盾构机刀具范文10篇

盾构机刀具范文篇1

1.1切刀（齿刀，刮刀）

切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。

1.2先行刀（超前刀）

先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。

1.3贝型刀

贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。

1.4中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀）

在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600mm左右。鱼尾刀的设计和配置方式如下：其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性和搅拌效果，又大大提高盾构整体掘进效果。

在纯硬岩地层掘进时，到盘中心位置布置双刃或三刃滚刀。

1.5仿形刀（或超挖刀）

盾构机一般设计两把仿形刀(一把备用)，布置在刀盘的边缘上。施工时可以根据超挖多少和超挖范围的要求，从边缘径向伸出和缩回仿形刀。仿形刀伸出最大值一般在70～150mm之间。盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形超挖切削土体创造所需空间，保证盾构机在超挖少、对周边土体干扰小的条件下，实现曲线推进和顺利转弯及纠偏。

滚刀超挖刀柱形超挖刀

1.6滚刀和刮碴板

在纯硬岩地层掘进时，采用滚刀破岩。滚刀破岩的原理是依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。滚刀的类型、数量、布置方式、位置、超前量根据岩层的强度和整体性、掘进距离、含砂量等特点确定。穿越松散地层但有大粒径的砾石(粒径大于400mm)、并且含量达到一定比例时，也可采用滚刀型刀具。在隧道地质条件复杂多变、岩石(强度不算太高)与一般土体(或粘土或砂土)交错频繁出现的情况，也有可能采用滚刀型刀具，即在复合式盾构机中采用。

1.6.1滚刀分为齿形（球齿、楔齿）滚刀和盘形滚刀

1.6.2滚刀刀圈的材质是滚刀能否胜任掘进硬岩的关键。盘形滚刀根据刀圈不同一般有以下4种类型

(1)耐磨层表面刀圈：适用于掘进硬度40MPa的紧密地层，硬度80～100MPa的断裂砾岩、砂岩、砂粘土等地层。

(2)标准钢刀圈：适用于掘进硬度50～150MPa的砾岩、大理石、砂岩、灰岩地层。

(3)重型钢刀圈：适用于掘进硬度120～250MPa的硬岩，硬度80～150MPa的高磨损岩层，如花岗岩、闪长岩、斑岩、蛇纹石及玄武岩等地层。

(4)镶齿硬质合金刀圈适用于掘进硬度高达150～250MPa的花岗岩、玄武岩、斑岩及石英岩等地层。

1.6.3刮碴板的作用是将滚刀破碎的岩碴，及时排出，防止滚刀对岩碴的二次破碎，保护滚刀。前刮碴板主要铲装刀盘前方的落碴，铲装量大，磨损较快，后刮碴板主要铲装下护盾推进中从隧道底部堆积起来的碴石，铲装量小，磨损较小。

2刀具配置方式

刀具的布置方式需要充分考虑工程地质情况，进行针对性设计，不同的工程地质特点，采用不同的刀具配置方案，以获得良好的切削效果和掘进速度。根据地质条件特点，可以大致分为四种地层：软弱土地层；砂层、砂卵石地层；风化岩及软硬不均地层；单纯的纯硬岩地层。

2.1软弱土地层如南京、上海、杭州等地，其地质条件主要以淤泥、粘土和粉质粘土为主，在软弱土地层一般只需配置切削型刀具，如：切刀、周边刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。以南京地铁盾构为例，刀盘采用面板式结构，装有1把鱼尾形中心刀，120把切刀，16把周边刮刀及1把仿形刀。切刀安装在开口槽的两侧，覆盖了整个进碴口的长度。刮刀安装在刀盘边缘。由于刀盘需要正反旋转，因此切刀的布置也在正反方向布置，为了提高切刀的可靠性，在每个轨迹上至少布置2把。在周边工作量相对较大，磨损后对盾构切口环尺寸影响较大，在正反方向各布置了8把刮刀。考虑到刀盘的受力均匀性，刀具布置具有对称性。刀具安装采用螺栓固定，便于更换。在切刀或刮刀的刃口和刃口背面镶嵌有合金和耐磨材料，以延长刀具的使用寿命，切刀的破岩能力为20MPa，可以顺利地通过进出洞端头的加固地层。

2.2砂层、砂卵石地层如北京、成都其地质条件主要以砂，卵石地层为主，如遇到粒径较大的砾石或漂石，应配置滚刀进行破碎。在砂层、砂卵石地层施工时，需设置（宽幅）切刀、周边刮刀、先行刀（重型撕裂刀）、中心刀、仿形刀等刀具。切刀是主刀具，用于开挖面大部分断面的开挖；周边刮刀也称保径刀，用于切削外周的土体，保证开挖断面的直径；先行刀在开挖面沿径向分层切削，预先疏松土体，降低切刀的冲击荷载，减少切削力矩，同时重型撕裂刀用于破碎强度较低和粒径较小的卵石和砾石；中心刀用于开挖面中心断面的开挖，起到定心和疏松部分土体的作用；仿形刀用于曲线开挖和纠偏。滚刀用于破碎粒径较大的砾石或漂石。

2.3风化岩及软硬不均地层如广州、深圳，上软下硬、地质不均的复合地层，且局部岩石的单轴抗压强度较高（150-200Mpa），除配置切削型刀具外包括宽幅切刀、先行刀，还需配置滚刀，因而刀盘结构相对复杂。对于岩层首先通过滚刀进行破岩，且滚刀的超前量应大于切刀的超前量，在滚刀磨损后仍能避免切刀进行破岩，确保切刀的使用寿命。在曲线半径小的隧道掘进时，为了保证盾构的调向和避免盾壳被卡死，需要有较大的开挖直径，因此刀盘上需配置滚刀型的仿形刀（或超挖刀）。

2.4单纯的纯硬岩地层如秦岭1线隧道，隧道断面范围内以混合片麻岩和混合花岗岩两种岩石为主，刀具全部选用滚刀，无任何齿刀。有时，在刀盘面板周边开口处配备刮碴刮刀板。

3刀具配置的差异性

在复合地层施工中，刀具配置的差异性主要表现在滚刀和先行刀的配置数量和刀具的高度、组合高度差等方面。例如，海瑞克公司刀盘滚刀和固定先行刀高出面板175mm和140mm，三菱公司刀盘滚刀和固定先行刀高出面板90mm和70mm。两种刀具的高差为35mm和20mm，前者的设计较好，具体表现为刀具高对防止泥饼的形成有利，高度差大有利于破岩。滚刀的刀间距过大和过小都不利于破岩，间距过大，滚刀间会出现“岩脊”现象，间距过小，滚刀间会出现小碎块现象，降低破岩功效。在复合地层中周边滚刀的间距一般小于90mm，正面滚刀的间距为100～120mm（参照国内外施工实例，岩石强度高时，滚刀的间距应控制在70～90mm的范围内比较合理）。

4复合地层中刀具配置的“矛盾”现象

硬岩地层只需滚刀，但有时必须安装切刀（或刮碴板），切刀在破硬岩过程中几乎没有作用，由于贯入度和高度差的原因，产生瞬间冲击荷载，切刀被磨平或被崩断。在复合地层中，有些砂、卵石地层或同一断面中有硬岩和软岩，所以刀盘必须配备切刀和先行刀以对应非硬岩的需要。同理，在软岩和软土地情况下，本不需安装滚刀，但在由于可能存在部分硬岩，又必须安装滚刀，导致滚刀严重损坏，失去破岩功能。

5砂卵石地层中（尤其含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，刀具配置新的设计理念和思路

北京地铁9号线06标段，盾构单线隧道长度约为1238m，地层主要为卵石层、圆砾层、强风化～中风化砾岩层、强风化粘土岩，局部为粉质粘土层和细砂层。开挖面围岩不稳定，粘土岩和强风化砾岩的单轴抗压强度为0.3～2.0Mpa，为极软岩。详勘报告中推测大于400mm粒径卵石含量为15%～40%，隧道附近基坑内有1500×2000mm漂石，不排除有粒径更大的漂石存在，且随机分布。随机取样卵石和砾石的单轴抗压强度为120～187Mpa，石英和长石含量为70%～95%。

盾构厂家针对本标段的地层在刀具配置方面提出了新的设计理念和思路。为了使刀具能够充分发挥作用，盾构机设计使用了3130mm大直径轴承，配备了1200kw的驱动动力，使刀盘的托困扭矩为774t.m，转速可达0～3.2rpm，同时在刀盘面板和周边焊接碳化铬超硬耐磨板和耐磨网。刀具布置方面（初步预案），开口槽密排宽幅切刀100把（带耐磨合金头）、面板上配备大横断面高耐磨双层碳化钨重型撕裂刀（先行刀）31把、刀盘外周和边缘位置配备双刃(17”)滚刀10把，中心锥形刀1把。滚刀和重型撕裂刀采用刀盘后装式，可通过刀盘内的转接箱方便地进行拆卸、互换。

刀具的破岩原理，利用刀盘高速转速产生的冲击惯性能量，通过滚刀和大横断面重型撕裂刀进行卵石、砾石和漂石的刀盘前“锤击”破碎。但由于是在软岩地层中掘进，卵石、砾石和漂石在基岩内不能被固定，不能提供给滚刀足够的转动力矩和滚刀切岩的支撑力，导致滚刀破岩失效。

6刀具配置设计时应考虑的因素

6.1实际施工时会遇到各种复杂地层，地质资料提供的只是部分的钻探资料，不能完全准确反映实际地质情况，因此在进行刀具配置设计时必须考虑对地质进行充分的分析和研究，刀具配置要有一定的富余和能力储备；

6.2不同的工程地质需配置不同的刀具，软土地层只需配置切削型刀具；砂卵石地层除配置切刀外，还需配置先行刀；风化岩及软硬不均地层除配置切削型刀具外，还需配置先行刀、滚刀；在复合地层中，要保证不同种类刀具相互可换性；

6.3刀具配置要覆盖整个开挖断面，为保证刀盘受力均衡，运转平稳，刀具要对称性布置；切刀要正反方向布置，同时要确保每个轨迹有2把切刀；对切刀排列方式进行选择，整体连续排列或牙型交错排列；通过周边刀保证开挖直径；保证滚刀纯滚动，要考虑周边滚刀的安装角度，同时增加周边滚刀的数量；

6.4刀具安装通过螺栓固定或设计转接箱，便于安装、拆装、更换和修理方便；

6.5通过合理选择耐磨材料和合金镶嵌技术；对刀盘和开口槽进行耐磨处理；对加泥、加泡沫系统进行合理设计，减少刀具掘进磨损和冲击，提高刀具的耐久性，延长刀具的使用寿命；

6.6适应城市繁华地区施工的需要，综合合理选择刀具种类和尺寸，确定刀具的超前量、相互高差，尽可能减少刀盘旋转刀具切削土体过程对周边土体及环境的扰动，尽量使各种刀具磨损均匀，充分发挥各种刀具的切削性能；

6.7配备刀具磨损监测和报警装置，如液压式、电磁式、超声波探测式。

7结束语

刀具配置关系到盾构能否顺利掘进，必须根据地质状况认真研究分析。在盾构施工中合理的选取掘进参数（如总推力、刀具贯入度、刀盘转速、扭矩等），最大程度的延长刀具的使用寿命，减少换刀频率，降低施工中频繁换刀的风险，做好对刀具监控、分析、比较、摸索，总结刀具的使用经验，将结果反馈，指导施工。

[参考文献]

[1]竺维彬鞠世健.复合地层中的盾构施工技术.中国科学技术出版社

[2]MichaelA.DIPonioJayDee-Michels-JVDavidChapmanLachel,Felice&Associates

CraigBournesLovat,IncEPBTunnelBoringMachineDesignforBoulderCondition

盾构机刀具范文篇2

关键词：刀具种类；切削原理；配置方式；刀具设计

Abstract:TBM(TunnelBoringMachine)CuttingToolsConfigurationisoneofthemostimportantfactorduringTBMcuttingtooldesign.Thisarticlefocusondescribethetypeofcuttingtoolsandcuttingtheory,Meanwhile,thedetailcuttingtoolsconfigurationhasbeenproposedduetodifferentgeologiccondition.Analyzedthediscrepantcuttingtoolconfigurationand“theContradictoryPhenomenon”.Accordingtothereferenceproject,anewcuttingtoolsconfigurationdesignthought&theoryisproposedfromTBMmanufactureforlongdistancetunnelexcavationingravelgeologiccondition(especiallycontentbigboulder).Attheendofthisarticle,thenecessaryconsiderationfactorisprovidedduringcuttingtoolsconfigurationdesign.

