盾构技术课程学习.pptx

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1、会计学1盾构技术盾构技术(jsh)第一页，共59页。盾构机选型决定(judng)因素地质(dzh)条件及岩性隧道(sudo)埋深及地下水位隧道沿线地面周边环境条件盾构隧道衬砌类型设备的智能化程度工程造价工期第1页/共59页第二页，共59页。盾构的选型要点盾构的选型要点(yodin)1、地质条件及岩性、地质条件及岩性 主要为盾构施工断面岩石强度和主要为盾构施工断面岩石强度和密实度、成分及石密实度、成分及石英的含量英的含量(hnling)、渗透系数等、渗透系数等（主要决定于刀盘设计和刀具（主要决定于刀盘设计和刀具的配置）；的配置）；2、隧道埋深、地下水位、隧道埋深、地下水位 地层构成、地下水位（头

2、）分布、地层构成、地下水位（头）分布、是否存在缺氧是否存在缺氧或有害气体；或有害气体；第2页/共59页第三页，共59页。3、隧道沿线地面周边环境条件、隧道沿线地面周边环境条件 土地利用状况及将来计划、道路土地利用状况及将来计划、道路种类和交通状况、河川、湖种类和交通状况、河川、湖沼等的状况、地上建筑物及地下沼等的状况、地上建筑物及地下(dxi)埋设物（旧建筑物、临时埋设物（旧建筑物、临时建建筑）、噪声、地下筑）、噪声、地下(dxi)水利用、施水利用、施工垃圾处理、水井、废井、文物工垃圾处理、水井、废井、文物等；等；4、盾构隧道衬砌类型、盾构隧道衬砌类型 隧道管片的环宽、厚度、防水防隧道管片的环

3、宽、厚度、防水防腐要求、曲线设计腐要求、曲线设计半径、坡度等；半径、坡度等；第3页/共59页第四页，共59页。5、设备的智能化程度、设备的智能化程度6、工期、工期7、工程造价、工程造价 综合各项评价，优选于安全第综合各项评价，优选于安全第一、文明环一、文明环保、配备保、配备(pibi)经济、智能效率经济、智能效率的设备。的设备。第4页/共59页第五页，共59页。二、盾构设备(shbi)配置第5页/共59页第六页，共59页。盾构主机外径盾构主机外径(wi jn)的选择的选择 1、盾构机外径主要由管片外径、盾尾操作(cozu)间隙、盾尾壳体厚度、曲线半径、管片的形状尺寸、盾尾的安装方法等因素来决定

4、。尾盾内表面和管片之间的距离。盾体外径决定于管片与土体之间空隙的大小,与同步注浆量和施工成本及地表沉降有直接关系.第6页/共59页第七页，共59页。盾构主机盾构主机(zhj)长度长度 盾构主机长度根据地质条件、隧道线路、盾构型式、铰接装置的形式、管片宽度和K管片插入型式等因素来确定。盾构主机长度的设计(shj)在满足边界条件时尽可能取小值。第7页/共59页第八页，共59页。刀盘扭矩刀盘扭矩刀盘的设计扭矩是根据地质条件、盾构刀盘型式来刀盘的设计扭矩是根据地质条件、盾构刀盘型式来确定，主要组成为：确定，主要组成为：刀具的开挖阻力刀具的开挖阻力(z(z l)l)产生的扭矩产生的扭矩刀盘和碴土地摩擦阻

5、力刀盘和碴土地摩擦阻力(z(z l)l)产生的扭矩产生的扭矩搅拌碴土的阻力搅拌碴土的阻力(z(z l)l)产生的扭矩产生的扭矩轴承阻力轴承阻力(z(z l)l)产生的扭矩产生的扭矩轴承密封的摩擦阻力轴承密封的摩擦阻力(z(z l)l)产生的扭矩产生的扭矩减速机的机械损失产生的扭矩减速机的机械损失产生的扭矩第8页/共59页第九页，共59页。盾构总推力盾构总推力 盾构的总推力是由各种推进阻力的总和来确定(qudng)。推进阻力主要由以下几项构成：盾构外周和土体的摩擦阻力或粘附阻力盾构正面阻力(土仓压力)管片与盾构本体内壁之间的摩擦力后配套台车的牵引阻力第9页/共59页第十页，共59页。刀盘型式刀盘

6、型式(xn sh)刀盘型式（旋转式）有辐条式和面板式两种，需根据地层及施工(sh gng)条件进行选择 图图3-3 3-3 刀盘型式示意图刀盘型式示意图面板式轮辐式第10页/共59页第十一页，共59页。辐条辐条(ftio)式刀盘式刀盘 辐条式刀盘的优点(yudin):便于渣土搅拌，流动性好，减小旋转扭矩。但需要根据施工岩层卵石直径及刀盘强度选择,并结合螺旋输送机通过粒径能力,防止螺机堵塞。第11页/共59页第十二页，共59页。面板面板(min bn)式刀盘形式式刀盘形式 具有挡土功能，能防止围岩坍塌，刀盘强度高,配备刀具(doj)种类和数量较多,适合于软硬不均和中风化及强风化，石英含量较高的地

