盾构机可靠性及适应性方案(一局).doc

成都地铁3号线二三期工程土建4标 盾构机适应性与可靠性评估方案
目录
1选型依据及原则 4
1.1 选型依据 4
1.2 选型原则 4
2工程概况 5
2.1工程简介 5
2.2 工程地质 6
2.2。1 地形地貌 6
2.2.2 气象特征 6
2。2.3工程地质 6
2.2.4 水文地质 8
2.3 地质分析 10
2。3。1 迎春桥站-航都大街站左线 10
2.3。2 迎春桥站—航都大街站右线 10
2。3.3 航都大街站—龙桥路站区间左线 11
2。3.4 航都大街站—龙桥路站区间右线 11
2.4 区间沿线环境 12
2。4。1 区间沿线重大风险源 12
2。4。2 区间沿线管线 16
2.5 区间工筹 16
3 盾构机选型分析 17
3.1基本功能 17
3.2 盾构机应基本良好的耐久性 17
3.3 满足环境保护的要求 17
3.4 其他可靠性的要求 18
3.5 工期的要求 18
3.6盾构施工重难点分析 18
3。6。1漂卵砾石地层中掘进的土仓压力和到盘扭矩矛盾及地表沉降控制 18
3。6。2漂卵砾石层地层中掘进的喷涌及地表沉降控制 19
3.6。3漂卵砾石层地层难以实现带压进仓换刀问题 19
3.6.4同步注浆充填及地表沉降控制 19
3.6。5卵石地层卡盾问题及解决方案 20
3.6.6卵石地层刀盘刀具、螺旋机磨损 20
3.6.7砂卵石地层掘进地表沉降控制 20
3。6。8 大坡度掘进 20
4、盾构机选型 21
4.1 盾构机参数 21
4。2盾构机针对性设计及设备简介 25
4。2.1 刀盘及刀具 25
4。2.2 主驱动 27
4.2。3 螺旋机系统 28
4.2。4 复合式渣土改良系统 29
4。2。5 防喷涌聚合物注入系统 30
4.2.6 盾壳膨润土系统 30
4。2。7 同步注浆与二次注浆 31
4.2.8 带压换刀保证措施 31
4。2.9 小曲线掘进保证措施 32
4。2.10管片拼装系统 33
4.3 盾构机履历 33
4。4 拟选盾构机使用情况 34
4。4.1 63#、64#盾构机使用情况 34
4。4.2 85、86#盾构使用情况 39
4.4。3 区间换刀情况 42
5 盾构机检修 44
5.1 项修内容 44
5.1。1刀盘驱动系统 44
5。1.3 螺旋输送机 45
5。1.4 盾体 45
5。1。6管片拼装系统： 45
5。1。7 同步注浆系统： 46
5.1.8泡沫和膨润土注入系统： 46
5.1。9 油脂注入系统: 46
5。1。10液压系统： 46
5。1。11 电气系统： 47
5.1。12高压气系统: 47
5。1。13循环水系统： 47
5.1。14 渣土传送系统： 47
5。1。15 桥架及台车： 47
5.2 中铁63＃盾构机检查维修情况 48
5.2。1刀盘结构 48
5。2.2回转中心检查修理 50
5.2。3 主驱动系统项修 51
5。2。4刀盘驱动及液压系统 54
5。2。7 盾体 56
5.2。8螺旋输送机的检查修理 56
5。2.9管片输送小车、双轨梁检查修理 57
5.2.10同步注浆系统的检查修理 59
5。2.11 皮带输送系统 61
5.2。12 流体系统 62
5.2.13泡沫膨润土系统 63
5.2。15 电路系统 66
5。3 后期保养工作重点 67
6 盾构机可靠性和适应性总结 68
附件： 68
盾构机适应性与可靠性评估方案
1选型依据及原则
根据“地质是基础、盾构机是关键、人是核心"的盾构施工理念，深入研究本工程盾构区间的地质情况、地面环境，得出需要何种类型和具备何种功能的盾构机才能满足本工程的施工需求；同时，开展对盾构选型的深入研究，使参建的各方和具体操作者深知盾构设备所具备的性能和薄弱点，面对复杂的地质情况和地面环境，能充分发挥设备的功能和技术要求以实现安全、顺利的施工目的，再针对盾构机自身所特有的局限性或薄弱处在施工前进行加强和施工中特点关注，从施工前、施工中最大可能的规避所会面临的施工风险。
1.1 选型依据
（1）成都地铁3号线二三期工程土建4标盾构区间岩土工程详细勘察报告；
(2)成都地铁3号线二三期工程土建4标盾构区间设计图纸；
（3）《成都地铁3号线二三期工程土建4标盾构区间实施性施工组织设计》;
（4)成都地铁3号线二三期工程土建4标盾构区间沿线建筑物调查情况及基础施工图纸；
（5）中铁装备63、64、85、86＃盾构机在成都地铁3号线、4号线和7号线适应性情况；
(6）《成都地铁盾构施工管理规定》(暂行）成地铁〔2015〕126号；
（7）我公司长期从事地铁盾构施工以来所积累的关于盾构选型的技术和经验，我公司在成都地铁3、4、7号线积累的施工经验和兄弟单位在成都地区盾构施工所积累的经验。
1.2 选型原则
根据本标段施工任务和工筹，共需投入四台盾构机，来源于成都地铁在建的7号线，已有一定的施工履历,工程概况相似性较高，盾构设备都处于七成新。四台盾构机都是依据成都砂卵石地层进行设计、建造的，在施工前都进行了适应性和可靠性的评审，目前已有4台盾构机已完成7号线1标的施工任务，因此本次选型是依据区间的地质条件和地面环境，提出盾构机所需具备的性能和要求,结合中铁装备63、64、85、86#盾构机的实际机况，对本标段盾构选型进行可靠性和适应性的评价。
2工程概况
2.1工程简介
成都地铁3号线二三期土建4标盾构工程共有两个区间，位于成都市双流区,区间隧道从星空路与成双大道十字路口的迎春桥站（原名双流北站）出发，沿成双大道往成都方向的人行道和绿化带一侧前行，在雪域酒店前向左转,穿过博大汽修厂、叁号院农家乐和迎春小区1栋后进入商都路，沿商都路在航都大街十字路口前到达航都大街站（原名迎春桥站)；线路出航都大街站沿商都路前行，在时代积家家居装饰广场前右转，从广场中间的停车场穿过后沿双楠大道前行至龙桥路站。
图2。1 区间平面布置图
成都地铁3号线二三期土建4标盾构工程区间数量表表2。1
区间
线别
起点里程
终点里程
长短链
长度(m)
联络通道
洞门
迎春桥站
～
航都大街站
左线
ZCK08+144.900
ZCK09+497.930
-12。77
1340.260
2座
（1座含泵房)
8个
右线
YCK08+144。900
YCK09+499.404
0
1354.504
航都大街站
～
龙桥路站
左线
ZCK09+689。100
ZCK11+092.336
14。405
1417。641
2座
（1座含泵房）
右线
YCK09+689.100
YCK11+089.403
0
1400.303
合计

