盾構工作井設備有什麼

A. 盾構機的認識， 及各個部件的功能

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盾構機主要由9大部分組成，他們分別是盾休、刀盤驅動、雙室氣閘、管片拼裝機、排土機構、後配套裝置、電氣系統和輔助設備。

2.1盾體

盾體主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，這三部分都是管狀簡體，其外徑是6．25m。

前盾和與之焊在一起的承壓隔板用來支撐刀盤驅動，同時使泥土倉與後面的工作空間相隔離，推力油缸的壓力可通過承壓隔板作用到開挖面上，以起到支撐和穩定開挖面的作用。承壓隔板上在不同高度處安裝有五個土壓感測器，可以用來探測泥土倉中不同高度的土壓力。

前盾的後邊是中盾，中盾和前盾通過法蘭以螺栓連接，中盾內側的周邊位置裝有30個推進油缸，推進油缸桿上安有塑料撐靴，撐靴頂推在後面已安裝好的管片上，通過控制油缸桿向後伸出可以提供給盾構機向前的掘進力，這30個千斤頂按上下左右被分成A、B、c、D四組，掘進過程中，在操作室中可單獨控制每一組油缸的壓力，這樣盾構機就可以實現左轉、右轉、抬頭、低頭或直行，從而可以使掘進中盾構機的軸線盡量擬合隧道設計軸線。

中盾的後邊是尾盾，尾盾通過14個被動跟隨的鉸接油缸和中盾相連。這種鉸接連接可以使盾構機易於轉向。

2.2刀盤

刀盤是一個帶有多個進料槽的切削盤體，位於盾構機的最前部，用於切削土體，刀盤的開口率約為28％，刀盤直徑6．28m，也是盾構機上直徑最大的部分，一個帶四根支撐條幅的法蘭板用來連接刀盤和刀盤驅動部分，刀盤上可根據被切削土質的軟硬而選擇安裝硬岩刀具或軟土刀具，刀盤的外側還裝有一把超挖刀，盾構機在轉向掘進時，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盤的徑向方向向外伸出，從而擴大開挖直徑，這樣易於實現盾構機的轉向。超挖刀油缸桿的行程為50mm。刀盤上安裝的所有類型的刀具都由螺栓連接，都可以從刀盤後面的泥土倉中進行更換。

法蘭板的後部安裝有一個回轉接頭，其作用是向刀盤的面板上輸入泡沫或膨潤土及向超挖刀液壓油缸輸送液壓油。

2.3刀盤驅動

刀盤驅動由螺栓牢固地連接在前盾承壓隔板上的法蘭上，它可以使刀盤在順時針和逆時針兩個方向上實現0-6．1rpm的無級變速。刀盤驅動主要由8組傳動副和主齒輪箱組成，每組傳動副由一個斜軸式變數軸向柱塞馬達和水冷式變速齒輪箱組成，其中一組傳動副的變速齒輪箱中帶有制動裝置，用於制動刀盤。

安裝在前盾右側承壓隔板上的一台定量螺旋式液壓泵驅動主齒輪箱中的齒輪油，用來潤滑主齒輪箱，該油路中一個水冷式的齒輪油冷卻器用來冷卻齒輪油。

2.4雙室氣閘

雙室氣閘裝在前盾上，包括前室和主室兩部分，當掘進過程中刀具磨損工作人員進入到泥土倉檢察及更換刀具時，要使用雙室氣閘。

在進入泥土倉時，為了避免開挖面的坍坍，要在泥土倉中建立並保持與該地層深度土壓力與水壓力相適應的氣壓，這樣工作人員要進出泥土倉時，就存在一個適應泥土倉中壓力的問題，通過調整氣閘前室和主室的壓力，就可以使工作人員可以適應常壓和開挖倉壓力之間的變化。但要注意，只有通過高壓空氣檢查和受到相應培訓有資質的人員，才可以通過氣閘進出有壓力的泥土倉。

現以工作人員從常壓的操作環境下進入有壓力的泥土倉為例，來說明雙室氣閘的作用。J怍／u吊甲先從前室進入主室，關閉前室和主室之間的隔離門，按照規定程序給主室加壓，直到主室的壓力和泥土倉的壓力相同時，打開主室和泥土倉之間的閘閥，使兩者之間壓力平衡，這時打開主室和泥土倉之間的隔離門，工作人員甲進入泥土倉。如果這時工作人員乙也需要進入泥土倉工作，乙就可以先進入前室，然後關閉前室和常壓操作環境之間的隔離門，給前室加壓至和主室及泥土倉中的壓力相同，扣開前室和主室之間的閘閥，使兩者之間的壓力平衡，打開主室和前室之間的隔離門，工作人員乙進入主室和泥土倉中。

