盾构的主要技术性能和参数

盾构机是一种专门用于隧道工程的大型高科技综合施工设备，它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环保和降低劳动强度的优点。但隧道工程掘进施工又常常受到很多的，尤其在大、中型城市，地面建筑林立，交通繁忙，地下管线密布，施工过程中需综合考虑工程地质水文等因素及隧道沿线管线、建筑物的分布情况，配置合理的盾构设备才能确保隧道工程施工的顺利完成。

一、 工程地质及水文条件

1、工程地质

本区间35m深度范围内的地基土均属第四系河口~滨海、浅海相沉积层，主要由③、④层淤泥质粘性土、第⑤1层粘土组成。其中，第④层淤泥质粘土、第⑤1层粉质粘土具有中～高的灵敏度，故有较明显的触变、流变特性，在动力的作用下，极易破坏土体结构，使强度降低，而且土体排水固结需要较长的时间，如果施工不当，极易造成土体工后沉降大和不均匀沉降。因此，在进行隧道掘进工艺和设备选型时须充分考虑上述不利的地质因素，选择适宜的施工方案和设备配置。 2、水文情况

区间段浅部的地下水为潜水，地下水对,砼无腐蚀性地,下水属潜水型，年平均地下水位在0.5～0.7m，在29.0m深度分布的第⑦层砂性土，是上海地区第一承压含水层，其承压水水头埋深为4.9m。。

区间段地表下部15m深度范围内分布有②3b层砂质粉土夹淤泥粉质粘土层，在6-7m之间为轻微液化土层，液化强度之比为Fli=0.95。

二、盾构的选择及来源

本工程租用上海盾构租赁公司的法国FCB及日本小松土压平衡式盾构机。

三、盾构的主要技术性能

1、 盾构的主体结构

盾构主体结构主要包括：开挖系统及注水、注泥设备；刀盘驱动及推进系统；盾壳及盾尾密封；出土运输系统；管片运输、安装及同步注浆设备；控制系统及数据采集处理系统；人行闸；供电系统、后续台车等。 2、盾构各部分的主要功能

（1）、刀盘。用于开挖土体，同时也具有搅拌泥土的功能。可以通过正反旋转，以

便过载保护和纠正盾构机体的回转姿态。

（2）、注水、注泥设备。当盾构在进、出洞土体加固区推进或遇较大硬质障碍物时，

需注水以降低刀盘正面阻力和刀盘摩擦产生的热量，保护刀头。盾构在流动性大、透水性强的砂层中推进时，应向密封舱内注入粘土泥浆，改良渣土，以维持土压平衡工作的必要条件。

（3）、管片运输、安装设备。管片由车架固定的大梁运到皮带机下的双梁下方，再

由双梁上的电动葫芦运到管片拼装机下方（小松盾构还需经过喂片机倒运至拼装机下），由拼装机进行通缝或错缝拼装。

（4）、同步注浆设备。当盾构推进时，可对管片外表面的建筑空隙进行注浆，以防

地面沉陷。

（5）、出土运输系统。由螺旋输送机、皮带输送机、闸门等组成。通过调节螺旋输

送机的转速控制每环出土量以维持盾构的正面土压力，确保盾构开挖面的稳定和地表变形。皮带输送机将所出土通过车架顶端运送至土箱。闸门在每班结束和特殊情况关闭以确保开挖面的稳定。

（6）、盾壳及盾尾密封。用以承受地下水、土压力、盾构千斤顶的推力及各种施工

荷载，支承和安装各类机电设备。也是保护施工人员的掩体。盾尾密封注入专用密封油脂，以防止地层中的泥水和衬砌外浆液渗入盾构内。

（7）、控制系统及数据采集处理系统。盾构控制系统采用PLC（可编程逻辑控制器

program logic control）显示各种掘进参数，具有数据采集处理功能，便于控制。数据采集系统使用监视软件TCS-TACTICAN T2001，以获得机器各种参数显示和图表编辑。

（8）、人行闸。通过变换气压使人员从中通过，到前方清除推进障碍物、更换刀片

或进行其他检修作业。

（9）、后配台车。门式结构，中间为通道，两侧车架用以安装机电设备及其他构配

件。车架和盾构之间通过双梁连接，使之与盾构机体同步跟进。

四、盾构的主要技术参数

1、FCB土压平衡式盾构的主要技术参数 项 目 技 术 参 数 地 质 情 况 最小曲率半径 工程条件 最大纵坡 覆土厚度 盾构尺寸 管片尺寸 外径×长度 外径×内径×环宽 型式 刀盘直径 最大扭矩 刀 盘 转速 开口率 电机 液压马达 总推力 千 斤 顶 行程 外径 转速 螺旋输送机 排土能力 最大扭矩 电机 输送距离 带宽 皮带输送机 电机 最大输送量

