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1、,第十四讲,大型施工机械盾构机部分,盾构机的分类及选型,2019年11月12日9时16分,主要内容 1 盾构机分类 2 盾构机选型 3 盾构机选型举例,2019年11月12日9时16分,1 盾构机分类,(1) 按掘削地层分类 硬岩盾构（TBM） 软岩盾构 软土盾构 硬岩软土盾构,双护盾,TBM,2019年11月12日9时16分,软土盾构,复合盾构,2019年11月12日9时16分,(2) 按盾构机横截面形状分类 半圆形 圆形 椭圆形 马蹄形 双圆搭接形 三圆搭接形 矩形,2019年11月12日9时16分,2019年11月12日9时16分,(3) 按盾构机横截面的形状分类 超小型盾构 18m,2
2、019年11月12日9时16分,(4) 按掘削面的敞开程度分类 全部敞开式：无盖敞开式、有盖敞开式 部分敞开式：网格式 封闭式：中心支承式、中间支承式、周边支承式,2019年11月12日9时16分,(5)按掘土出土器械的机械化程度程度分类 人工挖掘式 、半机械掘削式、机械掘削式,手掘式盾构 半机械式盾构 网格式盾构,2019年11月12日9时16分,(6)按掘削面的加压平衡方式分类 外加支承式 气压式 泥水式 土压式,2019年11月12日9时16分,(7)按刀盘运动形式分类,2019年11月12日9时16分,(8)按盾构机特殊构造分类 中折盾构 球体盾构 异径母子盾构 重心靠前盾构 特殊构造
3、的盾构 现场换刀盾构 可直接掘削前障碍物盾构 机体可分可合盾构 固体回收盾构 倾斜中空轴全断面机内注浆盾构 倾斜中空轴全断面机内注浆+活动前檐盾构,2019年11月12日9时16分,(9)按盾构机的功能、用途分类,2019年11月12日9时16分,(10)按盾构隧道衬砌施工方法分类,2019年11月12日9时16分,(11)综合分类,2019年11月12日9时16分,2 盾构机选型,盾构掘进机选型依据 (1) 土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成分等个参数） (2) 开挖面稳定（自立性能） (3) 隧道埋深、地下水位 (4) 设计隧道的断面 (5) 环境条件、沿线场地（附近管线和建筑物及其结构
4、特性） (6) 衬砌类型 (7) 工期 (8) 造价 (9) 宜用的辅助工法 (10) 设计路线、线形、坡度 （11）电气等其他设备条件,2019年11月12日9时16分,盾构掘进机选型的一般程序,2019年11月12日9时16分,不同地质条件下全断面掘进机选型,2019年11月12日9时16分,不同地质条件下全断面掘进机选型,2019年11月12日9时16分,盾构掘进机选型的其他条件 （1）工期条件的制约 （2）造价因素的制约 （3）环境因素的制约 （4）基地条件的制约 （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约,2019年11月12日9时16分,二号线穿越汉口和武昌，隧道穿越地质种类比较全面：
5、 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。,3.武汉地铁的路线与地质,3 盾构机选型举例,2019年11月12日9时16分,偏软地层导致的地表沉降 由于硬质附着性粘土导致的刀盘与土仓的堵塞 丰富的地下水与水压的问题 软质风化岩砂岩泥岩半固结粘土淤泥的掘进 膨胀性陈旧粘土导致的盾构机推力增加 附着性粘土与基岩的掘进 掘进途中的刀具更换,3.2 本工程重点/难点,2019年11月12日9时16分,3.3 隧道管片参数,2019年11月12日9时16分,3. 盾构机总体参数（方案）,盾构机总体设计范围
6、及主要尺寸 开挖直径： 6280 mm 前护盾直径： 6250 mm 主机长度： 约 9.0m（含刀盘） 总长度包括后配套： 约 82 m 总重量包括后配套： 420 t 最小曲线半径： 250m,盾构机总体设计范围 最大掘进速率 8 cm/min 平均掘进速率 3.5 cm/min 管片平均安装时间 30 min/环 管片宽度 1500 mm 根据上述计算每班次掘进速率 6环 / 8 hours 每日双班工作时掘进速率 12环 / 16 hours,2019年11月12日9时16分,3.主要机械性能（方案）,刀盘驱动 驱动形式 电驱动 2级调速式 （装备动力：600kw） 刀盘转速 高速转动
