盾构机培训总结.docx

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盾构机培训总结

盾构机培训总结

　　地铁盾构培训心得体会

　　本次局里组织的为期三天的地铁盾构技术培训已经圆满的结束了，进行讲座的专家都是二航局在地铁盾构方面的权威，拥有很丰富的理论和实践经验。

培训内容共分为六个方面：

地铁盾构设备选型和应用、地铁盾构隧道工程施工工艺、地铁盾构隧道施工关键技术、地铁盾构隧道施工风险和对策、地铁盾构隧道常见质量问题与预防、地铁盾构隧道安全管理与预防。

　　地铁盾构是一门复杂的技术，就盾构机的选型来说，依据开挖面稳定状态分为敞开式和封闭式，其中封闭式中的土压平衡式和泥水平衡式是目前常规的盾构机选择。

土压平衡盾构机的掘进机理是土压平衡的建立，盾构机在掘进过程中，切削下来的泥土充满土仓产生的压力能够抵抗挖掘面的土压和地下水压力，使挖掘面保持稳定，达成动态平衡叫土压平衡。

形成土压平衡的关键是土仓内的泥土必须具有流动性，以传递压力到盾构隔仓板的压力传感器上。

通过调节掘进速度和螺旋机出土速度来控制其平衡。

泥水平衡盾构机的掘进机理主要是利用泥水压力与地下水压力之差，将泥水渗入到开挖面土体中，泥水中悬浮的颗粒随着泥水渗入到土体颗粒的空隙中，在阻塞和架桥效应作用下，渗入到土体颗粒间形成一定比例的悬浮颗粒受分子间的作用被捕获，并聚集在土粒与泥水的接触表面，从而形成泥膜。

随着时间的推移，泥膜的厚度不断增大，渗透抵抗力逐渐增强。

当泥膜的渗透抵抗力大于正面土压

力时，对施加一定压力的泥水产生平衡效果，这种动态平衡叫做泥水平衡。

在泥水盾构中，泥膜的质量是掘进平衡的关键。

不管是土压盾构还是泥水盾构，都必须控制好水土压力的平衡和出土速度与推进速度的平衡，与此同时还要保证挖掘面和盾构姿态的稳定。

　　由于盾构机的平衡方式和出土方式的不同，其所适用的地质情况也会有不同，然而地下的条件十分复杂，并不一定是单一的地质情况，所以在盾构机选型时我们根据地质条件、岩性、土力学参数、周边环境和场地条件等一些因素综合考虑确定。

　　在盾构掘进中我们常常会遇到一些复杂的地质条件，如盾构穿越软硬不均地层、穿越砂层淤泥层、通过断裂带地层、穿越球状风化地层、穿越硬岩地层，当遇到这样的地质情况时需要采取一定的措施才能顺利的掘进：

　　当遇到软硬不均地层时，要结合地质资料，事先探明上软下硬地层的软硬情况，如果软硬差太大、软岩极不稳定、岩石强度太高，可以对硬岩进行预爆破处理；注入泡沫剂或膨润土泥浆对渣土进行改良，增加渣土的流动性。

泡沫和膨润土泥浆还可以保护刀盘、刀具，减少刀盘、刀具的磨损以及减小刀盘转动扭矩；重视盾构的姿态和趋势控制，合理利用超挖刀、根据盾构姿态数据及时修正推进分区压力、合理调整土仓或泥水仓压力、合理利用铰接千斤顶调整盾构姿态。

　　盾构需要穿越砂层、淤泥质层时，我们常常采取土压平衡模式掘进，严格控制出土量，确保土仓压力以稳定工作面，控制地表沉降；盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料，改善渣土性能，提高渣土的流动性和止水性，防止涌水流砂和发生喷涌现象，并利于螺旋输送机排土；选择合理的掘进参数，快速通过，将施工对地层的影响减到最小；运用导向系统数据和分区压力控制盾构姿态，防止盾构跑偏；保证同步注浆量，减少地层空穴，有必要紧跟二次注浆，以控制地表沉降。