5512.708

2。2 工程地质
2.2。1 地形地貌
迎春桥站～航都大街站区间主要位于成双大道、商都路下方。线路出迎春桥站后下穿迎春桥、三支渠,沿成双大道前行，后以一处R=350m的转弯半径拐入商都路，下穿博大汽修厂（现状低矮厂房及民房(1至4层）)及迎春小区一期（砖混6层）房屋后进入航都大街站.区间处属岷江水系II级阶地之上，为侵蚀～堆积地貌，地形开阔、平坦，线路中段建筑物集中。
航都大街站～龙桥路站区间主要位于商都路、双楠大道下方.线路出迎春桥站后沿商都路向北前行，在商都路与双楠大道路口处以一处R=400m的转弯半径拐入双楠大道后进入龙桥站，本段区间在转弯处旁穿旺世代积家博美装饰城。区间位于岷江水系II级阶之上,为侵蚀～堆积地貌，地形开阔、平坦,线路上方无建筑物、河流等。
2。2。2 气象特征
成都市属中亚热带湿润气候区，四季分明，气候温和,雨量充沛，夏无酷暑，冬少严寒。多年平均气温16.2°C，极端最高气温38。3°C，极端最低气温－5。9°C；多年平均降雨量938.9mm，最大年降雨量1155。0mm，年降雨日104天，最大日降雨量215.9mm，降雨主要集中在5～9月，占全年的84。1%；多年平均蒸发量1020。7mm；多年平均相对湿度82％；多年平均日照时间1228.3h,只有28%的白天有太阳；多年平均风速1.35m/s，最大风速14。8m/s，极大风速27。4m/s(1961年6月21日）,主导风向NNE。
2。2。3工程地质
本标段地表第四系堆积层广泛分布,表层多为第四系全新统人工填土（Q4ml）覆盖，河流周边地区分布第四系全新统冲积层（Q4al）黏土、粉质黏土、砂土及卵石土，其余地段为第四系上更新统冰水沉积、冲积层（Q32fgl+al ）黏土、粉质黏土、砂土及卵石土，下伏白垩系灌口组(K2g)泥岩、泥质砂岩.本标段盾构掘进地层主要以<3—8-3〉密实卵石土为主,局部含有〈3-8-2>中密卵石土和<3-4-4>密实粉细砂。按分层依据，根据钻探揭露，本区间隧道按岩土层层序,从上至下分述如下：
（1)第四系全新统人工填土（Q4ml）
<1—2〉人工填土：杂色，松散，稍湿。主要由卵石、砂、黏土及建筑垃圾等无规律组成，压实程度及潮湿程度不一。区间内普遍分布，层厚0。4～3。5m.
（2） 第四系上更新统冰水沉积、冲积层（Q32fgl+al）
〈3—1-2>黏土：褐黄色,土质不均,偶见角砾，可塑状,层厚2。5～5.8m.根据室内试验结果：天然密度ρ=1.86～2.02g/cm3，天然含水率ω=24.5～31。0％，天然孔隙比e=0.67～0。89，饱和度Sr=81。7~98。6%，液限WL=36。2～41。6％，塑限WP=17。2～22。0％，塑性指数IP=17。4～22。4，液性指数IL=0。30～0。62，压缩系数av=0.17～0.39MPa-1，压缩模量Esv=4。42～11.18MPa，基床系数KV=14。4~36。7Mpa/m,静止侧压力系数K0=0.431。普遍分布于II级阶地表层及人工填土层之下.
<3-1-3〉黏土：灰褐色，棕黄色,硬塑,土质较均匀。厚0.7～4.7m。根据室内试验结果：天然密度ρ=1.92～2.03g/cm3，天然含水率ω=21。0～31.4%，天然孔隙比e=0.64～0。88，饱和度Sr=88。2~98。3%，液限WL=37。5~54。4%，塑限WP=18。7～26.8％,塑性指数IP=20。7~27。6,液性指数IL=0.13~0。23，压缩系数av=0。15～0。20MPa—1，压缩模量Esv=7。94～11.05MPa,基床系数KV=26。0～36.3Mpa/m.普遍分布于范围内人工填土层或可塑黏土层之下。
<3—2-2〉可塑状粉质黏土：灰褐色，褐黄色，可塑，土质均匀,粘性一般，质纯，厚1。0～5.8m.根据室内试验结果：天然密度ρ=1.94~2.11g/cm3,天然含水率ω=21。0～31。4％，天然孔隙比e=0.55～0。76，饱和度Sr=85。2～100%，液限WL=29.1~34.6％,塑限WP=14。8~17.6％，塑性指数IP=14。0～17。0，液性指数IL=0.29~0.64,压缩系数av=0.14～0.38MPa-1，压缩模量Esv=4.85～11。42MPa,基床系数KV=14。2~37.5Mpa/m，静止侧压力系数K0=0。760.