2.5管片拼裝機

管片拼裝機由拼裝機大梁、支撐架、旋轉架和拼裝頭組成。
拼裝機大梁用法蘭連接在中盾的後支撐架上，拼裝機的支撐架通過左右各兩個滾輪安放在拼裝機大樑上的行走槽中，一個內圈為齒圈形式外徑3．2m的滾珠軸承外圈通過法蘭與拼裝機支撐架相連，內圈通過法蘭與旋轉架相連，拼裝頭與旋轉支架之間用兩個伸縮油缸和一個橫粱相連接。

現以拼裝頭在正下方位置的情況為例，來說明拼裝機的運動情況。兩個拼裝機行走液壓油缸可以使支撐架、旋轉架、拼裝頭在拼裝機大樑上沿隧道軸線方向移動；安裝在支撐架上的兩個斜盤式軸向柱塞旋轉馬達，通過驅動滾珠軸承的內齒圈可以使旋轉架和拼裝頭沿隧道圓周方向左右旋轉各200度；通過伸縮油缸可以使拼裝頭上升或下降；拼裝頭在油缸的作用下又可以實現在水平方向上的擺動，和在豎直方向上的擺動以及抓緊和放鬆管片的功能。這樣在拼裝管片時，就可以有六個方向的自由度，從而可以使管片准確就位。

拼裝手可以使用有線的或遙控的控制器操作管片拼裝機，用來拼裝管片。我們採用的是1．2m長的通用管片，一環管片由六塊管片組成，它們是三個標准塊、兩塊臨塊和一塊封頂塊。封頂塊可以有十個不同的位置，代表十種不同類型的管環，通過選擇不同類型的管環就可以使成型後的隧道軸線與設計的隧道軸線相擬合。隧道成型後，管環之間及管環的管片之間都裝有密封，用以防水。管片之間及管環之間都由高強度的螺栓連接。

2.6排土機構

盾構機的排土機構主要包括螺旋輸送機和皮帶輸送機。螺旋輸送機由斜盤式變數軸向柱塞馬達驅動，皮帶輸送機由電機驅動。碴土由螺旋輸送機從泥土倉中運輸到皮帶輸送機上，皮帶輸送機再將碴土向後運輸至第四節台車的尾部，落入等候的碴土車的土箱中，土箱裝滿後，由電瓶車牽引沿軌道運至豎井，龍門吊將士箱吊至地面，並倒人碴土坑中。

螺旋輸送機有前後兩個閘門，前者關閉可以使泥土倉和螺旋輸送機隔斷，後者可以在停止掘進或維修時關閉，在整個盾構機斷電緊急情況下，此閘門也可由蓄能器貯存的能量自動關閉，以防止開挖倉中的水及渣土在壓力作用下進入盾構機。

2.7後配套設備

後配套設備主要由以下幾部分組成：管片運輸設備、四節後配套台車及其上面安裝的盾構機操作所需的操作室、電氣部件、液壓部件、注漿設備、泡沫設備、膨潤土設備、循環水設備及通風設備等。

2.7.1管片運輸設備

管片運輸設備包括管片運送小車、運送管片的電動葫蘆及其連接橋軌道。

管片由龍門吊從地面下至豎井的管片車上，由電瓶車牽引管片車至第一節台車前的電動葫蘆—方，由電動葫蘆吊起管片向前運送到管片小車上，由管制、車再向前運送，供給管片拼裝機使用。

2.7.2一號台車及其上的設備

一號台車上裝有盾構機的操作室及注漿設備。

盾構機操作室中有盾構機操作控制台、控制電腦、盾構機PLC自動控制系統、VMT隧道掘進激光導向系統電腦及螺旋輸送機後部出土口監視器。

2.7.3二號台車及其上的設備

二號台車上有包含液壓油箱在內的液壓泵站、膨潤土箱、膨潤土泵、盾尾密封油脂泵及潤滑油脂泵。液壓油箱及液壓泵站為刀盤驅動、推進油缸、鉸接油缸、管片拼裝機、管片運輸小車、螺旋輸送機、注漿泵等液壓設備提供壓力油。泵站上裝有液壓油過濾及冷卻迴路，液壓油冷卻器是水冷式。

盾尾密封油脂泵在盾構機掘進時將盾尾密封油脂由12條管路壓送到三排盾尾密封刷與管片之間形成的兩個腔室中，以防止注射到管片背後的漿液進入盾體內。

潤滑油脂泵將油脂泵送到盾體中的小油脂桶中，盾構機掘進時，4kw電機驅動的小油脂泵將油脂泵送到主驅動齒輪箱、螺旋輸送機齒輪箱及刀盤回轉接頭中。這些油脂起到兩個作用，一個作用是被注入到上述三個組件中唇形密封件之間的空間起到潤滑唇形密封件工作區域及幫助阻止贓物進入被密封區域內部的作用，對於螺旋輸送機齒輪箱還有另外一個作用，就是潤滑齒輪箱的球面軸承。