7、层,面板式刀盘开口率相对较小,可限制大粒径岩石的进入,降低对螺旋输送机叶片设计要求。第12页/共59页第十三页，共59页。刀盘支撑刀盘支撑(zh chng)方式方式 刀盘支承方式需根据盾构开挖(ki w)直径、地层条件选择。主要有中心支承方式、中间承方式和周边支承方式。第13页/共59页第十四页，共59页。n n中心支撑方式中心支撑方式n n 中心支承方式是用盾构机中央的中心轴支承刀盘的方中心支承方式是用盾构机中央的中心轴支承刀盘的方n n式，结构简单。因旋转轴只在中央，所以刀盘开挖扭矩式，结构简单。因旋转轴只在中央，所以刀盘开挖扭矩n n小，又因结构简单，粘性土附着的危险性小，适用于直径小，

8、又因结构简单，粘性土附着的危险性小，适用于直径n n较小的盾构。较小的盾构。n n中间中间(zhngjin)(zhngjin)支撑方式支撑方式n n 中间中间(zhngjin)(zhngjin)支承方式是用数根梁臂支承刀盘的方式。支承方式是用数根梁臂支承刀盘的方式。该方式刀该方式刀n n盘旋转扭矩可以较大，主要适用于大、中直径的盾构。盘旋转扭矩可以较大，主要适用于大、中直径的盾构。n n周边支撑方式周边支撑方式n n 周边支承方式是用盾构机外周部支承刀盘的方式。该方周边支承方式是用盾构机外周部支承刀盘的方式。该方n n式机内空间较大，处理巨砾、大卵石等较容易，但该方式式机内空间较大，处理巨砾、

9、大卵石等较容易，但该方式n n刀盘外周部容易发生碴土粘附，适用于大直径盾构。刀盘外周部容易发生碴土粘附，适用于大直径盾构。第14页/共59页第十五页，共59页。刀盘驱动刀盘驱动(q dn)方式方式 刀盘驱动(q dn)方式主要有液压、电机离合器、电机变频器三种。第15页/共59页第十六页，共59页。刀盘开口刀盘开口(ki ku)刀盘开口是根据围岩条件、开挖面稳定、开挖效率等刀盘开口是根据围岩条件、开挖面稳定、开挖效率等因素来决定因素来决定(judng)(judng)其开口形状、尺寸和开口率大小。其开口形状、尺寸和开口率大小。开口形状、尺寸开口形状、尺寸 开口的形状、尺寸必须能保证开挖下的碴土不

10、堵塞在刀开口的形状、尺寸必须能保证开挖下的碴土不堵塞在刀盘面板前方，能顺利进入土仓内，同时应考虑地层中可能盘面板前方，能顺利进入土仓内，同时应考虑地层中可能出现的最大砾石直径与排土设备的输送能力。出现的最大砾石直径与排土设备的输送能力。开口率开口率 刀盘开口率根据刀具配置情况刀盘开口率根据刀具配置情况,尽可能做到泄渣口和刀具布置尽可能做到泄渣口和刀具布置的平衡的平衡,在条件允许情况下选择较大开口率有利于渣土流动在条件允许情况下选择较大开口率有利于渣土流动,对中心堵仓有良好效果。对中心堵仓有良好效果。第16页/共59页第十七页，共59页。配置配置(pizh)方式方式 确定刀具配置需考虑围岩条件、

11、盾构直径、刀盘转速、掘进距离等因素。一般地质越硬、盾构直径越大、刀盘转速越高、连续掘进距离越长，在运行距离较长的同一运行轨迹上布置的刀具数量越多，以减少刀具磨损，从而(cng r)减少换刀次数；为有利于硬岩地段边刀的更换或保证盾构急曲线地段的正常施工，盾构常设置12把超挖刀，用于扩大开挖直径。第17页/共59页第十八页，共59页。主轴承主轴承(zhuchng)密封密封 主轴承密封功能是为了能阻止碴土、地下水、添加剂等侵入主轴承，并能安全承受土仓内的泥土压力(yl)、地下水压力(yl)、添加剂注入压力(yl)。对安装位置、排数、滑动速度、润滑油量、加油压力(yl)等条件有较高要求。第18页/共5

12、9页第十九页，共59页。推进推进(tujn)装置装置 盾构推进装置主要由液压千斤顶和系统液压阀组、仪表等组成。根据盾构直径、液压油缸布置实行分组控制(需要考虑管片(un pin)的分块形式与撑靴匹配)，一般分为4或5组(有固定分组和自由分组),推进压大约在300400bar之间。第19页/共59页第二十页，共59页。n n液压油缸的数量直接决定于盾构总推力的大小,一般单根千斤顶装备的推力为10004000KN,应尽量均匀布置，且千斤顶中心应尽量与管片中心重合(chngh)。n n液压油缸的工作速度直接关系到施工效率。主要通过系统流量和压力控制来实现；为提高施工效率，千斤顶回缩的速度一般高于伸出

