盾构机适应性评估报告书

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1、 目录第一章 工程概况31.1工程概况31.2地质概况51.2.1古福区间地质概括51.2.2福城区间地质概括51.2.3盾构区间主要穿越地层描述61.3 盾构区间水文情况91.4 周边建（构）筑物情况101.4.1古福区间主要穿越建（构）筑物情况101.4.2 福城区间主要穿越建构筑物情况111.5 工期要求12第二章 工程重点难点分析及针对性设计132.1本工程施工的重点、难点132.2 针对工程重难点设备的针对性设计13第三章 盾构机技术要求及主要参数163.1 本工程对盾构机的技术要求163.2 拟选盾构机情况163.3 盾构机参数173.4 盾构机及后配套简图29第四章 盾构机适应性

2、分析324.1 盾构机组成324.2 刀盘和刀具324.3驱动系统354.4推进系统364.5螺旋输送机系统374.6 渣土改良系统384.7 耐磨措施394.8 双舱人闸系统394.9皮带输送机系统414.10 管片吊运系统424.11 拼装系统424.12 土压控制系统434.13 注浆系统444.14密封系统454.15 数据采集系统464.16盾构机适应性分析48第五章 风险源及应对措施495.1风险源基本情况描述495.2风险源应对措施50第六章 结论52第七章 附件5357 / 57第一章 工程概况1.1工程概况XX地铁七号线D7-TA03标土建一工区盾构区间共两个，即古福区间、福

3、城区间。古平岗站XX路站区间设计X围为起讫里程右DK17+369.262右DK18+335.055，右线总长965.793m（双延米）。其中里程右DK17+369.262右DK17+474.019为明挖段，长104.757m，含一座盾构井；里程右DK17+474.019右DK18+335.055为盾构段，长861.036m，含一座联络通道及泵房。福城区间隧道起讫里程为右CK18+542.257右CK20+111.108，长1568.851m（双延米），含1座联络通道和1座联络通道及泵房区间隧道采用盾构施工法。盾构管片外径6200mm，管片内径5500mm,管片厚度350mm，环宽1200mm。

4、隧道相关参数表名称线间距坡度形式最小曲线半径最小埋深最大埋深最大纵坡古福区间1116.5m“V”型坡R=300m15.4m25.3m28福城区间1317m“W”型坡R=400m16.8m26.8m25.8古福区间线路出古平岗站后向西北前行，下穿十四所地块、房管所住宅楼、干休所、南师大附中宿舍，向东北偏转至察哈尔路，下穿南师大附中地下通道、过街天桥、沿察哈尔路前行到达XX路站。福城区间线路出XX路站后沿XX路向东北前行，侧穿XX路两侧住宅楼及门店房、行政院长官邸（市级文物）、下穿XX路西桥、XX路桥、房屋、明城墙遗址、爱民桥到达城河村站，具体平面图见下图。古福区间平面图福城区间平面图1.2地质概

5、况1.2.1古福区间地质概括古福区间隧道穿越地层主要以粉质黏土、中等风化泥岩、含砾粉质黏土、中等风化砂岩、粉砂、粉土为主，隧道上层覆土依次为杂填土、素填土、粉砂、粉土、粉质黏土、砂岩。沿线下伏基岩为侏罗系象山群泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、含砾砂岩。岩面起伏较大，岩石强度较高。 区间地质属上软下硬复合地层。隧道区间地质概况见下图：古福区间地质剖面图1.2.2福城区间地质概括福城区间隧道穿越地层主要以-2d2-3粉砂、-1b2粉质黏土为主，隧道上层覆土依次为杂填土、素填土、粉质黏土、粉砂、粉土。沿线下伏基岩为三叠系X家塘组碎裂泥岩。岩面起伏较大，一般埋深在13.832.1m左右。隧道区间地质概况见下图

6、：福城区间地质剖面图1.2.3盾构区间主要穿越地层描述古福区间隧道穿越地层主要以粉质黏土、中等风化泥岩、J1-2x-2b强风化砂岩、含砾粉质黏土、中等风化砂岩、粉砂、粉土为主。福城区间隧道主要穿越地层主要以-2d2-3粉砂、-1b2粉质黏土为主。（1）古福区间区间隧道底板以下土层主要为层粉质黏土，强风化、中风化岩。隧道左线：古平岗站左CK17+546区段，隧道底板地层为J1-2x-2b层强风化砂岩，隧道穿越地层主要为J1-2x-2b层强风化砂岩、-2b2-3粉质黏土，强风化岩饱和抗压强度7.74MPa，属上软下硬复合地层；左CK17+546CK17+777.5区段，隧道底板地层为-2b2-3粉

7、质黏土，隧道穿越地层主要为-1b2粉质黏土、-2b2-3粉质黏土，为黏性土；左CK17+777.5CK18+197.8区段，隧道底板地层为J1-2x-3a、J1-2x-3b中风化岩，隧道穿越地层主要为-3b1-2粉质黏土、J1-2x-3a、J1-2x-3b中风化岩，中风化岩最高抗压强度达到53.2 MPa；左CK18+197.8XX路站区段，隧道底板地层为主要为-2d2-3粉砂层。隧道右线：古平岗站右CK17+620区段，隧道底板地层为J1-2x-2a、J1-2x-2b层强风化岩，隧道穿越地层主要为J1-2x-2a、J1-2x-2b层强风化岩、-2b2-3粉质黏土，强风化岩饱和抗压强度53.2