Keywords:TypeofCuttingTools;CuttingTheory;CuttingToolsConfiguration;CuttingToolsDesign

0引言

盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。

1刀具种类和切削原理

1.1切刀（齿刀，刮刀）

切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。

1.2先行刀（超前刀）

先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。

1.3贝型刀

贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。

1.4中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀）

在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600mm左右。鱼尾刀的设计和配置方式如下：其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性和搅拌效果，又大大提高盾构整体掘进效果。

在纯硬岩地层掘进时，到盘中心位置布置双刃或三刃滚刀。

1.5仿形刀（或超挖刀）

盾构机一般设计两把仿形刀(一把备用)，布置在刀盘的边缘上。施工时可以根据超挖多少和超挖范围的要求，从边缘径向伸出和缩回仿形刀。仿形刀伸出最大值一般在70～150mm之间。盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形超挖切削土体创造所需空间，保证盾构机在超挖少、对周边土体干扰小的条件下，实现曲线推进和顺利转弯及纠偏。

滚刀超挖刀柱形超挖刀

1.6滚刀和刮碴板

在纯硬岩地层掘进时，采用滚刀破岩。滚刀破岩的原理是依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。滚刀的类型、数量、布置方式、位置、超前量根据岩层的强度和整体性、掘进距离、含砂量等特点确定。穿越松散地层但有大粒径的砾石(粒径大于400mm)、并且含量达到一定比例时，也可采用滚刀型刀具。在隧道地质条件复杂多变、岩石(强度不算太高)与一般土体(或粘土或砂土)交错频繁出现的情况，也有可能采用滚刀型刀具，即在复合式盾构机中采用。

.6.1滚刀分为齿形（球齿、楔齿）滚刀和盘形滚刀

1.6.2滚刀刀圈的材质是滚刀能否胜任掘进硬岩的关键。盘形滚刀根据刀圈不同一般有以下4种类型

(1)耐磨层表面刀圈：适用于掘进硬度40MPa的紧密地层，硬度80～100MPa的断裂砾岩、砂岩、砂粘土等地层。

(2)标准钢刀圈：适用于掘进硬度50～150MPa的砾岩、大理石、砂岩、灰岩地层。

(3)重型钢刀圈：适用于掘进硬度120～250MPa的硬岩，硬度80～150MPa的高磨损岩层，如花岗岩、闪长岩、斑岩、蛇纹石及玄武岩等地层。

(4)镶齿硬质合金刀圈适用于掘进硬度高达150～250MPa的花岗岩、玄武岩、斑岩及石英岩等地层。

1.6.3刮碴板的作用是将滚刀破碎的岩碴，及时排出，防止滚刀对岩碴的二次破碎，保护滚刀。前刮碴板主要铲装刀盘前方的落碴，铲装量大，磨损较快，后刮碴板主要铲装下护盾推进中从隧道底部堆积起来的碴石，铲装量小，磨损较小。

2刀具配置方式

刀具的布置方式需要充分考虑工程地质情况，进行针对性设计，不同的工程地质特点，采用不同的刀具配置方案，以获得良好的切削效果和掘进速度。根据地质条件特点，可以大致分为四种地层：软弱土地层；砂层、砂卵石地层；风化岩及软硬不均地层；单纯的纯硬岩地层。

2.1软弱土地层如南京、上海、杭州等地，其地质条件主要以淤泥、粘土和粉质粘土为主，在软弱土地层一般只需配置切削型刀具，如：切刀、周边刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。以南京地铁盾构为例，刀盘采用面板式结构，装有1把鱼尾形中心刀，120把切刀，16把周边刮刀及1把仿形刀。切刀安装在开口槽的两侧，覆盖了整个进碴口的长度。刮刀安装在刀盘边缘。由于刀盘需要正反旋转，因此切刀的布置也在正反方向布置，为了提高切刀的可靠性，在每个轨迹上至少布置2把。在周边工作量相对较大，磨损后对盾构切口环尺寸影响较大，在正反方向各布置了8把刮刀。考虑到刀盘的受力均匀性，刀具布置具有对称性。刀具安装采用螺栓固定，便于更换。在切刀或刮刀的刃口和刃口背面镶嵌有合金和耐磨材料，以延长刀具的使用寿命，切刀的破岩能力为20MPa，可以顺利地通过进出洞端头的加固地层。

2.2砂层、砂卵石地层如北京、成都其地质条件主要以砂，卵石地层为主，如遇到粒径较大的砾石或漂石，应配置滚刀进行破碎。在砂层、砂卵石地层施工时，需设置（宽幅）切刀、周边刮刀、先行刀（重型撕裂刀）、中心刀、仿形刀等刀具。切刀是主刀具，用于开挖面大部分断面的开挖；周边刮刀也称保径刀，用于切削外周的土体，保证开挖断面的直径；先行刀在开挖面沿径向分层切削，预先疏松土体，降低切刀的冲击荷载，减少切削力矩，同时重型撕裂刀用于破碎强度较低和粒径较小的卵石和砾石；中心刀用于开挖面中心断面的开挖，起到定心和疏松部分土体的作用；仿形刀用于曲线开挖和纠偏。滚刀用于破碎粒径较大的砾石或漂石。

2.3风化岩及软硬不均地层如广州、深圳，上软下硬、地质不均的复合地层，且局部岩石的单轴抗压强度较高（150-200Mpa），除配置切削型刀具外包括宽幅切刀、先行刀，还需配置滚刀，因而刀盘结构相对复杂。对于岩层首先通过滚刀进行破岩，且滚刀的超前量应大于切刀的超前量，在滚刀磨损后仍能避免切刀进行破岩，确保切刀的使用寿命。在曲线半径小的隧道掘进时，为了保证盾构的调向和避免盾壳被卡死，需要有较大的开挖直径，因此刀盘上需配置滚刀型的仿形刀（或超挖刀）。

2.4单纯的纯硬岩地层如秦岭1线隧道，隧道断面范围内以混合片麻岩和混合花岗岩两种岩石为主，刀具全部选用滚刀，无任何齿刀。有时，在刀盘面板周边开口处配备刮碴刮刀板。

3刀具配置的差异性

在复合地层施工中，刀具配置的差异性主要表现在滚刀和先行刀的配置数量和刀具的高度、组合高度差等方面。例如，海瑞克公司刀盘滚刀和固定先行刀高出面板175mm和140mm，三菱公司刀盘滚刀和固定先行刀高出面板90mm和70mm。两种刀具的高差为35mm和20mm，前者的设计较好，具体表现为刀具高对防止泥饼的形成有利，高度差大有利于破岩。滚刀的刀间距过大和过小都不利于破岩，间距过大，滚刀间会出现“岩脊”现象，间距过小，滚刀间会出现小碎块现象，降低破岩功效。在复合地层中周边滚刀的间距一般小于90mm，正面滚刀的间距为100～120mm（参照国内外施工实例，岩石强度高时，滚刀的间距应控制在70～90mm的范围内比较合理）。

4复合地层中刀具配置的“矛盾”现象

硬岩地层只需滚刀，但有时必须安装切刀（或刮碴板），切刀在破硬岩过程中几乎没有作用，由于贯入度和高度差的原因，产生瞬间冲击荷载，切刀被磨平或被崩断。在复合地层中，有些砂、卵石地层或同一断面中有硬岩和软岩，所以刀盘必须配备切刀和先行刀以对应非硬岩的需要。同理，在软岩和软土地情况下，本不需安装滚刀，但在由于可能存在部分硬岩，又必须安装滚刀，导致滚刀严重损坏，失去破岩功能。

5砂卵石地层中（尤其含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，刀具配置新的设计理念和思路

北京地铁9号线06标段，盾构单线隧道长度约为1238m，地层主要为卵石层、圆砾层、强风化～中风化砾岩层、强风化粘土岩，局部为粉质粘土层和细砂层。开挖面围岩不稳定，粘土岩和强风化砾岩的单轴抗压强度为0.3～2.0Mpa，为极软岩。详勘报告中推测大于400mm粒径卵石含量为15%～40%，隧道附近基坑内有1500×2000mm漂石，不排除有粒径更大的漂石存在，且随机分布。随机取样卵石和砾石的单轴抗压强度为120～187Mpa，石英和长石含量为70%～95%。

盾构厂家针对本标段的地层在刀具配置方面提出了新的设计理念和思路。为了使刀具能够充分发挥作用，盾构机设计使用了3130mm大直径轴承，配备了1200kw的驱动动力，使刀盘的托困扭矩为774t.m，转速可达0～3.2rpm，同时在刀盘面板和周边焊接碳化铬超硬耐磨板和耐磨网。刀具布置方面（初步预案），开口槽密排宽幅切刀100把（带耐磨合金头）、面板上配备大横断面高耐磨双层碳化钨重型撕裂刀（先行刀）31把、刀盘外周和边缘位置配备双刃(17”)滚刀10把，中心锥形刀1把。滚刀和重型撕裂刀采用刀盘后装式，可通过刀盘内的转接箱方便地进行拆卸、互换。

刀具的破岩原理，利用刀盘高速转速产生的冲击惯性能量，通过滚刀和大横断面重型撕裂刀进行卵石、砾石和漂石的刀盘前“锤击”破碎。但由于是在软岩地层中掘进，卵石、砾石和漂石在基岩内不能被固定，不能提供给滚刀足够的转动力矩和滚刀切岩的支撑力，导致滚刀破岩失效。

6刀具配置设计时应考虑的因素

6.1实际施工时会遇到各种复杂地层，地质资料提供的只是部分的钻探资料，不能完全准确反映实际地质情况，因此在进行刀具配置设计时必须考虑对地质进行充分的分析和研究，刀具配置要有一定的富余和能力储备；

6.2不同的工程地质需配置不同的刀具，软土地层只需配置切削型刀具；砂卵石地层除配置切刀外，还需配置先行刀；风化岩及软硬不均地层除配置切削型刀具外，还需配置先行刀、滚刀；在复合地层中，要保证不同种类刀具相互可换性；

6.3刀具配置要覆盖整个开挖断面，为保证刀盘受力均衡，运转平稳，刀具要对称性布置；切刀要正反方向布置，同时要确保每个轨迹有2把切刀；对切刀排列方式进行选择，整体连续排列或牙型交错排列；通过周边刀保证开挖直径；保证滚刀纯滚动，要考虑周边滚刀的安装角度，同时增加周边滚刀的数量；

6.4刀具安装通过螺栓固定或设计转接箱，便于安装、拆装、更换和修理方便；

6.5通过合理选择耐磨材料和合金镶嵌技术；对刀盘和开口槽进行耐磨处理；对加泥、加泡沫系统进行合理设计，减少刀具掘进磨损和冲击，提高刀具的耐久性，延长刀具的使用寿命；

6.6适应城市繁华地区施工的需要，综合合理选择刀具种类和尺寸，确定刀具的超前量、相互高差，尽可能减少刀盘旋转刀具切削土体过程对周边土体及环境的扰动，尽量使各种刀具磨损均匀，充分发挥各种刀具的切削性能；

6.7配备刀具磨损监测和报警装置，如液压式、电磁式、超声波探测式。

7结束语

刀具配置关系到盾构能否顺利掘进，必须根据地质状况认真研究分析。在盾构施工中合理的选取掘进参数（如总推力、刀具贯入度、刀盘转速、扭矩等），最大程度的延长刀具的使用寿命，减少换刀频率，降低施工中频繁换刀的风险，做好对刀具监控、分析、比较、摸索，总结刀具的使用经验，将结果反馈，指导施工。

[参考文献]

[1]竺维彬鞠世健.复合地层中的盾构施工技术.中国科学技术出版社

盾构机刀具范文篇3

关键词：刀具种类；切削原理；配置方式；刀具设计

Abstract:TBM(TunnelBoringMachine)CuttingToolsConfigurationisoneofthemostimportantfactorduringTBMcuttingtooldesign.Thisarticlefocusondescribethetypeofcuttingtoolsandcuttingtheory,Meanwhile,thedetailcuttingtoolsconfigurationhasbeenproposedduetodifferentgeologiccondition.Analyzedthediscrepantcuttingtoolconfigurationand“theContradictoryPhenomenon”.Accordingtothereferenceproject,anewcuttingtoolsconfigurationdesignthought&theoryisproposedfromTBMmanufactureforlongdistancetunnelexcavationingravelgeologiccondition(especiallycontentbigboulder).Attheendofthisarticle,thenecessaryconsiderationfactorisprovidedduringcuttingtoolsconfigurationdesign.

