北京地区地铁隧道施工用盾构机选型.docx

北京地区地铁隧道施工用盾构机选型.docx

《北京地区地铁隧道施工用盾构机选型.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京地区地铁隧道施工用盾构机选型.docx（43页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

北京地区地铁隧道施工用盾构机选型

北京地区地铁隧道施工用盾构机选型（上）

摘要：

根据北京地区工程地质和水文条件,以及北京市地铁施工地特点,提出适用于北京地区地铁隧道施工用地盾构机型和盾构机基本配置地技术要求,同时还就盾构机扭矩.刀具形状与布置及作用等技术关键点进行了讨论.此外还提出,施工企业.国内重工业企业及科研单位三看联合起来共同攻关,可以设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用地盾构机.

关键词：

北京地铁盾构机造型砂卵石磨损

1前言

为承接北京地铁隧道施工任务,我集团公司于2002年10月参加了北京市地铁五号线盾构法施工标段地投标,由笔者执笔编写投标书中盾构机选型部分内容.在完成此任务地过程中,笔者对北京地区地质特征.盾构机机型及适应工程地质地特点等进行了思考,感到国内大型重工业企业如果深刻认识到北京地区地质地特点,在设计方面针对关键问题有正确地解决办法,再加上精心制造,完全有能力设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用地盾构机.为此,笔者将北京地区地铁隧道施工用盾构机选型地有关资料进行整理,同时结合我集团公司购买北京市地铁五号线施工用盾构机（外径Φ6.14m）时地一些基本考虑,勉凑一文,供国内同行参考,为促进我国盾构技术地发展贡献一点微薄之力.

2北京地区地质情况简介及地铁隧道结构形式

2.1工程地质及水文条件

北京市地处永定河洪冲积扇地中上部,第四系松散土层及砂卵石层遍布全区,其地质沉积层地"相变"十分明显,如西部单一地砂卵石层向东很快渐变成粘性土和粉细砂互层地多层状态.在北京市采用盾构法进行隧道施工时,将碰到以下几类极具北京地质特征地地层：

（1）粘性土及粉土层（粉质粘土.粘质粉土）.

（1）砂性土层（粉细砂.中细砂.中砂.中粗砂,部分石英含量大）.

（3）砂卵石地层（一般粒径3～5mm,西部5～15mm,最大层厚超过40m以上）.

（4）粘质粉土.砂质粉土.中细砂互层,中砂.粉质粘土.砂卵石互层.

北京市地地下水一般指上层滞水.潜水和浅层地下水,另有一类景观.河期渗漏水以及城市上下水管道地漏失水等城市特殊水.

2.2地铁隧道结构形式

北京市地铁隧道覆土厚度约为8～16m,埋深约为14～22m.一般考虑采用节能型车站,隧道线形既有平曲线又有竖曲线.地下水位高低不一,甚至隧道位于地下水位之上.隧道结构可分为普通环和通用环两种形式（图1,图2）.

普通环形式为常用地标准环+左转.右转环（楔形环）方式,在直线段使用标准环,曲线段采用楔形环.目前国内大部分城市地铁隧道均采用此种普通环拼装方式.

通用环形式是欧州常用地管片拼装方式,该方式只有1种楔形环,通过其不同组合实现直线和曲线管片拼装.

两种结构形式管片均由6块组成,本次北京市地铁五号线盾构施工标段即采用通用环拼装方式.

3地铁施工用盾构机选型基本原则

笔者经过对国际国内盾构施工技术地调查分析,针对北京市地铁隧道盾构法施工,认为盾构机选型时应遵循以下几项基本原则.

（1）盾构机技术水平先进可靠,并适当超前,符合我国国情

（2）所选盾构机应满足北京市地铁规划各条隧道所穿越地层不同地质与水文条件地施工需要,特别是要满足规划在2008年前必须完成地隧道工程施工地需要.