8、 MPa，属上软下硬复合地层；右CK17+620CK18+45.9区段，隧道底板地层为J1-2x-3a中等风化泥岩，隧道穿越地层主要为J1-2x-2a强风化泥岩、J1-2x-3a中等风化泥岩；右CK18+45.9CK18+276.5区段，隧道底板地层为-3b1-2粉质黏土、-2b3-4粉质黏土，隧道穿越地层主要为-3b1-2粉质黏土、-4e2-3含砾粉质黏土、-2b3-4粉质黏土；右CK18+276.5XX路站区段，隧道底板地层为主要为-2c2-3粉土层。由于黏性土层及强风化岩、中风化岩的工程特性差异明显，因此拟建地基为不均匀地基。拟建隧道底板位于风化基岩层时，工程地质条件较好，一般隧道结构变

9、形不大。隧道底板位于粉质粘土、粉砂层时，呈中压缩性，工程地质条件一般。（2）福城区间福城区间隧道主要穿越地层主要以-2d2-3粉砂、-1b2粉质黏土为主，沿线隧道底板位于为-2d2-3粉砂、-3d1-2粉砂、-2b3-4粉质黏土、-3b2-3粉质黏土、-1b2粉质黏土、-2b2-3粉质黏土中，整体稳定性一般，综合评价地基的稳定性一般。古福区间穿越地层特征见下表：古福区间主要穿越地层特征一览表名称时代成因层 号地层名称颜色状态特征描述古福区间Q41-2-1b2粉质黏土灰黄、黄褐色可塑含较多铁锰质斑点，切面光滑、有光泽，干强度中等，韧性中等。-3b1-2粉质黏土灰黄、黄褐色硬塑，局部可塑含少量铁锰

10、质结核及次生黏土团块，切面光滑、较有光泽，干强度中等，韧性中等。-2b2-3粉质黏土灰黄、黄褐色可塑，局部软塑切面光滑、较有光泽，干强度中等，韧性中等，含少量铁锰质结核，偶见青灰团块，局部粉粒含量偏高Q42-3-2b3-4粉质黏土灰色流塑，局部软塑含少量腐殖物，具腥臭味，局部夹少量粉土粉砂薄层，切面光滑、稍有光泽，干强度、韧性中等。-2c3粉土灰色中密稍密局部夹粉砂薄层，摇振反应迅速，切面粗糙无光泽反应，中压缩性，低干强度，低韧性。J1-2xJ1-2x-2b强风化砂岩灰黄色碎块状细粒砂状结构，层状构造，组织结构大部分破坏，裂隙发育，岩芯多呈碎块状，锤击声哑、易碎；属软岩，极破碎，岩体基本质量等

11、级为。J1-2x-3b中等风化砂岩紫红、灰色较软岩较硬岩细粒砂状结构，层状构造，裂隙不发育，见少量70度及近90度裂隙，岩体较完整，岩芯多呈短柱状中长柱状，节长10100cm，少量呈碎块状，锤击声脆，不易碎；属较软岩较硬岩，较完整完整，岩体基本质量等级为。J1-2x-3a中等风化泥岩棕红色软岩泥质结构，层状构造，裂隙不发育，岩体完整，岩芯多呈长柱，少量岩芯呈碎块状，局部见近90度节理，一般柱长2040cm，个别4060cm；属软岩，较完整完整，岩体基本质量等级为。福城区间主要穿越地层特征一览表福城区间Q42-3-2d2-3粉砂灰色稍密-中密主要矿物成分为长石、石英，云母次之，局部夹少量粉土薄层

12、Q41-2-1b2粉质黏土灰色、褐黄色可塑局部含少量铁锰质氧化物及铁锰质结核，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等1.3 盾构区间水文情况 根据地下水赋存条件，场区地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。松散岩类孔隙水根据其埋藏条件和水力性质，主要为孔隙潜水。（1）孔隙潜水近地表分布，主要赋存于浅部层人工填土中及XX路站附近层粉土、粉砂中。层填土成份复杂，极不均匀，其透水性较好、赋水性较差。该含水层水位埋深主要受大气降水及地形控制。层粉土、粉砂透水性，赋水性均较好。（2）基岩裂隙水基岩裂隙水主要赋存于基岩全、强风化带中，中风化带岩芯较完整，裂隙发育，多闭合或充填，赋水性较差；其强风化带岩芯较

13、破碎破碎，呈碎块状、块状，存在一定的赋水空间，但由于裂隙方向不一，且裂隙间多被岩石剧烈风化后的泥状残留物充填，并未形成统一的渗流路径，本次勘察揭示其赋水性较差。各岩土层渗透系数及透水性评价 层号岩土名称室内试验渗透系数最大值10-6(cm/s)渗透系数建议值10-6 (cm/s)渗透性KvKhK-1杂填土2000中等透水-2素填土10微弱透水-1b2-3粉质黏土5微透水-1d3粉砂600弱透水-2b3-4粉质黏土5.393.8810微弱透水-2c3粉土14.2120.96100弱透水-2d2-3粉砂1200中等透水-4e圆砾1500中等透水-1b2粉质黏土0.040.065微透水-2b2-3粉

14、质黏土0.150.445微透水-3b1-2粉质黏土0.050.115微透水-4e2-3含砾粉质黏土10微弱透水J1-2x-1a全风化泥岩0.040.055微弱透水J1-2x-2a强风化泥岩1050微弱透水J1-2x-3a中等风化泥岩5微透水J1-2x-2b强风化砂岩1050微弱透水J1-2x-3b中等风化砂岩5微透水1.4周边建（构）筑物情况1.4.1古福区间穿越主要建（构）筑物情况古平岗站XX路站区间起始自古平岗站（近古平岗立交）起，下穿中国电子科技集团公司第十四研究所拆迁区，并下穿回龙桥、沿线XX路和南师附中学校后向东拐入察哈尔路，沿线途经居民住宅楼、南师附中、南师附中过街天桥、南师大附中

