，一般向刀盘面、土舱内和螺旋输送机内注入膨润土泥浆，并增输送机内注入的膨润土，以利于螺旋输送机形成土塞效应。七、土压盾构法隧道施工关键技术4）富水砂土地层需要注入膨润土溶液；有安全同时注入泡沫与膨润土溶液；而当为非含水砂层时则主要是保持土舱内的压力平衡，以稳定开挖面，并管控地层沉降，拟采取向刀盘面和土舱内注入泡沫来达到改良碴土的目的，泡沫注入量根据具体情况确定。七、土压盾构法隧道施工关键技术5）均质淤泥质地层或者粉土地层加入水即可6）粉细砂地层可加入泡沫或者比重为1.05以下的膨润土溶液。渣土改良的具体作用七、土压盾构法隧道施工关键技术使碴土具有较好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，管控地表沉降；使碴土具有较好的止水性，以管控地下水流失；使切削下来的碴土顺利快速进入土舱，并利于螺旋输送机顺利排土；可有效防止土碴黏结刀盘而产生泥饼；可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象；可有效降低刀盘扭矩，降低对刀盘、刀具和螺旋输送机的磨损。同步注浆示意图七、土压盾构法隧道施工关键技术之背衬注浆二次注浆注浆孔与注浆联结七、土压盾构法隧道施工关键技术之背衬注浆目的扩散机理机具装置工法及应用同步注浆充填盾尾空隙填充盾构机的注浆体系通过盾尾的注浆管注浆，注浆与掘进同步进行，注浆速度与掘进速度相适应，多用于自稳能力较差的地层。即时注浆充填盾尾空隙填充盾构机的注浆体系通过管片上的注浆孔（吊装孔）注浆，注浆滞后于掘进一定时间，多用于自稳能力较强的地层。补强注浆加强背衬注浆层的防水性及密实度渗透~劈裂双液注浆泵通过管片上的注浆孔，采用凝结速度快、固结效果好的水泥-水玻璃浆按一定的配比进行补充注浆，起到补充充填和堵水的作用，多用于注浆不足的地方和富含水地段。七、土压盾构法隧道施工关键技术背衬注浆的方法及适用范围之背衬注浆浆液类型优势缺点惰性浆液凝结时间长，不易堵管，注浆效能高，造价低防水效果差，对管控地面沉降或约束管片不利，强度较低活性浆液凝固后能增强隧道的防水性，对地面沉降管控和管片约束有利凝结时间短，易堵管，造价较高单液浆装置简单，造价低；若用活性浆液，后期强度高，堵管易清理凝结时间长，注浆效果发挥慢；浆液易流失，对盾尾密封性能要求高双液浆凝结快，利于尽早发挥注浆的功效；浆液易流失装置较复杂，造价高；后期强度不高，堵管时不易清理；水玻璃易伤害人员或污染工况，对施工管控要求较高七、土压盾构法隧道施工关键技术背衬注浆的浆液类型之背衬注浆七、土压盾构法隧道施工关键技术现常用的同步注浆物料浆液的主要技术指标：1、胶凝时间：初凝3~5h，终凝4~12h，对于特殊地层初凝时间可缩短至45min。2、固结体强度：对于软土地层略大于围岩强度，对于硬质围岩1天不小于0.3MPa，28天不小于2.5MPa。3、固结率：>95%，即固结收缩率<5%。4、稠度：8～12cm。5、浆液稳定性：静置不沉淀、不离析或在胶凝时间内静置沉淀离析少。倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。6、防稀释性：在压力地下水作用下，浆液具有较好的防水稀释性能。之背衬注浆七、土压盾构法隧道施工关键技术