Keywords:TypeofCuttingTools;CuttingTheory;CuttingToolsConfiguration;CuttingToolsDesign

0引言

盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。

1刀具种类和切削原理

1.1切刀（齿刀，刮刀）

切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。

1.2先行刀（超前刀）

先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。

1.3贝型刀

贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。

1.4中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀）

在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600mm左右。鱼尾刀的设计和配置方式如下：其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性和搅拌效果，又大大提高盾构整体掘进效果。

在纯硬岩地层掘进时，到盘中心位置布置双刃或三刃滚刀。

1.5仿形刀（或超挖刀）

盾构机一般设计两把仿形刀(一把备用)，布置在刀盘的边缘上。施工时可以根据超挖多少和超挖范围的要求，从边缘径向伸出和缩回仿形刀。仿形刀伸出最大值一般在70～150mm之间。盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形超挖切削土体创造所需空间，保证盾构机在超挖少、对周边土体干扰小的条件下，实现曲线推进和顺利转弯及纠偏。

滚刀超挖刀柱形超挖刀

1.6滚刀和刮碴板

在纯硬岩地层掘进时，采用滚刀破岩。滚刀破岩的原理是依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。滚刀的类型、数量、布置方式、位置、超前量根据岩层的强度和整体性、掘进距离、含砂量等特点确定。穿越松散地层但有大粒径的砾石(粒径大于400mm)、并且含量达到一定比例时，也可采用滚刀型刀具。在隧道地质条件复杂多变、岩石(强度不算太高)与一般土体(或粘土或砂土)交错频繁出现的情况，也有可能采用滚刀型刀具，即在复合式盾构机中采用。

1.6.1滚刀分为齿形（球齿、楔齿）滚刀和盘形滚刀

1.6.2滚刀刀圈的材质是滚刀能否胜任掘进硬岩的关键。盘形滚刀根据刀圈不同一般有以下4种类型

(1)耐磨层表面刀圈：适用于掘进硬度40MPa的紧密地层，硬度80～100MPa的断裂砾岩、砂岩、砂粘土等地层。

(2)标准钢刀圈：适用于掘进硬度50～150MPa的砾岩、大理石、砂岩、灰岩地层。

(3)重型钢刀圈：适用于掘进硬度120～250MPa的硬岩，硬度80～150MPa的高磨损岩层，如花岗岩、闪长岩、斑岩、蛇纹石及玄武岩等地层。

(4)镶齿硬质合金刀圈适用于掘进硬度高达150～250MPa的花岗岩、玄武岩、斑岩及石英岩等地层。

1.6.3刮碴板的作用是将滚刀破碎的岩碴，及时排出，防止滚刀对岩碴的二次破碎，保护滚刀。前刮碴板主要铲装刀盘前方的落碴，铲装量大，磨损较快，后刮碴板主要铲装下护盾推进中从隧道底部堆积起来的碴石，铲装量小，磨损较小。

2刀具配置方式

刀具的布置方式需要充分考虑工程地质情况，进行针对性设计，不同的工程地质特点，采用不同的刀具配置方案，以获得良好的切削效果和掘进速度。根据地质条件特点，可以大致分为四种地层：软弱土地层；砂层、砂卵石地层；风化岩及软硬不均地层；单纯的纯硬岩地层。

2.1软弱土地层如南京、上海、杭州等地，其地质条件主要以淤泥、粘土和粉质粘土为主，在软弱土地层一般只需配置切削型刀具，如：切刀、周边刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。以南京地铁盾构为例，刀盘采用面板式结构，装有1把鱼尾形中心刀，120把切刀，16把周边刮刀及1把仿形刀。切刀安装在开口槽的两侧，覆盖了整个进碴口的长度。刮刀安装在刀盘边缘。由于刀盘需要正反旋转，因此切刀的布置也在正反方向布置，为了提高切刀的可靠性，在每个轨迹上至少布置2把。在周边工作量相对较大，磨损后对盾构切口环尺寸影响较大，在正反方向各布置了8把刮刀。考虑到刀盘的受力均匀性，刀具布置具有对称性。刀具安装采用螺栓固定，便于更换。在切刀或刮刀的刃口和刃口背面镶嵌有合金和耐磨材料，以延长刀具的使用寿命，切刀的破岩能力为20MPa，可以顺利地通过进出洞端头的加固地层。

2.2砂层、砂卵石地层如北京、成都其地质条件主要以砂，卵石地层为主，如遇到粒径较大的砾石或漂石，应配置滚刀进行破碎。在砂层、砂卵石地层施工时，需设置（宽幅）切刀、周边刮刀、先行刀（重型撕裂刀）、中心刀、仿形刀等刀具。切刀是主刀具，用于开挖面大部分断面的开挖；周边刮刀也称保径刀，用于切削外周的土体，保证开挖断面的直径；先行刀在开挖面沿径向分层切削，预先疏松土体，降低切刀的冲击荷载，减少切削力矩，同时重型撕裂刀用于破碎强度较低和粒径较小的卵石和砾石；中心刀用于开挖面中心断面的开挖，起到定心和疏松部分土体的作用；仿形刀用于曲线开挖和纠偏。滚刀用于破碎粒径较大的砾石或漂石。

2.3风化岩及软硬不均地层如广州、深圳，上软下硬、地质不均的复合地层，且局部岩石的单轴抗压强度较高（150-200Mpa），除配置切削型刀具外包括宽幅切刀、先行刀，还需配置滚刀，因而刀盘结构相对复杂。对于岩层首先通过滚刀进行破岩，且滚刀的超前量应大于切刀的超前量，在滚刀磨损后仍能避免切刀进行破岩，确保切刀的使用寿命。在曲线半径小的隧道掘进时，为了保证盾构的调向和避免盾壳被卡死，需要有较大的开挖直径，因此刀盘上需配置滚刀型的仿形刀（或超挖刀）。

2.4单纯的纯硬岩地层如秦岭1线隧道，隧道断面范围内以混合片麻岩和混合花岗岩两种岩石为主，刀具全部选用滚刀，无任何齿刀。有时，在刀盘面板周边开口处配备刮碴刮刀板。

3刀具配置的差异性

在复合地层施工中，刀具配置的差异性主要表现在滚刀和先行刀的配置数量和刀具的高度、组合高度差等方面。例如，海瑞克公司刀盘滚刀和固定先行刀高出面板175mm和140mm，三菱公司刀盘滚刀和固定先行刀高出面板90mm和70mm。两种刀具的高差为35mm和20mm，前者的设计较好，具体表现为刀具高对防止泥饼的形成有利，高度差大有利于破岩。滚刀的刀间距过大和过小都不利于破岩，间距过大，滚刀间会出现“岩脊”现象，间距过小，滚刀间会出现小碎块现象，降低破岩功效。在复合地层中周边滚刀的间距一般小于90mm，正面滚刀的间距为100～120mm（参照国内外施工实例，岩石强度高时，滚刀的间距应控制在70～90mm的范围内比较合理）。

4复合地层中刀具配置的“矛盾”现象

硬岩地层只需滚刀，但有时必须安装切刀（或刮碴板），切刀在破硬岩过程中几乎没有作用，由于贯入度和高度差的原因，产生瞬间冲击荷载，切刀被磨平或被崩断。在复合地层中，有些砂、卵石地层或同一断面中有硬岩和软岩，所以刀盘必须配备切刀和先行刀以对应非硬岩的需要。同理，在软岩和软土地情况下，本不需安装滚刀，但在由于可能存在部分硬岩，又必须安装滚刀，导致滚刀严重损坏，失去破岩功能。

5砂卵石地层中（尤其含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，刀具配置新的设计理念和思路

北京地铁9号线06标段，盾构单线隧道长度约为1238m，地层主要为卵石层、圆砾层、强风化～中风化砾岩层、强风化粘土岩，局部为粉质粘土层和细砂层。开挖面围岩不稳定，粘土岩和强风化砾岩的单轴抗压强度为0.3～2.0Mpa，为极软岩。详勘报告中推测大于400mm粒径卵石含量为15%～40%，隧道附近基坑内有1500×2000mm漂石，不排除有粒径更大的漂石存在，且随机分布。随机取样卵石和砾石的单轴抗压强度为120～187Mpa，石英和长石含量为70%～95%。

盾构厂家针对本标段的地层在刀具配置方面提出了新的设计理念和思路。为了使刀具能够充分发挥作用，盾构机设计使用了3130mm大直径轴承，配备了1200kw的驱动动力，使刀盘的托困扭矩为774t.m，转速可达0～3.2rpm，同时在刀盘面板和周边焊接碳化铬超硬耐磨板和耐磨网。刀具布置方面（初步预案），开口槽密排宽幅切刀100把（带耐磨合金头）、面板上配备大横断面高耐磨双层碳化钨重型撕裂刀（先行刀）31把、刀盘外周和边缘位置配备双刃(17”)滚刀10把，中心锥形刀1把。滚刀和重型撕裂刀采用刀盘后装式，可通过刀盘内的转接箱方便地进行拆卸、互换。

刀具的破岩原理，利用刀盘高速转速产生的冲击惯性能量，通过滚刀和大横断面重型撕裂刀进行卵石、砾石和漂石的刀盘前“锤击”破碎。但由于是在软岩地层中掘进，卵石、砾石和漂石在基岩内不能被固定，不能提供给滚刀足够的转动力矩和滚刀切岩的支撑力，导致滚刀破岩失效。

6刀具配置设计时应考虑的因素

6.1实际施工时会遇到各种复杂地层，地质资料提供的只是部分的钻探资料，不能完全准确反映实际地质情况，因此在进行刀具配置设计时必须考虑对地质进行充分的分析和研究，刀具配置要有一定的富余和能力储备；

6.2不同的工程地质需配置不同的刀具，软土地层只需配置切削型刀具；砂卵石地层除配置切刀外，还需配置先行刀；风化岩及软硬不均地层除配置切削型刀具外，还需配置先行刀、滚刀；在复合地层中，要保证不同种类刀具相互可换性；