15、地下通道、XX政治学院，至XX路站（现状为XX路与察哈尔路交叉路口）与地铁5号线换乘。区间周边地下管线较多，主要沿察哈尔路、XX路两侧分布。详见下表：古福区间穿越主要建（构）筑物一览表编号建（构）筑物名称基础结构层高与区间关系1住宅楼条形基础砖混结构34侧穿2晚市03栋住宅楼筏板基础砖混结构7下穿3晚市02栋住宅楼筏板基础砖混结构7下穿4门店房条形基础砖混结构2下穿5回龙桥12号住宅楼筏板基础砖混结构6下穿6房管所1#住宅楼条形基础砖混结构7侧穿7XX路2#住宅楼筏板基础砖混结构7下穿8XX路6#住宅楼筏板基础砖混结构7下穿9房管所7#住宅楼条形基础砖混结构7侧穿10回龙桥乙-1宿舍楼条形基础

16、砖混结构5侧穿11房管所9#住宅楼条形基础砖混结构6侧穿12回龙桥甲-1宿舍楼条形基础砖混结构5下穿13通信局招待所条形基础砖混结构4侧穿143#住宅楼人工挖孔桩基础桩径1m砖混结构7下穿152#住宅楼人工挖孔桩基础桩径1m砖混结构7下穿16XX路8号部队02栋住宅楼人工挖孔桩基础桩径1m砖混结构7下穿17XX路住宅楼条形基础框架结构37下穿18干休所住宅楼条形基础砖混结构4侧穿19南师大附中5栋宿舍楼条形基础砖混结构4下穿20南师附中04栋教工宿舍条形基础砖混结构7下穿21南师附中2栋教工宿舍柱下独立基础框架结构5下穿22南师附中1栋教工宿舍筏板基础框架结构5下穿23南师大附中地下通道工法桩

17、框架结构下穿24体育中心钻孔灌注桩桩基础框架结构24侧穿25南师大附中过街天桥下穿1.4.2 福城区间穿主要越建（构）筑物情况福城区间线路出XX路站后沿XX路向东北前行，侧穿XX路两侧住宅楼及门店房、行政院长官邸（市级文物）、下穿XX路西桥、XX路桥、房屋、明城墙遗址、爱民桥到达城河村站，详见下表：福城区间穿越主要建（构）筑物一览表编号名称基础结构桩长/层高与区间关系备注1行政院长官邸（市级文物）侧穿2XX路西桥钻孔灌注桩基础1000简支空心板梁30下穿拆复建3XX路桥钻孔灌注桩基础1000简支空心板梁3744下穿4爱民桥天然基础单孔单跨结构下穿5住宅楼6下穿6住宅楼条形基础砖混结构3下穿7明

18、城墙遗址下穿1.5 工期要求1#盾构机在古福区间右线于2018.12月下井始发，掘进至XX路站小里程端接收井后于吊出转场至左线于2019.8月进行二次拼装始发，于2020.1月在XX路站小里程端接收吊出。右线到达时间2019年06月30日与左线到达2020年1月31日。1#盾构机在XX路站左线于2020.10.31日下井拼装始发，然后向城河村站进行掘进，于2021.7.31完成掘进接收吊出；2#盾构机在XX路站右线于2020.10.30日下井拼装始发，然后向城河村站进行掘进，于2021.7.31完成掘进接收吊出第二章 工程重难点分析及针对性设计2.1本工程施工的重点、难点1、隧道区间在复合地层

19、中，软土到达硬岩地层，极易造成刀盘结饼及地表沉降；2、古平岗站左DK17+546区段隧道穿越地层主要为J1-2x-2b层强风化砂岩、-2b2-3粉质黏土，强风化岩饱和抗压强度7.74MPa，属上软下硬复合地层，盾构盾构姿态不易控制，易引起超挖，从而引起地表沉降；古福区间左DK17+777.5DK18+197.8区段，存在全断面岩层，中风化岩最高抗压强度达到53.2 MPa，岩层硬，掘进难度大，容易造成刀具磨损，推力增大。3、古福区间左DK18+197.8XX路站区段（右DK18+276.5XX路站）分布有粉土、粉砂层，建路站附近分布有-2b3-4层流塑软塑粉质黏土，漏水漏浆，姿态难以控制，掘进

20、施工时极易产生坍塌，出现涌水、流砂现象，极易造成地表沉降。4、区间下穿众多建（构）筑物。盾构施工不当极易引起建（构）筑物下沉、开裂及倾斜等情况5、区间线路平面最小转弯半径为300m，纵断面采用“V”型坡，最大纵坡28.0，盾构姿态及地表沉降控制难度较大。2.2 针对工程重难点设备的针对性设计1、隧道区间在复合地层中，软土到达硬岩地层，极易造成刀盘结饼及地表沉降的情况，盾构机进行的针对性技术要求设计。 1）采用两台注浆泵，四路主入口，并配备二次注浆泵。 2）优化刀盘设计，采用合理的开口率。 3）土壤改良系统配置有6个泡沫管路，采用的是单管单泵设计，防止管路堵塞，确保渣土改良效果。2、古平岗站左D

21、K17+546区段隧道穿越地层主要为J1-2x-2b层强风化砂岩、-2b2-3粉质黏土，强风化岩饱和抗压强度7.74MPa，属上软下硬复合地层，盾构盾构姿态不易控制，易引起超挖，从而引起地表沉降；古福区间左DK17+777.5DK18+197.8区段，存在全断面岩层，中风化岩最高抗压强度达到53.2 MPa，岩层硬，掘进难度大，容易造成刀具磨损，推力增大的情况，盾构机进行的针对性技术要求设计。1）隧道通过上软下硬复合地层时，本区间采用土压平衡盾构机，确保上部土体的稳定性。2）针对硬岩地层，优化了刀盘设计，刀盘采用4辐条+4面板的设计形式，并配置了34把滚刀，增加两把贝壳刀，同时加强刀箱和刀具的