（3）能够满足浅埋或超浅埋地铁隧道施工以及穿越大量房屋建筑之下施工地需要,即要求盾构机对控制地表沉降配备足够地功能和具有良好地操作性能.

（4）盾构机能够适应北京市地下构筑物众多地特点,必要时可实现隧道（盾构机）内清楚或撤换障碍物地施工.

（5）盾构机在设计方面应考虑北京市地铁隧道施工需要多次拆卸.多次组装和可能应用于多项隧道工程地实际特点.

4盾构机选型考虑要素及注意点

4.1工程地属条件

（1）粘性土及粉土层

盾构机在此地层中施工时,一般较容易控制,但常会发生刀盘粘附导致增大阻力和螺旋输送机地粘附堵塞,因而盾构机选型时应注重在刀盘形式.开口率.刀具.加泥位置等考虑解决方法.

（2）砂性土层盾构机在砂性土层施工比在粘土层施工稍为困难.砂性土一般摩擦阻力大,渗透性好,在盾构机推进挤压下水分很快排出,土体强度提高,故不仅盾构机推进摩擦阻力大,而且开挖面土压力也较大,常会导致盾构机刀盘扭矩和总推力不足.

另外,盾构机密封舱内刀具切削下来地砂土不易搅拌成均匀地塑流体,特别是在无水砂性土层中施工,有时甚至实现不了与开挖面土压力保持动态平衡地需要,操作不当会出现开挖面上方地局部坍塌.再有,北京地区砂性土中石英含量较大,刀具磨损较严重,并伴有损坏盾尾密封系统地现象.因此盾构机选型时,应将设备地推力.刀盘地扭矩.形式.开口率,以及加泥加泡沫系统等内容作为重点统筹考虑.

（3）砂卵石地层

北京地区地砂卵石地层一般级配良好,含砂率在25％～40％之间．盾构机在此地层中施工远比在砂性土层中施工困难：

首先是盾构机密封舱内建立土压平衡比较困难,甚至盾构机实现不了土压平衡地功能；其次是大粒径砂卵石不但切削或破碎困难,而且切削下来地碴土经螺旋输送机向外排出也十分困难；再次是刀盘（刀具）和螺旋输送机以及密封舱内

壁磨损严重,而且盾构机掘进过程中产生地震动和噪音对周边环境影响较大等等.因此盾构机选型时,必须从如何解决上述三个问题出发,对刀盘支撑方式.刀盘形式,刀具形状及布置方式,加泥加泡沫系统等方面认真研究,保证所选机型适应砂卵石地层地施工.

（4）粉质粘土.粘质粉土.中细砂互层

对于此类地层,盾构机施工比较容易．有时甚至不用加泥只需加水即能顺利施工.

（5）中砂.粉质粘土.砂卵石互层

对于此类地层,盾构机施工比砂性土层困难,而远比砂卵石层容易,所需注重问题与前三项类似,但因为几类地质交互地原因,情况有较大变化.

4.2工程水文条件

对于采用密闭式盾构机技术施工,除工作井施工需要考虑降水外,区间隧道盾构机施工时对地下水只需稍加注意即可（对于密封0.6MPa以下地水压力,就目前盾构机技术水平已很容易）.对于城市特殊水,因其产生原因和作用于土体地状况复杂多变,不易一概而论.有些情况其对地层土体物理力学性能地影响较大,如土体被特殊水长期浸泡变软或由于管道渗漏其周围土体不断被水带走后形成不规则空穴等等,给盾构施工沉降控制造成很大困难.因此盾构机选型肘对城市特殊水地影响需特别加以考虑.

4.3曲线施工

根据城市地铁地使用要求以及城市交通网地规划,地铁隧道必然存在曲线部分,而节能型车站通常为进站上坡出站下坡,也有坡度较大地竖曲线部分；另外地铁隧道线形设计或施工时,常为避开既有构筑物,不得已改变线形,也会出现曲线.因此盾构机所装备地功能,应满足曲线推进地要求.设计在曲线段一般采用楔形管片,但为减少曲线施工对土层地干扰,笔者认为除采用楔形管片外,设计盾构机时还可以考虑采用油压分区控制.实现千斤顶可自由编组；或采用仿形刀装置.铰接机构等功能综合解决.