<3-2—3〉粉质黏土：灰黑色，灰褐色,硬塑，土质较均匀，局部含植物根系，厚1。0~3。5.根据室内试验结果：天然密度ρ=1。96～2。02g/cm3，天然含水率ω=18。0～24。8%,天然孔隙比e=0。60～0.69，饱和度Sr=77。6～98.6%，液限WL=28。4～45.3%，塑限WP=16。4～22。3％,塑性指数IP=13.7～16.9，液性指数IL=0。11~0。24，压缩系数av=0。10～0。19MPa—1，压缩模量Esv=8。50～16.64MPa，基床系数KV=27.9～54。8Mpa/m。
〈3—4-4〉粉细砂：灰色、灰黄色，饱和状，密实，成分以石英、长石为主，颗粒级配及分选性一般，砂质较纯,局部夹少量卵石、圆砾。层厚0.1～3。1m。根据室内试验结果：粒径0.075mm～0.005mm的占9.5～34.0％;0.25mm～0。075mm的占32。3～73。8%;0.5～0.25mm的占15.4～42。0％;2mm～0。5mm的占0。3~5。0％。呈透镜体状分布于全线密实状卵石土之中。
<3—8-2>卵石土：褐黄色～黄色，中密状，饱和，卵石含量为60％~75％，粒径一般1～9cm，最大可达12cm，卵石成分以砂岩、岩浆岩、变质岩类岩石为主，磨圆度较好，多呈亚圆形，分选性较差，中风化～微风化。充填物以圆砾、细砂、中砂为主，夹少量黏性土。层状连续分布于区间范围内,层厚一般0。4～9.5m.N120修正击数一般为6.2～10。9击。根据室内土工试验结果：曲率系数Cc=3。5,不均匀系数Cu=6.8;粒径0.075mm～0。005mm的占1。5％;0.25mm～0.075mm的占1.7％；0.5mm~0.25mm的占1。8％；2mm~0.5mm的占2。1％；20mm~2mm的占4。8%;>20mm的占88.1%。
<3—8-3〉卵石土：灰黄～黄褐色、青灰色，密实，潮湿～饱和，卵石含量70％～90％,粒径一般2～12cm，局部含少量漂石，最大粒径20cm,石质成分以砂岩、岩浆岩、变质岩类岩石为主，磨圆度较好，多呈亚圆形，分选性较差,中风化～微风化。充填物以圆砾、细砂、中砂为主。一般位于中密卵石土之下，层厚一般大于25m，N120修正击数大于11.06击。根据室内土工试验结果：曲率系数Cc=0。1～76。6,不均匀系数Cu=54。9～397。3;粒径0.075mm～0。005mm的占2。4～11.5%；0.25mm～0.075mm的占1。8～6.3％;0。5mm～0。25mm的占1。5～11。4%；2mm～0。5mm的占0。8~15。9％；20mm～2mm的占4。1～20.1％；>20mm的占56。3~83.2%。卵石点荷载试验抗压强度范围值为47.9~126。1MPa,最大为183MPa。
2。2.4 水文地质
(1）地表水、地下水类型及赋存
①地表水
迎春桥站～航都大街站区间地表河流为三支渠，河流水深经观察平时为30—40cm,雨季70—80cm;航都大街站～龙桥路站区间范围附近无地表径流经过。
②地下水
根据成都区域水文地质资料及地下水的赋存条件，地下水主要有三种类型：一是赋存于填土层的上层滞水，二是赋存于砂、卵石土中的孔隙水,三是基岩裂隙水.
1）上层滞水
上层滞水赋存于人工填土中，水量微弱，透水性微，富水性贫乏.呈岛状分布，且无统一的地下水位.大气降水和附近居民的生活用水为其主要补给源.
2)第四系孔隙水
该层地下水主要赋存于砂、卵石土中，水量较丰富,为孔隙潜水，无统一地下水位，砂、卵石土综合含水层渗透系数K约为10。0～30.0m/d,为强透水层,水量丰富。
3）基岩裂隙水
赋存于泥岩裂隙之中，含水量较小,水量微弱，分布受到裂隙发育程度控制，总体具弱透水性（本次勘察未揭露基岩裂隙水）。
(2）地下水的补给、径流、排泄及动态特征
①地下水的补给