22、耐磨保护，提高在硬岩地层的适应能力。3）螺旋机在外护筒内表面及螺杆部位都进行通体的耐磨保护。4）盾构机最大推力设置了55742KN,脱困为扭矩8687KNm3、古福区间左DK18+197.8XX路站区段（右DK18+276.5XX路站）分布有粉土、粉砂层，建路站附近分布有-2b3-4层流塑软塑粉质黏土，漏水漏浆，姿态难以控制，掘进施工时极易产生坍塌，出现涌水、流砂现象，极易造成地表沉降的情况，盾构机进行的针对性技术要求设计。1）同步注浆系统在盾构机外壳的上、下半部各设有两处注入口，同时可实现分路注浆，能满足及时均匀填充盾尾间隙的要求。2）螺旋机设置了防涌门剪式（1个），并且配置了渣土改良注入口

23、（8个）。当盾构机经过透水砂层时，通过有效的渣土改良技术，可有效控制涌砂、涌水现象发生。3）) 盾构机具有土压平衡的功能。4）盾构机配置高密度膨润土注入系统。5）盾尾处安装了3排钢丝刷，每两排钢丝刷之间都注入足量的盾尾密封脂，以保证盾尾良好的密封性。4、区间下穿众多建（构）筑物。施工过程中，易引起房屋下沉、开裂及倾斜等情况，盾构机进行的针对性技术要求设计。1）盾构机具有土压平衡的功能，并且配置了土压传感器（6个），盾构机在掘进过程中能保持土体稳定，以确保地表沉降严格控制在允许X围内。2）盾构机配置了同步注浆系统（注浆口数量4路）及二次注浆系统。5、区间线路平面最小转弯半径为300m，纵断面采用

24、“V”型坡，最大纵坡28.0，盾构姿态及地表沉降控制难度较大1）所选盾构的盾尾间隙设计为60mm，最小转弯半径200m，最大爬坡能力为50，设计满足施工要求。2）测量导向系统选用DDJ类型, 精度2（），全站仪选用Leica TS16。测量导向系统满足区间最小曲线半径仅为300米施工的要求。3）盾构机设置了主动铰接，并配备一把超挖刀，提高盾构机在曲线上的纠偏功能第三章盾构机技术要求及主要参数3.1 本工程对盾构机的技术要求本工区隧道地层主要由粉质黏土、中等风化泥岩、含砾粉质黏土、中等风化砂岩、粉砂、粉土组成，所以盾构适应性应是重点考虑的问题。盾构在此地段的施工时应重点考虑以下原则： 1、良好的

25、土层切削能力；（刀盘及主驱动系统，推进系统） 2、准确、稳定的土压平衡控制能力；（土压控制系统） 3、良好的地层填充能力；（注浆统及后方台车二次注浆台） 4、良好的止浆能力；（盾尾密封系统） 5、良好的土壤改良能力；（泡沫系统） 6、精准的盾构掘进导向能力；（导向系统）7、可靠的安全装置保护换刀操作人员安全。（人闸系统） 8、具备足够的刀盘驱动扭矩和盾构推力9、合理的刀盘及刀具设计10、盾构具备防喷涌功能3.2 拟选盾构机情况盾构机型号铁建重工土压平衡盾构机ZTE使用地段XX七号线D7-TA03标土建一工区盾构区间生产完成时间2018年10月设计寿命10000m已推进里程0设备状态全新设备备注

26、出厂前进行验收3.3 盾构机参数主部件名称细目部件名称参数配置备注工程概述区间名称XX地铁主要地质条件砂质粉土、粉砂、全风化泥岩管片规格（外径/内径-宽度）6200/5500-1200/1500管片分块数量3+2+1管片纵向连接数量16管片最大重量（t）5隧道坡度()28最小水平曲线半径（m）300整机概述设备型号ZTE主机长度(m)约8.39含刀盘整机总长(m)约84总重（t）约450装机功率（kW）约1700（仅设备上）水平转弯半径(m)200纵向爬坡能力()50刀盘类型复合式开挖直径（m）6440刀盘开口率（%）约38主要结构件材质Q345C泡沫口数量（个）6主动搅拌臂数量（个）2耐磨措

27、施刀盘面板和外周焊接耐磨钢板刀具中心刀具（把）4把（双联）正面滚刀（把）22边缘滚刀（把）12切刀（把）32贝壳刀（对）8边缘刮刀（对）8刀间距（mm）95注水保护刀（对）5刀高配置滚刀 175mm切刀 130mm磨损检测点数量（个）1中心回转接头通道数量6路泡沫+液压+电气主驱动驱动型式液压驱动支承类型中心支承驱动数量（组）8转速X围（rpm）0-3.45额定扭矩（kNm）6846脱困扭矩（kNm）8687最大工作压力（bar）10主轴承类型3排圆柱滚子轴承主轴承直径（mm）3020主轴承寿命（h）10000ISO L10密封型式外密封1道端面聚氨酯密封+1道轴向聚氨酯密封+1道橡胶密封；内

28、密封2道唇形密封密封润滑方式自动润滑盾体超前注浆孔数量（个）10前盾外径/板厚（mm）6410/50被动搅拌臂数量（个）2前盾壳体润滑孔数量（个）6土压传感器数量（个）6中盾直径（mm）6400/40中盾壳体润滑孔数量（个）6尾盾直径（mm）6390/35尾盾密封刷（道）3道钢丝刷尾盾止浆板（道）1盾尾间隙（mm）30同步注浆管数量（根）24+4内置式注脂管数量（根）26盾体主要结构件材质Q345B人舱型式双舱并联主舱容纳人数（个）3副舱容纳人数（个）2最大工作压力（bar）5螺旋输送机螺旋轴型式有轴式筒体内径（mm）820最大通过粒径（mm）300590最大出渣能力（m3/h）350驱动形式