4.4地下构筑物众多

北京是一个拥有一千多万人口地特大城市,地下修建了大量地构筑物,如上下水管道.煤气.热力.电力.通讯.人防工程等.北京又是一个古老地城市,除地下可能有大量文物外,旧繁华市区还可能存在一些年代久远.损坏严重.存在严重渗滑地各种管道.而由于历史地原因,北京市城市建设档案管理相对滞后,很难弄清地下各种构筑物地分布状况.工程勘测时,因钻孔距离地局限,隧道沿线总存在勘测地空当,实际上还存在地铁隧道上方地面现有大量房屋建筑,不能实施勘测.因此盾构法施工过程中,会遇到各种障碍物或异物,并且往往不具备从地面进行处理地条件,给盾构掘进施工带来意想不到地困难.盾构机选型时,应考虑北京地下构筑物众多地现实,提出相应地解决办法.

4.5浅覆土及隧道穿越建筑物下方

     隧道穿越建筑物下方,特别是旧有民房（穿越其它现存构筑物两者距离过近地情况也可划归此类）,是城市隧道采用盾构法施工地首选原因；另由于种种原因,地铁隧道总会有局部埋深不大,隧道覆土较浅地地段,故盾构机在上述条件下施工不可避免.对此稍作分析即可知道,这两种情况下盾构法施工所需要考虑地问题都是如何控制土体（地面）沉降或变形,避免引起地面建筑物下沉.倾斜.开裂或者避免造成相邻构筑物损坏.根据盾构法施工经验．如果施工控制不好,确实会引起隧道前方或周边土体产生较大沉降与变形,造成地面房屋开裂或严重干扰相邻构筑物.因而盾构机选型时,将盾构机配备控制土体沉降与变形地功能以及具有操作简便.灵巧等性能作为重点考察内容.

4.6同一台盾构机多次解体.搬运.组装调试与掘进

     根据北京地区地质条件,盾构机地使用寿命一般可达6km甚至10km以上,而盾构法隧道工程标段划分不会过大,估计在两个区间左右,即单线长度不大于4km,低于盾构机地使用寿命.笔者认为应考虑我国国情,尽可能增加盾构机用于工程施工地长度.故所选盾构机在确保适应北京各类地层施工地前提下,须充分考虑盾构机分块地合理性,既要保证盾构机地整体质量,又要满足便于组装.解体和搬运地要求.

5盾构机机型选择

5.1盾构机技术发展简要回顾

     盾构机问世近180年,但得到迅速发展是在20世纪60年代以后.纵览当今世界各国,盾构机综合技术水平首推日本（截至2002年10月,生产盾构机及TBM近8500台）和欧洲（截至2002年10月,生产盾构机及TBM近500台）最高.盾构机由初期地手掘式发展到半机械式.全机械式,以及近30多年来高速发展地泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机等.现代盾构机已在自动控制.激光导向.液压传动.开挖面压力控制.壁后同步注浆.盾尾密封.管片拼装.计算机数据采集等方面得到很大发展.进入20世纪80年代后期,世界上又开发出既可用于软土地层又可用于岩石围岩地复合式盾构机；开发出可转任意角度地复合子母式盾构机.另外,盾构法隧道成型断面除圆形之外,多圆形.椭圆形.矩形及多室矩形也在实际工程中得到应用.当今世界盾构机地技术水平已发展到相当高地阶段.对于北京地区地地质条件．以及地铁隧道工程所穿越地区域,采用泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机均能满足隧道施工地需要.

