内容发布更新时间 : 2024/5/19 19:33:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

天津地铁2号线穿越海河区间的盾构选型探讨

摘 要：本文对天津地铁2号线穿越海河区间的盾构选型进行了分析，对选择的盾构主要功能进行了阐述，保证了隧道顺利穿越海河，对今后同类工程的盾构选型有一定的借鉴和指导意义。

关键词：地铁隧道；软土地层；穿越海河；盾构选型 1.工程概述 1.1 设计概述

天津地铁2号线17标工程东南角站～建国道站区间线路设计起点里程DK10+576.558，终点里程为DK11+394.800；区间线路左线全长813.218m，区间线路右线全长826.824m。两台盾构机“海河一号”、“海河2号”分别从东南角大里程端始发，到建国道小里程端盾构井接收。根据地勘资料及线路平纵断面图，区间隧道在DK～10+780～870段下穿海河。经现场调查，海河河面宽约90m，河水最深10m，河床较为软，覆土最低承载力为70kpa。水流自北向南流淌，速度较为缓慢，现场实测为1.2m/min。海河河床与隧道顶部的最小距离为7m（含淤泥层）。见图1。 1.2 水文地质概述

区间隧道穿过海河的河底区间上方的土体主要有④4淤

泥质粉质粘土、⑤1粉质粘土、⑥2粉土和⑦1粉质粘土，河床底至区间隧道的最小覆土厚度为10.49m（含河床淤泥层）。该覆土层整体土质较软，自稳能力差，工程地质条件较为不利。见图2。 2.盾构机的选型 2.1 盾构机选择

结合本标段实际地质情况，隧道掘进断面基本处于粉土、粉质粘土、粘土、粉砂层内，含水量丰富，需采用土压平衡盾构或者泥水平衡盾构。结合其他城市盾构穿越河流经验及天津实际情况，采用日本小松公司生产的小松土压平衡盾构机进行隧道掘进。

小松盾构主要参数如下：

本盾构机主要由开挖系统、推进系统、排土系统、管片拼装系统、液压、电气、控制系统、姿态控制装置、导向系统、壁后注浆装置、后续台车、集中润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、碴土改良装置及其他装置如盾壳、人闸等组成。 2.2 开挖功能描述

开挖功能主要由开挖系统来完成，开挖系统主要由刀盘、切口环、密封隔板等组成。

刀盘装在盾构机的最前面，直接与开挖面接触，上面装有切削刀78把，周边刮刀12把，先行刀66把，周边先行

刀12把来挖掘各种土体和砂层。

刀盘的外径设计为6360mm，比前盾外径大20mm，便于盾构机在推进时减少盾壳与围岩的摩擦；刀盘转速为0～1.3rpm，由变频电机无级调速，刀盘转速在0.3～0.8rpm时具有恒扭矩输出，0.8～1.3rpm时具有恒功率输出，以满足不同地质开挖的需要。

刀盘在8个变频电机驱动和22个推进油缸的作用下，通过减速器、大小齿轮、三排圆柱滚子轴承完成力和运动的传递而实现转动和切入工作面，实现盾构机的开挖功能。 2.3 推进功能描述

推进功能由推进系统来完成。推进系统配备了大排量、高压力的变量泵，采用一台45kW的电机驱动。共有22个推进油缸，无负载时可达到6cm/min的最大伸出速度；在工作压力32.4MPa时，可产生总推力3850t，开挖面122t/m2的推进力。

盾构机推进千斤顶采用22只行程为2150mm的油缸。安装在中胴上，布置在盾构机壳体四周，被编为4个组，分上、下、左、右可分别进行独立控制的4个液压区，布置及行程充分考虑了管片的构造及拼装管片的方便。 2.4 螺旋输送机

螺旋输送机由1台液压马达驱动，2台功率为45kW的变量泵供油，易于变速，耐冲击。螺旋机的最大输出扭矩为