29、后部中心驱动驱动组数量（组）1最大扭矩（kN.m）178转速X围（r/min）0-19旋转方向正/反出渣门数量（道）2双闸门防涌门形式剪式（1个）观察口数量（个）5渣土改良注入口（个）8土压传感器数量（个）1保压泵接口有油缸伸缩行程（mm）1000密封3道唇型密封密封润滑方式自动润滑管片拼装机型式双梁式，机械抓取转速X围（rpm）01.3纵向移动行程（mm）2000径向提升行程（mm）1200自由度数量（个）6旋转角度（）200抓取能力（kN）120额定转动扭矩（kN.m）300控制方式无线（预留有线接口）管片吊机型式双梁式驱动型式链轮链条驱动起吊重量（t）25起吊速度（m/min）低速0.8

30、，高速4起吊高度（mm）3000水平行走速度（m/min）10控制方式摇控+线控皮带机倾斜段角度（）11驱动方式电机驱动带速（m/s）3输送能力（m3/h）450带宽（mm）800带长（m）约125刮渣器数量（道）4打滑检测装置有后配套拖车拖车数量（个）1+6内净宽（mm）1800拖车轨中心距（mm）2080轨枕高度（mm）345编组列车轨距（mm）900mm单侧设备限界（mm）2150液压系统油箱容量（m3）4.5液压油ISO VG46推进系统油缸规格（mm）260/190-2150缸径/杆径-行程最大推进速度（mm/min）80油缸数量（根）30行程传感器数量（个）4内置式分区数4区最大推

31、力（kN）55747350bar铰接系统铰接形式主动铰接油缸规格（mm）310/210-200缸径/杆径-行程油缸数量（根）14行程传感器数量（个）4内置式最大收缩力（kN）36982350bar铰接角度（）1.8密封型式2道组合密封润滑方式自动润滑同步注浆系统注浆泵型式柱塞式盾尾管路布置形式内置式注浆泵数量（个）2注浆能力（m3/h）210注浆口数量（路）4砂浆罐容量（m3）8砂浆罐两端润滑形式自动润滑膨润土系统膨润土泵型式活塞泵膨润土泵数量（个）2膨润土泵能力（m3/h）15单台膨润土罐容量（m3）6注入口数量（个）刀盘6+螺旋输送机8+隔板2泡沫系统管路注入数量刀盘6+螺旋输送机8+隔板

32、2混合液注入量（m3/h）61.2泡沫发生器数量（个）6控制方式自动/半自动/手动泡沫原液箱容积（m3）1混合液箱容积（m3）1压缩空气系统数量（个）2出口压力（bar）8单台能力（m3/min）9.3气罐容量（m3）1供气分配网后配套每节拖车上过滤器有工业供水及冷却系统外循环进水量（m3/h）50设备要求供水压力（bar）58进水温度（）25管路规格DN80建议外循环进水管路不小于DN100水管卷筒数量（个）1水管长度（m）20冷却系统型式内外循环冷却内循环水泵离心泵盾尾油脂系统油脂泵型式气动式油脂泵能力（ml/次）196油脂泵压力（bar）450气压为6bar油脂桶规格（L）20055加仑

33、主驱动密封系统油脂系统型式集中润滑主驱动油脂泵型式气动+电动注入主驱动油脂泵能力（ml/次）40主驱动油脂泵压力（bar）480气压为6bar油脂桶规格（L）20055加仑排污系统主机污水泵型式气动隔膜泵主机污水泵最大能力（m3/h）50后配套污水泵型式离心泵后配套污水泵能力（m3/h）20污水箱容量（m3）4保压及呼吸系统自动保压系统PID系统自动保压系统数量（套）2（其中一套为备用）二次供风系统风管储存筒数量（个）2风管储存长度（m）100风管直径（mm）600通风流量（m3/s）10隧道主风管直径（mm）1000供电系统初级电压等级10kV，50Hz次级电压（V）400/690功率因数0

34、.9变压器型式干式变压器容量（kVA）1200+800变压器数量（个）1集成箱式电气系统防护等级IP55电缆存储容量（m）400无高压电缆隧道内高压电缆截面（mm2）370+335/3导向系统类型DDJ精度（）2全站仪Leica TS16控制系统可编程控制器西门子S71500监控系统地面监控1台主机，3个显示器摄像头（个）6通信系统（部）6数据采集系统操作系统Win7professional sp1存储介质（内存/硬盘）4GB/（240+240）GB固态硬盘照明系统应急照明时间（min）90消防系统灭火器类型干粉、CO2灭火器数量（个）18有害气体监测系统监测传感器型式便携式、固定式各一套监测

35、传感器数量（个）4监测气体类型CO、O2、CH4、H2S装机功率刀盘驱动系统（kW）3315刀盘补油泵（kW）30先导控制泵（kW）7.5螺旋输送机（kW）200螺旋输送机补油泵（kW）30推进及辅助系统（kW）90管片拼装机及注浆系统（kW）55液压油箱过滤泵（kW）15主驱动润滑系统（kW）4仿形刀（kW）7.5空压机（kW）255膨润土泵（kW）215泡沫混合液泵（kW）61.5泡沫原液泵（kW）1.1增压水泵（kW）5.5内循环水泵（kW）15污水泵（kW）11同步注浆砂浆罐搅拌（kW）7.5水管卷筒（kW）3皮带机（kW）37二次风机（kW）15管片吊机（kW）27.53.4 盾构机