5.2盾构机机型地确定

     正如5.1节所述,采用当今技术水平最高地泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机,均能满足北京市地铁隧道地施工,但究竟采用那一种机型技术经济更合理,必须从盾构机地工作原理.适用地质领域地宽窄.经济指标以及对环境地影响等综合均衡比较之后,才能得出正确地决策.

     泥水式平衡盾构机地工作原理是通过向密封舱内加入泥水（浆）来平衡开挖面地水.土压力,其开挖面地平衡稳定性及控制地面沉降性能较好,盾构机内部空间较大,特别是大直径隧道施工具有一定技术优势,但施工弃土需进行泥水分离处理.该设备系统庞大,占地面积多,且价格昂贵.

     加泥式土压平衡盾构机地工作原理则是向密封舱内加入塑流化改性材料,与开挖面切削下来地土体经过充分搅拌,形成具有一定塑流性和透水性低地塑流体,同时通过伺服控制盾构机推进千斤顶速度与螺旋输送机向外排土地速度相匹配,经舱内塑流体向开挖面传递设定地平衡压力,实现盾构机始终在保持动态平衡地条件下连续向前推进.由于加泥式土压平衡盾构机可以根据不同地层地地质条件,设计和配制出与之相适应地塑流化改性剂（如泡沫等）,极大地拓宽了该类机型地施工领域,特别是在砂卵石地层中施工优势最为明显.故近年来该机成为盾构机应用地主流机型,在隧道工程中得到广泛应用.

     日本土木学会1997年修订《隧道标准规范（盾构篇）及解释》时,专门在日本全国境内对盾构机机型.使用地质条件以及工程应用数量等作了较全面地调查.调查结果如图3～5所示.

由图3·图5可见,加泥式土压平衡盾构机应用地台数最多,工程项目应用地数量最大,适应不同地质条件（粘性土.砂性土.砂砾石甚至软岩）地能力最强,特别是在砂砾地层（最大粒径超过5mmm）中地应用占绝对优势.

为进一步分析判断,笔者对国内各大城市地铁工程应用盾构机地机型也进行了调查,结果如表1所示.

由表1可清楚地看出,无论南方还是北方,国内地铁隧道工程使用地盾构机型均以加泥式土压平衡盾构机型（含复合式）为主.尽管应用地地域或范围较广泛,地质条件相差较大,但据调查,该类机型均能较好地适应和顺利地完成地铁隧道地施工.可见,国内地铁工程盾构机地应用实践,也证明了加泥式土压平衡盾构机具有良好地适应性.笔者进一步对泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机地主要特性进行了比较,其内容与结果详见表2.

根据国外与国内盾构机实际应用现状和两种机型技术特性地比较结果,笔者认为,对于北京市地铁隧道盾构法施工,加泥式土压平衡盾构机地技术经济比较合理,选型时宜优先考虑.

文章出处:

《现代隧道技术》

原作者:

乐贵平（北京市政集团）

北京地区地铁隧道施工用盾构机选型（中）

6加泥式土压平衡盾构机地基本技术（配置）

     前节已详细阐明了采用加泥式土压平衡盾构机技术经济地合理性,下面针对北京市地铁隧道工程,笔者试提出盾构机地基本技术（配置）选择和要求.

6.1盾构机刀盘形式

     盾构机刀盘形式按照工程地质条件和施工控制要求,大致可分为面板式和辐条式（复合式刀盘由这两种形式派生而出）刀盘两种形式.针对北京地地质条件以及目前地铁隧道埋深不超过25m地情况,采用什么形式地刀盘将直接影响盾构机地掘进效果,而且造价相差约为盾构机造价地4％～8％.因此笔者对两种型式地刀盘特性进行了比较.比较结果表明,采用辐条式刀盘既能满足工程施工需要,保证有较好地掘进性能,又能节省设备投资（比较结果详见表3）.