6.3刀具配置要覆盖整个开挖断面，为保证刀盘受力均衡，运转平稳，刀具要对称性布置；切刀要正反方向布置，同时要确保每个轨迹有2把切刀；对切刀排列方式进行选择，整体连续排列或牙型交错排列；通过周边刀保证开挖直径；保证滚刀纯滚动，要考虑周边滚刀的安装角度，同时增加周边滚刀的数量；

6.4刀具安装通过螺栓固定或设计转接箱，便于安装、拆装、更换和修理方便；

6.5通过合理选择耐磨材料和合金镶嵌技术；对刀盘和开口槽进行耐磨处理；对加泥、加泡沫系统进行合理设计，减少刀具掘进磨损和冲击，提高刀具的耐久性，延长刀具的使用寿命；

6.6适应城市繁华地区施工的需要，综合合理选择刀具种类和尺寸，确定刀具的超前量、相互高差，尽可能减少刀盘旋转刀具切削土体过程对周边土体及环境的扰动，尽量使各种刀具磨损均匀，充分发挥各种刀具的切削性能；

6.7配备刀具磨损监测和报警装置，如液压式、电磁式、超声波探测式。

7结束语

刀具配置关系到盾构能否顺利掘进，必须根据地质状况认真研究分析。在盾构施工中合理的选取掘进参数（如总推力、刀具贯入度、刀盘转速、扭矩等），最大程度的延长刀具的使用寿命，减少换刀频率，降低施工中频繁换刀的风险，做好对刀具监控、分析、比较、摸索，总结刀具的使用经验，将结果反馈，指导施工。

[参考文献]

[1]竺维彬鞠世健.复合地层中的盾构施工技术.中国科学技术出版社

盾构机刀具范文篇4

某盾构区间隧道采用两台泥水/土压双模式盾构掘进。如图1所示，在完成下穿河流后，进入农新排水站区域，区域施工长度约120m，覆土8～10m，排水站房屋坐落在排水箱涵上方，其余建筑全为20世纪60年代老旧的浅基础建筑。除保留的原有排水功能作用外，其它建筑现作为加工厂和居住用途。其中，泵房为下沉式集水，隧顶距底板小于4m。隧道上覆建筑物原计划拆迁，但由于各种原因无法进行拆迁，经第三方鉴定为一般损坏房，施工时地面沉降及建筑物的保护是重要风险控制点。由于建筑物只拆除了一小部分（上图下方515～530环位置），地质勘查资料有限，房屋下方无钻孔勘察地质。从周边地勘揭示：地层主要为砂层和微风化炭质灰岩，灰岩侵入盾构开挖面最高约为4.5m，该区域溶洞发育强烈，存在洞高超过10m的3层串珠式溶洞。地质条件差，施工风险控制是关键。

2风险控制

围绕双模式盾构的突出优势、严密组织掘进管理，以监控管理、应急防控为主要思路，加强应急预案处理准备，主要控制措施如下。

2.1溶洞预处理

1）溶洞预处理，降风险部分可能存在位于建筑物下方的溶洞，使用斜孔引孔，引孔后下袖阀管进行注浆，减少盾构下穿施工的风险。控制要点：①斜孔施工时，确保角度的准确性，根据直孔探明的洞高，与斜孔施工位置，计算出钻孔角度；②钻孔一是加强泥浆比重，减少塌孔，二是要保证袖阀管下管长度；以单液浆为主，延长初凝时间；适当增大注浆压力（幅度0.1MPa左右）以增加注浆影响范围；同时加强地面及建构筑物监测。2）盾构穿越溶洞区，避风险①穿越岩溶区最大的风险为盾构失稳，利用双模盾构的优势，使用浓泥浆或惰性浆，快速灌入掌子面，避免掘进失压、保压困难等异常问题；②对盾构姿态和掘进速度进行控制，实时记录土仓压力并进行24h监测，保证盾构安全通过；③在注浆方面，盾构配置有两套注浆系统和3台注浆泵，同时快速进行同步注浆和管片补浆。管片补浆采用每隔2～3环进行一次双液浆作封闭环，有效形成保护。每环推进前，对注浆的浆液进行小样试验。

2.2盾构施工总体方案

1）盾构掘进模式选择采用以泥水模式掘进为主，土压模式辅助排石，减少扰动和沉降。①一是排水站区域两面靠河道，高差较大，泥水模式保压效果好；二是为减少盾构二次扰动和对建筑物的保护有利考虑，左线采用泥水模式通过排水站（下方为箱涵）房屋；②下穿房屋时，掌子面出现较多岩层，为安全有序、平稳地进行掘进施工，切换成土压模式施工。一是进行及时有效地排石，以减小土仓石块堆积对刀具的破坏和消除泥水模式下管路出现堵塞造成环流不畅的现象；二是提高掘进效率，减少施工滞留时间，降低施工风险。2）刀具配置①适当扩大带合金粒滚刀的配置范围，加大对岩层的破碎能力，增加刀具的耐磨性。刀具保护是盾构掘进的最关键系统，推进速度、扭矩、推力、刀盘转速的控制皆是为了有效保护刀具，作好掘进控制管理就是作好刀具管理；②合理的刀具配置后，有计划地进行开仓检查和掘进参数设定、优化。盾构下穿房屋，刀具磨损最大的为单刃滚刀15mm，处于最长轨迹线处。3）精控掘进参数，及时优化更新参数掘进参数设置以确保上部地层稳定为前提，尽量减少对上部土体的扰动。①对已先行的右线类似地层，盾构掘进段的掘进参数及地面沉降情况进行统计分析，制定盾构掘进参数；②盾构的推进速度和姿态控制直接影响到土体沉降，上软下硬土层中以均匀、稳定下穿为原则，掘进速度控制在10mm/min以内，不得在岩面低时提高速度，以减小对刀具的损坏。4）监测测量，做好地层沉降控制和应急管理①进行三维一体的管理，地面、地层、隧道内组成的监控测量；②由于上软下硬地层掘进速度慢，极易造成出渣过多和超挖，综合考虑各地层松散系数和地下水等因素，掘进时，隧道工程师做好实际出土量统计，并与理论值对比，做到掘进速度与出土同步；③由于施工环境特殊，制定了严格的单次监测沉降指标，单次超过5mm时，启动预警，坚持注浆压力和量的双控原则，及时遏制沉降趋势，确保隧道上部建筑物安全；④在盾构土仓壁位置和地面建筑物设置振动监测仪，出现异常振动或振动突然变大时及时分析原因并采取相应对策；⑤现场设值班室和增强照明，24h轮值，有效快速应急响应；增设照明设备，确保任何时候均可以实时掌握地面、房屋变化。

3结语

在双模式盾构自身优势下，对施工参数进行精细管理，掘进控制有力，刀具管理严格。掘进过程以确保地层稳定及地面建筑物安全为前提，实行全天候的驻点值班巡视监测制度，左、右线盾构安全可控，房屋监测沉降最大的为-11.6mm，高质量地完成下穿施工并实现零投诉。

作者:王余良 单位:北京市轨道交通建设管理有限公司

盾构机刀具范文篇5

关键词：盾构；刀盘型式；面板式刀盘；辐条式刀盘

国内外工程实践表明，盾构在施工中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等。作为盾构机的关键部件之一，刀盘主要起到开挖土体、稳定工作面及搅拌土砂的功能，因此在掘进过程中刀盘工作环境恶劣，受力复杂。

刀盘型式及结构关系到盾构的开挖效率、使用寿命及刀具费用。刀盘配置及选型主要依赖于工程地质及水文地质条件，不同的地层应采用不同的刀盘型式，但在地质适应性设计方面缺少完整的理论依据、经验数据及可靠的试验数据，在很大程度上还依赖工程经验。

1刀盘结构型式

盾构刀盘由钢结构件焊接而成，目前其主流型式有2种：面板式和辐条式［1］。另外，还有介于2者之间的辐板式刀盘（由辐条和幅板组成）［2］。

面板式刀盘（图1、图2）一般为焊接箱形结构，其上设置刀座、刀具、开口、添加剂注入口及与主轴承连接部件。切刀布置在面板上开口的两侧，滚刀布置面板是刀座。刀盘开口率较小，在30%左右，属闭胸式。目前，中国使用的盾构大部分为面板式刀盘结构，如上海地铁施工用的是法国FCB盾构，北京、广州、深圳及南京等地用的是海瑞克盾构。

辐条式刀盘（图3、图4）主要由轮缘、辐条及布设在辐条上的刀具组成。刀具布置在辐条的两侧，一般较难布置滚刀。刀盘开口率很大，约在60%￣95%之间，属开敞式。以往，辐条式刀盘应用较少。最近，在日本地铁工程中辐条式刀盘应用开始增多。中国盾构工法也开始应用辐条式刀盘，如北京地铁4号线使用的石川岛播磨Ф6.14m盾构（开口率95%）、小松Ф6.3m盾构（开口率62%）、上海地铁M6、M8使用的石川岛播磨Ф6.52m双圆盾构（开口率85%）。

辐板式刀盘（图5、图6）兼有面板式和辐条式刀盘的特点，由较宽的辐条和小块幅板组成，切刀和滚刀分别布置在宽辐条的两侧和内部，开口率约在35%￣50%之间。如北京地铁4号线试验的三菱重工Ф6.14m盾构、天津地铁1号线使用的小松6.32m盾构及武汉长江隧道试验的法国NFMФ11.38m复合式泥水盾构。

具体应用时采用哪种刀盘型式，应根据施工条件和土质条件等因素决定。泥水平衡盾构刀盘一般采用面板式或幅板式，而土压平衡盾构刀盘根据土质条件可采用面板式、辐条式及幅板式。

不同的刀盘型式在土舱构造、开挖面稳定、土压保持、砂土的流进性、刀盘负荷和扭矩及检查换刀等方面存在较大的差异。典型的面板式和辐条式刀盘的特性比较见表1。

2结语

基于文献调查和工程经验总结，对盾构刀盘结构、基本配置及工程应用进行了举例说明，论述了刀盘型式及选用。刀盘结构型式有面板式、辐条式及介于2者之间的幅板式，它们在土舱构造、开挖面稳定、土压保持、砂土的流进性、刀盘负荷和扭矩及检查换刀等方面存在较大的差异，应综合考虑地层条件、开挖面的稳定性、刀盘适应性以及障碍物的处置等因素来选用刀盘型式。

参考文献：

盾构机刀具范文篇6

[关键词]盾构;大数据分析;风险防控

随着我国基础建设的深入发展，盾构法施工面临的特殊地质情况越来越多，隧道开挖向大直径、长距离、大埋深的方向发展，地下工程地质环境的特殊性、复杂多变性、不可预测性以及施工过程中灾害事故的突发性使得对环境影响的控制难度加大，特别是国家一批超大、超深埋、水下高风险隧道及小间距、大坡度等特殊地质条件的隧道掘进工程陆续规划和开工建设，这对盾构连续、高效、智能、文明、安全施工提出了巨大挑战。传统盾构施工风险管理模式和方法，已经远远不能满足目前施工建设的需要。但是，由于隧道建设的特殊性和复杂性，物联网技术不够成熟，人机交互能力弱，数据的采集与上传困难，尤其是高频次、大数据的自动化采集与分析满足不了要求[1]。当前，信息化发展已经达到新阶段，人工智能、大数据、互联网+等技术的快速发展为盾构TBM风险防控提供了可靠载体，利用大数据技术开展盾构TBM施工风险防控已经成为一种可靠高效的手段。