淤泥质软土地基和局部含砂地层 300m 34‰ 5～24m φ6.34×6.m φ6.2×φ5.5×1m 全断面切削型 φ6.34 m 473.T.m 0-0.75RPM 30% 7×55 8台 157×22T 1.2 m 19台 1.86 m 3台 φ702 mm 0-15RPM 200m/H 4.6T.m 2×37 26.5m 650mm 15 220T/H 3 项 目 单块最大重 提升行程 转速 管片拼装机 回转角 平移行程 -265mm 夹持行程 大刀盘 注水、注泥 压入点 密封仓 螺旋机 120mm 3个 7个 4个 技 术 参 数 3.75t 650mm 0∽1.5RPM ±210° +785mm 名称 管片搬送装置 喂片机 ∕ 电葫芦2.5t(双梁) 电葫芦5t(单梁) 2 套 6根注浆管 钢丝刷式 2道 TCS-TACTIIAN 1套 40.2m 数量 注浆型式 盾尾密封 数据采集 盾构总长

同步注浆 钢丝刷密封 监视软件 包括车架 1 套

2、小松盾构的主要技术参数

项 目 地质情况 最小曲率半径 工程条件 最大纵坡 覆土厚度 管片尺寸 外径×内径×环宽 盾构外径 机长 盾构本体 尾封 推进速度 最大总推力 形式 频率 转动速度 切削刀盘 转动扭矩 15Hz 0.25rpm 30Hz 0.5rpm 33‰ 24m φ6.2×φ5.5×1.2m Ф6,340 mm 7,405 mm 钢丝刷式 3道 0～6.0 cm/min 37,730 KN (3,850tf) Doom head形 50Hz 0.8rpm 5151kNm (526tfm) α=20.2 60Hz 1.0rpm 4293kNm (438tfm) α=16.8 80Hz 1.3rpm 2.861kNm (292tfm) α=12.6 技 术 参 数 淤泥质软土地基和局部含砂地层 300m 5151kNm 5151kNm (526tfm) α=20.2 面板开口率 形式 旋转角度×旋转速度 40% (526tfm) α=20.2 旋转环液压动作式 左右各200度×0～1.2rpm 0～700mm×0～800mm 216kN×172kN(22tf×17.5tf) Ф711.2 mm Ф650 mm×P600 mm 最大18 rpm 最大37.7kNm×19.1MPa；2 管片拼装机 升降范围×摇动范围 压进力×起吊力 壳体外径 螺旋输送机直径×螺距 旋转速度 螺旋输送机 回转扭矩 排土量 (3800kgfm×195kgf/cm) 最大 191m3/h(100%时) 项 目 技 术 参 数 数量 皮带宽 皮带输送机 一套 650mm 130m/min 18.5kw 280m3/h 喂片机 1 套 全长（mm） 6,500 6,100 6,100 速度 驱动电机 排土量 名称 电葫芦2.8t(双梁) 电葫芦5t(单梁) 2 套 装 备 L)同步注浆材注入设备 R)运转席 L)加泥材料注入设备 R)控制盘 L)液压泵/阀,同步注浆清洗设备 R)给脂泵/尾封油脂泵 管片搬送装置 数量 No. #1 #2 后续台车 #3 #4 #5 大刀盘 注水、注泥压入点 注浆型式 密封仓 螺旋机 同步注浆 数量 推进油缸 5 17

1 套 6,100( L ) L)液压泵/阀,油箱 6,500( R ) R)高压变压器 6,500 L)用户电缆 R)用户电缆 3个 4个 3个 4根注浆管 推力 kN(tf) 1,715(175) 1,715(175) 内径 mm 260 260 行程 mm 1,950 1,350 使用压力 Mpa(kgf/cm2) 32.4(330) 32.4(330) 工程地质和水文条件是盾构选型时考虑的主要因素，同样，不同地区的隧道施工对盾构机的主要技术性能和参数都有着不同的技术要求，上文就为实现上海地区的地铁施工而设计的两种盾构机械的主要技术性能及参数进行比较，以供在类似工程地质条件下进行地铁施工选择盾构机型时参考。