2.7.4三號台車及其上的設備

三號台車上裝有兩台打氣泵、一個1立方米貯氣罐、一組配電櫃及一台二次風機。

打氣泵可提供8Bar的壓縮空氣並將壓縮空氣貯存在貯氣罐中，壓縮空氣可以用來驅動盾尾油脂泵、密封油脂泵和氣動污水泵，用宋給人閘、開挖室加壓，用來操作膨潤土、盾尾油脂的氣動開關，用來與泡沫劑、水混合形成改良土壤的泡沫，用來8嘞氣動工具等。

二次風機由11kW的電機驅動，將由中間井輸送至第四節台車位置處的新鮮空氣，繼續向前泵送至盾體附近，以給盾構機提供良好的通風。

2.7.5四號台車及其上的沒備

四號台車上裝有變壓器、電纜捲筒、水管捲筒、風管盒。
鋪設在隧道中的兩條內徑為100mm的水管作為盾構機的進、回水管，將豎井地面的蓄水池與水管捲筒上的水管連接起來，與蓄水池連接的一台高壓水泵驅動盾構機用水在蓄水池和盾構機之間循環。通常情況下，進人盾構機水管捲筒水管的水壓控制在5Bar左右。正常掘進時，進人盾構機水循環系統的水有以下的用途：對掖壓油、主驅動齒輪油、空壓機、配電櫃中的電器部件及刀盤驅動副變速箱具有冷卻功能，為泡沫劑的合成提供用水，提供給盾構機及隧道清潔用水。蓄水池中的水用冷卻塔進行循環冷卻。

風管盒中裝有折疊式的風管，風管與豎井地面上的風肌連接，向隧道中的盾構機里提供新鮮空氣。新鮮空氣通過風管被送至第四節台車的位置。

2.8電氣設備

盾構機電氣設備包括電纜捲筒、主供電電纜、變壓器、配電櫃、動力電纜、控制電纜、控制系統、操作控制台、現場控制台、螺旋輸送機後部出土口監視器、電機、插座、照明、接地等。電器系統最小保護等級為IP5．5。

主供電電纜安裝在電纜捲筒上，10kV的高壓電由地面通過高壓電纜沿隧道輸送到與之連接的主供電電纜上，接著通過變壓器轉變成400v，50Hz的低壓電進人配電櫃，再通過供電電纜和控制電纜供盾構機使用。

西門子S7-PLC是控制系統的關鍵部件，控制系統用於控制盾構機掘進、拼裝時的各主要功能。例如盾構機要掘進時，盾構機司機按下操作控制台上的掘進按鈕，一個電信號就被傳到PLC控制系統，控制系統首先分析推進的條件是否具備(如推進油缸液壓油泵是否打開，潤滑脂系統是否工作正常等，．如果推進的條件不具備，就不能推進，如果條件具備，控制系統就會使推進按鈕指示燈變亮，同時控制系統也會給推進油缸控制閥的電磁閥供電，電磁閥通電打開推進油缸控制閥，盾構機開始向前推進。PLC安裝於控制室，在配電櫃里裝有遠程介面，PLC系統也與操作控制台的控制電腦及VMT公司的SLS-T隧道激光導向系統電腦相連。

盾構機操作室內的操作控制台和盾構機某些可移動裝置旁邊的現場控制台(如管片拼裝機、管片吊車、管片運送小車等)用來操作盾構機，實現各種功能。操作控制台上有控制系統電腦顯示器、實現各種功能的按鈕、調整壓力和速度的旋鈕、顯示壓力或油缸伸長長度的顯示模塊及各種鑰匙開關等。

螺旋輸送機後部出土口監視器用來監視螺旋輸送機的出土情況。

電機為所有液壓油泵、皮帶機、泡沫劑泵、合成泡沫用水水泵、膨潤土泵等提供動力。當電機的功率在30kW以下時，採用直接起動的方式，當電機的功率大於30kW時，為了降低起動電流，採用星形—三角形起動的方式。