36、及后配套简图盾构机总图盾体简图一号台车右侧图一号台车左侧图二号台车右侧图二号台车左侧图第四章盾构机适应性分析4.1 盾构机组成 土压平衡式盾构机施工体系主要由刀盘系统、推进系统、出土系统、液压系统、管片拼装系统、同步注浆系统、泡沫注入系统、数据采集系统、测量系统及后配套台车等系统组成。盾构机在掘进时，16组双缸千斤顶伸出，顶在后方管片上向前行走。同时，刀盘转动切削前方土体，土体在刀盘后土仓内建立一定土压力与外部土压力平衡，即在前方建立了临时支护面。螺旋输送机不断的把前方多余土方通过皮带输送机输送到后方土箱车内。与此同时，盾尾处进行同步注浆，填充开挖后形成的空隙量。整个掘进系统由Win7prof

37、essional sp1操作系统采集信号，达到采集、处理、诊断。测量系统由前方三个棱镜组、Leica TS16全站仪、后视棱镜组成，进行同步测量监控，指导施工。4.2 刀盘和刀具 刀盘采用4辐条+4面板的设计形式，开口率为38%。在保证刀盘刚度、强度和刀具数量基本不变的前提下，保证了开口的均匀布置 ；刀盘不仅有助于隧道开挖面的刚性支护，也能保证渣土的流畅排除。根据铁建重工的经验和预料的地质状况，采用安装了滚刀和切刀的刀盘。在刀盘设计中，硬岩刀具（滚刀）可以根据地质情况换成软土刀具（齿刀）。盾构机刀盘示意图刀盘简图刀具布置图纸刀具中心刀具正面滚刀边缘滚刀切刀边缘刮刀贝壳刀超挖刀注水保护刀数量4把

38、（双联）22把12把32把8对8对1把5对 滚刀：滚刀带有高度耐磨的合金齿切削环，刀高直径175mm。刀箱焊接Hardox耐磨保护块。边缘刮刀：软土刀具有高耐磨的钢刀体和高质量的硬质合金刀刃。刮刀两侧采用耐磨焊丝保护。切刀：切刀的前刀面硬质堆焊刀刃，同时刀具后端由硬质合金球齿保护。 所选盾构共配置113把刀具和2套刀具磨损检测装置。滚刀与切刀、边缘刮刀高度差为45mm。考虑到本工程地质有存在全断面岩层的特点，正面滚刀的刀间距调整为95mm,并且在每个面板增加了两对贝壳刀，增加滚刀刀具数量，提高了刀盘在硬岩地层的破岩效率 。所有滚刀刮刀和切刀都可以从刀盘后部更换。4.3驱动系统扭矩计算： 拌和扭

39、矩M1，刀盘支撑臂扭矩M2，软土刀具扭矩M3，滚刀扭矩M4，土仓填充物扭矩M5。 所需总扭矩M=1.2（M1+M2+M3+M4+M5）主轴承采用3排圆柱滚子轴承，8个液压马达驱动，刀盘额定扭矩6846KNm，脱困扭矩达到8687KNm。l 盾构机扭矩满足本工程需要。转速：03.45r.p.m ，使用寿命：10000驱动系统简图主轴承实物示意图4.4推进系统取最不利施工截面计算水土压力：压力计算图示：经铁建重工计算(详见附件)，盾构机可运用的总推力须大于19119KN，盾构机驱动系统额定扭矩须大于理伦值。推进系统拟选盾构的推进系统共有千斤顶16组，单组油缸最大推力3467KN，行程均为2150m

40、m，能够满足F块在任何位置的拼装需求。总推力55474kN，理论经验需要推力49305kN，能满足本工程需要。推进千斤顶压力控制分上、下、左、右可分别进行独立控制的分区，能够满足隧道掘进纠偏要求，配备4套千斤顶内置式行程及速度传感器，行程显示可逆并能准确、直观地显示隧道掘进机千斤顶伸缩值和速度。推进速度080 mm/min可调。4.5螺旋输送机系统在本工区施工中，以较快的80mm/min速度掘进，单位出土量为156.27m3/h。盾构机配置有轴式螺旋机，理论出土能力为350m3/h，能够满足施工需求。设有断电紧急关闭装置,密封可靠。在断电情况下排土门可全程开闭，配置单闸门系统，若出现喷涌险情时

41、，可及时快速关闭闸门。螺旋输送机4.6 渣土改良系统 盾构机一般只配置4个泡沫发生器，所选盾构配置了6个泡沫发生器，且实现了单管单泵设计，提高了渣土改良效果，降低了泡沫管路的堵塞问题。在刀盘、土仓仓壁及螺旋输送机等部位均设有添加剂注入管路和注入口，可以向相应部位注入土体改良材料，改良土层性质。泡沫系统能自动、半自动和手动控制流量, 两套系统相互独立。通过液压油可以方便地对所有的添加剂管路及注入口进行清洗。在刀盘设计有6个管路注入，土仓隔板上设有2个管路注入，螺旋输送机设有8个管路注入，渣土改良系统能够满足本盾构区间地层的推进要求。泡沫注射口统计表注射口的位置数量刀盘6隔板2螺旋输送机84.7