成都属中亚热带季风气候区，终年气候温湿,四季分明,年平均降雨量947。0mm，全年降雨日140天以上。大气降水是主要的地下水补给来源,此外地表的河流及沟渠也是局部的地下水补给来源。
②地下水的径流
浅层地下水的径、排泄主要受到地形、水系等因素的控制，标段范围内地势平坦，总体呈北西低，南东向高，浅层地下水依托地形自东南向西北径流。深层地下水主要以径流为主，排泄主要靠城市人工开采及周边工程降水，此外大气蒸发也是重要的排泄方式之一，此外，区间范围内发育杨柳堰三支渠，地表河水与地下水存在一定水利联系。
③地下水的动态特征
根据长期水文观测孔显示，地下水水位在3。89~7.15m不等，表现出不同月份，不同年份变化较大的特点。标段内地下水埋深标高498。041～499。547m，地下水位埋深3。0～5.8m,水位起伏较大，地下水位一般在2。0～3。0m范围内波动.
2。3 地质分析
2。3.1 迎春桥站—航都大街站左线
图2。3.1 迎春桥站-航都大街站左线地质纵剖面图
线路出航都大街站后延商都路西侧行驶，下穿低矮厂房及民房(1至4层）及迎春小区一期6层房屋后以一处R=350m的转弯半径拐入成双大道，沿成双大道北侧行驶下穿迎春桥及三支渠后到达迎春桥站。
始发端埋深10。1m，到达段埋深10。5m，区间最大埋深22.8m，区间平曲线最大曲线半径为1500m，最小曲线半径450m，掘进方向纵坡依次为-2‰、-29‰、-8‰、26‰、2‰。盾构掘进地层为全断面的<3—8-3>密实卵石土,局部夹〈3-4—4>透镜体粉细砂层.
2.3.2 迎春桥站—航都大街站右线
图2。3.2 迎春桥站—航都大街站区间右线地质纵剖面图
线路出航都大街站后延商都路东侧行驶，下穿低矮厂房及民房（1至4层）以一处R=363m的转弯半径拐入成双大道，沿成双大道北侧行驶下穿迎春桥及三支渠后到达迎春桥站。
始发端埋深10。2m,到达段埋深10。5m，区间最大埋深22。9m，区间平曲线最大曲线半径为1500m，最小曲线半径450m，纵坡依次为—2‰、—28‰、-8‰、26‰、2‰。盾构掘进地层为全断面的<3—8—3>密实卵石土，局部夹〈3—4-4〉透镜体粉细砂层。
2。3。3 航都大街站—龙桥路站区间左线
图2.3.3 航都大街站-龙桥路站区间左线地质纵剖面图
航都大街站—龙桥路站区间左线沿商都路向北行驶,在商都路与双楠大道路口处以一处R=415m的转弯半径拐入双楠大道后进入龙桥站,本区间在拐角处下穿旺世代积家博美装饰城停车场。始发端埋深10。5m，到达段埋深10。5m，区间最大埋深17.3m;区间平曲线最大曲线半径为1000m，最小曲线半径415m，纵坡依次为2‰、-22‰、—5‰、8。843‰、2‰.盾构掘进地层为全断面的<3—8—3〉密实卵石土，靠近接收端有一段进75m范围，隧身中上部为〈3—8-2〉中实卵石土,局部夹<3—4-4>透镜体粉细砂层。
2.3。4 航都大街站-龙桥路站区间右线
图2。3。4 航都大街站—龙桥路站区间右线地质纵剖面图
航都大街站—龙桥路站区间右线沿商都路东侧行驶，在商都路与双楠大道路口处以一处R=400m的转弯半径拐入双楠大道后进入龙桥站，本区间在拐角处侧穿旺世代积家博美装饰城停车场。始发端埋深10.6m，到达段埋深10。5m,区间最大埋深17。3m;区间平曲线最大曲线半径为1000m,最小曲线半径400m，纵坡依次为2‰、-22‰、—5‰、9‰、2‰。盾构掘进地层为全断面的<3-8—3〉密实卵石土,靠近接收端有一段进80m范围,隧身中上部为〈3—8-2〉中实卵石土，局部夹<3-4—4〉透镜体粉细砂层。
2.4 区间沿线环境
2.4.1 区间沿线重大风险源
3号线二期4标盾构区间沿线重大风险源列表 表2。4.1
危险源
名称
危险点
特征描述
危险
级别
备注
迎春桥站
～
航都大街站盾构区间
穿越迎春桥、三支渠
左右线(Y（Z）CK8+180，Y(Z）8+196）盾构隧道正穿,简支梁桥，基础类型15号片石混凝土基础，与隧道竖向最小净距离3。786m,所在地层为〈3-8-2〉中密卵石土及<3-8-3>密实卵石土。
重大