2.9輔助設備

輔助設備包括數據採集系統、S1S-T隧道激光導向系統、注漿裝置、泡沫裝置、膨潤土裝置。

2.9.1數據採集系統

數據採集系統的硬體是一台有一定配置要求的計算機和能使該計算機與隧道中掘進的盾構機保持聯絡的數據機、轉換器及電話線等原件。該計算機可以放置在地面的監控室中，並始終與隧道中掘進的盾構機自動控制系統的PLC保持聯絡，這樣數據採集系統就可以和盾構機自動控制系統的PLC具有相同的各種關於盾構機當前狀態的信息。數據採集系統按掘進、管片拼裝、停止掘進三個不同運行狀態段來記錄、處理、存儲、顯示和評判盾構機運行中的所有關鍵監控參數。
通過數據採集系統，地面工作人員就可以在地面監控室中實時監控盾構機各系統的運行狀況。數據採集系統還可以完成以下任務：用來查找盾構機以前掘進的檔案信息，通過與列印機相連列印各環的掘進報告，修改隧道中盾構機的PLC的程序等等。

2.9.2隧道掘進激光導向系統

德國VMT公司的SLS-T隧道掘進激光導向系統主要作用有以下幾點：

①可以在隧道激光導向系統用電腦顯示屏上隨時以圖形的形式顯示盾構機軸線相對於隧道設計軸線的准確位置，這樣在盾構機掘進時，操作者就可以依此來調整盾構機掘進的姿態，使盾構機的軸線接近隧道的設計軸線，這樣盾構機軸線和隧道設計軸線之間的偏差就可以始終保持在一個很小的數值范圍內。
②推進一環結束後，隧道掘進激光導向系統從盾構機PLC自動控制系統獲得推進油缸和鉸接油缸的油缸桿伸長量的數值，並依此計算出上一環管片的管環平面，再綜合考慮被手工輸入隧道掘進激光導向系統電腦的盾尾間隙等因素，計算並選擇這—環適合拼裝的管片類型。
③可以提供完整的各環掘進姿態及其他相關資料的檔案資料。
④可以通過標準的隧道設計幾何元素計算出隧道的理論軸線。
⑤可以通過數據機和電話線和地面的一台電腦相連，這樣在地面就可以實時監控盾構機的掘進姿態。

隧道掘進激光導向系統主要部件有激光經緯儀、帶有棱鏡的激光靶、黃盒子、控制盒和隧道掘進激光導向系統用電腦。
激光經緯儀臨時固定在安裝好的管片上，隨著盾構機的不斷向前掘進，激光經緯儀也要不斷地向前移動，這被稱為移站。激光靶則被固定在中盾的雙室氣閘上。激光經緯儀發射出激光束照射在激光靶上，激光靶可以判定激光的入射角及折射角，另外激光靶內還有測傾儀，用來測量盾構機的滾動和傾斜角度，再根據激光經緯儀與激光靶之間的距離及各相關點的坐標等數據，隧道掘進激光導向系統就可以計算出當前盾構機軸線的准確位置。

控制盒用來組織隧道掘進激光導向系統電腦與激光經緯儀和激光靶之間的聯絡，並向黃盒子和激光靶供電。黃盒子用來向激光經緯儀供電並傳輸數據。隧道掘進激光導向系統電腦則是將該系統獲得的所有數據進行綜合、計算和評估。所得結果可以被以圖形或數字的形式顯示在顯示屏上。

2.9.3注漿裝置

注漿裝置主要包括兩個注漿泵、漿液箱及管線。

在豎井，漿液被放入漿液車中，電瓶車牽引漿液車至盾構機漿液箱旁，漿液車將漿液泵入漿液箱中。兩個注漿泵各有兩個出口，這樣總共有四個出口，四個出口直接連至盾尾上圓周方向分布的四個注漿管上，盾構機掘進時，山注漿泵泵出的漿液被同步注入隧道管片與土層之間的環隙中，漿液凝固後就可以起到穩定管片和地層的作用。

為了適應開挖速度的快慢，注漿裝置可根據壓力來控制注漿量的大小，可預先選擇最小至最大的注漿壓力，這樣可以達到兩個目的，一是盾尾密封不會被損壞，管片不會受過大的壓力，二是對周圍土層的擾動最小。注漿方式有兩種：人工方式和自動方式。人工方式可以任選四根注漿管中的一根，由操作人員在現場操作台上操作按鈕啟動注漿系統；自動方式則是在注漿現場操作台上預先設定好的，盾構機掘進即啟動注漿系統。

2.9.4泡沫裝置

泡沫系統主要包括泡沫劑罐、泡沫劑泵、水泵、四個溶液計量調節閥、四個空氣劑量調節閥個液體流量計、四個氣體流量計、泡沫發生器及連接管路。

泡沫裝置產生泡沫，並向盾構機開挖室中注入泡沫，用於開挖土層的改良，作為支撐介質的土在加入泡沫後，其塑型、流動性、防滲性和彈性都得至U改進，盾構機掘進驅動功率就可減少，同時也可減少刀具的磨損。