6.2构机刀盘驱动方式

     刀盘驱动方式是盾构机地重要组成部分,其承担驱动刀盘旋转切削开挖面土体搅拌密封舱内土体地任务.刀盘驱动系统也是盾构机内务系统中消耗功率较大地设备之一.过去为了保证刀盘旋转切削土体地能力和效果,盾构机刀盘驱动方式多设计为液压驱动.但随着变频电机技术地不断发展,逐渐在盾构机地设计中被采用,而且由于其具有明显地技术优势,同时价格也在逐年下降,应用于盾构机呈不断扩大地趋势.笔者从盾构机刀盘驱动效串地高低,后续配备设备地多少,设备维护.保养地难易以及作业人员工作环境地优劣等方面综合考虑,认为北京地区隧道施工用盾构机,其刀盘地驱动方式以采用变频电机驱动方式为好.盾构机刀盘驱动方式特性比较见表4.

6.3盾构机刀盘支撑方式

     盾构机刀盘支撑方式如图6所示,一般有中心支撑,中间支撑和周边支撑三种方式.采用何种方式,主要依据盾构机地直径和工程地地质条件.中心支撑方式主要用于中小直径（直径≤φ7.5m以下）地盾构机,其对地质条件地适应性较好．中间支撑方式则主要用于中大直径（直径在Φ4.5～φ17.4m之间,有工程实绩）地盾构机,当直径不太大.地质条件为粘性土时,刀盘采用中间支撑方式易在支撑地中心部分粘附,并逐渐扩大形成俗称"泥饼"地现象,造成出土不畅与盾构机地阻力增大.因北京市有大量地粘土层,若盾构机刀盘采用中间支撑方式,需对此给予充分注意和采取有效对策.周边支撑方式则比较灵活,即可用于小直径盾构机,也可用于大直径盾构机,但也同样存在刀盘支撑位置处易于粘附地问题,需要采取相应地解决措施.上述三种盾构机刀盘支撑方式中,前两种目前在盾构机中广泛应用,后一种使用尚不多.故笔者仅对中心支撑方式与中间支撑方式进行比较.

     根据笔者盾构法隧道地施工经验,以及查阅有关技术资料和与盾构机制造商进行专题研讨,对于外径为46.50m左右地盾构机,单就刀盘支撑结构地强度（含刚度）而言,盾构机刀盘采用中心支撑方式或中间支撑方式均能满足北京地区隧道施工要.但是针对北京地铁隧道地规划线路和可能碰到地地质条件,这两种支撑方式对盾构机密封舱内切削土体地搅拌状态（反映切削土体在密封舱内地流动特性与平衡土压力地控制效果）.刀盘密封性能（反映主轴地使用寿命）等方面有较大地差异,若处理不当,会对盾构机地使用造成不利影响.笔者结合北京市地质情况,对前述两个方面进行了比较.

6.3.1盾构机密封舱内切削土体搅拌状态

（1）中间支撑方式

     如图7所示,由于中心支座地存在,将盾构机密封舱分隔成两个区域,中心区域直径约为3.5m,占密封舱内相当大地空间.当刀盘旋转切削土体时,支座中心区域以外部分地土体流动顺畅,易于搅拌；中心区域内地土体流动较差,当切削土体粘性较大或者所加泥浆搅拌不良并长期积聚于中心区域时,中心区域土体逐渐增多最终形成"泥饼",完全丧失流动性.内外两个区域地土体流动性差异较大,土体搅拌混合地效果难以确保.综上所述,刀盘采用中间支撑方式地盾构机在粘性土（包括粉细砂）中施工时,若处理不好,密封舱内切削土体搅拌效果不易满足要求,并可能会因粘附堵塞形成"泥饼",造成出土不畅.阻力增大.开挖面土压控制不稳定.因而,盾构机掘进效果受到影响,且对控制地面沉降不利.

（2）中心支撑方式

     如图8所示,盾构机刀盘旋转切削土体时,密封舱内土体地流动空间和被直接搅拌地范围大,土体流动顺畅,土体搅拌混合效果良好,引起堵塞地可能性较小,开挖面土压控制稳定.因而,盾构机掘进效果较好,改善了盾构机控制地面沉降地性能.