42、耐磨措施刀盘面板和外周焊接耐磨钢板，以减少使用中的磨损。 刀盘面板耐磨保护 正面区域带耐磨钢板保护 周边区域带堆焊耐磨保护 如下图所示：4.8 双舱人闸系统双舱并联人闸仓的连接法兰安装在前盾上。连接法兰的结构与盾体和刀盘驱动装置的半径相对应。通过连接法兰能使人穿过舱壁密封门进入土仓。双室人闸仓的中间被一个供人进出的压力门隔开。右边的人仓用作进出土仓的正常通道，左边的人仓在紧急情况下使用。人闸仓的安装符合DIN标准（关于有气压条件下工作的标准），无论是在常压还是带压条件下，都可以保证操作人员安全顺利的进行刀具检查和刀具更换作业，保证换刀作业安全高效进行。双舱并联人闸仓有以下装置：通过人闸的压力闸

43、门、阻尼器、压力计、计时仪、温度计、绝缘椅子、照明，包括紧急照明、压力纪录仪、供热设备。人闸压力调节装置4.9皮带输送机系统皮带输送机机架皮带机参数表表述数据驱动方式电机驱动皮带宽度800mm输送能力450 m3/h皮带速度3 m/s刮渣器数量（道）4皮带机用于将螺旋机送来的渣土转运到后方渣土车上，至少应能满足156.27m3/h的运送能力。其理论输送能力为450 m3/h，能够满足本工程需要。皮带输送机上设置有钢丝绳牵拉式紧急停止装置，可以起到保护维修、测量人员安全的作用。4.10 管片吊运系统双梁吊机盾构机管片运输系统采用的是双梁吊机的方式。管片通过电瓶车运至盾构机后，先由双梁吊机将管片吊

44、至拼装位置，然后进行拼装作业。管片运输机采用双梁行走机构，两侧各有电机驱动并设有限位和防撞装置以防止行走小车脱落轨道。项目类型起吊重量t驱动型式管片运输设备双梁吊机25链轮链条驱动4.11 拼装系统管片拼装机的各种操作都可以单独进行。管片拼装过程中，通过无线（预留有线接口）控制方式可以对管片拼装机和推进千斤顶进行控制。管片拼装机设置快、慢档。能满足外径6200mm、宽1200mm、厚350mm的管片拼装。拼装机简图拼装机参数表表述数据平移行程2000mm提升行程1200mm提升能力120Kn旋转双方向旋转速度01.3rpm旋转角度2004.12 土压控制系统隧道沿线上部建筑群密集，对地面沉降控

45、制要求较高。拟选盾构机的土压平衡的控制有以下三种控制方式，可以根据开挖面的情况选择合适的控制方式：l 土压控制在土仓壁板设有5个土压计，可以保证测得的正面土压力测量精度达到0.005MPa。同时该土压计具有足够的自身保护能力。一旦出现故障时，能够极其安全的直接从舱壁后部进行土压计的维修和更换。通过土压计测得的土压与设定的土压比较，可以调节控制螺旋输送机的转速。l 排土量（体积）控制螺旋输送机的转速自动与盾构机的掘进速度相匹配，进行排土量的控制。l 手动控制 可以根据需要手动设定螺旋输送机的转速。4.13 注浆系统同步注浆系统在盾构机外壳的上、下半部各设有两处注入口，同时可实现分路注浆，能满足及

46、时均匀填充盾尾间隙的要求。同步注浆系统具有自动和手动调节两种控制方式。注浆压力、流量计量通过注浆压力传感器能在注浆控制面板和操作室面板上实时显示。通过传感器的数据反馈，可实现注浆量与盾构掘进速度的同步优化设置。 为防止注浆管路堵塞, 同步注浆系统设置了注浆管路清洗装置。注浆完成后该装置可以直接对注浆管路进行清洗。即使万一注浆管路发生堵塞，还设置了供维修的检查口。除此之外，在盾构机最后一节台车上，外加安装有一台KBY二次注浆机，连接盾构机空压机可快速进行壁后二次注浆作业。 本区间穿越地表主要是建筑物与公路，盾构所配置的注浆设备能满足地面沉降控制的要求。注浆系统参数表项 目规 格型式单液用同步注浆

47、装置注入压力3MPa注浆能力（m3/h）210注浆回路常用4个 + 备用4个注浆泵SCHWING泵2台 注浆泵 注浆泵系统盾尾注浆口 拟选盾构机开挖直径与管片直径的差值，每环的理论空隙为2.86m3，理论填充率选取150%，需注入浆液为4.29m3，以较快的80mm/min的掘进速度掘进，注浆流量为17.16m3/h。 目前盾构机注浆系统配置2台SCHWING活塞泵，设计流量20m3/h，最大注浆压力3Mpa，功率55kw。同步注浆系统能够满足施工中厚浆注入的要求。4.14密封系统1、盾尾密封系统 为了保证盾尾壳体与管片之间有良好的密封性能，在盾尾上装备有三道钢丝刷（宽刷型）式盾尾密封，前2道

48、盾尾刷长度300mm，最外道长度320mm。为了提高盾尾密封的止水性和寿命，盾尾刷间的仓室共配备12个盾尾密封油脂的注入管路。宽刷型盾尾刷和更多盾尾油脂注入点位的设计，能够极大提高盾尾密封系统的密封效果。盾尾刷构造图2、铰接密封系统中盾与尾盾的连接采用被动铰接设计，中盾和盾尾之间设计有两道密封，一道为橡胶密封，一道为紧急气囊密封，正常掘进时，橡胶密封起作用，通过调节调节块的螺栓可以调节橡胶密封的压缩量，从而调节中盾与尾盾之间的密封间隙。在涌水或橡胶密封损坏时，使用紧急气囊密封。铰接密封示意图4.15 数据采集系统导向系统采用DDJ自动定位隧道导向系统，由隧道掘进软件、Leica TS16全站仪