泡沫劑泵將泡沫劑從泡沫劑罐中泵出，並與水泵泵出的水按盾構司機操作指令的比例混合形成溶液，控制系統是通過安裝在水泵出水口處的液體流量計測量水泵泵出水的流量，並根據這一流量控制泡沫劑泵的輸出量來完成這一混合比例指令的。混合溶液向前輸送至盾體中，被分配輸送到四條管路中，經過溶液劑量調節閥和液體流量計後，又被分別輸送到四個泡沫發生器中，在泡沫發生器中與同時被輸入的壓縮空氣混合產生泡沫，壓縮空氣進入泡沫發生器前也要先經過氣體流量計和空氣劑量調節閥。泡沫劑溶液和壓縮空氣也是按盾構機司機操作指令的比例混合的，這一指令需通過盾構機控制系統接收液體流量計和氣體流量計的信息並控制空氣劑量調節閥和溶液劑量調節閥來完成。最後，泡沫沿四條管路通過刀盤旋轉接頭，再通過刀盤上的開口，注入到開挖室中。在控制室，操作人員也可以根據需要從四條管路中任意選擇，向開挖室加入泡沫。

2.9.5膨潤土裝置

膨潤土裝置也是用來改良土質，以利於盾構機的掘進。膨潤土裝置主要包括膨潤土箱、膨潤土泵、九個氣動膨潤土管路控制閥及連接管路。

和漿液一樣，在豎井，膨潤土被放人膨潤土車中，電瓶車牽引膨潤土車至膨潤土箱旁，膨潤土車將膨潤土泵入膨潤土箱中。

需要注入膨潤土時，膨潤土被膨潤土泵沿管路向前泵至盾體內，操作人員可根據需要，在控制室的操作控制台上，通過控制氣動膨潤土管路控制閥的開關，將膨潤土加入到開挖室、泥土倉或螺旋輸送機中。

B. 盾構為什麼叫盾構

這個詞是由兩個單詞構成的，盾+構，這首先得熟悉盾構機的工作原理 ，簡單來說，盾就是前面的支撐開挖面的穩定體系；構就是在盾的保護下，後面的構築地下結構的體系。

盾構法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法。它是將盾構機械在地中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍岩防止發生往隧道內的坍塌。

同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在後部加壓頂進，並拼裝預制混凝土管片，形成隧道結構的一種機械化施工方法。

(2)盾構工作井設備有什麼擴展閱讀：

採用盾構法施工時，首先要在隧道的始端和終端開挖基坑或建造豎井，用作盾構及其設備的拼裝井（室）和拆卸井（室），特別長的隧道，還應設置中間檢修工作井（室）。拼裝和拆卸用的工作井，其建築尺寸應根據盾構裝拆的施工要求來確定。

拼裝井的井壁上設有盾構出洞口，井內設有盾構基座和盾構推進的後座。井的寬度一般應比盾構直徑大1.6～2.0米，以滿足鉚、焊等操作的要求。當採用整體吊裝的小盾構時，則井寬可酌量減小 。

井的長度，除了滿足盾構內安裝設備的要求外，還要考慮盾構推進出洞時，拆除洞門封板和在盾構後面設置後座，以及垂直運輸所需的空間。

中、小型盾構的拼裝井長度，還要照顧設備車架轉換的方便。盾構在拼裝井內拼裝就緒，經運轉調試後，就可拆除出洞口封板，盾構推出工作井後即開始隧道掘進施工。盾構拆卸井設有盾構進口，井的大小要便於盾構的起吊和拆卸。

C. 非開挖施工設備有哪些

從大到小有三類：第一類為開建地鐵隧道的盾構機，第二類為開建大型排污管道的液壓千斤頂，第三類為敷設電力、通信小型管道的定向鑽機。第一類包括：盾構三個倉、GPS操作平台、軌道、通風設備、動力站、發電機組、泥漿設備、龍門吊等。第二類包括：微型盾構、全站儀、千斤頂、動力站、發電機組、三角吊、泥漿泵、吊車等。第三類包括：定向鑽機、探測儀、導向儀、泥漿罐、焊機等。

D. 石油鑽井設備及工具有哪些

為了勘探與開采蘊藏在地層深處的石油和天然氣，人們必須利用各種鑽井設備與工具，鑽穿堅硬而復雜的地層，這便是鑽井工作的主要任務。為了滿足我國石油工業飛速發展的需要，必須多打井、快打井、打好井，實現鑽井速度翻番。為此，在充分調動人的積極因素的同時，還必須為鑽井工作者提供先進的、性能良好的鑽井設備與工具，充分利用現代科學技術為石油鑽井工作服務。

