盾构适应性及现状评估方案.docx

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1、杭州市轨道交通四号线4标海瑞克S601盾构机适应性及评估报告武汉市汉阳市政建设集团公司2023年5月一、 拟施工区间工况特点水澄桥站复兴路站区间为单圆盾构区间，左线起讫里程为:左K8+130.161左K 9+291.233，长链0.519m；左线盾构长度分别为1161.591m、1161.714m。1、线路概况水澄桥站复兴路站区间为单圆盾构区间，左线起讫里程为:左K8+130.161左K 9+291.233，长链0.519m；右线起讫里程为: 右K8+130.161右K 9+291.233，长链0.642m。左、右线盾构长度分别为1161.591m、1161.714m。区间设立一个联络通道兼排

2、水泵站，里程为：右K8+700.590，区间最小曲线半径1000m，纵断面设立“V”字节能坡，隧道顶部埋深10.523m，最小纵坡3.5，最大纵坡27.209。 2、地质概况 隧道顶部埋深10.523m，盾构掘进范围将遇6粉砂、7-1砂质粉土、1淤泥质粉质粘土、夹含碎石粉质粘土、（21）1全风化安山玢岩、（21）2强风化安山玢岩及（21）3-1中风化上段安山玢岩，总体均匀性较差。盾构穿越粉土、砂土层时，在水动力和盾构施工条件下，易发生管涌和流砂；粘土层具有高含水量、高压缩性和低强度的特点，易发生触变和流变；碎石土层均一性差，阻力大；安山玢岩具有大量粘性土，粘性大，具有一定膨胀性。 二、盾构机自

3、身功能参数及配置主部件名称细目部件名称参数综述盾构类型土压平衡盾构 设备型号 6460mm管片外径6200mm管片内径 5500mm管片宽度1500mm管片分块 5+1纵向连接螺栓数量 28整机重要部件设计寿命10KM开挖直径6480mm前盾直径 6450mm盾体长度 7800（不含刀盘）整机总长8200mm主机及后配套总重500t最小平曲线半径250m最小竖曲线半径 250m最大爬坡能力30刀盘刀盘结构型式复合型 开挖直径6480mm开口率39%刀具现有刀具配置为中心刀1把、盘面焊接切刀36把、刮刀31对、边沿刮刀6对、注射口保护道5处、超挖刀1把、撕裂刀29把。刀具高差设立根据地层调整设立

4、主驱动驱动型式 液压驱动驱动功率 3X315=945KW减速机厂家力士乐驱动马达数量 8转速0-4.5 U/分钟标称扭矩4400kNm脱困扭矩 5300kNm主轴承形式液压回转驱动主轴承直径2600mm主轴承设计使用寿命10KM主轴承密封形式唇形密封主轴承密封润滑方式自动润滑前盾直径6450mm中盾直径6440mm尾盾直接6430mm盾尾间隙 30mm土压传感器数量5推动额定总推力/压力 约 36500kN推动油缸规格2200mm推动油缸数量32推动系统设计最大速度9cm管片安装模式下最大回缩速度1600mm/min位移传感器数量4推动油缸分区数量4铰接类型 被动油缸规格200mm油缸数量14

5、位移传感器数量4盾尾油脂泵站形式 双泵管路数量 12压力传感器数量6螺旋机驱动型式液压驱动输送机壳体直径 800mm最大脱困扭矩219kNm最大转速19 rpm最大能力280叶片型式 轴式伸缩机构型式液压油缸理论通过的卵石粒径300mm出碴门型式单碴门重量 26T皮带驱动类型 电动皮带宽度 800mm最大能力（理论） 450m/h注浆盾尾上管路布置形式埋置式注浆管路数量8注浆泵数量2储浆罐容量 6方压力传感器数量 4泡沫注入口数量8泡沫泵数量1泡沫发生器数量 4控制模式自动、半自动、手动膨润土刀盘上的注入点 8膨润土泵数量 1膨润土泵型式 挤压安装功率 5.5kw驱动方式 液压移动行程(隧道轴

6、向)2,000 mm提高行程（隧道径向）1,000 mm旋转角度 +/-200控制方式无线电控制板驱动形式电驱起吊重量 最大8吨行走速度 双速控制方式遥控管片小车 3 x 管片空压机空压机数量1每台空压机排量 10 m/min额定压力 7.5bar液压油 壳片68#供电系统初次电压10 kV/50Hz二次电压 400V变压器型式 油侵式变压器总容量 1x（2023 kVA）电气系统防护等级 IP55功率配置刀盘驱动系统 945KW刀盘补油系统55KW盾构推动系统 75KW管片安装机液压系统45KW辅助系统22KW同步注浆系统 30KW液压油过滤 15KW主驱动润滑系统 4KW膨润土泵5.5KW

7、螺旋输送机液压系统200kW泡沫系统 7.5KW砂浆搅拌系统7.5KW皮带输送机 36kW油脂集中润滑系统0.37KW空压机55 kW装机功率 约 1579 kW台车数量5拖车+1 连接桥1.刀盘重要配置刀盘结构型式复合型 开挖直径6480mm开口率39%刀具原刀具为可配置滚刀，根据不同地质条件更换刀具刀具高差设立根据地层调整设立回转接头中心回转2.海瑞克S601盾构机刀盘刀具数量现有刀具配置为中心刀1把、盘面焊接切刀36把、刮刀31对、边沿刮刀6对、注射口保护道5处、超挖刀1把、撕裂刀29把。 3刀具更改方案为满足4标地质条件推动规定，拟更换部分软土刀具为滚刀，其他刀具不变，以适应硬岩地层。

