双圆盾构技术概述万芳

双圆盾构技术概述

世界上首台双圆盾构于1991年3月问世，并随即投入日本Hiroshimo新交通系统隧道施工，掘进隧道长850m。这种盾构不像普通盾构呈圆形，而是由两个相似圆形盾构包扎在一起，形成单独一台盾构。被称作为双圆盾构（DOT）。

采用双圆盾构施工双管隧道与采用一台大型圆形盾构施工双管隧道或采用一台中型尺寸圆形盾构施工双管隧道相比，具有以下特征：

1.1隧道开挖横断面积可以最小，因为与大型圆形盾构相比，消除了多余开挖面积（见图1）

1.2由于双圆盾构施工双管隧道，两条隧道可以紧靠在一起，能有效地利用地下空间和顺利地通过现有地下建筑（图1）。

1.3两条隧道（左、右或上、下）可以任意安排，能选择最适宜的布置形式，以适应特定的工作环境（图1）。

1.4由于减小了开挖面积和消除了多余空间，所以竖井深度和隧道施工深度也可相应减小，施工更为经济。

图1 隧道断面比较

2.盾构技术规格

图2为ф6.09m×宽10.69m双圆盾构总布置图，其主要技术规格如下：

盾构外径 ф6090mm×双圆

盾构宽度 10690mm

盾构长度 6220mm

总推力 62.7MN（6400tf）

刀盘驱动 电动机

刀盘速度控制 变频控制

刀盘扭距 额定：3.0MN·m（304tf·m）×2台

最大 4.5MN·m（456 tf·m）×2台

刀盘转速 1.0rmp（最大）

铰接角度 1.5度（左、右）

0.5度（上、下）

螺旋输送机能力 最大150m3/hr×2台

管片拼装机 单臂环形×2台

图2 盾构总布置图

⑴鱼尾刀 ⑵故障探索刀 ⑶故障探索杆 ⑷仿形刀 ⑸注浆管 ⑹土压检测器 ⑺铰接千斤顶 ⑻铰接密封 ⑼管片推进装置 ⑽盾尾间隙检测装置 ⑾同步注浆 ⑿管片整圆装置⒀回转接头 ⒁搅拌叶板 ⒂盾构千斤顶 ⒃盾构密封 ⒄螺旋机闸门千斤顶 ⒅螺旋输送机 ⒆螺旋机电动机 ⒇人孔 （21）割刀 （22）螺旋机进土口闸门

3.盾构技术特性

本盾构技术特性概述如下：

3.1具有双开挖面

双圆盾构的两台辐条式刀盘安装在同一平面，工作时相对方向旋转，所以工作时产生的扭距是衡的。3.2刀盘旋转控制

3.2.1两台刀盘的辐条像一对齿轮一样，相互啮合（图3）通过变频控制，相对方向同步旋转，因此两台刀盘相互不会产生干涉现象。

图3 刀盘啮合图

3.2.2两台刀盘的旋转方向，可同步控制进行反转。

3.2.3当任一台刀盘处于垂直静止位置时，另一台刀盘可进行单独任一方向旋转。

3.3曲线施工

3.3.1该双圆盾构配有铰接系统，盾构前壳体相对盾构后壳体水平偏转达1.5°，将可使盾构平行转动曲率半径达135m（图4）

图4 盾构曲线掘进

3.3.2仿形刀和盾尾间隙均有较富裕的空间，对曲线施工具有较大的能力。

3.4盾构偏转控制

3.4.1俯仰调整

盾构俯仰方向调整，可通过仿形刀超挖和操纵盾构千斤顶来进行控制调整。

3.4.2旋转调整

由于双圆盾构是由两个圆形盾构包扎在一起，所以双圆盾构几乎不会产生旋转。但假如发生了旋转，由于两台刀盘是同步相对旋转，因而不能像普通圆形盾构那样通过刀盘反转来加以调整。由于这个原因，双圆盾构采取改变部分盾构千斤顶推力和推进方向，以迫使盾构产生反向旋转（图5）。

图5 盾构旋转方向调整

另外通过盾尾间隙检测装置，对盾构间隙进行测量，了解管片与盾壳板之间的相对位置，随时加以校正。 3.5开挖面土压管理

为防止地表沉陷，盾构内多处装有土压检测器，其中在盾构开挖面泥土舱装有5台。盾构前瞻顶部装有3台，以便详细检测开挖面泥土舱内土压和控制开挖面工况（见图6）。

图6 土压检测器布置图

3.6管片拼装

盾构内装有两台单臂式环形管片拼装机，可在狭小空间安装管片和立柱。另外，在上部装有两组管片推顶装置，防止和矫正管片变形；在上部和侧位装有4组盾尾间隙测量装置，这有利于对管片拼装精确定位。

图7 管片拼装机布置图

3.7同步注浆

在盾构尾段结构中间顶部和底部配有同步注浆装置，当盾构向前推进时，可同时向盾尾空隙处进行同步注浆，可防止造成盾构尾部土层沉陷，进一步保证施工质量。

这类盾构表明，有可能成为三管隧道甚至更复杂的四管隧道最经济的施工形式。确切地说，这种盾构可以满足大力发展的新城市隧道建设要求。查阅：已获批28个城市的轨道交通线路规划详解图（更新中）查阅：2012年全国各省市城市轨道交通项目概览（更新中）查阅：城市轨道交通中标企业

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