鑽井設備及工具包括地面鑽井設備(石油鑽機)以及鑽頭、鑽柱等。

一、石油鑽機1.鑽機的組成現代石油鑽機是一套大型聯合機組。圖5-2所示為旋轉鑽井的基本設備。根據鑽井工藝中鑽進,洗井,起、下鑽具等工序的需要，一套鑽機必須具備下列系統和設備：

圖5-6金剛石鑽頭

1—鋼體；2—胎體；3—金剛石；4—接頭接頭上部有用於連接鑽柱的絲扣。鋼體與接頭之間也用絲扣連接，然後焊死形成一體。鋼體下部與胎體燒結在一起。胎體是固定金剛石的母體，由帶粘結劑的碳化鎢粉製成，中間有水眼，底面有水槽，側面開有排屑槽。

聚晶金剛石切削塊鑽頭是20世紀70年代後期美國鑽井工業的一項重要成就。這種鑽頭的切削塊是用人造金剛石單晶在高溫高壓下聚合而成的聚晶體。鑽進時，聚晶體不斷剝落，新的鋒銳小晶體不斷出露，因而能使切削塊在磨損過程中不斷地「自銳」。其切削刃是鋒利、高耐磨、能夠「自銳」的金剛石切削塊，因此能在低鑽壓下取得高進尺(為牙輪鑽頭的4～6倍)和高鑽速(為牙輪鑽頭的2倍以上)。聚晶金剛石切削塊鑽頭有聚晶金剛石復合片鑽頭(簡稱PDC鑽頭)、熱穩定聚晶金剛石鑽頭(簡稱TSP鑽頭或BDC鑽頭，也稱巴拉斯鑽頭)、馬賽克鑽頭和大復合片PDC鑽頭。

PDC鑽頭切削塊上的聚晶金剛石復合片極薄極硬，比碳化鎢底層的抗磨性高100倍以上。鑽頭工作時，由於碳化鎢比復合片磨損得快，使復合片隨時裸露出保持銳利的刃口。在較低的鑽壓下即可切入岩石，並在扭矩的作用下切削岩石。由於切削塊可以「自銳」，這就使整個鑽進過程中鑽頭以切削方式破碎岩石，從而能實現快速鑽進。PDC鑽頭適用於軟至中硬地層。

巴拉斯鑽頭的切削塊是耐溫1200℃的熱穩定聚晶人造金剛石。熱穩定聚晶金剛石切削塊可製成三角體形、立方體形、圓柱體形和針狀等多種幾何形態。巴拉斯鑽頭以剪切和研磨方式破碎岩石，適合在中硬到硬地層使用，曾經獲得過很好的鑽井指標。四川川東地區的試驗結果表明：用這種鑽頭在某些地層中鑽進，比XHP5型三牙輪鑽頭平均鑽頭進尺提高2～4倍、機械鑽速提高20%～40%、純鑽井成本下降10%～12%。

馬賽克鑽頭既有熱穩定聚晶塊的耐高溫性質，又兼有復合片的切削能力。

目前，天然金剛石鑽頭和大復合片PDC鑽頭在油田使用較多，能獲得滿意的經濟效益。

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盾構技術簡介
2007-1-8 11:23:00
一：概述：
盾構是在軟岩和土體中進行隧道施工的專門機具，使用盾構機開挖隧道的方法就是盾構法。
用盾構修建地下隧道至今已有160多年的歷史，最早是法國的工藝師Mare Isambrard Brunel發明的。1834年建成第一條盾構法隧道。我國在五十年代就開始採用盾構法施工。至今也有四十多年的歷史。上海是在1963年施工了第一條盾構法隧道。
盾構法施工建設對地面干擾小、施工速度快、安全、機械化和自動化程度高，越江、湖、海，全方位作業。對城市建築密集、地下管線密集的地方應先選用盾構法（對環境影響小）。但是盾構掘進機回引起土體的變形走動、孔隙水壓力波動、過大的地面沉降和隆起，盾構在地下前進，方向控制不準，糾偏困難，超大直徑、超小直徑、矩行、球行等盾構少見，無法適應各類交通、上下水、熱力等市政工程的隧道建設需要，盾構法隧道襯砌和接縫滲漏水，隧道後期沉降過大。

