中交路桥建设有限公司 北京地铁17号线工程土建施工03合同段项目部
管片拼装机的回转驱动方式采用液压驱动，并配备失压刹车，其他动作采用液压油缸驱动。
图5.6-1管片拼装系统示意图
5.7超挖刀系统
主要功能为可以根据需要配合刀盘进行局部的超挖。仿形刀安装在刀盘的侧面
驱动采用液压油缸形式，结合刀盘旋转的位置传感器在360°范围内的任意位置进行伸和缩。
根据转弯地层，分为仿形刀与滚刀两种类型。 5.8集中润滑系统
主要功能除在盾构机主要油脂润滑部位进行自动注脂外，还对盾构前土砂密封进行自动注脂，确保前土砂密封的密封性和润滑性。
自动控制方式有压力和时间控制两种。 5.9盾尾密封油脂系统
主要功能为在各道盾尾密封刷之间的空腔内充填盾尾密封油脂，防止盾尾外部的水和泥浆进入至盾构内部来。
控制方式有手动控制和自动控制，自动控制又分为压力控制和时间控制。
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图5.9-1盾尾密封油脂系统示意图
5.10同步注浆系统
主要功能为在盾构掘进过程中，注入浆液充填管片脱出盾尾后产生的建筑空隙，减少地面沉降。
注浆方式：单液、双液两种。
控制方式有手动控制和自动控制，自动控制又分为压力控制和流量控制。 关注与协调重点：盾尾油脂、土舱压力、防止堵管 5.11管片吊运系统
主要功能为将管片从管片运输小车上吊下运输至管片拼装位置。 5.12人行闸
主要功能为在盾构本体前方发生意外情况，需要施工人员进入到刀盘正面时，必须通过人行闸。
由于施工过程中，盾构土仓内有一定的土压力，所以施工人员进入人行闸后，关上闸门，对人行闸进行充气，使其建立一定的气压，以抵消土仓内的土压力。
5.13数据采集系统
主要功能为将盾构各系统的主要参数采集并保存在电脑中，同时通过通信电缆将这些数据传输至地面管理人员的电脑中，在施工过程中作为参考。
六、盾构机选型
6.1盾构机选型重要意义
世界首条盾构隧道，也是水下，18年建成，水淹两次，彻底改造后才建成；中国第一台完全知识产权盾构水下隧道也有周折，4年建成；进入90年代，技术与装备革命带来国外自动化盾构机的出现，不愿承担风险，在上世纪末本世纪
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前7年期间，国外盾构霸居国内市场。
随着不同盾构风险事故的对比，对风险理解转变：主要在于前期：选型、设计协调、监造、方案对策筹划，一些前辈与同行们为国产化一直在努力探寻、呼吁，国家政策、进口盾构同样的风险事故倒逼下，国产盾构突飞猛进，终于占据主流市场；国产盾构已能够满足国内工程的基本需求；盾构的选型重点是适应地质条件与周边环境、满足特对接殊功能、技术与设计协调、监造关键、使用策划。
6.2盾构机选型影响因素分析
盾构机的合理选择要保证开挖面的稳定性，具有良好的掘进性能，结合衬砌的类型防止渗漏和坍塌，而且还要与配套系统具有紧凑的配合关系。
根据调研分析，归纳总结了盾构机选型为核心的各因素的影响及其相互作用关系。如下图所示。
分析总结归纳盾构机的选型的影响因素共计九方面：
（1）工程地质相匹配、各种地层所占比例，是确定盾构机选型的首要依据。 （2）土的塑性流动性、土的渗透系数等，为碴土改良系统提供依据。 （3）水源、地下水的含量及水压。土压盾构仅能适用于低水压地层。 （4）砂、卵石颗粒分布直接影响到刀盘与刀具的配制、人闸配制。 （5）土层的粒径分布曲线，也关系到盾构机的碴土改良设备进行配制。 （6）隧道平面参数、线形和转弯半径关系本体长度、盾尾间隙以及铰接设计。
