7.1不同地层条件下的盾构选型

不同地层条件下的盾构选型陆春昌01引言02盾构机选型的主要内容03盾构选型的原则PART-01引言引

言自从1825年布鲁诺尔在英国泰晤士河下首次使用盾构技术开挖隧道，掘进458m长的隧道就历时18年(1825～1843)，施工中经历了5次特大洪水，牺牲了6条生命。1828年1月12日泰晤士河底隧道施工时发生涌水

据统计，80%以上事故是因盾构的选型失误所引起，不仅影响了整个工程的工期，还造成了极大的经济损失和不必要的人员伤亡。PART-02盾构机选型的主要内容盾构机选型的主要内容(一)盾构机选型必须解决以下三个技术问题01支

护02开

挖03排

土用什么支护形式来支护正面土体，确保在盾构机推进中，保持开挖面的稳定。

（稳得住）用什么刀具开挖正面土体。

（掘得进）开挖下来的土渣，用什么排土方式迅速排出，使土舱内渣土排出速度与开挖速度相符。

（排得出）(二)选型的主要内容软土式还是复合式泥水式还是土压式闭胸式还是敞开式机型选择刀盘刀具螺旋输送机等主要部件选择刀盘直径、开口率、转速、扭矩、功率，推力，掘进速度，铰接，螺旋输送机功率等主要参数计算后配套设备选择(三)隧道掘进机的大类盾构机泥水盾构机土压盾构机软土隧道掘进机岩石隧道掘进机——TBM硬岩掘进机

泥水盾构机

TBM

复合式盾构机

软土式盾构机(四)软土式土压平衡盾构机适用地质条件未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩地质。刀盘特点仅安装软土刀具(鱼尾刀、切刀、刮刀)，无需滚刀。(五)复合式土压平衡盾构机适用地质条件既适用于软土、又适用于软硬不均、全断面硬岩的复杂地层。刀盘特点既安装有软土刀具，如切刀和刮刀，又可安装硬岩用滚刀，且滚刀与切削刀可相互更换。(六)盾构机的掘进模式盾构机的“模式”是指掘进操作方式。土压平衡盾构的“模式”可分为土压平衡模式、半敞开式、敞开式三种。泥水盾构的“模式”可分为泥水平衡模式(也称直接控制模式)和气垫模式(也称气泡舱模式)两种。PART-03盾构选型的原则盾构选型的原则安全适应性技术先进性经济合理性盾构选型的原则(一)盾构选型主要步骤在对工程地质、水文地质条件、周围环境、工期要求、经济性等充分研究的基础上选定盾构的类型；对敞开式、闭胸式盾构进行比选；01根据地层的渗透系数、颗粒级配、地下水压、环保、辅助施工方法、施工环境、安全等因素对土压平衡盾构和泥水盾构进行比选；02(一)盾构选型主要步骤根据详细的地质勘探资料，对盾构各主要功能部件进行选择和设计：如刀盘驱动型式，刀盘结构型式、开口率，刀具种类与配置，螺旋输送机的形式与尺寸等；03主要技术参数计算，主要包括刀盘直径、开口率、转速、扭矩、驱动功率、推力、掘进速度，螺旋输送机功率、直径、长度，送排泥管直径，送排泥泵功率、扬程等；04根据地质条件选择与盾构掘进速度相匹配的盾构后配套施工设备。05(二)根据地层的渗透系数进行选型1渗透系数是土渗透性强弱的定量指标，定义为单位水力梯度下的单位流量，表示水通过土体空隙的难易程度，量纲为距离/时间，常用m/s，即水每秒钟透过土体空隙的距离。渗透系数越大，土体透水性越强，即土中空隙越大，土体越松散；反之则土体越密实。通常，渗透系数越大，地层含水量亦越大，即为富水地层。2(二)根据地层的渗透系数进行选型01土压式k＜10-7m/s03泥水式k＞10-4m/s02土压、泥水式10-7m/s＜k＜10-4m/s(三)根据地层的颗粒级配进行选型

相反，砂卵石等粗颗粒含量多的地层，土渣无法均布于土仓中，不宜建立土压平衡模式，此时以泥水平衡盾构较为适宜。

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，以平衡开挖面的土体，此时，选择土压平衡盾构比较适宜。(四)根据水压进行选型水压＞0.3Mpa——泥水