穿越博大
汽修厂
左右线ZCK8+810~ZCK8+890（YCK8+830～YCK8+ 879）正穿，砖混结构，条形基础，层高为4层，与隧道竖向最小间距约17.7m,盾构穿越地层为<3—8—3〉密实卵石土。
重大

穿越迎春
小区一期
左线隧道在ZCK8+995～ZCK9+040位置斜穿建筑物，条形基础、浅基础，砖混结构，埋深2～3m，层高为6层，与隧道最小竖向间距为17。3m，盾构穿越地层为<3-8-3〉密实卵石土。
重大

1#联络通道兼泵房暗挖施工
1＃联络通道兼泵房中心里程为Y（Z)CK8+595。0，泵房底部埋深31。23m,所在地层为<3-8-3〉密实卵石土。
重大

2＃联络通道暗挖施工
2#联络通道中心里程为Y（Z）CK9+100.000，通道底部埋深为25.39m，所在地层<3—8-3>密实卵石土。
重大

航都大街站
～
龙桥路站
盾构区间
1＃联络通道兼泵房暗挖施工
1#联络通道兼泵房中心里程为Y（Z)CK10+ 225。0，通道底部埋深26。5m，所在地层〈3—8—3〉密实卵石土，在拱顶部分有少量<3—4—4>密实粉细砂。
重大

2＃联络通道暗挖施工
2＃联络通道中心里程为Y（Z）CK10+700，通道底部埋深19m，通道拱顶部分含少量<3-8—2>中密卵石土，下部为〈3-8-3〉密实卵石土。
重大