1盾构主要施工风险及案例

由于盾构/TBM本身结构复杂、设备工作环境恶劣以及人为失误等因素，导致盾构/TBM施工过程中经常出现异常情况，轻则影响工程进度，重则造成重大事故。盾构主要施工风险可归纳为地质风险、设备风险和人为风险，据相关数据统计，其所占比例分别约为40％、30％和30％[2]。典型案例如下。案例一：天津地铁2号线建国道～天津站区间，右线盾构因螺旋输送机被水泥土固结块卡死无法运转，在开启观察孔进行处理时，发生突沙涌水事件。由于该地段的地质异常复杂，突泥及涌水量较大，导致地面塌陷，且左线掘进快于右线35环，左线线路高于右线，致使左右线隧道均发生局部管片变形破损开裂，最终被封堵回填并重新改线施工，2台盾构被埋于地下，造成极其恶劣的社会影响。后经事故调查发现，装备掘进参数控制不当是造成此次事故的主要原因。类似原因还造成2007年11月南京地铁2号线施工事故。案例二：2017年2月12日，厦门地铁2号线过海段海东区间右线泥水盾构因突然遭遇未事先堪明的微风化安山岩基岩凸起，造成盾构刀盘刀具严重磨损停机达6个多月。因处海底，压力高，遂决定采用带压进仓的辅助工法进行换刀作业，但在减压舱减压过程中操作不当发生起火，导致3人烧伤，后经抢救无效死亡，造成重大损失及恶劣社会影响。案例三：成都地铁1号线南延线华阳站～广都北站右线区间盾构施工过程中，项目部对1～56环管片姿态进行复测，发现17～56环均出现不同程度的超限，其中56环垂直偏差达到+2010mm、水平偏差+52mm，但盾构测量导向系统56环处显示的盾构垂直偏差为盾首-29mm、盾尾-25mm，水平偏差盾首+41mm、盾尾+35mm，成型隧道实测偏差与盾构测量导向系统显示偏差严重不符。经过调查，确认是操作人员误操作，导致盾构VMT系统中输入了错误的盾构推进计划线数据文件，致使盾构按照错误的计划线推进，导致盾构隧道轴线偏差。加之项目部未按照测量规定的频次（每20环人工复测一次）进行人工复核，致使偏差不断扩大而未能及时被发现，造成直接经济损失273万余元[3]。

2大数据分析平台设计

2.1数据采集与传输

实现有效的数据远程、实时提取和传输是整个信息系统的基础。盾构TBM装备大数据特点有：①数据庞杂、类型多样；②生产厂家多，PLC品牌及型号多样化，数据格式不统一；③项目分散、环境恶劣、数据采集困难。主要数据包括盾构施工参数数据、盾构姿态（测量）数据、监测数据以及地质数据等，可分为结构化数据和非结构化数据两部分。结构化数据主要来源于设备传感器自动采集，格式统一，易于存储；非结构化数据是盾构隧道最原始的数据信息，贯穿于盾构隧道整个全生命周期，包括:勘察阶段的勘察成果报告、设计阶段的设计图纸、施工阶段和运营养护阶段的手工记录和照片等，其是盾构隧道数据的重要组成部分，但是其结构化差且数据量较大，不适合直接存储[4]。因此在数据采集、传输的过程中，应当根据实际情况采用不同的方法和方式，人工或者自动，数字输入或者图形化的输入，才能满足信息采集的全面的要求。图1所示为数据提取传输流程图。

2.2大数据分析架构及流程设计

通过配置专业高性能服务器，基于Hadoop集群生态架构的大数据技术，综合采用Kafka消息服务器+Redis内存数据库服务器+Spark计算框架集群服务器建立ZooKeeper分布式协作服务,实时处理多元异构数据并解决大数据分布一致性问题，保证系统的高效有序运行。大数据分析架构组成如图2所示，包括数据源层、数据获取层、数据导入层、数据加工层、数据核心存储层、数据分析处理层、数据服务存储层和数据接口层。

2.3大数据平台风险防控功能设计

通过对系统功能的开发和完善，建立一套针对盾构群项目实施作业进行集群化、可视化、智能化管理的远程监控系统。该系统围绕掘进项目实施和设备技术状态进行远程监控及信息化管理，提供地下项目掘进设备及项目实施远程实时管理业务，改变现在由项目实施现场人员到项目经理到分管领导单线路管理项目的管理机制，变成公司领导层和项目经理及公司总部各职能部门同时了解、监督项目实施现场状况的交叉管理机制，从而实现项目实施进度、安全、质量、成本“协同保障”跟进。如图3所示为基于大数据分析的风险防控功能结构图。

3项目应用

3.1掘进参数实时监控

数据监控功能主要目的是实现对盾构施工关键数据进行远程监控，因为根据掘进装备类型的不同，监控的内容也不尽相同，因此，在此界面下对土压平衡盾构、泥水平衡盾构和TBM有所区别，根据项目类型自动进入对应的界面。通过数据监控模块可实现对多厂家、多类型的盾构TBM的施工状态进行远程在线实时监测，提高施工信息化程度和管理水平，有效保证施工的安全。可满足管理人员和专家随时随地可通过计算机或手机查看盾构TBM的工作状态、掘进参数和运行记录，对施工进行指导，减少误操作，提高施工效率。通过对关键掘进参数实时监控和预警，发现异常并及时处理，大大减少施工风险。

3.2地面沉降及管片姿态风险防控

盾构法施工不可避免地会带来地面沉降，严重的地面沉降具有极大的危害性。同时，管片姿态是盾构法施工质量的直接体现，由于掘进控制、地质原因、注浆控制、管片质量、拼装质量等原因，地面沉降和管片姿态总是会或多或少的与设计出现一些偏差，利用大数据分析技术可以自动计算和分析上传到平台的项目各地面沉降监测点沉降量、沉降速率和管片水平轨迹位移和管片垂直轨迹位移，并生成曲线，方便技术人员查看分析，如出现较大偏差可以实时提醒项目责任人员进行处理和补救。如发生指标超限可以实时提醒项目责任人员进行及时处理和补救，避免更大事故的发生。图4、图5分别为福州某在建项目的地面沉降和管片姿态风险防控。

3.3盾构施工参数预警

盾构施工参数是保证盾构施工顺利进行的根本因素，如注浆系统、土仓压力等重要参数直接关系到管片姿态和地面沉降。因此，保证对盾构施工参数预警是盾构施工风险防控的重要一环。利用大数据分析技术可以自动计算盾构施工参数阈值也可人为主动设定和修正参数阈值，当盾构施工参数超过设置阈值时，会发出报警并推送消息至项目技术人员，做到施工风险早发现、早提醒、早预防，从而达到降低施工风险、保证施工安全的效果。

3.4盾构姿态预警

盾构施工过程中受所穿越的地层特性和物理指标、隧道设计轴线及盾构施工参数影响姿态会出现偏差，尤其在软硬不均、基岩凸起、岩洞、孤石等特殊工况下，盾构姿态的控制更加困难。利用大数据分析技术可以自动设置项目盾构姿态报警阈值也可人为主动设定和修正参数阈值，当盾构实时姿态参数超过设置阈值时，会发出报警并推送消息至项目技术人员提醒项目及时采取调整掘进参数、加强测量等措施进行纠偏，保证隧道施工质量。

3.5设备故障监测预警

由于盾构配置的设备数量多，结构复杂，导致其故障发生率较高，且盾构的故障具有复杂性、多样性和耦合性的特点，一旦发生故障有可能导致盾构停机，从而导致施工效率降低、工期风险增加施工成本加大。因此，如何在现场有限的条件下快速有效的定位故障部位及原因并进行排除，是盾构施工的一个主要难题。利用大数据分析技术可以实时监测盾构设备传感器数据，实时给出相应故障位置及故障时间，从而做到第一时间发现、第一时间解决故障，以达到提高设备完好率和使用率、减少故障停机时间的风险防控目的。

3.6关联参数预警

盾构施工过程中由于地质变化或装备故障等原因会引起参数变化，但是有时并不能通过一个参数反映出来，比如某项目发生刀盘刀具严重损毁，后经分析历史数据，发现刀盘扭矩持续增大而推进速度显著降低，呈现出明显的反异差，如图所示。但是由于现场未能事前发现问题，导致事故演变到最后造成较大损失。而利用大数据分析技术可以很好地解决类似问题，通过设置关联参数上下限阈值，当平台监测到关联数据持续超过所设阈值5min，就会及时反馈预警信息到项目技术管理人员，提醒用户进行结泥饼、刀具损坏等相关性检查，从而防控更严重风险的发生。利用大数据分析技术实时检测到佛莞城际铁路项目某时间段推进速度过小，已与总推力及刀盘扭矩严重不匹配，及时发出预警提醒项目参数有异常，应检查是否发生刀盘结泥饼或者刀盘刀具损坏等情况。

4结语

利用大数据分析技术，可以实现对施工现场的生产要素进行识别、定位、跟踪、监控，建立起集监控、分析、故障预警、参数预警于一体的多维度、综合立体风险防控体系，可以及时发现危险因素并发出预警或报警，从而显著降低施工风险。另外，利用大数据分析应用技术，将行业内各地域各地层装备施工的数据收集起来，通过交互分析，可以有力地推进盾构及掘进技术行业数据资源整合和开放共享，有利于充分发挥数据的基础资源作用和创新引擎作用，为盾构/TBM安全、快速、高效、文明施工提供强大助力。

[参考文献]

[1]洪开荣．TBM施工风险与应对措施[J]．科技导报，2018，36(10）：93-100．

[2]陈馈，冯欢欢．TBM施工风险与应对措施[J]．隧道建设，2013，（33）：91-97．

[3]张恒睿．地铁超限盾构隧道暗挖改造设计[J]．铁道勘察，2015，（2）：59-62．

盾构机刀具范文篇7

关键词:清单谈判;轨道交通工程;地质角度

1PPP模式概述

近年来全国各大中城市地铁建设正有序快速地开展，由于财政资金所限，一些地方采取了PPP模式进行融资。PPP模式源于英文Public－Private－Partnerships，是指政府、私人营利性企业、私人非营利性组织和非营利性企业基于某个项目而形成的相互合作关系的形式［1］。我国学者对PPP模式的定义还没有形成统一的观点，大部分认为PPP模式有广义、狭义之分，广义的PPP模式是泛指公共部门与私人部门为提供公共产品或服务而建立的各种合作关系，而狭义的PPP模式是指一些项目融资模式的总称，包含BOT、TOT、DBFO等多种模式。我国基础设施和公共服务领域广泛采用政府和社会资本合作(PPP)模式，伴随着政策的春风，PPP模式得到了全国各地方政府的积极响应，PPP项目遍地开花，PPP大市场初步建立。目前，各地为了加快PPP项目落地、开工，在施工图尚未完成甚至初步设计或概算还未批复时即进行社会资本招标。

2项目概况

某城市地铁二号线一期工程采用PPP模式，总承包合同约定合同单价项目及总价项目价格依据招标设计文件或经批复的临时设施方案和设计文件，根据工程量清单计算规则计算工程数量，按照工程量清单组价原则进行组价，报市财政局财政评审中心审定后下浮7%予以确定。该项目属于边拆迁、边设计、边谈清单的“三边工程”。预算清单确定的流程是:发包方某城市轨道交通有限公司(下文简称轨道公司)先行下发了一版暂计量工程量清单，用于前期过程中的暂计量工作，施工方根据图纸、合同、施工方案、地质资料及现场实际情况提出意见后，轨道公司根据双方的谈判阶段性成果委托咨询公司编制一版财审清单上报财政评审中心，施工单位根据自己的诉求再上报一版预算清单。市财政评审中心根据两版清单再次组织各方谈判，并依据最终结果委托咨询公司形成最终预算清单。清单谈判的结果将直接决定项目后期的盈亏。清单谈判涉及定额选用、工程量计算规则、合同条款梳理等多个方面，是一项系统复杂的工作，本文从对清单价格影响较大的地质角度进行分析。