13、的速度。第20页/共59页第二十一页，共59页。拼装拼装(pn zhun)机选型机选型 管片拼装机按结构特点分主要有环式和空心轴式两类，管片拼装机按结构特点分主要有环式和空心轴式两类，可根据施工需要确定具体型式。分为半自动型和全自动可根据施工需要确定具体型式。分为半自动型和全自动型，前者的作业范围仅至管片粗定位即告结束；后者则从型，前者的作业范围仅至管片粗定位即告结束；后者则从管片微定位至螺栓连接全部作业完成。采用自动组装机时，管片微定位至螺栓连接全部作业完成。采用自动组装机时，需考虑经济性、自动化的范围，还需考虑管片的形状、隧需考虑经济性、自动化的范围，还需考虑管片的形状、隧道内环境、机械道

14、内环境、机械(jxi)(jxi)耐久性、装置空间等因素。耐久性、装置空间等因素。第21页/共59页第二十二页，共59页。拼装拼装(pn zhun)机能机能力力 管片拼装机能力必须考虑管片的种类、形状、重量和组装的顺序等因素。主要有：推压力、吊运力、旋转力、转速、油缸伸缩(shn su)速度、油缸行程、液压系统工作压力等。第22页/共59页第二十三页，共59页。n n推压力推压力n n 推压力指拼装管片时，一般取值大于管片最大部件推压力指拼装管片时，一般取值大于管片最大部件重量的重量的5 5倍。倍。n n吊运力吊运力n n 一般取管片的最大部件重量的一般取管片的最大部件重量的1.521.52倍（

15、每根千斤顶）倍（每根千斤顶）。n n旋转力旋转力n n 拼装机的旋转力必须满足能够轻松的将管片最大部拼装机的旋转力必须满足能够轻松的将管片最大部件以件以n n最大的设计旋转速度旋转到指定的位置，并具备锁定最大的设计旋转速度旋转到指定的位置，并具备锁定功能。功能。n n转速转速n n 根据需要拼装机可以采用无极调速和微速、高速两根据需要拼装机可以采用无极调速和微速、高速两级速级速n n度控制方式。采用两级速度控制方式时，以圆周度控制方式。采用两级速度控制方式时，以圆周(yunzhu)(yunzhu)线速度计线速度计n n算，大直径盾构一般高速取算，大直径盾构一般高速取250400mm/s2504

16、00mm/s、微速取、微速取n n50100mm/s50100mm/s。第23页/共59页第二十四页，共59页。盾尾密封盾尾密封(mfng)装置装置 盾尾密封装置一般(ybn)由盾尾密封刷和油脂注入装置组成。盾尾密封刷装在盾尾壳板与管片外表面之间，目的是水、防注浆材料泄漏、渗入盾构内，同时也可以保持开挖面的压力，必须考虑其密封性、耐压性和耐久性。选择盾尾密封装置时，需考虑材质、数量、优质性能等第24页/共59页第二十五页，共59页。背衬注浆装置背衬注浆装置(zhungzh)同步注浆装置必须考虑注浆材料、注浆方法、注浆量等因素。选择的注浆设备必须具有能满足砂浆的连续注入、压力(yl)测量和自动控

17、制、防止砂浆倒流等功能；配置清洗系统应根据施工需要选择。第25页/共59页第二十六页，共59页。油脂油脂(yuzh)注入装置注入装置 盾构注入油脂主要有润滑和密封(mfng)两大作用，其密封(mfng)的部位有主轴承外密封(mfng)，润滑的部位主要有主轴承内外密封(mfng)、驱动马达减速机、螺旋输送机、推进油缸、铰接油缸、管片拼装机等。第26页/共59页第二十七页，共59页。碴土改良碴土改良(giling)装置装置 该系统是设备配备的关键。系统功能与效果的结果将影响施工进度和成本.主要作用(zuyng)可减少刀盘与土体的摩擦，降低扭矩，减少壳体与刀盘上粘土的粘着力，渣土流动性.目前使用较多

18、的添加剂包括：泡沫剂、膨润土、泥浆、高分子聚合物，根据施工需要，可选择配置一种或同时配置多种添加装置。第27页/共59页第二十八页，共59页。气体检测气体检测(jin c)装置装置 盾构必须配置必要的气体检测装置，以防止地层中冒出有害的可燃性气体和危害气体等造成灾害。在有可能产生可燃性气体地层，必须采取防止可燃性气体发生爆炸、火灾的措施，一般配置气体浓度测量、记录、警报装置，采用(ciyng)防爆电气设备等；在可能发生有害气体地层，必须配置气体浓度测量、记录、警报装置，并配置通风设备，加强通风。第28页/共59页第二十九页，共59页。三、土压平衡(pnghng)盾构机施工技术第29页/共59页

19、第三十页，共59页。盾构机组盾构机组(jz)装及调试流程装及调试流程前盾整体下井设置盾构承台人员、吊装设备、机具准备中盾下井与前盾连接中前盾整体后移刀盘下井安装主机前移至洞门附近人员仓下井安装管片拼装机下井安装螺旋输送机下井存放尾盾下井贯入保留与中盾距离高压检测和通电主控查看各系统状态系统和整机调试副环管片吊运拼装整机检查验收螺旋输送机安装尾盾和铰接连接后配套拖车机电液压依次连接盾尾刷焊接及油脂涂抹反力架安装第30页/共59页第三十一页，共59页。第31页/共59页第三十二页，共59页。土压平衡盾构的结构土压平衡盾构的结构(jigu)(jigu)原理原理11土压平衡盾构的概念土压平衡盾构的概念