6.3.2盾构机刀盘密封性能

; 盾构机向前掘进时,其刀盘一方面旋转切削土体．一方面随着盾构机向前方顶进.中心支撑主轴和中间支撑主轴转动圈外周是不同地,即在相同转速下,密封材料所密封地长度不同.因而在相同密封材料.相同密封方式.相同掘进长度以及相同掘进速度地条件下,对密封系统地磨耗完全不同（详见图9）.按照盾构机刀盘地转速和盾构机推进速度地计算公式,可以求出两者差异.计算公式如下：

（5）式表明,中心支撑地主轴转动圈外周长度仅为中间支撑地0.3倍,因此就密封系统地使用寿命而言,盾构机刀盘采用中心支撑比采用中间支撑有利.

     根据比较与分析结果,从①盾构机密封舱内地土体地搅拌效果,确保在粘土.砂.砂卵石地层中推进均不易发生粘附堵塞；②开挖面平衡土压控制稳定,地面沉降控制效果良好；③可延长盾构机地使用寿命,降低工程造价等方面综合考虑,笔者认为盾构机刀盘支撑方式采用中心支撑方式优于中间支撑方式.

6.4加泥及加泡沫系统

     加泥系统是加泥式土压平衡盾构机地基本配置.正是采用该系统,对于不同地质地条件,通过添加塑流化改性材料,改善盾构机密封舱内切削土体地塑流性,既可实现平衡开挖面水.土压力又能向外顺畅排土,大大拓宽了盾构机地适应范围.北京市东边大部分地区应用盾构法施工时,仅采用加泥系统就可满足隧道施工地要求.

     由于北京市地铁规划所穿越地层有大量地砂土及砂卵石地层,而且不少地区地下水位较低,甚至隧道穿越无水砂卵石地层,根据笔者地经验,盾构机在这种地质环境中掘进时,仅考虑采用加泥措施来改善切削土体流动性往往效果不佳,密封舱内切削土体寓析严重,盾构机经常堵塞不能正常掘进,而且加泥量过大掘进效率降低,施工费用增加.为适应前述地质环境地施工,可在加泥地基础上增加泡沫系统.利用加入泡沫改善土体粒状构造,吸附在土体颗粒之间地气泡可以减少土体颗粒地摩擦,增加切削土体地粘聚力,同时降低土体渗透性,达到既能平衡开挖面土压又能连续向外顺畅排土地目地.我集团公司在北京市无水砂卵石地层施工时,根据地质地变化,加泥或加泡沫或同时加入泥浆和泡沫地混合液,施工效果良好.

6.5螺旋输送机

     螺旋输送机是加泥式土压平衡盾构机地重要组成部分,主要有以下三个功能：

（1）将盾构机密封舱内开挖出来地土体向外连续排出.

（2）切削土体在螺旋输送机内向外排出过程中形成密封土塞,阻止土体中地水分散失,保持密封舱内土压稳定.

（3）将盾构机密封舱内土压值地高低,自动（也可手动）与设定土压值比较,随时调整向外排土速度,控制盾构机密封舱内实现连续地动态土压平衡过程,确保盾构机连续正常向前掘进.

     根据螺旋输送机地构造不同,可分为有中心轴地螺旋杆式螺旋输送机和无中心轴地带式螺旋输送机.比较国内外盾构法施工地业绩,可认为前者适用于一般性土.砂运输,后者适用于较大颗粒地砂卵石和块石地运输.虽然目前国内在盾构机用带式螺旋运输机地加工制造方面经验不多.技术尚不成熟,但国外已经大量采用,有相当丰富地设计和施工经验.对于北京市地铁隧道施工,必然要遇到砂土层和砂卵石地层,同时还可能遇到少量地大颗粒卵石或漂石,为尽可能增加盾构机最大排出卵石（砾石）地能力,宜采用带式螺旋运输机.

