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复杂地质大直径盾构机性能特征胡建南【摘要】论文着重介绍了复杂地质条件下大直径盾构机所具备的一些基本功能。【Abstract】Thispapermainlyintroducessomebasicfunctionsoflargediametershieldtunnelingmachineundercomplexgeologicalconditions.【关键词】复杂地质;大直径盾构机;性能【Keywords】complexgeology;largediametershieldtunnelingmachine;performance【中图分类号】U445.3【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2020）02-0164-021引言长江是江苏的黄金运输带也是南北之间的阻隔带。新中国成立以来很长时间内江苏段仅有一座南京长江大桥过江。伴随着城市和轨道交通的发展江苏沿江各地对过江通道的需求不断加大跨江交通需求呈现急速增长态势。2007年公路过江年平均日交通量为22万辆到2017年已增至65万辆增长近3倍预计2020年有望突破100万辆。目前江苏省内过江通道建成14座4座在建为加快过江通道建设至2020年江苏省过江通道数量达17座。除了常规的长大桥梁为降低对长江航道的影响隧道也成为过江通道的重要选择。2大直径盾构机选型由于长江段地质、水文条件复杂穿越长江采用大直径盾构机进行施工。盾构机选型主要依据工程地质勘察报告、施工图纸、现场实际勘察情况及参考国内外已有盾构工程实例、招标文件要求等以确保盾构施工的安全性、可靠性、适用性、先进性、经济性相统一。地质条件复杂、盾构区间主要穿越粉细砂、中粗砂层石英含量高上软下硬地层全断面硬岩层（包括岩溶区域）岩层饱和抗压强度达到60MPa以上隧道最高水压达到8bar以上与此同时需在江底穿越断裂带盾构管片内径13.3m管片厚度60cm抗压强度C60P12。综合上述因素宜选用开挖直径15m的复合泥水气压平衡盾构机刀盘具有常压滚齿互换的功能同时具备带压进舱作业的能力刀盘具备伸缩功能盾构机配备超前探测系统预留超前钻探系统、超前注浆设备并设置大功率破碎机及搅拌机（见表1）。3常压滚刀（齿刀）的更换盾构隧道地质情况复杂特别涉及断裂带地层、上软下硬地段、岩溶区域、高强度石英石区域这就要求常压刀盘上的滚刀（齿刀）需要频繁进行更换更换滾刀（齿刀）装置要考虑结构的强度、密封的可靠性、刀具检测装置的安装问题等技术难点。3.1换刀装置结构强度为保证常压换刀装置的工作寿命既能够克服大直径盾构机掘进过程中刀具所承受的来自土体的反力和扭矩又能长期保持稳定的工作状态直到隧道挖通其主要材料采用高强度锻造碳钢和高强度合金钢并在受力较大的内部配合面处采取了渗碳和淬火等表面硬化工艺。3.2密封系统常压换刀装置的密封在盾构掘进过程中是无法进行更换的一旦常压换刀装置某处密封发生失效漏水那么对于盾构隧道施工来说就是一个很大的风险。为了保证密封的可靠性可以采用多种密封圈、密封条和导向刮板确保换刀装置密封可靠性。3.3刀具检测系统刀具检测系统的可靠性主要靠集成的刀具检测系统对刀具的状态进行详细地检测及分析。换刀装置包含滚刀磨损检测、旋转检测、应力检测和温度检测装置这些检测信号（除磨损检测信号）通过换电气模块无线发送到操作室接收器上实时反映刀具运行情况对施工工况、刀具状态、换刀时机会起到很大的作用[1]。4全回转钻注装置针对掘进过程遇到断层、溶洞等特殊地层在盾构机上配置全回转超前钻注一体钻机该钻机可在停机状态下通过盾体孔洞以8～15°的角度覆盖盾构刀盘前方20m左右土体由于超前钻机安装在盾体后部平台上可进行前后滑动并360°旋转对土体全周进行探测及注浆加固。相比于传统的在拼装机上安装超前钻机操作更加方便效率更高