20、土压平衡盾构的概念土压平衡盾构的概念土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，在刀盘土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，在刀盘土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，在刀盘土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，在刀盘的旋转作用下，刀具切削开挖面的岩层的旋转作用下，刀具切削开挖面的岩层的旋转作用下，刀具切削开挖面的岩层的旋转作用下，刀具切削开挖面的岩层(yncng)(yncng)并顺利进并顺利进并顺利进并顺利进入土仓，通过搅拌棒及刀盘支撑进行均匀拌合入土仓，通过搅拌棒及刀盘支撑进行均匀拌合入土仓，通过搅拌棒及刀盘支撑进行均匀拌合入土仓，通过搅拌棒及刀盘支撑进行均匀拌合,然后由螺旋然后

21、由螺旋然后由螺旋然后由螺旋输送机排出至皮带机输送渣车内运输洞外输送机排出至皮带机输送渣车内运输洞外输送机排出至皮带机输送渣车内运输洞外输送机排出至皮带机输送渣车内运输洞外.依靠油缸的推力依靠油缸的推力依靠油缸的推力依靠油缸的推力通过隔板给土仓进行压力平衡，达到水压和土体的压力平衡。通过隔板给土仓进行压力平衡，达到水压和土体的压力平衡。通过隔板给土仓进行压力平衡，达到水压和土体的压力平衡。通过隔板给土仓进行压力平衡，达到水压和土体的压力平衡。第32页/共59页第三十三页，共59页。22主要结构主要结构主要结构主要结构土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾

22、壳、螺旋土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋(luxun)(luxun)输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系统等组成。见下图。注浆系统等组成。见下图。注浆系统等组成。见下图。注浆系统等组成。见下图。第33页/共59页第三十四页，共59页。3 3 土压平衡盾构的基本配置土压平衡盾构的基本配置3.1 3.1 刀盘刀盘土压平衡盾构的刀盘有两种形式土压平衡盾构的刀盘有两种形式(xngsh)(xngs

23、h)：1 1）面板式（见下图）面板式（见下图）2 2）辐条式）辐条式 面板式刀盘在中途换刀时面板式刀盘在中途换刀时安全可靠，但刀挖土体进入土安全可靠，但刀挖土体进入土仓时易粘结易堵塞，在刀盘易仓时易粘结易堵塞，在刀盘易形成泥饼。形成泥饼。辐条式刀盘仅有几根辐条，辐条式刀盘仅有几根辐条，辐条后设有搅拌叶片，土砂流辐条后设有搅拌叶片，土砂流动顺畅，不易堵塞。但不能安动顺畅，不易堵塞。但不能安装装(nzhung)(nzhung)滚刀，且中途换滚刀，且中途换刀安全性差，需加固土体，费刀安全性差，需加固土体，费用高。用高。第34页/共59页第三十五页，共59页。3.2 刀盘驱动 刀盘驱动方式有3种：1）

24、变频(bin pn)电机驱动 2）一般电机驱动，3）液压驱动 驱动方式特性比较如下：变频电机驱动变频电机驱动一般电机驱动一般电机驱动液压驱动液压驱动驱动部外形尺寸驱动部外形尺寸 中中 大大 小小后续设备后续设备 少少 少少 较多较多效率效率 0.95 0.95 0.9 0.9 0.65 0.65起动力矩起动力矩 大大 较小较小 较大较大起动冲击起动冲击 小小 大大 较小较小转速微调控制转速微调控制 好好不能无级调速不能无级调速 好好噪声噪声 小小 小小 大大盾构温度盾构温度 低低 较低较低 较高较高维护保养维护保养 易易 易易 较复杂较复杂第35页/共59页第三十六页，共59页。3.3 3.3

25、 螺旋输送机螺旋输送机 螺旋输送机安装在压力壁的法兰上，由伸缩筒、螺旋输送机安装在压力壁的法兰上，由伸缩筒、出碴筒、液压马达、螺旋轴、出碴闸门组成。螺旋输出碴筒、液压马达、螺旋轴、出碴闸门组成。螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组成部分，是盾构的排土送机是土压平衡盾构的重要组成部分，是盾构的排土装置，主要有以下三个功能：装置，主要有以下三个功能：1 1）将盾构土仓内开挖出来的土体向外连续排出，）将盾构土仓内开挖出来的土体向外连续排出，2 2）土体在螺旋输送机内向外排出的过程中形成）土体在螺旋输送机内向外排出的过程中形成(xngchng)(xngchng)密封土塞，阻止土体中的水分散失，保密封土塞，