（1)盾构穿越迎春桥、三支渠
左右线Y（Z）CK8+180~Y（Z）8+196盾构隧道正穿，简支梁桥，基础类型15号片石混凝土基础,与隧道竖向最小净距离3.786m，所在地层为<3—8-2>中密卵石土及〈3-8—3>密实卵石土。
图2.4。1—1 区间隧道与迎春桥、三支渠断面关系
图2.4.1-2 区间隧道与迎春桥、三支渠纵向关系
（2）盾构下穿博大汽修厂
盾构左右线ZCK8+810~ZCK8+890（YCK8+830～YCK8+879)正穿,砖混结构,推测为扩大基础、条形基础，层高为4层，与隧道竖向最小间距约15。5m,盾构穿越地层为<3—8-3〉密实卵石土.
图2.4.1—3区间隧道与博大汽修厂平面关系
图2.4.1-4区间隧道与博大汽修厂纵向关系
(3)盾构下穿迎春小区一期1栋房屋
左线隧道在ZCK8+995～ZCK9+040位置正穿建筑物，条形基础、浅基础，砖混结构，埋深2~3m，层高为6层，与隧道最小竖向间距为17。3m，盾构穿越地层为〈3-8—3>密实卵石土。
图2。4.1-5区间隧道与迎春小区一期1栋关系图
图2。4.1-6区间隧道与迎春小区一期1栋关系图
2.4。2 区间沿线管线
区间沿线管线表 表2。4.2
编号
管线名称
材质及规格
主/分线路
里程
埋深
与隧道关系
平面
最小净间距
1
高压电缆
铜
主线
ZCK9+694。3～ZCK10+303.7
1。5
斜交
9。0
2
燃气管线
钢
主线
ZCK10+956~ZCK10+993
1。41
斜交
9。84
3
燃气管线
钢
主线
YCK8+585。25~YCK8+645
1。02
斜交
9。13
4
污水管
DN600
主线
右线YCK8+765、左线ZCK8+736
6.68
斜交
15.26
5
高压电缆
铜
主线
YCK8+585.25~YCK8+645
1.5
斜交
8。63
2。5 区间工筹
本工程两个区间共计划投入四台盾构机，掘进顺序为两台从航都大街南端头始发至迎春桥站，在迎春桥站东端头吊出，完成航都大街站至迎春桥站掘进施工;另外两台盾构机航都大街站北端头下井，在龙桥路站西端头吊出，完成航都大街站至龙桥路站掘进施工.
图2。5 区间工筹示意图
3 盾构机选型分析
上述章节基本将本工程的情况进行了介绍，总结如下:
（1） 区间详堪未见300mm以上的漂石；
（2） 盾构掘进两个区间长度均在1。3—1。4Km之间；
（3） 盾构区间主要掘进地层为<3—8—3〉密实卵石层,局部含有〈3—8-2〉 中密卵石层及<3—4—4>密实细粉砂层；
（4） 区间下穿一次河流及桥桩，为迎春桥及三支渠；
（5） 区间下穿建（构）筑物较少，总计下穿重大风险源3处；
（6） 根据本工程的实际条件和地质特点，盾构机应具备以下功能特点。
3。1 基本功能
盾构机应具备掘进、注浆和管片拼装等基本功能，如导向系统、开挖系统、出渣系统、渣土改良系统、管片安装系统、注浆系统、动力系统、控制系统。
3。2 盾构机应基本良好的耐久性
本工程每台盾构机只掘进一个单区间，长度在1.3—1.4Km之间，隧道长度较长，对设备的耐久性提出了较高的要求。
（1）刀盘、刀具的磨损需满足掘进长度的要求，因此刀盘和刀具必须满足掘进不低于800m的要求，在每个区间计划安排两次换刀。刀盘的耐磨保护必须到位以满足最大1400m的掘进。
（2）各大密封系统的耐久性是保证掘进安全的关键，主轴密封是盾构机的核心，盾尾密封是安全控制的关键，因此两大密封必须满足长距离掘进的要求.
（3）螺旋输送机的耐久性要求。
3.3 满足环境保护的要求
砂卵石地层盾构掘进环境保护的核心是没有多出土和最大限度的降低对地层的扰动.出土控制的关键一是盾构机具备良好的开挖功能和出渣功能，使进仓的渣土和排出的渣土到达动态的平衡，使掘进速度和螺旋机的转速始终处于良好的匹配状态,二是盾构机必须具备良好的渣土改良系统，能保持较高的土仓压力稳定掌子面并使渣土具备良好的流塑性，不会在刀盘正面区结泥饼，也不会在土仓底部累积.
环境保护另一个要求是渣土改良所使用的材料必须是无污染，如泡沫、膨润土泥浆等.
3。4 其他可靠性的要求
(1）具备高精度的导向系统,由于两个区间均较长,除了掘进前和掘进中必要的联系测量,对设备本身的导向系统也提出较高要求，以保证线路的正确性。
（2）具备开仓换刀的功能，盾构机必须具备开仓换刀的功能,以保证在必要时对刀具进行检查和更换，满足长距离掘进的要求。
(3)具备防止喷涌的功能，螺旋机外闸门应布置有两道，且必须具备手动开关.
3.5 工期的要求
根据工期节点计划,盾构正常掘进的最低速度为200m/月,盾构的掘进速度必须满足计划工期的要求。
3。6 盾构施工重难点分析
结合我公司盾构在成都地区的掘进施工情况，依据3号线二三期4标施工设计图纸、地勘资料，对应用该项目的盾构机施工重难点分析如下：
