2022盾构机选型、配置及适应性评估标准

盾构机选型、配置及适应性 评估标准 （2022） 1 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 11 盾构机选型、配置及适应性评估标准 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/T 150（所有部分）压力容器 GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 10595-2017 带式输送机 GB/T 34354 全断面隧道掘进机 术语和商业规格 GB/T 34650-2017 全断面隧道掘进机 盾构机安全要求 GB/T 34654-2017 全断面隧道掘进机 土压平衡盾构机 GB/T 3766 液压传动 系统及其元件的通用规则和安全要求 GB 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第 1 部分：通用技术条件 GB/T 6388 运输包装收发货标志 GB/T 7932 气动系统通用技术条件 GB/T 10595带式输送机 GB 50150 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准 GB 50168-2006 电气装置安装工程 电缆线路施工及验收规范 GB 50150 盾构法隧道施工及验收规范 JB/T 10205 液压缸 3　 术语与定义 GB/34354-2017及GB/T 34651—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/T 34651—2017中的一些术语和定义。 3.1　 土压平衡盾构机 earth pressure balance shield machine 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/T 34354—2017，术语和定义2.8] 3.2　 泥水平衡盾构机 slurry shield machine 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/T 34354—2017，术语和定义2.9] 3.3　 多模式盾构机 multi-mode shield machine 可进行平衡模式和/或出渣模式转换的盾构机。 [GB/T 34354—2017，术语和定义2.10] 3.4　 标称直径 nominal diameter 前盾外径。 [GB/T 34651—2017，术语和定义3.2] 3.5　 开挖直径 excavation diameter 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/T 34651—2017，术语和定义3.3] 3.6　 装机功率 installed power 整机用电设备额定功率的总和。 [GB/T 34651—2017，术语和定义3.4] 3.7　 最大工作扭矩 maximum working torque 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/T 34651—2017，术语和定义3.5] 3.8　 脱困扭矩 breaking out torque 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/T 34651—2017，术语和定义3.6] 3.9　 扭矩系数 torque coefficient 刀盘最大工作扭矩（kNm）与刀盘开挖直径（m）三次方的比值。 [GB/T 34651—2017，术语和定义3.7] 3.10　 前闸门 guillotine gate 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/T 34651—2017，术语和定义3.8] 3.11　 后闸门 discharge gate 螺旋输送机出渣门。 [GB/T 34651—2017，术语和定义3.9] 3.12　 超挖刀 reamer cutter。over cutter 伸出刀盘外周对开挖直径外土体进行超挖的刀具。 [GB/T 34651—2017，术语和定义3.10] 3.13　 仿形刀 copy cutter 按设定超挖轨迹进行切削的超挖刀。 [GB/T 34651—2017，术语和定义3.11] 3.14　 浆液注入率 grouting injection rate 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/T 34651—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。 5.1.2　 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； 4 主轴承设计寿命不应小于10000h [GB/T 34354—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/T 34354—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/T 35019—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/T 10595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/T 34651—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： 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