二：盾構機組成
盾構掘進機一般由盾構殼、推進千斤頂、正面支撐機構、挖土及運輸組、襯砌拼裝機構、液壓系統、注漿系統和盾尾裝置組成。
盾構機的盾殼是鋼板焊接成殼體，在盾殼掩護下，進行土體開挖、襯砌拼裝等隧道施工的工序。盾殼可分為切口環、支承環和盾尾三部分。
a. 切口部分。它位於盾構的最前端，施工時切入地層，掩護開挖作業。切口環前端設有刃口，以減少切入土時對地層的擾動。切口環的長度主要取決於支撐、開挖方法的挖土機具和操作人員迴旋餘地的大小。
b. 支承環部分。支承環緊接於切口環後，位於盾構的中部，是一個剛性較好的圓形結構。地層土壓力、所有千斤頂的頂力以及切口、盾尾、襯砌拼裝時傳來的施工荷載均由支承環承擔。支承環的外沿布置盾構推進千斤頂。拼裝機用於拼裝管片襯砌，主要設備有舉重臂、真圓保護器等。
c. 盾尾部分。盾尾一般由盾構的外殼鋼板延長構成，主要用於掩護隧道襯砌安裝工作。盾尾後端設有密封裝置，以防止水、土及注漿材料從盾尾與襯砌之間進入盾構內。
d. 盾殼外徑與襯砌外徑間的建築空隙，在滿足盾構糾偏要求的前提下應盡量減少。