7、 ： 2.0 rpm 低速转动 ： 1.0 rpm 刀盘扭矩 常用最大 ： 5,844 kN-m 高速转动：2,922 kN-m 脱困扭矩 7,000 kN-m 盾构机千斤顶 总推力 38,500 kN 单位面积推力：1,255 kN / 数量 1,750kN22根 最大伸长速度 8.0 cm/min 铰接装置 总推力 24,000 kN 数量 2,000kN12根 铰接操作 全方向（上下、左右、倾斜方向）,2019年11月12日9时16分,3.主要机械性能（方案）,螺旋出渣机驱动 驱动形式 液压驱动方式 （装备动力：110 kw） 排土量 280 m3 / h （最大排出粒径：250mm50
8、0mmL） 直径 700mm （带轴式螺旋机） 转速 1.0 24 rpm 驱动扭矩 常用最大： 55.7 kN-m 脱困时最大：65,0 kN-m 管片拼装装置 形 式 型方式 （管片拼装作业空间大） 操作方式 无线遥控操作 转动速度 高速：1.5rpm 低速：0.3rpm 两级调速 （高速低速 无线遥控切换） 调 节 可实现微调、微动操作,2019年11月12日9时16分,防止粘土附着对策（）,在刀盘进土口位置装备高压水喷射管,2019年11月12日9时16分,防止粘土附着对策（）,扩大刀盘中央部分的开口，重视泥土从刀盘中心部进入土仓,2019年11月12日9时16分,防止粘土附着对策（）
9、,在土仓内隔壁上装备前后滑动式固定搅拌翼，并可从其前端添加泥浆,2019年11月12日9时16分,防止粘土附着对策（）,装备在刀盘内侧可以覆盖整个区域的搅拌翼,2019年11月12日9时16分,防止粘土附着对策（）,固定土仓隔壁中心部分，防止转动脚中心部分泥土堵塞,2019年11月12日9时16分,泥浆注入口的配置,刀盘面板前面 ： 3处 固定隔板一侧 ： 4处 固定搅拌翼前端： 1处 螺旋出渣机 ： 3处 可选择泥浆、泡沫和聚合物3种类型,喷出口阀门构造照片,2019年11月12日9时16分,对应复合地层的刀具配置,2019年11月12日9时16分,复合地层的刀具装备与对策, 可更换滚刀与强
10、化先行刮刀 如岩石强度在30Mpa以下可使用强化先行刮刀进行掘进 如岩石强度为30250Mpa则应适用滚刀进行掘进,2019年11月12日9时16分,滚刀的形状与特点,尺寸 ： 17 英寸 允许磨损量 ： 20 mm 允许负荷： 250 kN 允许线速度 ： 150 m / min 材质 ： 特殊工具钢 转动力 ： 70 Nm,2019年11月12日9时16分,刀盘耐磨损对策,刀盘外周堆焊钉状耐磨物,外周进行硬化耐磨层堆焊,耐磨板,2019年11月12日9时16分,刀盘驱动部土砂密封,特点 土砂密封：3条唇形密封1段 V型密封 ：3 段 迷路密封：拉比利斯（迷宫）式 检测 ：温度检测传感器 供
11、油脂 ：自动供脂 其他 ：密封接触面采用硬质 材料,2019年11月12日9时16分,铰接构造,铰接装置 总推力 24,000 kN 数量 2,000kN12根 铰接方向 全方向 （上下、左右、倾斜方向）,2019年11月12日9时16分,铰接密封,形式 ： 型密封 2 段、 灰尘密封 1 段 耐压 ： 1.0 Mpa 润滑 ： 自动供脂,2019年11月12日9时16分,盾尾密封,形 式 ： 3段金属刷 浆液逆流 ： 注浆液逆流防止板 润 滑 ： 盾尾油脂自动注入 供脂位置 ： 每列6处 （共计12处） 耐水压 ： 0.4 Mpa,2019年11月12日9时16分,螺旋出渣机的特点,驱动方式
12、 液压驱动方式 （装备动力：110 kw） 出土量 280 m3 / h （最大排出粒径：250mm500mmL） 直径 700mm （带轴式出渣机） 转速 1.0 24 rpm 驱动扭矩 常用最大 ： 55.7 kN-m 脱困时最大：65,0 kN-m 前端部 耐磨对策（套筒与螺旋桨硬化堆焊）,2019年11月12日9时16分,螺旋机防止水喷涌对策（旋转出渣机）,2019年11月12日9时16分,螺旋机更换零件及特点,更换零件 螺旋机前部套筒 ： 2层套筒（更换修补） 前部螺旋机 ： 可分割结构,2019年11月12日9时16分,填补空洞用注入管配置,注入配管 前 方 ： 4处 前体外周 ： 4处 后体外周 ： 4处,2019年11月12日9时16分,THE END THANK YOU !,2019年11月12日9时16分,人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。,