注浆指标与沉降管控的关系注浆的目的是填充环向间隙，但其根本目的还是管控地层损失造成的沉降。地层损失：其一为由于失水而产生的地层水与细粒径的流失其二是由于地层失稳局部坍陷而造成的地层损失浆液要向工作舱内流失注入率λ要求在130%-215%之间。优化注浆指标主要还是调整注入率的大小，当地层处于稳定性地层或者无水情况时，其地层损失将会极其微小，可以向小值优化和调整，如广州部分地层注入率最小可到125%；而当地层处于不稳定地层或者有水时，容易形成超挖或者小的坍陷，因此则需要向大值优化和调整，如上海淤泥质地层，则有时甚至要达到230%；而当盾构机穿越重要构筑物时，则需要将注入率调高，如在穿越广州机杨高速公路时，注入率基本维持在160～200%之间。之背衬注浆七、土压盾构法隧道施工关键技术对既有建筑物形式进行分类归纳盾构穿越既有隧道、铁路（地铁）线盾构穿越地面建筑物（包括古建筑物）盾构穿越重要管线盾构穿越桥梁盾构穿越高速公路或者城市主干道对既有建（构）筑物的调查复盘归纳了既有建筑物、地下管线、既有结构物等的调查内容的重点对既有建（构）筑物的鉴定政府等第三方评估机构对既有建（构）筑物进行鉴定、评估对既有建（构）筑物作用的解析与评估类比法、PEK公式运算解析、数值解析既有构筑物维护与盾构掘进管控技术措施之盾构隧道施工穿越既有构筑物七、土压盾构法隧道施工关键技术既有构筑物维护与盾构掘进管控技术措施盾构施工掘进指标管控措施重点管控土压盾构土舱压力，保持工作面稳定，防止失水和超挖、坍陷。制定合理的同步注浆注入率，是保证工后沉降的重要技术措施。根据监测资料及时对沉降超标区段进行补强注浆。设置测试区段修正优化掘进指标监测信息反馈指导施工不断优化掘进指标辅助建（构）物维护辅助加固技术措施隔离加固措施地基加固措施桩基托换技术铁路轨道的维护技术：采用扣轨、军便梁加固既有轨道等维护方法;可采用储备充分的道碴，对施工引起的线路沉降及时填碴整道。之盾构隧道施工穿越既有构筑物七、土压盾构法隧道施工关键技术监测项目1．土体变形监测，如地表隆陷、地中土体垂直位移、地中土体水平位移观测。2．结构物变形监测。3．地下水指标情况的监测，如地下水位观测。4．围岩与隧道结构相互作用监测，如围岩压力、隧道管片变形观测等。监测点的布置原则

地表沉降测点布置之盾构掘进指标优化、地表沉降预测及管控技术七、土压盾构法隧道施工关键技术盾构掘进指标优化、地表沉降预测及管控技术地表沉降机理解析可细分为五个阶段1、2与土压与推力、土层损失有关3与工作面稳定性、失压、土层损失有关4与同步注浆关系密切5可通过二次注浆进行补偿之盾构隧道施工穿越既有构筑物七、土压盾构法隧道施工关键技术盾构掘进指标优化、地表沉降预测及管控技术隧道纵向地表沉降与碴土仓压力关系曲线图微风化⑨地层和中风化⑧地层时，采用敞开模式开挖，地表沉一般小于5mm；地层变化时，没能及时转换模式，地表沉降显殊增大由沉降变化是优化土舱压力与掘进模式的重要依据之盾构隧道施工穿越既有构筑物七、土压盾构法隧道施工关键技术盾构掘进指标优化、地表沉降预测及管控技术同步注浆对地表沉降的作用通过地表沉降资料调整注入率的重要依据注入率受注浆压力的作用，也是建立注浆压力的重要依据，因此同步注浆也是管控沉降与建筑物维护的关键二次注浆是补偿沉降的有效办法，也是管控沉降的必备手段之盾构隧道施工穿越既有构筑物七、土压盾构法隧道施工关键技术作用沉降的主要因素地层损失出土过多松散地层建压不足半自稳地层关停期间压力损失有孤石、块石或者其它障碍物对开挖外边的扰动复合地层推不动、刀具磨损推不动对出土监控严防造成多出土工作面坍陷地下水流失或者流砂土舱压力注浆指标掘进指标管控、监测资料解析、同步注浆、二次注浆是管控沉降与建筑物维护的有效措施与办法之盾构隧道施工穿越既有构筑物通过隐患事故的调研，归纳复盘盾构隧道工程的隐患事故类型七、土压盾构法隧道施工关键