3。6.1漂卵砾石地层中掘进的土仓压力和刀盘扭矩矛盾及地表沉降控制
成都的漂卵砾石地层摩擦力大，根据类似的工程案例统计，掘进时刀盘扭矩很大，特别是土仓压力较大时刀盘的搅拌力矩急剧上升甚至堵转.由于漂卵砾石层地层不能稳定，掘进中必须确保土仓压力防止地表沉降。因此本标段圆砾沙层掘进的最大难点之一是土仓压力建立与刀盘扭矩大的矛盾问题。
掘进的关键措施主要是:
碴土改良：盾构设备应具备良好的碴土改良系统配置。以便在土仓建压条件下降低刀盘扭矩地面需配置容量足够的膨润土膨化设施以及输送到盾构主机的输送系统.
主驱动具有足够的驱动扭矩：砂卵石碴土即使充分改良，碴土摩擦力仍较大，搅拌力矩大。刀盘应具备足够的驱动扭矩,克服砂性碴土大扭矩阻力，确保土仓建立足够压力。
· 刀盘结构降低搅拌阻力设计：刀盘结构应能使碴土流动通畅。
3。6。2漂卵砾石层地层中掘进的喷涌及地表沉降控制
土压平衡盾构最理想的掘进地层是：细颗粒含量足够、含水量(结合水和附着水）约为20%-30％之间、渗透系数不大于，地下自由水不多的地层。该两项指标是选择土压盾构的重要依据.其本质就是要求渣土的流塑性好，软塑而不粘，能够在螺机内形成土塞保压。成都卵石地层细颗粒含量不足，土仓一旦建压极易发生螺机出口的喷涌，导致土仓失压。
掘进的关键措施主要是:
碴土改良：盾构设备应具备良好的碴土改良系统配置.以便在土仓建压条件下降低刀盘扭矩地面需配置容量足够的膨润土膨化设施以及输送到盾构主机的输送系统。尽量使渣土形成软塑状态。
螺旋机采用轴式叶片:以利形成土塞。螺机出料口配置两道闸门形成阻力段有助于防止喷涌。必要时(地层含有承压水）还需配置高分子聚合物注入系统，以便在需要时在螺机内形成塑性土塞。
减少皮带输送机倾斜段角度:碴土改良不佳在发生喷涌时,通过控制螺旋机出口闸门开度仍可在一定程度上保压，但稀渣在皮带机倾斜段难以输送而堆积泄漏,使施工难以进行。通过减小皮带输送机倾斜段角度,利于碴土的输送,保证施工正常进行。
3。6。3漂卵砾石层地层难以实现带压进仓换刀问题
由于漂卵砾石层地层渗透性好，难以实现土仓气体保压作业,难以进行洞内刀具更换。
掘进的关键措施主要是:
刀具配置要求尽量做到能够一次通过区间掘进,避免中途换刀。
盾构设计足够的超前注浆孔，在地面没有条件进行加固时,可在洞内进行地层加固处理。
保压系统满足一用一倍，空压机数量和空气流量满足要求。
3.6.4同步注浆充填及地表沉降控制
成都漂卵砾石层层渗透率大，同步砂浆渗透率大，注浆率可能达到2，顶部填充可能存在缺陷.如果填充不好，会导致地面后期沉降超标。
掘进的关键措施主要是:
盾构设备的同步注浆系统的压力流量检测设计应性能良好工作可靠。
盾尾注浆孔位置设计应能保证顶部空洞能够有效填充。
3。6。5卵石地层卡盾问题及解决方案
卵石地层密实度略低，当土仓压力过低时易发生坍塌，或在盾体长度范围内（土仓压力已经不能影响到该区域）收敛围裹盾体,由于沙层的摩擦阻力大，盾体的推阻力很大导致发生卡盾。
掘进的关键措施主要是：
盾构应配置盾壳外膨润土润滑注入系统,可有效降低盾壳摩擦阻力.根据同类地层施工统计数据，采用盾壳外膨润土注入系统后，一般可降低阻力600T左右，最大可降低1000T。
盾构机下井割除吊耳后，对吊耳位置盾体打磨光滑，避免浆液在此处附着堆积.
3.6。6卵石地层刀盘刀具、螺旋机磨损
沙性渣土对刀具及螺旋机的磨损作用强烈。
掘进的关键措施主要是：
盾构的刀盘刀具及螺旋输送机应有良好的耐磨性设计。
3。6.7砂卵石地层掘进地表沉降控制
成都富水圆砾砂层属于不能稳定地层，由于掘进存在上述各类难点，任何一个难点发生失误都会导致地表沉降控制超限。掘进的工序关键措施在上述难点和盾构设计配置措施中已经描述,根据同类或相似地层众多成功施工案例，以及现有的现代技术条件下设计制造的盾构设备品质，采用土压平衡盾构可以满足圆砾砂层掘进地表沉降控制要求.
3。6。8 大坡度掘进
迎春桥站—航都大街站左线最大坡度为2。9%，其余三个区间也都有2％以上坡度。大坡度掘进时对运输系统溜车等安全性存在很大考验。
预防的措施有：
一号台车防撞梁必须结构牢固，安装缓冲装置;一号台车内电瓶车轨道必须安放铁鞋.
台车尾部安装摄像头,便于操作室观察情况。
电瓶车刹车系统必须可靠。
4、盾构机选型
本工程拟投入的四台盾构机均有一定的施工履历，其设计制造的依据为成都地区砂卵石地层，在制造这四台盾构机时我公司已接到成都地铁4号线6标、3号线4标和7号线1标的盾构施工任务，成都地铁4号线6标区间地层以<3—8—2>和〈3-8-3〉的砂卵石地层为主,3号线4标区间地层以〈3-6-2>和<3-6—3〉卵石土地层为主，7号线1标与3号线4标在驷马桥站交汇，其地层更为相似.四台盾构机生产时间为2012年,各项功能和配置基本一致。
4.1 盾构机参数
拟投入盾构机主要参数列表 表4-1
序号