3具体做法

项目部承担了XX城市轨道交通二号线一期工程的一个标段，包含2个车站和2个隧道区间，其中2座地下车站采用明挖方式，围护结构为钻孔灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕，区间采用盾构法施工，均属于地下工程。地质条件对于施工进度、成本起着决定性的作用之一，因此，项目部从地质条件入手，将其作为清单谈判的重中之重。3．1盾构掘进清单谈判。3．1．1盾构硬岩定额。经对比施工隧道区间施工图纸、设计详勘报告和清单所采用的定额《江苏省城市轨道交通工程计价表》(下文统称江苏定额)，发现计价表并未涵盖盾构区间地质详勘图纸中的所有岩石强度。同时承包合同明确了当现行定额不足时，可采用相近定额按基准期工料机单价换算、补充。项目部采用了轨道定额更加成熟、单价较高、与本标段地层岩石强度更加贴近的《广东省城市轨道交通工程综合定额》(下文简称广东定额)。根据区间地质详勘报告，中风化石灰岩11－1－3饱和抗压强度为82．4MPa，中风化石灰岩10－1－3饱和抗压强度为121．68MPa，全风化页岩10－7A－1饱和抗压强度为19．12。并提出依据广东定额，本标段地层在土层基础上，可增加80MPa、上软下硬和120MPa盾构掘进清单。另外，轨道公司清单中盾构渣土外运套用土方定额，项目部根据实际，要求土层渣土外运套用外运泥渣定额，上软下硬和硬岩地层套用外运石方定额，定额子目中渣土车更换为长沙定额中的智能渣土车。3．1．2盾构带压换刀。在上软下硬地层中，坚硬岩层仅在隧道开挖面下半部分出露，下部硬岩自稳性较好而上部软岩自稳性较差，软硬不均现象明显，局部存在不均匀风化夹层，给盾构施工造成了很大的困难，施工过程中出现了很多问题。如盾构掘进姿态控制困难、刀具偏磨严重、刀盘受力不均致使主轴承受损或主轴承密封被破坏、工况转换频繁造成较大地表变形等问题。盾构掘进期间，当刀具严重磨损、刀盘土仓泥饼聚结导致掘进困难并且现场客观条件限制严格时，需要带压开仓更换刀具、清理泥饼。项目部根据地层情况和广东定额，在上软下硬地层增加带压开仓费4500元/m。3．2钻孔灌注桩工程。3．2．1长护筒。轨道公司按照每根桩2m计算钢护筒长度，由于车站地层溶洞多，钻孔灌注桩水下混凝土超方严重，因此，采用现场经批准的长护筒方案，依据现场签证按照每根桩6m计算钢护筒长度。3．2．2土方定额。轨道公司套用的2－103定额为回旋钻机钻孔Ⅱ类土。但依据详勘资料该车站土层5－3－4属于黏土，开挖方法为:部分用镐刨松再用铁锹，脚蹬连蹬数次才能挖动，未注明镐挖土的比例。在江苏定额说明土壤分类里面，黏土归类为Ⅲ类土，用尖锹并同时用镐开挖(30%)，综合判断挖一般土方定额应套用Ⅲ类土。3．2．3岩石定额。轨道公司套用的2－103定额为回旋钻机钻孔V～VI类岩石。但在轨道定额说明岩石分类里面，强度＜20MPa的归类为V类松石，饱和抗压强度20～40MPa的归类为VI类次坚石，饱和抗压强度40～60MPa的归类为Ⅶ类次坚石，饱和抗压强度60～80MPa的归类为Ⅷ级次坚石，饱和抗压强度80～100MPa的归类为Ⅸ级普坚石。根据车站地质详勘图纸，中风化石灰岩11－2－3饱和抗压强度的平均值为60．6MPa，最小值12．5MPa，最大值105．5MPa。因此，完全归类为V～VI类岩石明显不符合实际，因此项目部提出V～VI和Ⅶ～Ⅸ类岩石各占50%。

4结束语

项目部成立清单谈判领导小组，由项目经理任组长，总经济师、总工程师任副组长、各部门负责人为成员，制定了清单谈判管理办法，每月定期召开清单谈判讨论会，将每个阶段设定的目标和遇到的困难集体讨论并采取相应的对策，明确责任分工和责任人。经过持久、艰难的谈判，上述内容均得到最终的认可和批复，提高了项目的经济效益。

参考文献:

盾构机刀具范文篇8

隧道掘进机作为目前广泛使用且具有良好应用前景的掘进设备，依据掘进岩土体强度大致可分为岩石隧道掘进机和土体隧道掘进机2类，前者在国内一般称作TBM（即岩石隧道掘进机），后者一般称为盾构掘进机。岩石掘进机开挖的岩石一般比较坚硬，掘进速率、施工进度和滚刀刀具的磨损是制约施工进度与造价的主要因素。在坚硬岩石地层中，岩体一般具有自稳能力，开挖过程不需要进行特殊处理来保证岩体稳定。若碰到特殊岩体地层（如软弱岩体、大断层通过的地层），则需要考虑采用护盾来保证掘进机的正常和安全运行［1］。盾构掘进时，土体较软，易于开挖，开挖掘进速度不是盾构面临的主要问题，保证开挖面的稳定和减小开挖引起的土体沉降是盾构开挖的关键。盾构中一般采用护盾和开挖面的土压平衡、泥水平衡或者气压平衡等方式来保证开挖土体的稳定与安全［1］。

2隧道掘进机技术的研究现状

基于不同岩土体内掘进机工作模式和工程难点的不同，TBM和盾构掘进机技术的研究重点和热点问题也存在差异。

2．1TBM研究现状

如何加快岩石掘进机的掘进速率和优化开挖过程是岩石隧道工程的主要问题，故TBM技术的研究热点问题主要集中在TBM滚刀的破岩机制和施工预测模型2方面。

2．1．1TBM滚刀破岩机制

TBM的掘进过程是通过滚刀切割岩石和刀盘旋转形成连续破岩完成的，可分为2个阶段：第1阶段是刀盘在正推力作用下，滚刀对岩体产生压入作用，岩体产生变形和破坏，裂纹由滚刀接触部位产生，并且向四周扩展；第2阶段是2个滚刀之间裂纹的连接、贯通，岩片的形成，完成破岩过程［1］，因此，TBM滚刀的破岩机制研究可以分为以下方面：1）滚刀的压入过程，主要采用压头实验和数值模拟研究；2）滚刀间的切割破岩过程，采用线性切割实验和数值模拟研究。滚刀压入作用基本力学模型的研究雏形最早可以追溯到1881年，Hert分析了2个弧形物体相互作用下的应力分布及Hertzian裂纹形成和扩展机制［12］；Cook等［13］进行了平板压头作用下花岗岩裂纹的发展过程的实验研究（见图1），根据裂纹发展过程中的声发射信息和载荷变化把压入过程分为微裂纹的闭合、弹性变形、微裂纹的稳定扩展和微裂纹不稳定扩展及贯通4个阶段；Lindqvist等［14］、Mishnaevshy［15］和Chiaia［16］均进行了类似的研究，并将压头作用下的岩石分为3个区域（即粉碎核、大应变区和弹性区）。一般认为压头作用下粉碎区的形成是由延性破坏引起的，岩石高度破碎，力学行为表现为非弹性［12－19］。该区域的变形和形成消耗了绝大多数能量（占70％～85％），而其大应变区的形成、裂纹的连通和岩片的形成只消耗了5％～10％的能量［15］。按照形成部位和扩展特征，粉碎区外裂纹可大致分为中心裂纹、放射裂纹和边裂纹3类［20］。就裂纹形成的力学机制，目前主要有剪切作用、拉应力作用和拉剪混合作用3种观点［12，15，21］。随着计算机技术的发展，数值模拟方法也广泛地应用于压入过程研究。Cook等［13］、Chiaia［16］、Liu等［22］、Gong［23］采用数值模拟方法模拟了刀头的压入过程，发现刀头和岩石的相互作用比较复杂，但主要可分为粉碎区的剪切破坏作用和岩片的脆性拉破坏作用［20，22，23］。TBM滚刀破岩的核心过程是滚刀间裂纹的贯通以致形成岩片。目前，滚刀间的切割破坏过程研究主要是通过全尺寸的室内滚刀切割实验进行的，而其中比较有代表性的实验方法是科那拉多学院提出的线性切割实验［24－25］。Snowdon等［26］对英格兰地区的岩石进行了一系列的线性切割实验，实验中测定了不同刀间距S和切入深度P工况组合下的滚刀作用力和破岩体积，并在此基础上计算了比能，进而确定最优刀间距与切入深度比值S／P，该实验方法和结果具有开拓性和代表性，尔后不同的研究者都是按照该实验的方法流程进行的。针对线性切割实验设备组装耗时、设备比较昂贵等缺点，部分研究者尝试运用数值模拟方法仿真模拟线性切割实验过程。JungWooCho等［27］运用AUTODYN3D数值软件尝试模拟了TBM滚刀的切割滚动过程，证明了数值模拟方法在线性切割实验方法模拟上运用的可行性。

2．1．2TBM施工预测模型

TBM施工预测模型一方面可以为业主对TBM开挖所需工期提供参考，对工程经济进行评估，选择合理的开挖方式，另一方面，施工单位可以依据预测模型来编排施工进度，并且对实际开挖进度和预测进度进行比较，找出施工过程中存在的问题，进而指导施工。另外，设计人员、TBM机器制造商以及相关科研人员根据实际的开挖性能参数，分析开挖过程中岩体参数、设备运行参数的匹配关系，优化预测模型，并为TBM运行参数和TBM机器设计参数提供合理的改进意见，促进TBM技术的发展。因此，TBM预测模型受到广泛关注，成为TBM研究的热点问题［1］。由于工程岩体所处的地质环境复杂多变，岩体力学特性和结构特征表现出强烈的非线性、不均匀性和各向异性，加上TBM系统作用因素的多样纷杂，造成了岩体和刀盘之间相互作用认知和描述的困难，给TBM掘进性能的评估和预测带来了巨大挑战。预测模型的发展已经经历了40a，众多工程建设者、学者设计了多种预测模型。按照模型建立方法的不同，大体可以分为理论方法和基于现场数据的经验方法2类。目前，理论方法大部分是通过分析滚刀和岩体作用机制出发，推导滚刀作用力、滚刀尺寸、切割参数与岩石力学参数的关系，求解理论或者半理论公式，用于实际工程中；或者是通过室内线性切割实验的方法，测定滚刀推力、侵入深度等数值，分析、回归它们与岩石力学属性、滚刀尺寸的数学关系，得到滚刀作用力的预测公式［1］。Roxborough等［28］、Ozdemir等［29］、Sanio［30］、Sato等［31］、Rostami［32］基于室内压入实验或者全尺寸下的线性切割实验模型推导，获得了滚刀和岩石之间的相互作用关系，得到了滚刀正推力和滚动力的计算公式。实际TBM刀盘运动方式比侵入实验和室内线性切割机上滚刀运动作用方式复杂得多，这些导致了理论预测方法在实际应用中还不成熟，基于此，学者们研发了基于现场TBM掘进数据的经验预测模型方法。基于TBM现场掘进数据的经验预测模型经历了由单因素预测模型到多因素预测模型的发展历程，其间伴随着对TBM滚刀破岩机制和作用模式认识不断深入的过程。目前，具有代表性的预测模型包括科罗拉多矿业学院的CSM预测模型和挪威科技大学发展的NTNU预测模型。另外，Barton基于大量隧洞TBM掘进数据对Q岩体分级模型进行了修正和改进，其提出的QTBM预测模型也受到了极大关注。近期，Gong基于新加坡深埋污水处理系统TBM开挖数据提出的岩体特性模型也具有较大的影响［1］。TBM系统和岩体的相互作用是高度复杂的非线性和不确定过程，由于模糊数学和人工神经网络在处理非线性和不确定问题上的优势，部分学者运用人工智能的数学方法建立了TBM的预测模型［33－36］。目前，TBM掘进性能预测模型的研究呈现百花齐放的态势，不同的学者针对不同的工程，采取回归分析或者人工智能等数学工具建立了不同的预测模型，在各自工程应用中均取得了不错的效果。但目前还没有一套普遍适合不同工程的预测方法和模型，应该说预测模型对岩体特性和TBM机器参数的依赖性比较大，故目前对于不同的工程，在充分考虑TBM系统作用力、岩体特性和岩体赋存环境的基础上，需要有针对性地建立预测模型，并提高预测模型的拟合和预测精度。