技术序号类别隐患因素序号类别隐患因素1盾构机选型与制作大刀盘、刀盘磨损41千斤顶推进千斤顶漏油2泥浆泵及管路磨损、堵塞42油压体系缺陷3主轴承磨损、密封件失效43管片顶裂或剪断4盾尾密封失效44其它5铰接（转向）密封45注浆注浆管堵塞6资料采集体系失灵46注浆压力不当或注浆量不足7注浆推进体系漏油47浆液配比不当8注浆管路堵塞48二次注浆不及时9大轴承断裂49其它10其它50拼装管片掉落或碰撞11地质条件障碍物51管片挤压破损12全断面或半断面流砂52管片就位不准13地层空洞53螺栓联结14有害气体、可燃气体54整圆器失效15河床突然变化55其它16承压水56运输泥水送排管控堵塞17其它57电瓶车脱轨或碰撞18产品品质管品品质58垂直吊运19橡胶止水条品质59螺旋出土器缺陷20螺栓品质60运输组织混乱21注浆物料品质61其它22其它62嵌缝嵌缝与堵漏之隐患评管控通过隐患事故的调研，归纳复盘盾构隧道工程的隐患事故类型七、土压盾构法隧道施工关键技术序号类别隐患因素序号类别隐患因素23进出工作井支护结构63嵌缝其它24地基处理64轴线管控轴线管控不当25进洞管控65纠偏26后靠稳定66偏离目标井27其它67其它28工作面失稳土仓压力选择不当68密封盾尾密封失效29流砂地层69管片密封失效30空洞存在70其它31超浅埋覆土71安全管控可燃、有害气体处理不当32承压水存在72电线老化、短路33泥浆性能73突然断电、断水34上软下硬地层74盾构停顿、35其它75通风缺陷36土方切削障碍物及其处理76其它37刀盘、刀头磨损77地面工况相邻隧道38大轴承断裂78地面管线、建筑物39主轴密封件失效79堤岸、码头40其它80浆液排放地点及排放浓度之隐患评管控七、土压盾构法隧道施工关键技术盾构机的隐患重点体现在以下三个方面：保证盾构机本身的安全；保证施工过程的安全；保证周边工况的安全。6个方向：盾构选型与装置制造不同施工阶段盾构隧道安全盾构进出井安全隐患解析；盾构掘进安全隐患解析；管片的拼装及防水安全隐患解析；衬砌结构稳定性安全隐患解析。引起的工况安全隐患盾构法施工工期隐患穿越江、海、河安全隐患穿越特殊地质体安全隐患之隐患管控管控阶段管控值管控措施正常阶段实测值<预警值正常施工预警阶段预警值≤实测值<报警值的70%时，为预警状态Ⅰ施工单位（第三方监测单位）应引起注意，并加强监测频率报警值的70%≤实测值<报警值的90%时，为预警状态Ⅱ施工单位（第三方监测单位）继续应加强监测频率，并商讨防止变形继续发展的各种施工措施报警值的90%≤实测值<报警值时，为预警状态Ⅲ继续加强监测，实施预警状态Ⅱ时所讨论的措施报警阶段报警值≤实测值<极限值的75%时，为报警状态Ⅰ人员队伍，物料等进入待命状态极限值的75%≤实测值<极限值时，为报警状态Ⅱ做好专项预案的开启准备抢险救援阶段实测值≥极限值开启应急救援预案，专家组判断安全，必要时关停施工之隐患管控之管控标准七、土压盾构法隧道施工关键技术盾构法隧道施工安全隐患管控标准研究建立一套土压盾构施工隐患解析方法及隐患管控体系，研制相关的盾构隧道施工隐患管控体系，提升集团内部盾构施工隐患管控能力，规避盾构施工隐患。该隐患管控体系结合了隐患解析与监控量测资料共同进行隐患管控，并集以往工程案例为一体，通过以太网与公司各个工点与工程管控专家体系形成有效对接，加强其快速隐患决策能力，因此，它不同于一般的监测软件，也不同于一般的隐患解析软件。七、土压盾构法隧道施工关键技术之隐患适时远程管控监测资料的可运算、解析、比较隐患对象监测资料的管控标准专家的以太网远程资料解析八、土压盾构法