26、阻止土体中的水分散失，保持土仓内土压的稳定。持土仓内土压的稳定。3 3）将盾构土仓内的土压值自动与设定土压值进行）将盾构土仓内的土压值自动与设定土压值进行比较，随时调整向外排土的速度，控制盾构土仓内实比较，随时调整向外排土的速度，控制盾构土仓内实现连续的动态土压平衡过程，确保盾构连续正常向前现连续的动态土压平衡过程，确保盾构连续正常向前掘进。掘进。第36页/共59页第三十七页，共59页。3.4 3.4 皮带输送机皮带输送机 皮带输送机将碴土从螺旋输送机的出碴口运到碴车内。皮带输送机将碴土从螺旋输送机的出碴口运到碴车内。3.5 3.5 同步注浆系统同步注浆系统 同步注浆系统的主要目的是控制地面沉

27、降，防止地下水或地层的同步注浆系统的主要目的是控制地面沉降，防止地下水或地层的裂隙水向管片内泄漏，使土压力作用均匀以及使管片组成裂隙水向管片内泄漏，使土压力作用均匀以及使管片组成(z(z chnchn)的衬砌环及早稳定。同步注浆是盾构法施工中的一项十分重的衬砌环及早稳定。同步注浆是盾构法施工中的一项十分重要的工序，其目的主要有以下三个方面：要的工序，其目的主要有以下三个方面：及时填充盾尾建筑空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉及时填充盾尾建筑空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉降；降；凝结的浆液将作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，改善管片结凝结的浆液将作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，

28、改善管片结构防水和抗渗性能，增强盾构隧道的防水能力；构防水和抗渗性能，增强盾构隧道的防水能力；为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，限制隧道结为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，限制隧道结构蛇行，有利于盾构姿态的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。构蛇行，有利于盾构姿态的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。第37页/共59页第三十八页，共59页。3.6 3.6 盾尾密封系统盾尾密封系统(xt(xt ng)ng)盾尾密封系统盾尾密封系统(xt(xt ng)ng)是盾构正常掘进的关键系统是盾构正常掘进的关键系统(xt(xt ng)ng)，盾构法隧道施工所发生的安全事故常常在盾尾。，盾

29、构法隧道施工所发生的安全事故常常在盾尾。铰接式盾构的盾尾密封系统铰接式盾构的盾尾密封系统(xt(xt ng)ng)包括铰接密封和包括铰接密封和盾尾密封。盾尾密封。1 1）铰接密封盾尾）铰接密封盾尾 单排充气式单排充气式 双排充气式双排充气式第38页/共59页第三十九页，共59页。3.7 3.7 盾尾密封系统盾尾密封系统 2 2）盾尾密封）盾尾密封 盾尾止水采用钢丝刷密封装置，是集弹簧钢、盾尾止水采用钢丝刷密封装置，是集弹簧钢、钢丝刷及不锈钢金属网于一体的结构。盾尾油脂钢丝刷及不锈钢金属网于一体的结构。盾尾油脂(yuzh)(yuzh)泵向每道泵向每道钢丝刷密封之间供应油脂钢丝刷密封之间供应油脂(

30、yuzh)(yuzh)，以提高止水性能。，以提高止水性能。第39页/共59页第四十页，共59页。3.8 3.8 数据数据(shj)(shj)采集系统采集系统 数据数据(shj)(shj)采集系统采集系统“采集、处理、储存、显示、评估出采集、处理、储存、显示、评估出现的与盾构有关的数据现的与盾构有关的数据(shj)”(shj)”。采用此系统，可输出环报、。采用此系统，可输出环报、日报、周报等数据日报、周报等数据(shj)(shj)；有各种参数的设定、测量、掘进、；有各种参数的设定、测量、掘进、报警以及历史曲线和动态曲线。所有采集数据报警以及历史曲线和动态曲线。所有采集数据(shj)(shj)均能

31、保均能保存下来，供日后分析、判断和参考。存下来，供日后分析、判断和参考。第40页/共59页第四十一页，共59页。4 4 刀具的切削原理刀具的切削原理 4.1 4.1 切刀切刀 切刀呈靴状，切刀的切削原理主要是盾构向前推进的同时，切刀呈靴状，切刀的切削原理主要是盾构向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，通过力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，通过刀刃和刀头部分插入到地层内部，象犁子犁地一样切削地层。切刀刃和刀头部分插入到地层内部，象犁子犁地

32、一样切削地层。切刀的前后角等斜面结构有利于软土切削时的导碴作用刀的前后角等斜面结构有利于软土切削时的导碴作用(zuyng)(zuyng)，同时可用于在硬岩掘进中的刮碴，其结构形式有利于碴土流动，同时可用于在硬岩掘进中的刮碴，其结构形式有利于碴土流动进入土仓。进入土仓。第41页/共59页第四十二页，共59页。在在硬硬岩岩中中掘掘进进时时，切切刀刀有有利利于于碴碴土土及及时时顺顺利利地地流流入入土土仓仓中中。考考虑虑到到在在硬硬岩岩掘掘进进时时破破碎碎下下来来的的岩岩石石可可能能撞撞坏坏切切刀刀、刮刮刀刀，在在刀刀具具的的布布置置上上作作了了以以下下的的考考虑虑：把把切切刀刀、刮刮刀刀背背向向布布