8、拟更换配置刀具情况如下：刀具类型刀具数量备注单刃滚刀35刮刀48铲刀8三、盾构机对该工程适应性分析1、线路适应性 根据工程线路工况，最小平面曲线R-350，竖曲线R-3000，最大坡度28。盾构机最小平面曲线能力R-250，竖曲线能力R-250，最大爬坡能力30。故S601完全能满足工况规定。 2、地层适应性 根据工程地层工况，不利条件重要有如下几个方面： a、硬岩地层与上软下硬地层 b、地层含水量大且也许存在承压水 c、碎石夹粉质黏土层中块石颗粒较大 针对以上问题，拟采用如下应对措施： a、更换现有软土刀具为滚刀，施工过程中优选泡沫材料，配合海瑞克盾构机液压驱动刀盘功率大的特点可有效解决。如

9、遇刀具偏磨较大情况可在人仓进行换刀作业。 b、地层含水量大且水头较高，盾构机自带铰接密封可有效防止铰接渗漏，盾尾密封由2道隔舱（12个孔）进行加压封闭，施工工程中应注意盾尾手涂、泵送油脂用量，特别注意使用优质手涂油脂。通过从膨润土泵注入高分子聚合物等措施可有效缓解螺旋机突涌。 c、刀盘开口率39%可应对通常块石，海瑞克盾构机重要动力系统均为液压驱动，通过刀具的调整可对块石有效破碎。施工过程中注意泡沫的使用，防止黏土地层结泥饼现象的发生。 3、S601盾构机履历工程项目单线区间长度(M)推动时间重要推动地层洪山广场中南路（2号线）14102023.6-2023.2粉砂、黏土、石灰岩、钙质泥岩等玉

10、龙路王家湾（4号线）14202023.4-2023.3黏土、粉细砂、泥岩王家畈蔡家湾（3号线）14002023.4-2023.11黏土车城东路体育中心南（6号线）7502023.4-2023.9黏土、角砾、泥质粉砂岩江城大道车江区间风井（6号线）14002023.11-2023.3黏土、角砾、泥质粉砂岩总计6380该盾构机目前已掘进6380m，施工过程中无重大设备故障，最高单日掘进效率18环，最高单月掘进效率320环。该盾构机采购时即考虑应对2号线复杂地质条件，通过施工的检查，能满足强度较高的石灰岩、钙质泥岩的掘进，上软下硬地层的推动也较为顺利。6号线盾构穿越南太子湖湖底含承压水角砾层，角砾颗

11、粒较大（最大15cm），盾构施工中注重盾尾密封舱保压、开挖面保压与注入高分子聚合物防止螺旋机喷涌，通过以上措施的实行S601顺利完毕掘进任务。盾构机目前处在维修状态，计划维修完毕时间为6月30日。 自评结论：S601满足该工程掘进规定。 四、工程重难点及应对措施1、在砂层中掘进 本盾构隧道穿越粉砂层，砂层透水性强，地下水丰富。施工时极有也许出现喷涌，施工风险极大。 应对措施： 选择合适配比的渣土改良添加剂，注入高分子材料进行渣土改良； 浆液中加入适当比例的水玻璃，通过双液注浆方式填充密实管片与围岩之间的控制，堵住盾尾来水防止“喷涌”； 通过注入管路转换，在螺旋机前端增长一条注入管路，注入原液高

12、分子材料，高分子材料大量吸取渣土中水分后由液状渣土转变为塑性渣土，防止“喷涌”问题的发生 。2、在上软下硬地层中掘进 闸八区间穿越全断面及半断面安山玢岩为上软下硬地层，是掘进施工的重难点。 应对措施： 控制掘进速度，使盾构刀盘能对正面坚硬岩层进行充足破碎； 调整盾构机推动千斤顶的区域油压，硬岩区域推动千斤顶油压较软岩部位适当加大，以控制千斤顶的合力作用点、抵消上抛力，控制好盾构轴线位置和隧道坡度。采用土压平衡模式，密切注意出土量，控制每环的出土量在额定的范围内，否则会导致地面的坍塌或沉陷。3、盾构下穿南复路地下通道桩基与中河两区间均有盾构下穿构筑物的情况，如何保证盾构施工过程对既有构筑物的影响

13、是掘进施工的重难点。 应对措施：选择对的的掘进参数，加强地表沉降、地下水位及构筑物观测，并及时反馈施工。加强过程控制管理，实行信息化施工，防止开挖面失稳引起过大的地沉降；同时也应防止地面由于土仓压力过大引起地表隆起。在盾构施工到达该段前，与构筑物业主建立直接联系，协调好各种关系，一旦发现异常能及时沟通、协商解决问题。施工前要进一步调查建（构）筑物的具体情况，以便采用可靠的保护方案。根据监测结果调整盾构掘进参数及注浆参数，必要时进行洞内补充注浆。重要通过结合沉降监测数据严格控制隧道掘进参数对建筑物实行保护。当构筑物沉降达成报警值时迅速围蔽并于其四周布孔进行跟踪注浆以控制沉降。预备好钻机、压水泵和双液注浆泵，一旦出现因地层失水引起地表沉降较大，立即采用相应措施从地表向地层补充注水，以保证正常的地下水位，从而减小地表沉降。必要时可从地表进行注浆止水和加固来控制地层沉降。