2．2盾构掘进机研究现状

盾构掘进机一般都运用于土体或者软弱岩层中，破岩掘进过程比较容易，但掘进过程中掌子面的稳定和地面沉降控制是工程的主要技术难题，也是盾构技术的研究热点。盾构施工掘进面稳定研究主要包括掌子面支护压力和极限支护压力大小的确定、掌子面破坏模式和机制研究以及掌子面支护压力控制等，研究的方法和手段包括理论推导计算、现场资料实测分析、室内物理模型试验研究及数值模拟等。在盾构掘进施工过程中，整体破坏是掌子面破坏失稳的主要模式，目前主要有塑性极限理论分析方法和利用掘进面前方滑动体力的平衡进行稳定分析2种理论分析方法。不同学者通过假定掌子面前方不稳定块体形状的不同，各自分析研究得出了一些有益的结论，并在此基础上研究了掌子面压力控制参数。值得一提的是，近20a发展起来的人工智能方法也越来越广泛运用于掌子面稳定方面的研究中［37－38］。盾构施工过程中对地层的扰动作用是盾构技术研究的另外一个重要方向。地层的位移是由于地下水位降低、开挖面的应力释放、盾尾空隙的发生和掌子面支护压力等原因引起的土体扰动造成的，主要表现形式包括地表的沉降和隆起。地表的沉降主要由土体损失和固结沉降2部分组成，地表隆起主要是因为掌子面支护力过大形成的。就地表的沉降过程来看，可以分为初期沉降、掌子面沉降、尾部沉降、盾尾空隙沉降和长期沉降5个阶段。隧道施工期间地表沉降影响因素比较复杂，主要包括隧道埋深、岩土体物理力学参数、隧道尺寸、施工方法及支护方式等。目前，地表沉降分析方法主要包括经验法、模型试验法、理论预测法和数值模拟方法［37－38］。

3隧道掘进机技术研究和发展趋势探讨

盾构机刀具范文篇9

关键词：超大型盾构；自主研制；创新驱动；品牌建设

一、国产超大型盾构研制的背景

盾构工法于19世纪初在英国产生，至今已经有200年的历史。19世纪末到20世纪中叶，盾构工法相继传入美国、法国、德国、日本等国。20世纪60年代到80年代，盾构工法发展得到进一步完善，且成效显著。1984年，我国首次应用从日本引进的盾构机，建成了上海市芙蓉江下水道总管工程。盾构机如地下游龙一般的掘进方式让刚刚打开国门的国人大开眼界，使用盾构机不用开挖地面、不用爆破土石，而且掘进速度快，有利于人员安全和环境保护，这对地下施工来说有着巨大的优势。此后，盾构机在我国隧道施工中开始普及，在庞大的中国基建市场上，充斥着各种国外品牌的盾构机。2010年以前，我国工程建设所需的大直径、超大直径盾构机完全依赖国外进口。2001年，国家“86计划”正式包含了“隧道掘进机的主要技术研究”，启动了国产盾构机的研发之旅。2010年，中国交通建设集团有限公司（以下简称“中交集团”）敏锐地看到轨道交通和城市基础设施建设的风口，发挥央企优势，在江苏省常熟成立中交天和机械设备有限公司（以下简称“中交天和”），集中力量打造国产盾构机专业制造商。中交天和工厂及厂房刚开始建设，中交集团承接的南京纬三路过江隧道工程，需要两台刀盘直径超过14米的超大型盾构机。南京纬三路过江隧道是当时我国首个复合地质条件下的超大型隧道工程，也是当时世界上同类隧道中规模最大、距离最长、水压最高、地质条件最复杂的隧道。国外唯一能够提供这种设备的厂商以施工风险高为由，开出7亿元一台的天价，且制造周期远超工程预期。刀盘直径超过12米的盾构机在国际上被称为超大型盾构机，但当时国内还没有一家企业能够制造10米级的盾构机。设备买不起，工程等不起，没有技术就要任人宰割。由此，中交集团决心自己进行研发和制造。

二、国产超大型盾构品牌建设的主要做法

（一）啃下硬骨头，立足自主研制

当南京纬三路过江隧道项目公示决定采用国内自主研制的超大型盾构机时，行业内出现了各种反对和质疑。“为什么不采用欧洲品牌盾构？”“中交天和能造成超大直径盾构机吗？”“国产的超大型盾构机能用吗？”“若因国产盾构机的质量问题，导致隧道被水淹了怎么办？这安全风险责任该由谁来承担？”漫天的反对和质疑之声和各种无形的干扰让中交集团深感巨大压力，同时也让中交集团领导意识到实现超大型盾构机的自主研制，打破国外某品牌盾构机在国内的垄断局面，解决大型隧道施工设备技术难题的意义重大。1.设计创新超大型盾构机和中小型盾构机的设计理念完全不同，没有任何资料可以借鉴。国内已完成施工的直径14.5米以上的泥水气压平衡式盾构机仅有5台，其中，4台由德国制造，1台由法国制造，且所穿越地层均为软土地层。行业中没有类似的工程案例，更没有一家盾构机制造商能够提供有成熟经验的盾构机。若要完成这项任务，不仅需要研制出中国最大的复合式泥水气压平衡盾构机，在此过程中还需要进行一系列的技术创新。在整个研发过程中，中交天和技术团队面对的问题很多都是第一次。要达到既定效果，研发设计难度极高，有的关键部位修改就达到60余次。整个过程下来，最终设计确认的图纸达6700多张。修改的图纸不计其数，设计、修改、检验、再修正，不断循环，直到得到最佳方案。在此过程中，中交天和还多次遭到国外企业的技术封锁。管片同步施工搬运系统是超大型盾构机的重要组件，当时国际上只有一家德国企业能够生产，中交天和起初想直接购买这套组件，但是，当这家企业知道中交天和在自主研发盾构机后，竟开出了天价合作费。中交天和索性彻底放弃进口，全部自主攻关。经过创新研发，这套设备成功问世，不仅节约费用近千万元，而且为今后制造全系列盾构机提供了技术保障。油缸是盾构机的关键部件之一，此前，大型盾构机的油缸全部依赖进口。一台超大直径盾构机设计推力接近3万吨，需要58根油缸，每根油缸重达8吨，国外企业开价每根50万元。中交天和再一次给自己加压，联合国内企业共同研发。经过近半年时间，国产超大型盾构油缸研制成功，成本降低一半以上。通过联合攻关，中交天和还开发出了超长距离掘进刀盘技术、刀盘伸缩机构、世界首创氦氧饱和带压换刀技术等，获得知识产权18项，发明专利9项。2.制造创新厂房尚在兴建，加工结构件的配套设备不齐全，中交天和就边建厂边造盾构，双管齐下。大型钢构件的焊接是一只拦路虎。在建厂初期需要焊接大批量不同规格种类的结构件，要保证长达130米，重达约4800吨的“钢铁巨龙”的钢结构焊接质量也是难点之一。例如，刀盘的焊接，要将2000余片不同厚度的钢板焊接成一体，同时要满足水密性及气密性0.8兆帕的抗压，难度非常大。焊接技师需要通过正面、反面分别焊接15层和13层焊条，而且确保每层都要经过探伤，保证不存在比头发丝还细微的裂纹和砂眼，每一层焊接前用钢丝刷或气爆清净上一层的残屑，反复焊接、清渣、再焊接的堆砌循环，一旦伤检测发现有裂纹和砂眼马上返工处理。此外要保持钢板持续恒温加热状态，两组焊接人员24小时轮班作业。焊接结束后，需要解决电焊刀盘钢构件之后内应力释放的问题。由于大型焊接构件正常释放能量需要几年的时间，在缺少大型钢构件的退火炉情况下，中交天和因地制宜地自制了“土制消能炉”——通过在钢构件外面制作一个100多平方米的房间，房间内部贴满加热片和石棉保温层，将刀盘包围，用加热保温的方法，将需要数年时间释放的内应力缩减成数天时完成，有效保证了建造工期。2011年12月，作为中国首台拥有自主知识产权、直径达15.03米的超大型泥水气压平衡复合式隧道掘进机，在中交天和工厂顺利下线，“天和一号”从设计到交付使用只用了短短14个月。2012年3月孪生兄弟“天和号”盾构机也顺利下线。2015年6月和7月，南京纬三路隧道南北两条线先后贯通。在施工中，盾构机创造了单日最高掘进26米、长江底砂卵石地层连续掘进2580米不换刀等世界纪录。两台盾构机获得了工业和信息化部中国首台套鉴定、中国机械工业科学技术一等奖、科技部国家重点新产品项目、江苏省科学技术奖一等奖等殊荣。

（二）甩掉拐杖，全面推动实施国产化

1.调试自主盾构机是高智能化和集机械、电气、液压、控制、光学技术为一体的高端装备。盾构机的出厂前调试既要检验设计安装的各项部件技术参数，又要检测整体性能是否满足要求，是一项团队合作密切、综合性强的工作，需要调试人员具备扎实的专业知识和丰富的现场工作经验。一开始，中交天和还是依赖外国人来进行调试。由于外国工人服务费用高昂，中交天和决心甩掉拐杖，培养人才自己干。事实证明，只要有决心，任何事情都能干成。从初期的“没人会”到现在的“人人会”，无论小直径还是超大直径盾构，全部自己调，彻底断掉了对国外的依赖，中交天和在调试方面成本大幅缩减。2.全面实施国产由于原材料及基础性研究的不足，盾构机的核心关键部件如主驱动作为盾构机的最关键核心部件，其应用的关键零部件（电机、减速机、主密封、主轴承、变频器等）大多依赖进口，长期被国外所垄断，而且进口配件价格昂贵，供货周期长，售后服务不及时。一系列卡脖子技术一直制约着我国盾构产业国产化的进展。中交天和在大力创新研发的同时，致力于推动核心零部件的国产化，联合国内供应商陆续开发了电机、减速机、主密封、主轴承等关键部件。目前，许多核心零部件已实现国产化，并在多个项目广泛应用，盾构国产化率已达95%以上。2021年9月，由中交天和自主研发的世界首创高寒高海拔、大深度、超大直径硬岩竖向掘进机“首创号”下线，采用全智能化掘进技术，零部件实现全国产化。

（三）创新驱动，弯道超车

通过坚持持续创新，中交天和将超大直径盾构核心技术牢牢掌握在自己手中，并实现了弯道超车，掌握着诸多世界首创或先进技术。比如超大直径盾构机超长距离不换刀技术，可实现该盾构连续掘进5000米不换刀；超大直径盾构机创抗浮技术，能有效解决管片上浮难于控制的世界级工程难题；刀具光纤磨损检测技术，实现了刀具实时监测；盾尾磨损检测技术，实现了盾尾磨损实时监测；全智能化管片拼装技术，只需一个按钮，盾构机就能实现隧道内管片的自动运输抓举拼装，可以大幅提高管片拼装质量，更可减轻工人作业强度；同步掘进技术实现了盾构机掘进拼装同步，较国内外同类装备掘进效率提升30%-50%；智慧化远程安全监控管理系统，可实时记录盾构掘进数据，管理风险边界，及时报警并提供解决措施预案，还可实现盾构机远程故障诊断及远程控制，实现盾构机全生命周期管控；绿色环保管路延长装置，彻底解决了隧道内泥水溢出的施工环境污染等。