33、置置，并并拉拉近近两两刮刮刀刀、切切刀刀之之间间的的距距离离(jl)(jl)，在在硬硬岩岩双双向向掘掘进进时时能能够够对对切切刀刀和和刮刮刀刀有有一一定定的的保保护护作作用用。刀刀具具离离刀刀盘盘的的中中心心越越远远，其其线线速速度度也也就就越越大大，则则碴碴土土流流动动的的轨轨迹迹线线越越缓缓，两两个个切切刀的背向布置间距就可以适当的加大。刀的背向布置间距就可以适当的加大。第42页/共59页第四十三页，共59页。4.24.2滚刀滚刀滚刀滚刀在硬岩中掘进在硬岩中掘进在硬岩中掘进在硬岩中掘进(jujn)(jujn)时，采用滚刀进行破岩。时，采用滚刀进行破岩。时，采用滚刀进行破岩。时，采用滚刀进行

34、破岩。滚刀滚刀(ndo)滚压破岩示意图滚压破岩示意图1断裂体断裂体2碎断体碎断体3密实承载密实承载 滚刀破岩属于滚压（也称挤压(j y)）破碎岩石。滚压破岩是一种破碎量大、速度快的机械破岩方法，其特点是靠刀具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。轴力P使滚刀压入岩石，滚动力矩M使滚刀滚压岩石，两者的共同作用使岩石得到连续的破碎。第43页/共59页第四十四页，共59页。55始发始发始发始发3.13.1始发架的安装始发架的安装始发架的安装始发架的安装始发架采用钢结构形式，主要承受盾构的重力始发架采用钢结构形式，主要承受盾构的重力始发架采用钢结构形式，主要承受盾构的重力始发架采用钢结构

35、形式，主要承受盾构的重力(zhngl)(zhngl)和和和和推进时的摩擦力。始发架必须具有足够的刚度、强度。在始推进时的摩擦力。始发架必须具有足够的刚度、强度。在始推进时的摩擦力。始发架必须具有足够的刚度、强度。在始推进时的摩擦力。始发架必须具有足够的刚度、强度。在始发架两侧每隔发架两侧每隔发架两侧每隔发架两侧每隔1.5m1.5m利用工字钢作横向支撑，以提高始发架的利用工字钢作横向支撑，以提高始发架的利用工字钢作横向支撑，以提高始发架的利用工字钢作横向支撑，以提高始发架的稳定性。在盾构主机组装时，在始发基座的轨道上涂黄油以稳定性。在盾构主机组装时，在始发基座的轨道上涂黄油以稳定性。在盾构主机组

36、装时，在始发基座的轨道上涂黄油以稳定性。在盾构主机组装时，在始发基座的轨道上涂黄油以减小盾构在始发架上向前推进时的摩擦阻力。减小盾构在始发架上向前推进时的摩擦阻力。减小盾构在始发架上向前推进时的摩擦阻力。减小盾构在始发架上向前推进时的摩擦阻力。第44页/共59页第四十五页，共59页。5.25.2反力架的安装与定位反力架的安装与定位反力架的安装与定位反力架的安装与定位反力架为钢结构，用来提供盾构推进时所需的反力，安放反反力架为钢结构，用来提供盾构推进时所需的反力，安放反反力架为钢结构，用来提供盾构推进时所需的反力，安放反反力架为钢结构，用来提供盾构推进时所需的反力，安放反力架前，先清理底板，反力

37、架安放至里程位置后进行精确定位，力架前，先清理底板，反力架安放至里程位置后进行精确定位，力架前，先清理底板，反力架安放至里程位置后进行精确定位，力架前，先清理底板，反力架安放至里程位置后进行精确定位，使之与盾构的中心轴线使之与盾构的中心轴线使之与盾构的中心轴线使之与盾构的中心轴线(zhuxin)(zhuxin)保持垂直。定位完毕后，用保持垂直。定位完毕后，用保持垂直。定位完毕后，用保持垂直。定位完毕后，用18#18#工字钢将反力架支撑在车站底板和中板之上。反力架安装完工字钢将反力架支撑在车站底板和中板之上。反力架安装完工字钢将反力架支撑在车站底板和中板之上。反力架安装完工字钢将反力架支撑在车站

38、底板和中板之上。反力架安装完毕后对其姿态进行复核。毕后对其姿态进行复核。毕后对其姿态进行复核。毕后对其姿态进行复核。在安装始发架和反力架在安装始发架和反力架时，反力架左右和上下偏差时，反力架左右和上下偏差控制控制(kngzh)(kngzh)在在10mm10mm之之内，高程偏差控制内，高程偏差控制(kngzh)(kngzh)在在5mm5mm之内。始之内。始发架水平轴线的垂直方向与发架水平轴线的垂直方向与反力架的夹角反力架的夹角22，盾构，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏姿态与设计轴线竖直趋势偏差差22，水平趋势偏差，水平趋势偏差33。第45页/共59页第四十六页，共59页。5.4辅助装置的安装辅助装