49、、激光靶、控制盒、调制解调器、激光发射器、电缆等组成，有足够的掘进方向监测能力，包括对盾构机里程位置、水平和垂直偏差、仰俯角、滚动角等进行的监测、运算和显示能力，必要时采取报警和连锁的方式，提示操作人员，及时对盾构机进行姿态的调整，确保隧道掘进轴线精确性的要求。 数据采集管理系统能连续采集隧道掘进机、加泥量、出土量等数据，并具有数据分析、处理、打印、存储（每环生成一个Microsoft Excel格式的文件，并以时间和环号为文件名）及检索等功能，同时可在隧道掘进机控制室以终端形式实时显示，并在地面中央监控室内的计算机上提供数据通信的软、硬件接口（增加一路RS-485通信模块，能通过该端口采集到

50、系统运行设备和施工的所有信息，提供PLC全部I/O地址信息，以便实现业主远程信息管理需求）。 采集的数据以图形的形式显示（以行程或时间为坐标，计测比例能根据实际的需要任意调整）。显示的内容包括隧道掘进机的实时姿态、隧道掘进机与已拼装管片之间的间隙、实际轴线与设计轴线的偏差、开挖面的实时压力及波动X围等。显示的内容能够满足隧道轴线控制的要求，并为隧道掘进机按准确方向推进提供依据。在工作交接班以及日、周、月末自动形成打印报告。隧道掘进机控制室与地面监控室之间的数据传递使用光纤完成。导向系统数据采集页面示意图盾构掘进数据页面示意图4.16盾构机适应性分析 1)所选盾构机除具有软土开挖功能外，还具有中

51、等硬度岩石的破碎功能，并且硬岩掘进能实现工期目标的能力，该种盾构机的推力和扭矩以及刀盘配置都满足需求。 2)盾构机刀盘装有硬质合金刀具，并且采用了17寸刀圈的滚刀，在该地层条件下可实现高效的掘进，同时延长刀具使用时间，减少刀具的更换次数。 3)装备有可靠的人闸系统，保证在气压状态下安全的进行刀具更换等各种施工作业,提高了换刀效率。 4)盾构机刀盘设计有合理的开口率，具有良好的防泥饼设计和完备的碴土改良装置，既满足大粒径卵石排出，又有效的防止掘进时刀盘产生泥饼，保证了开挖面的稳定。 5)装备有较大直径、较大螺距、螺杆能伸缩的有轴式螺旋输送机，螺旋机耐磨性较强,有利于渣土的排出，又防止在出碴过程中

52、出现喷涌现象，螺杆伸缩可以解决柱塞问题。6) 为保证开挖下来的渣土的流动性、可排性，有效地稳定开挖面，盾构机在刀盘、密封隔板及螺旋输送机均设有合理的泡沫、膨润土泥浆注入管路。7）为有效的控制地层变形，该种盾构机配备了自动定压同步注浆系统。8）区间最大纵坡28.0，线路最小曲线半径为300m，为保证隧道轴线的准确，配备了主动铰接及自动测量导向系统，可以适时测控盾构机姿态和管片拼装精度。第五章 风险源及应对措施本区间隧道主要在城市建成区穿行，上部建筑物密集。盾构通过时可能造成房屋下沉、开裂及倾斜。对区间沿线建（构）筑物的保护是本工程的重点和难点，也是衡量工程建设质量的重要标准。区间设计应根据区间隧

53、道与建（构）筑物关系、相互影响程度及区间隧道施工可能产生的后果，制定加固保护原则，对沿线建（构）筑物进行分类分级保护。5.1风险源基本情况描述古福区间风险源基本情况描述见下表古福区间风险源基本情况描述序号风险源工程名称基本情况描述1临近建筑物盾构井与晚市混4住宅楼净距6.4m；风险等级级2盾构始发、接收始发处底板位于J1-2x-2b强风化砂岩、J1-2x-3b中风化砂岩，接收处底板位于-2c3粉土；风险等级级3液化土层隧道穿越-2c2-3可液化粉土层；风险等级级4下穿既有建筑物（浅基础）连续下穿房管所住宅楼、干休所住宅楼、师大附中宿舍楼，均为浅基础，距区间结构最小竖向净距为14.3m；风险等级

54、级5下穿干休所住宅楼干休所住宅楼为人工挖孔桩基础，桩径1.0m，桩长15m，桩底距区间结构最小竖向距离4.15m；风险等级级6侧穿既有建筑物侧穿体育中心、门诊部综合楼、礼堂、通讯指挥中心附房等，与区间结构最小水平净距0.7m；风险等级级7下穿南师附中地下通道区间结构距地下通道结构底竖向距离12.6m；风险等级级8下穿南师附中地下通道工作井地下通道接收始发井围护结构采用工法桩，桩径850mm，桩长920m。区间结构距工法桩水平距离0.12m，竖向距离1.88m；风险等级级9下穿南师附中过街天桥风险等级级10下穿市政管线隧道下穿800给水管、600雨水管、300燃气管，隧道距离雨水管管底最小竖向距

55、离10m左右；风险等级级5.2风险源应对措施针对本标段区间与建（构）筑物及管线位置关系采取有效措施降低风险源等级。具体应对措施如下：1、 盾构下穿侧穿建（构）筑物1） 施工阶段应关注其施工动态，加强与实施管理单位的对接，减小相互影响；2） 严格控制掘进参数，避免左右线两次下穿时土压波动过大对上方的建（构）筑物造成破坏；3） 物资准备齐全，争取快速、安全通过，尽量避免在建筑物下方停留；4） 加强监控量测频率，发现问题及时反馈，安排专职人员每天进行巡查，巡查频率2次/天，直至监测值趋于稳定；5） 加强同步及二次注浆；6） 采用增加注浆孔特殊衬砌环，对隧道周围土体进行洞内注浆加固。2、 盾构始发接收1）始发端采用袖阀管注浆加固，接收端采用旋喷桩+