（四）品牌传播，打造中国盾构名片

加强品牌宣传，通过策划创新产品下线、成功应用等重大新闻事件的传播引起广泛关注，大幅度提升中交天和的品牌形象。中交天和新型海上风电嵌岩钻机在三川风电莆田平海湾海上风电场完成国内海上最大直径嵌岩单桩钻孔项目、中国首台救援掘进机“天和一号”、马来西亚东海岸铁路用“巨无霸”走出国门、全球首创压注工法（DTSES）新型TBM掘进机下线、史上最“萌”盾构机——“振兴号”已顺利过江、世界首台大直径、大扭矩加压钻进式竖向掘进机刷新纪录、大国重器打破垄断成就孟加拉国人民隧道梦、国产最大直径盾构机下线等专题被央视、人民日报、新华社、经济日报、中国日报、科技日报、环球网等国内主流媒体争相报道，多家媒体转载，其中多条新闻被新华社进行外文报道，向世界展示了中国“智造”“中国创造”风采。创新形式，通过邀请国内主流媒体走进南京和燕路过江通道项目施工，众多重磅媒体平台对现场的深度报道让更多的人近距离、深程度了解天和盾构机的创新应用与显著成绩等，宣传效果显著，中交天和品牌影响力持续扩大。

三、国产超大型盾构品牌建设取得的成效

（一）突出重围，引领行业迅速发展

中交天和两台超大型盾构机的研制成功，一举打响了国产盾构机的品牌，树立了国产超大型盾构机的崭新形象。结束了大型和超大直径盾构机完全依赖进口的局面，对我国基础设施建设提供了有力的技术支撑，不仅节约了数十亿元人民币的费用，更自此开创了中国盾构隧道掘进的新篇章，超大型盾构机自此开始国产化历程。中交天和的成功也推动了国内同行及配套企业的发展。此后，国内其他盾构机企业也异军突起，刀盘直径14米以下的盾构机已经基本不再需要进口，中国出口的盾构机油缸等重要配件占领了世界市场的一半以上，并且返销到了原先的盾构机强国。从打破国外垄断的中国首台套超大直径盾构“天和号”，到首台采用自主技术和多项国产核心零部件设计制造的南京和燕路过江通道工程“振兴号”、全球首创的新型TBM掘进机“雪山号”“雪莲号”、国内首台超大直径同步掘进机“兴业号”、中国最大直径盾构机北京东六环改造工程“运河号”、国内在建承受水压最高直径最大盾构隧道用超大直径盾构机“聚力一号”、全球首创高寒高海拔大深度超大直径硬岩竖向掘进机“首创号”，这些年中交天和坚持自主创新、坚韧攻关，克服风险挑战，形成了系列具有中国自主知识产权的核心技术，引领隧道掘进机研制不断迈向新高端，推动了隧道施工技术与工艺的创新发展。

（二）走出国门，服务一带一路建设

自2016年始，中国超大型盾构品牌积极向外突破。2018年3月13日，孟加拉国卡纳普里河河底隧道用12.12米超大直径盾构机下线仪式在中交天和举行。这是中国出口的第一台超大直径盾构机，也是南亚地区使用的最大直径盾构机。这场庆典被视为中国盾构机发展历程中的里程碑事件，终结了海外超大直径盾构机市场一直为国外垄断的局面。同年9月，用于中印尼两国元首亲自确认和直接推动的新时代中印尼两国发展战略对接、共建“一带一路”的旗舰项目和印尼海洋支点战略对接的重大项目，中国高铁全方位整体走出去的第一单，东南亚第一条最高时速达350公里的高铁——印尼雅万高铁1号隧道的直径13.19米超大盾构机在中交天和下线，再次刷新中国出口海外超大直径盾构机纪录，并成为亚洲铁路建设中最大的盾构机。孟加拉国卡纳普里河河底隧道用盾构机于2020年8月抵达，孟加拉国历史上首条超大直径隧道顺利贯通；同年11月，雅万高铁一号隧道顺利贯通，为该高铁早日实现全线通车奠定了坚实基础。中国超大型盾构品牌和技术在一带一路建设中大放异彩。

四、结语

从落后百年逆袭到世界领先，高端装备制造国产化这条路走得并不容易。中交天和凭借锲而不舍的钻研精神和自主创新能力，带领中国超大型盾构机不断“掘进世界”。综上所述，中国高端装备制造品牌要突出重围，归根结底要以自主创新为内核，坚持创新驱动，不断增强原始创新能力，掌握核心关键技术，实现高水平科技自立自强，才能让品牌稳立世界之林。

参考文献

[1]刘宣宇.盾构技术的发展与展望[J].施工技术，2013，42（01）：20-23，82.

[2]陈馈，冯欢欢.中国盾构技术的发展与创新[J].建筑机械化，2012，33（S2）:12-15，6.

[3]薛备芳.我国盾构掘进机的现状和发展策略[J].世界隧道，1999（06）：26-31.

盾构机刀具范文篇10

关键词:综合管廊，盾构法，施工技术

1概述

近年来，国内的大部分城市普遍存在因各种市政管线的维修和改迁，重复开挖城市道路而形成的“道路拉链”现象，造成经济和人力的浪费，为此的道路施工更是造成交通堵塞、居民出行不便的原因之一［1-3］。管廊的建造有效的解决了城市高速发展而造成的“道路拉链”及“蛛网式”架空线等问题。目前，综合管廊的建造有明挖法施工和暗挖法施工两大类，暗挖法施工以顶管和盾构为主［4-6］。本文以沈阳综合管廊项目为工程背景，分析综合管廊盾构法施工中存在的技术难题，提出盾构分体始发、空推过节点井、锚索处理、小半径掘进、先盾后井等施工技术，为施工的顺利进行提供保障。

2工程概况

沈阳市地下综合管廊(南运河段)PPP项目是首个在旧城区建造的盾构管廊，全长约12．8km，管廊结构为内直径D=5．4m的盾构隧道。本工程划分为7个盾构区段，共设29个节点井，其中7个盾构井，22个工艺井。经地质勘探，盾构区间地层主要由第四系全新统和上更新统黏性土、砂类土及碎石类土组成。盾构区间隧道施工范围内所处地层主要由圆砾层、砾砂层及粉细砂层组成，地质软硬不均。地下水为第四系松散岩类孔隙潜水。潜水主要赋存在第四系全新统冲积、冲洪积及第四系上更新统冲洪积地层中，是影响地下管廊盾构施工的主要地下水。

3盾构管廊施工难点分析

1)老城区的盾构机始发。本管廊工程经过的地区为城市的已有建筑物区，沿线施工条件极为复杂，场地狭窄，盾构始发竖井纵向长度约50m，本工程采用的土压平衡式盾构机由6节后配套台车组成，总长约80m，始发竖井不能满足盾构整体始发要求。而且缺少掘进参数试验条件，使始发期间的施工控制难度增加，国内类似条件下施工的情况较为少见。2)盾构机高效过节点井。综合管廊沿线设置节点井较多，导致盾构施工需进行多次接收及始发工作，明显的加大了盾构施工风险，且对于施工进度影响较大。盾构过节点井，需多次穿越加固区及磨围护结构桩，对刀具配置要求高。盾构区间大部分节点井先施作并封顶，盾构在封闭节点井空推通过，过节点井管片拆除难度大。部分节点井位于曲线段，盾构在导台空推过节井二次始发姿态难以控制。3)盾构过锚索施工区。运用盾构法修建综合管廊将不可避免地下穿、侧穿大型建筑物。而北方地区的房建工程基坑支护设计大多采用桩锚形式，由于规划的地域差、时间的不同原因，其设计未考虑到锚索与新建管廊工程的关系。加上城市建筑物密集，部分管廊区间不可避免地穿越既有锚索区域，给盾构施工带来了诸多不利。盾构刀盘被锚索缠绕，使盾构无法正常施工，增大了施工风险;若锚索数量众多，则要多次开仓取出缠绕的锚索，大大增加了施工成本和施工风险。4)富水砾砂地层盾构小半径掘进施工。盾构区间左线于里程左K0+346．6～左K0+638．2盾构以305m小半径曲线过河段施工。过河段施工时地下水位高，砾砂层粗骨料直径大且数量多，砾砂层地层结构松散，砾石含量高，地层自稳性差，地下水丰富。盾构刀盘、刀具及螺旋输送机磨损严重，出渣控制难度大，地表沉降控制难度大。小曲率半径的盾构施工为了使隧道轴线与设计轴线相吻合，盾构掘进过程中需要进行连续纠偏。曲线半径越小，越难拟合，掘进轴线控制比较困难。常见隧道轴线偏离、管片错台和崩裂、管片上浮和扭转、渗漏水等质量问题。5)盾构和节点井的施工顺序。在城市地下综合管廊施工过程中，多数沿市政道路敷设，节点井占用马路及路旁绿化带，施工场地范围内市政管线众多，交通导改、管线迁改、树木改移难度大，时间长，影响节点井基坑与主体结构施工进展。由于节点井处交通繁忙的道路，而基坑施工同时又不能阻断交通，井位地面管线极其复杂，前期改移工作难度很大，严重制约着区间盾构施工。若按传统工序等节点井施工完成后再进行盾构隧道施工，整个工程将无法在约定工期内完成。

4地下综合管廊盾构法施工措施

1)已建城区的盾构机分体始发技术。由于场地条件的限制，盾构机不能整体从节点井始发，所以采用盾构分体始发技术，即盾体和部分后配套设施分离，盾体掘进后达到一定的长度，后配套实施全部下井，再以整体始发的模式进行掘进施工。通过分体始发设备改造及经济性分析、分体始发掘进参数的控制，高效的解决了盾构分体始发的施工技术，如图2所示。针对节点井多、管片拆除困难等问题，采取盾构空推过节点井，钢导台接收盾构机，全拼混凝土管片中增加钢管片，便于盾构过节点井后快速拆除井内混凝土管片。导台采用H400×400型钢加工，钢管片采用H175×175型钢和20mm厚Q235B钢板焊接而成，钢管片拆除后可重复使用。图3为盾构过点井型钢管片结构图。3)盾构过锚索施工区施工技术。针对盾构管廊区间和锚索的冲突，提出开挖竖井加横通道作业面矿山法施工，采用洞内张拉法、钻进套取法拔除锚索的方法。即先开挖竖井作为下一步施工的通道。然后，在竖井开挖到设计位置后进行封底，沿与盾构中心平行的方向向一侧进行开挖横通道，开挖长度约30m。横通道贯通后进行锚索的拔除。最后，锚索拔除完成后对横通道及竖井进行密实回填。锚索拔出后盾构机通过，该技术保证盾构的顺利掘进。4)富水砾砂地层盾构小半径掘进施工技术。根据富水砾砂盾构掘进经验，结合盾构始发前100m掘进情况，优化盾构的掘进参数、土压力控制、出土量控制、控制注浆质量、强化渣良。提出富水地层小半径盾构掘进姿态的控制、盾构掘进控制、管片选型及拼装、成型隧道管片质量的控制参数和方法，有效的保证盾构掘进的顺利施工。5)先盾构井施工技术。针对复杂的节点井和盾构的施工顺序，解决制约工期的难题，采取“先盾后井”工艺施工，即节点井围护结构施工完成后盾构机掘进通过节点井，待区段贯通后再进行节点井开挖等后续施工。通过对“先盾后井”施工工序的合理安排、内支撑体系选择、吊脚桩的处理、土方开挖的研究，解决了先盾后井的施工难题。提出管片纵向约束力替代措施和竖向力的抵消措施，安全地拆除管片。

5结语