39、置的安装(nzhung)1）盾构防扭装置）盾构防扭装置盾盾构构刀刀盘盘切切削削加加固固区区土土体体时时产产生生巨巨大大的的扭扭矩矩，为为了了防防止止盾盾壳壳在在始始发发架架上上发发生生滚滚动动（偏偏转转），必必须须在在始始发发架架两两侧侧的的盾盾壳壳上上焊焊接接防防扭扭装装置置，见见图图。随随着着盾盾构构的的前前行行，当当防防扭扭装装置置靠靠近近洞洞门门密密封封时时，将之割除。将之割除。第46页/共59页第四十七页，共59页。2）负环管片支撑 在拼装负环管片的同时，在负环管片底部安装(nzhung)三角支撑，三角支撑座落在始发架基础上并与始发架之间用螺栓进行连接，每侧的三角支撑上部用一根工字钢

40、相连用以支撑负环管片，三角支撑上的工字钢与负环管片之间以及始发架与负环管片之间的间隙用木楔子垫实。盾构始发时由于油缸推力较小，为防止管片之间发生位移，在负环管片之间可加设槽钢拉紧，槽钢焊接在管片连接螺栓上。5.5盾构姿态复核 当盾构刀盘到达始发里程时，必须对盾构的姿态进行测量复核，以确定盾构的平面位置、高程以及盾构中心轴线的坡度，盾构的高程与设计高程的差值应小于5mm，平面位置与设计的差值应小于10mm，坡度误差应小于2。第47页/共59页第四十八页，共59页。5.6洞门砼的凿除洞门砼的凿除车车站站围围护护结结构构为为600mm厚厚的的地地下下连连续续墙墙。由由于于车车站站端端头头土土体体采采

41、用用搅搅拌拌桩桩加加固固，加加固固区区土土体体暴暴露露时时间间不不能能太太长长，在在盾盾构构刀刀盘盘进进入入预预留留洞洞门门前前只只能能将将部部分分围围护护结结构构进进行行凿凿除除以以保保证证安安全全。施施工工时时先先凿凿除除500mm厚厚，并并将将外外层层钢钢筋筋割割掉掉；当当盾盾构构组组装装调调试试(diosh)完完毕毕以以及及完完成成负负环环管管片片的的拼拼装装工工作作后后。将将最最后后一一层层钢钢筋筋割割掉掉，凿凿除除剩剩余余围围护护结结构构。在在第第二二次次凿凿除除施施工工时时，准准备备好好喷喷浆浆机机及及喷喷浆浆料料，一一旦工作面出现失稳的迹象，马上进行喷浆以封闭掌子面。旦工作面出

42、现失稳的迹象，马上进行喷浆以封闭掌子面。第48页/共59页第四十九页，共59页。5.7安安装装洞洞门门密密封封为为防防止止盾盾构构始始发发时时泥泥土土、地地下下水水从从盾盾壳壳和和洞洞门门的的间间隙隙(jinx)处处流流失失以以及及盾盾尾尾通通过过洞洞门门后后背背衬衬注注浆浆液液的的流流失失，在在始始发发时时需需安安装装洞洞门门密密封封，洞洞门门密密封封由由帘帘布布橡橡胶胶、扇扇形形压压板板、防防翻翻板板、垫垫片片和和螺螺栓栓等等组组成成。安安装装前前对对帘帘布布橡橡胶胶的的整整体体性性、硬硬度度、老老化化程程度度进进行行检检查查，对对圆圆环环板板的的成成圆圆螺螺栓栓孔孔位位等等进进行行检检查

43、查，提提前前把把帘帘布布橡橡胶胶的的螺螺栓栓孔加工好。孔加工好。然后将洞门预埋件的螺栓孔清理干净，最后按照(nzho)帘布橡胶板、圆环板、扇形压板、防翻板的顺序进行安装。盾构进入预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。在盾尾通过之后，立即进行壁后注浆。第49页/共59页第五十页，共59页。5.85.8始发注意事项始发注意事项始发注意事项始发注意事项 盾盾盾盾构构构构始始始始发发发发前前前前要要要要根根根根据据据据地地地地层层层层情情情情况况况况，设设设设定定定定掘掘掘掘进进进进参参参参数数数数。开开开开始始始始掘掘掘掘进进进进后后后后要要要要加加加加强强

44、强强监监监监测测测测，及及及及时时时时分分分分析析析析、反反反反馈馈馈馈监监监监测测测测数数数数据据据据，动动动动态态态态地地地地调调调调整整整整盾盾盾盾构构构构掘进参数，同时还应注意以下事项：掘进参数，同时还应注意以下事项：掘进参数，同时还应注意以下事项：掘进参数，同时还应注意以下事项：始始始始发发发发前前前前检检检检查查查查地地地地层层层层加加加加固固固固的的的的质质质质量量量量，确确确确保保保保加加加加固固固固土土土土体体体体强强强强度度度度和和和和渗渗渗渗透透透透性符合要求；性符合要求；性符合要求；性符合要求；始始始始发发发发架架架架导导导导轨轨轨轨必必必必须须须须顺顺顺顺直直直直，严