　　盾构通过断裂带地层时，要及时将双刃滚刀更换为单刃滚刀，因为单刃滚刀

　　比双刃滚刀接触面小、破岩能力高；采取土压平衡工况掘进，及时调整土仓压力，确保土压平衡，同时采取措施防止拼装管片时盾构机出现后退，保证工作面的土体稳定；适时调整掘进参数，防止出现过大的方向偏差，同时使岩石得到充分的切削，避免大的岩块堵塞螺旋输送机；掘进过程中向土仓内注入泥水或泡沫，减小刀盘扭矩，防止螺旋输送机堵塞和水涌入隧道；连续掘进，对地表和建筑物连续监测。

并及时注浆充填管片与地层之间的环形间隙，防止土体塑性区的扩大，控制地表沉陷。

　　球状风化地层，俗称“孤石”，当碰到这种地质情况时，我们可以采取的技术措施有：

超前钻探或地质雷达物探，以预防为主，提前采取诸如地表或洞内深孔爆破等必要的处理措施；注意观察盾构掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化，判断是否碰上球状风化岩体，一旦发现推力加大时，盾构进尺缓慢或停滞不前，应立即停机，切不可贸然推进；以低掘进速度和高转速掘进球状风化岩体，掘进过程中随时监测刀具和刀盘受力状态，确保其不超载并观测刀盘是否受力不均，以防刀盘予以调整，然后重新掘进；如球状风化岩石在软地层随刀盘一起滚动，可利用地质超前钻机对周围软地层予以加固，然后进掘进；上述措施不能奏效，则人员通过压缩空气仓、切削仓进入开挖面，对球状风化岩体予以人工处理，如开挖面地层稳定差，则预先予以加固。

　　很多地区地层岩体十分坚硬，对于这样的地层情况，盾构施工技术措施有：

采用单刃滚刀破岩，减少换刀次数与频率，提高施工进度，掘进过程中随时监测刀具和刀盘受力状态，确保其不超载；进入硬岩段掘进前要对盾构机进行一次全面的维修保养，以确保盾构的工作状态良好；适时合理更换刀具，以提高掘进效率，避免损伤刀盘；换刀时启动刀盘伸缩装置缩短换刀时间并在土仓更换刀具，减少换刀时间对掘进循环的影响，提高设备利用率。

　　在地面交通日益拥堵的今天，将地上的交通压力分散到地下也就造就了地铁的发展。

地下的情况本身就具有多变性，复杂性，不可见性，这也给地铁盾构施工带来了风险。

在盾构施工前我们一定要认真勘探地质条件，从盾构机选型开始做到对盾构掘进的有效控制，加强技术人员的技术管理水平也是很重要的一点。

地质是基础，盾构是关键，人员是根本。

　　浅谈盾构陈国全

　　盾构在我国发展迅速，尤其是近些年的城市轨道交通建设，盾构显得尤为重要，盾构是集隧道施工中的开挖、出土、支护、衬砌等多项作业于一体的联合施工机械，其将隧道的施工过程形成了工厂化的流水性作业。

机械专业性强，人工操作少，施工方便等明显特点。

　　盾构的分类：

　　盾构的分类方法很多，常见的有两种分类方法：

根据施工环境的不同，盾构的“类型”分为软土盾构和复合盾构两类。

　　软土盾构是指适用于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩条件下的一类盾构。

软土盾构的主要特点是刀盘仅安装切刀和刮刀，无需滚刀。

　　复合盾构是指既适用于软土、又适用于硬岩的一类盾构，主要用于既有软土又有硬岩的复杂地层施工。

复合盾构的主要特点是刀盘既安装有切刀和刮刀，又安装有滚刀

　　盾构按支护地层的形式主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式五种机型。

目前应用最广的是土压平衡盾构和泥水盾构两种机型。

　　土压平衡盾构的工作原理：

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，刀具切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，使土仓和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土，依靠盾构千斤顶的推力通过隔板给土仓内的土碴加压，使土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。

　　泥水平衡盾构的工作原理:

泥水加压平衡盾构，简称SPB盾构或泥水盾构。

是在机械式盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水仓,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水仓内，在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。

开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送到开挖面。

　　泥水盾构根据泥水仓构造形式和对泥浆压力的控制方式的不同，泥水盾构分为:

1.直接控制型2.间接控制型.德国采用间接控制型泥水盾构，其泥水系统由泥

　　浆和空气双重回路组成。

在盾构的泥水仓内插装一道半隔板，在半隔板前充以压力泥浆，在半隔板后面盾构轴心线以上部分充以压缩空气，形成空气缓冲层，气压作用在半隔板后面与泥浆的接触面上，由于接触面上气、液具有相同压力，因此只要调节空气压力，就可以确定和保持在开挖面上相应的泥浆支护压力。

　　土压平衡盾构的三种工作模式：

根据地质条件、水位和压力情况，盾构机有敞开式、闭合式和半敞开式三种掘进模式。

1）敞开式：

在前方掌子面足够稳定并且涌水能够被控制，可以采用“敞开式”作业。

2）半敞开式：

用于含水，且水压为1～，掌子面可以稳定的地层中。

半敞开式作业时隧道掘进速度近似于敞开式作业。

3）EPB模式：

用于围岩不稳定、水压压力高、水量大时。

采用EPB模式施工时，可以用泡沫系统改善碴土的流动情况。

　　土压平衡盾构的构成：

盾构机主要由9大部分组成，他们分别是刀盘、盾体、主驱动、人舱、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。

　　刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体。

刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具。

土压平衡盾构的刀盘有两种形式：

1）面板式2）辐条式。

　　盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状筒体，呈前大后小锥形分布。

中盾和前盾通过法兰以螺栓连接。

中盾内侧的周边位置装有推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后部已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力。

推进油缸按照安装布置被分成

　　A、B、C、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。

盾尾通过铰接油缸和中盾相连。

这种铰接连接方式使盾构机易于转向。

铰接方式分为主动铰接和被动铰接两种方式。

　　主驱动有液压驱动和电机驱动两种形式。

液压驱动主要用在直径较小的盾构上，大直径盾构一般都采用电机驱动。

安装在前盾右侧承压隔板上的一台定量螺旋式液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油，用来强制润滑主齿轮箱，该油路中一个水冷式的齿轮油冷却器用来冷却齿轮油。

　　人舱装在前盾上，包括主舱和副舱两部分，在掘进过程中刀具磨损工作人员进入到泥土仓检查及更换刀具时，需要使用人舱。

由于盾构施工中泥土的自稳性

　　差，为了避免开挖面的坍塌，必须在泥土仓中建立并保持与该地层深度土压力与水压力相适应的气压，这样工作人员在进出泥土仓时，就存在一个适应泥土仓中压力的问题，通过调整气闸前室和主室的压力，就可以使工作人员适应常压和开挖仓压力之间的变化。

但要注意：

只有通过高压空气检查和受到相应培训有资质的人员，才可以通过气闸进出有压力的泥土仓。

　　管片拼装机是盾构实现管片拼装、超前钻孔、刀具输送等功能的重要部件，是机电液高度集成的复杂运动装置，有六个方向的自由度，从而可以使管片精准就位。

　　盾构的排土机构主要包括螺旋输送机和皮带输送机。

螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动，皮带输送机由电机驱动。

碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上，皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的碴土车的土箱中，土箱装满后，由电瓶车牵引沿轨道水平运至盾构竖井，龙门吊将土箱垂直吊至地面，并倒入碴坑中，并由自卸汽车运输至指定的弃碴场。

　　后配套装置主要由以下几部分组成：

管片运输设备、后配套台车及其上面安装的盾构机操作所需的操作室、电气部件、液压部件等。

　　盾构机电气设备包括电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜、动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台、现场控制台、螺旋输送机后部出土口监视器、电动机、插座、照明、接地等。

电器系统最小保护等级为IP55级。

主供电电缆安装在电缆卷筒上，10kV的高压电由地面通过高压电缆沿隧道铺设轴线到与之连接的主供电电缆上，由变压器变压力为400v、50Hz的低压电进入配电柜，再通过供电电缆和控制电缆供盾构机使用。

　　辅助设备包括数据采集系统、导向系统、油脂润滑系统、注浆装置、泡沫装置、膨润土装置。

　　主体结构介绍完毕，下面谈一谈这次盾构培训的心得体会：

　　1.操作方面：

我们通过考察学习认识到，作为城市地铁施工，必须对地质情况有详细的了解，机械技术与土木技术密切配合，是避免地层变形，保证施工