参数列表
单位
1
使用项目
成都地铁

标段名称
　7号线1标

主要地质条件
卵石土

项目管片规格(外径/内径—宽度/分度）
Φ6000/5400-1500/36°
mm

最小曲线半径
400
m
2
整机

型号
CTE6250

开挖直径
φ6280
mm

刀盘转速
0~3.35
r/min

最大推进速度
≈80
mm/min

最大推力
3700
T

最大工作压力
0。3
MPa

水平转弯半径
250
m

纵向爬坡能力
±50
‰
3
刀盘

刀盘规格（直径×长度）
Φ6280×1580
mm

刀盘开口率
36
％

结构总重
约50(不含刀具）
T

泡沫口数量
4
个
4
刀具

17寸中心双联滚刀（中心撕裂刀）
4
把

18寸单刃滚刀
32
把

切刀
32
把

边刮刀
8
把

焊接撕裂刀
29
把

保径刀
8
把

大圆环耐磨保护
整圈

5
主驱动

驱动型式
液压驱动

驱动组数量
9
组

驱动总功率
945
KW

转速范围
0~3。35
rpm

额定扭矩
6650
KNm

脱困扭矩
8100
KNm

主轴承直径
3061
mm
6
盾体

型式
被动铰接式

前盾规格（直径）
φ6250
mm

前盾重量
约90
T

中盾规格(直径）
φ6240
mm

中盾重量
约95
T

尾盾规格（直径)
φ6230
mm

尾盾重量
约24
T

尾盾密封刷排数
3
排

盾尾安装间隙
30
mm
7
人仓

型式
双仓并联

工作压力
0。3
MPa

设计压力
0。5
MPa
8
螺旋输送机

螺旋轴型式
轴式

规格（直径×长度）
φ800×12500
mm

最大通过粒径
φ290×560
mm

最大出渣能力
335
7m³/h

驱动功率
315
kW

最大扭矩
210
kN·m

转速范围
0～25
r/min

总重
约25
T
9
管片安装机

型式
中心回转式

抓举头型式
机械式

纵向移动行程
2000
mm

自由度数量
6
个

旋转角度
±200
°

提升力
120
kN

扭矩
150
kN·m
10
管片运输小车

规格（长×宽×高）
5220×1660×545
mm

承载管片数量
3
片

负载管片能力
15
T

纵向滑动行程
1760
mm
11
推进系统

油缸规格(Φ缸径/杆径）
Φ220/180
mm

推进行程
2150
mm

最大推进速度
80
mm/min

最大工作压力
34
MPa

最大推力
3700
T
12
铰接系统

油缸规格（缸径/杆径—行程）
φ180/80-150
mm

油缸数量
18
根

总拉力
约12000
KN
13
单液同步注浆系统

注浆泵型式
双活塞注浆泵

注浆泵数量
2
个

注浆泵功率
30
kW

注浆能力
10×2
7m³/h

注浆泵出口最大压力
6
MPa

砂浆罐容量
8
7m³
14
二次注浆系统

二次注浆机
KBY50/10-11

15
膨润土注入系统

改良膨润土泵型式
软管泵

改良膨润土泵功率
18.5
kW

注入能力
16
7m³/h

膨润土罐容