45、严严严格格格格控控控控制制制制其其其其标标标标高高高高。加加加加强强强强盾盾盾盾构构构构姿姿姿姿态态态态的的的的测测测测量量量量，发发发发现现现现盾盾盾盾构构构构有有有有较较较较大大大大转转转转角角角角时时时时，采采采采用用用用刀刀刀刀盘盘盘盘正正正正反反反反转转转转的的的的措措措措施施施施进行调整；进行调整；进行调整；进行调整；在在在在拼拼拼拼装装装装第第第第一一一一环环环环负负负负环环环环管管管管片片片片时时时时，为为为为防防防防止止止止两两两两块块块块邻邻邻邻接接接接块块块块失失失失稳稳稳稳，可可可可在在在在管管管管片片片片抓抓抓抓取取取取头头头头归归归归位位位位之之之之前前前前，在在在

46、在盾盾盾盾壳壳壳壳内内内内与与与与负负负负环环环环钢钢钢钢管管管管片片片片之之之之间间间间焊焊焊焊接接接接一根一根一根一根(yn)(yn)槽钢以扶住邻接块。槽钢以扶住邻接块。槽钢以扶住邻接块。槽钢以扶住邻接块。及时封堵洞圈，以防洞口漏泥水、漏浆液；及时封堵洞圈，以防洞口漏泥水、漏浆液；及时封堵洞圈，以防洞口漏泥水、漏浆液；及时封堵洞圈，以防洞口漏泥水、漏浆液；严严严严格格格格控控控控制制制制盾盾盾盾构构构构操操操操作作作作，调调调调节节节节好好好好盾盾盾盾构构构构推推推推进进进进千千千千斤斤斤斤顶顶顶顶的的的的压压压压力力力力差差差差，防止盾构发生摆动、上飘或叩头；防止盾构发生摆动、上飘或叩头

47、；防止盾构发生摆动、上飘或叩头；防止盾构发生摆动、上飘或叩头；在在在在拆拆拆拆除除除除延延延延长长长长管管管管线线线线时时时时要要要要注注注注意意意意推推推推进进进进油油油油缸缸缸缸压压压压力力力力的的的的保保保保持持持持，防防防防止止止止盾盾盾盾构后退。构后退。构后退。构后退。第50页/共59页第五十一页，共59页。6 6 到站掘进（到达掘进）到站掘进（到达掘进）到站掘进（到达掘进）到站掘进（到达掘进）到达掘进前对地层进行土体加固。到达掘进前对地层进行土体加固。到达掘进前对地层进行土体加固。到达掘进前对地层进行土体加固。到站掘进，是指盾构到达车站端头井之前到站掘进，是指盾构到达车站端头井之前

48、到站掘进，是指盾构到达车站端头井之前到站掘进，是指盾构到达车站端头井之前15m15m范围内的范围内的范围内的范围内的掘进。盾构掘进到达车站时必须准确进入掘进。盾构掘进到达车站时必须准确进入掘进。盾构掘进到达车站时必须准确进入掘进。盾构掘进到达车站时必须准确进入(jnr)(jnr)预留洞门，预留洞门，预留洞门，预留洞门，虽然盾构配备有先进的测量导向系统及盾构姿态显示系虽然盾构配备有先进的测量导向系统及盾构姿态显示系虽然盾构配备有先进的测量导向系统及盾构姿态显示系虽然盾构配备有先进的测量导向系统及盾构姿态显示系统，但为了确保盾构顺利到站，在到站掘进前，进行一统，但为了确保盾构顺利到站，在到站掘进前

49、，进行一统，但为了确保盾构顺利到站，在到站掘进前，进行一统，但为了确保盾构顺利到站，在到站掘进前，进行一次全面的测量复核工作。测量工作不仅包括盾构姿态的次全面的测量复核工作。测量工作不仅包括盾构姿态的次全面的测量复核工作。测量工作不仅包括盾构姿态的次全面的测量复核工作。测量工作不仅包括盾构姿态的测量（隧道中线及标高的测量），还对车站预留洞门位测量（隧道中线及标高的测量），还对车站预留洞门位测量（隧道中线及标高的测量），还对车站预留洞门位测量（隧道中线及标高的测量），还对车站预留洞门位置进行闭合测量复核（复测），测量无误后再进行掘进置进行闭合测量复核（复测），测量无误后再进行掘进置进行闭合测量复

50、核（复测），测量无误后再进行掘进置进行闭合测量复核（复测），测量无误后再进行掘进施工。此时盾构隧道中心与设计隧道中心有一定的偏差，施工。此时盾构隧道中心与设计隧道中心有一定的偏差，施工。此时盾构隧道中心与设计隧道中心有一定的偏差，施工。此时盾构隧道中心与设计隧道中心有一定的偏差，按照实际的偏差拟定一条盾构掘进线路（拟合线），在按照实际的偏差拟定一条盾构掘进线路（拟合线），在按照实际的偏差拟定一条盾构掘进线路（拟合线），在按照实际的偏差拟定一条盾构掘进线路（拟合线），在到达阶段严格控制盾构姿态，使盾构顺利通过洞门而且到达阶段严格控制盾构姿态，使盾构顺利通过洞门而且到达阶段严格控制盾构姿态，使盾构