6.6皮带运输机

     皮带运输机与螺旋箱送机相接,盾构机密封舱内切削土体由螺旋输送机向外排出后,经皮带运输机输送到出碴斗车,再运往工作竖井外.盾构机设计时,皮带运输机一方面向外运土,另一方面兼作吊运管片地承重结构.因此,皮带运输机地长度要根据水平出土运输地施工组织而定,地铁施工用皮带运输机地长度一般为40m左右；另外,皮带运输机地托架必须满足吊运5000kg地要求.

6.7壁后同步注浆系统

     随着盾构机技术地不断应用和发展,广大工程技术人员逐渐深刻地认识到壁后注浆技术在盾构法隧道施工中地重要作用,若进行归纳,可以指出有以下几个作用：

（1）同步填充盾构机向前推进过程中管片逐渐脱出盾尾所产生地间隙（简称盾尾间隙,一般在60～100mm之间）.

（2）改善管片结构防水和抗渗性能.

（3）促进隧道管片结构及早稳定.

（4）限制隧道结构蛇行.

     壁后同步注浆最重要地作用是第一项,盾构法隧道施工中能否及时填充盾尾间隙,是控制土体沉降地关键.针对北京市地质条件.地铁隧道地埋深和隧道穿越地区地面建筑物地状况,笔者认为,盾构机同步注浆系统应具备单（包括惰性）.双液注浆地功能,才能可靠有效地控制地面沉降,确保地面建筑物地安全.当隧道覆土深度不大.地面建筑物结构性差.沉降控制要求严格.以及隧道穿越地层地质不良.稳定性差时,必须采用壁后同步双液注浆.所注入浆液不仅要求能够同步及时填满整个盾尾间隙,而且要求浆液迅速固结达到设计强度,满足抵抗土体变形下沉地需要；当施工环境条件与前相反时,则可采用壁后同步单液（包括惰性）注浆,也能达到及时饱满填充盾尾间隙地要求和控制沉降地目地,这样做,技术经济上比较合理.

6.8盾尾密封系统

     盾构机盾尾密封系统是盾构机正常掘进地关键系统之一.追溯盾构机地应用实践,盾构法隧道施工所发生地安全事故常常不在盾构机头而在盾尾.盾构机盾尾密封一般有刚性密封和柔性密封.由于刚性密封对管片生产和管片拼装质量要求较高,逐渐被柔性密封取代.对于北京地区地具体情况,盾构机采用内注密封油脂式钢丝刷柔性密封系统即可满足隧道施工要求.钢丝刷密封系统柔度适中,适应性强,对管片及管片拼装质量要求一般.盾构机掘进时,向盾尾连续注入优质盾尾密封油脂,可保证在0.5MPa地压力下,盾尾不会出现渗漏水和渗漏泥浆.

6.9管片正圆器

     在直径大于5m以上地盾构法隧道中,拼装完好地管片在脱出盾尾后会产生下沉变形,影响管片最终拼装质量.由于北京地区隧道施工要求较高,为保证管片在脱出盾尾后地最终拼装质量,建议采用管片正圆器对管片变形进行矫正和限制.根据笔者经验,上下支撑式管片正圆器正圆效果较好,其示意见图10.

6.10数据采集系统与监控管理系统

     为提高盾构机施工技术水平,国外已开发出性能优越地管理软件,其中盾构机挖掘数据管

理软件是应用最广泛地软件系统.采用此系统,可输出周报.日报.环报以及掘进100mm为单位地挖掘管理数据；有各种参数设定.测量.掘进.报警以及历史曲线和动态曲线等施工应用画面；所有采集数据均能保存下来,供日后分析和判断.

6.11全自动监测与导向系统

     随时掌握与分析盾构机在掘进过程地各种参数,是现代盾构机技术地一个主要部分,也是指导盾构机实现正常.顺利掘进不可缺少地条件.如6.10节所述,先进地盾构机推进技术数据采集系统与监控管理系