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（7）地层与岩性的分布比例，直接与刀盘、刀具选型密切相关。 （8）周边建构筑物分布、状况及保护等级，是选型重要因素之一。 （9）河流、湖泊、池溏，以及底部地层情况是盾构机选型时应考虑的重要因素之一。
6.3盾构法对主要地层的适应性分析及选型要求 1）洪积黏土
洪积黏土一般N值大，含水率低，掘削面能够自立，此外抗剪强度较大，变形小，可无需挡土隔板。
这类地层，可先根据掘削面稳定理论公式推算判断掘削面的自立状况。洪积黏土层刀盘宜采用条幅式；如能够长时间稳定，宜采用人工式、半机械式或机械式全敞式盾构机；如果稳定性较差，或者有少量夹层粉砂可辅以压气工法，以达到对工作面的支撑作用。
2）砂质土
根据国内已完成工程调查资料显示，砂质土如果渗透系数K大于10-2cm/s、74mm以下的微细颗粒含量低于10%、不均匀系数Uc小于10，地下水位高于2至3bar时，若采用土压盾构时，会出现涌沙现象，掘削面易坍塌，很难确保掘削面稳定。
3）砂砾、卵、漂石地层
该种地层重点考虑两方面的因素：
一是地下水，对于地下水位稳定在开挖底部以下的砂砾、卵、漂石地层，可采用土压盾构机；对于富含地下水地层则必须采用泥水盾构机。
二是砂砾石层重点考虑刀具刀盘的耐磨设计，而卵、漂石地层则重点考虑刀具的抗冲击非正常破坏与耐磨设计。对于大粒径漂石存在的地层，要考虑采用带式螺旋输送机。
4）泥岩与砂岩地层
对于裂隙节理不发育地层，采用Open工作模式；而对于断层破碎带无地下水发育地层采用EBP工作模式；
对于裂隙发育带、具有一定自稳能力、且地下水发育地层则采用Semi-Open工作模式。
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对于泥岩地层，有两方面关键技术难题：其一为泥饼的形成，为掘进带来困难；其二为刀具配制，强度较低，可采用软土刀具，但掘进效率较低；而采用滚刀则会产生偏磨。
对于砂岩地层，可采用面板式刀盘，全断面长距度砂岩需配备滚刀；对于短距离砂岩地层，岩石强度大于20MPa以上的宜采用滚刀，而小于20MPa以下的则采用软土刀具。
对于砂岩地层，如果石英含量高，则对刀具磨损较快，是盾构机刀具配制方面的关键技术问题。
6.4土压盾构的使用范围拓展
有研究表明，对传统碴土改良装置进行改进，同时喷入膨润土溶液与泡沫，增大碴土中的微粒径的比例，在全断面长距离富水砂层采用土压盾构，没有发生喷涌现象和地面过度沉降，取得了成功。
因此，对于水压力小于3bar全断面含水砂层可以采用土压盾构，是对土压盾构应用范围的一种拓展，但需采用同时喷入膨润土与泡沫的碴土添加系统。对于水压力大于3bar全断面富水砂层或者穿越河、湖的富水砂层则需要采用泥水盾构机。
6.5盾构机选型的计算依据 1）工程地质、水文地质
颗粒分析及粒度分布，单轴抗压强度，含水率、砾石直径，液限及塑限，N值，粘聚力C、内摩擦角φ、相对密度、孔隙率，地层反力系数，压密特性，弹性波速度，孔隙水压，渗透系数，地下水位（最高、最低、平均），地下水的流速、流向、地层与河床变迁情况等。
2）设计参数
隧道长度、隧道平纵断面及横断面形状和尺寸等设计参数。 3）周围环境条件
地上及地下建构筑物分布，地下管线埋深及分布，沿线河流、湖泊、海洋的分布，沿线交通情况，施工场地条件，气候条件，水电供应情况等。
4）隧道施工工况筹划 工期、进度指标。