三：盾構施工工藝過程： 1． 盾構的組裝及拆卸
在盾構施工的始端和終端，要布置基坑或井，用以進行盾構的安裝及拆卸工作。若盾構推進的路線很長時，還應設置檢修工作井。這些井和基坑應盡量結合隧道規劃路線上的通風井、設備井、地鐵車站、排水泵房以及立體交叉、平行交叉、施工方法轉換處來設置。作為拼裝和拆卸室用的井，其建築尺寸應根據盾構裝、拆及施工要求來確定，其寬度一般比盾構直徑大1.6~~2 .0m，一滿足安裝是的工作要求。
盾構起始和終端的工作井可以用沉井（箱）法施工，也可以用連續牆支護（樁排牆支護），根據工程地質和水文地質情況而定。在支護、內襯牆上留有盾構進出洞門。
2． 盾構基座
盾構基座在井內用作安裝及穩妥地擱置盾構，更重要的是通過設在基座上的 導軌使盾構在施工前獲得正確的導向。導軌需要根據隧道設計、施工要求定出平面及高程位置進行測量定位。基座可以採用現澆鋼筋混凝土或鋼結構，導軌一般布置在盾構下半部的90 度范圍內，由二根或多根鋼軌組成。
3． 盾構進出洞
在始發井內，盾構按設計高程及方向推出預留孔洞，進入正常土層的過程稱為盾構出洞。反之，盾構在地層中完成某一區間的隧道施工後，進入盾構接受井的過程稱為盾構進洞。盾構井出工作井涉及洞門預留塊的製作、四周土體、封門鑿除、盾構後座支撐下頂進、施工參數的調整。一般出洞察力50m後，盾構法隧道施工才進入正常。
a. 封門形式
預留封門在盾構出洞前必須抵擋洞外土體側向壓力和水壓力，保證封門不斷裂倒塌，同時不產生大量地下水滲漏，即保持井內施工場地乾燥，又保證洞周圍土體不出現大的沉降變形。盾構工作井封門主要有：現澆鋼筋混凝土封門及相應施工方法，鋼門封門，裝配式楔體封門方案。
b. 洞周土體加固
通過注漿、深層粉噴樁或水泥攪拌樁井點降水疏干土體、凍接法等，可使洞周圍土體具有自立性、防水性（滲透系數K<10-9m/s）和一定的強度。加固土體厚度和尺寸要通過力學分析定。
c. 盾構進洞
盾構進洞時需防止地下水和流砂等湧入接收井。當進洞區的土體為砂性土或有可能產生流砂的地層時，應按盾構進洞的要求對地層進行改良。
d. 盾構後座
在盾構與井壁之間需要傳力設施，就是盾構後座。通常採用隧道襯砌管片拼裝或專用頂塊與頂撐做後座。使用管片做後座，要設計專用人行洞門，在井內要留出垂直運輸的開口，不能拼成整環。後座襯砌與後座井壁之間的空隙，一般採用澆注低標號混凝土來填平，使盾構推力均勻地傳給後座壁，而將來拆除後座也方便。當盾構向前掘進達到一定距離，盾構頂力可由隧道襯砌與地層間的摩擦力承擔時，後座即可拆除。
4． 盾構開挖方法：
盾構開挖方法可分為：敞開式、機械切削式、網格式和擠壓式等。為了減少盾構施工對地層的擾動，可先藉助千斤頂驅動盾構使其切口貫入土層，然後在切口內進行土體開挖與運輸。
a. 敞開式開挖
手掘式及半機械式盾構均為半敞開式開挖，這種方法適於地地質條件較好，開挖面在掘進中能維持穩定或在有輔助措施是能維持穩定的情況，其開挖一般是從頂部開始逐層向下挖掘。若土層較差，還可借用千斤頂加撐板對開挖面進行臨時支撐。採用敞開式開挖，處理孤立障礙物、糾偏、超挖均為其它方式容易。為盡量減少對地層的擾動，要適當控制超挖量與暴露時間。
b. 機械切削式開挖
指與盾構直徑相仿的全斷面旋轉切削刀盤開挖方式。根據地質條件的好壞，大刀盤可分為刀架間無封板及有封板兩種。刀架間無封板適用於土質較好的條件。大刀盤開挖方式，在彎道施工或糾偏是不如敞開式開挖便於超挖。此外，清除障礙物也不如敞開式開挖。使用大刀盤的盾構，機械構造復雜，消耗動力較大。目前國內外較先進的泥水加壓盾構、土壓平衡盾構，均採用這種開挖方式。
c. 網格式開挖
採用網格式開挖，開挖面由網格梁與格板分成許多格子。開挖面的支撐作用是由土的粘聚力和網格厚度范圍內的阻力而產生的。當盾構推進是，土體就從格子里擠出來。根據土的性質，調節網格的開孔面積。採用網格式開挖時，在所有千斤頂縮回後，會產生較大的盾構後退現象，導致地表沉降，因此，在施工務必採取有效措施，防止盾構後退。
d. 擠壓式開挖
全擠壓式和局部擠壓式開挖，由於不出土或只部分出土，對地層有較大的擾動，在施工軸線時，應盡量避開地面建築物。局部擠壓時施工時，要精心控制出土量，以減少和控制地表變形。全擠壓式施工時，盾構把四周一定范圍內的土體擠密實。
5． 隧道襯砌與拼裝
地層盾構施工的隧道襯砌，通常採用預制拼裝的形式，對於防護要求高的隧道，可採用整體澆注混凝土。
預制拼裝襯砌是由叫「管片」的多塊弧形預制構件拼裝而成。管片可採用鑄鐵、鑄鋼、鋼筋混凝土等材料製成的各種構件形式。
管片拼裝方法可分為通縫拼裝和錯縫拼裝。通縫拼裝，管片的縱縫環環對齊，拼裝較為方便，易定位，襯砌環施工應力小，但環面不平整的誤差容易積累。錯縫拼裝，襯砌圓環的縱縫在相鄰圓環環間錯開1/2~~1/3管片。管片的環縱縫是榫形連接，以利拼裝。錯縫拼裝的隧道比通縫拼裝的隧道整體性強，但由於環面不平整，會引起較大的施工應力，防水材料也會因壓密不夠而滲漏水。
管片拼裝方法可分為「先縱後環」和「先環後縱」兩種。先環後縱法是：拼裝前將所有的盾構千斤頂縮回，管片先拼裝成圓環，然後用千斤頂使拼好的圓環縱向靠隴。先環後縱法拼裝的環面較為平整，縱縫拼裝質量好，但對易產生後退現象的盾構不宜採用。先縱後環的拼裝方法就能防止盾構的後退，既拼裝某一管片時，就只縮回該管片的千斤頂，其它千斤頂則對稱地支撐或升壓。逐塊輪流縮回與伸出部分千斤頂，直至拼裝成環。在整個拼裝過程中，要控制盾構位置不變。管片拼裝常用舉重臂進行。按「自上而下，左右交叉，最後封頂成環」。
6：襯砌壁後壓漿
在盾尾和襯砌之間建築空隙及時壓漿充填，可以防止地表沉降，可以改善隧道襯砌的受力狀態，增強襯砌的防水能力。
壓漿有三種方法：
a. 二次壓註：當盾構推進一環後，立即用風動壓注機通過管片的壓注孔，向襯砌壁後的建築空隙注入豆粒砂，以防止地層的塌方。繼續推進5~~8環後，再用壓漿泵將水泥類漿體灌入砂間空隙，使之固結。
b. 一次壓註：既隨著盾尾的空隙的出現，立即壓注水泥砂漿，並保持一定的壓力。
c. 三次壓註：同步壓漿填充盾尾的空隙，管片脫出盾尾時過程中快速壓漿。
根據施工經驗，壓漿數量同注入壓力及要求控制的地表沉降有關。一般為計算建築空隙體積的100%~~180%.壓漿要對稱於襯砌進行，盡量避免單點超壓注漿，以減少襯砌環的不均勻施工荷載。注漿壓力一般為0.5~1.0Mpa.
四：盾構機的分類：
1：手掘式盾構，擠壓式盾構，半機械式盾構（局部氣壓、全局氣壓），機械式盾構（開胸式切削盾構，氣壓式盾構，泥水加壓盾構，土壓平衡盾構，混合型盾構，異型盾構）。
2：盾構機的選型原則：因地制宜，盡量提高機械化程度，減少對環境的影響。