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地铁盾构机改造技术研究与实践 摘要：随着我国城市化进程的飞速发展，城市基础设施建设不断加快，城市人口密度 持续增高，导致城市交通压力剧增，对轨道交通的运载能力提出了更高的要求。列车的运 载容量及运行速率不断提升，相应的隧道断面直径不断增大，城市在地铁盾构区间隧道断 面设计上均进行了不同程度的扩径。结合某地铁盾构机扩径改造实例，对比分析新制法、 包壳法 2 种盾构机的扩径方法，通过对改造工期、改造成本等方面进行对比分析，为后续 盾构机扩径改造方法的选取提供参考。 关键词：地铁盾构；扩径改造；新制盾壳法；包壳法 引言 盾构机是针对项目工程条件进行的专项设计，在通用性方面有一定的局限性，尤其在 工程地质、隧道断面等方面，城市轨道交通盾构区间断面的变化将进一步影响盾构的通用 性，势必造成工程建设的工期和成本增加。针对这一情况 ，对于管片外径相近的盾构隧道， 很有必要对盾构机扩径改造技术进行探讨和研究。 1 盾构掘进的工序管理 1.1 土压力的管理 在正式掘进时期，参考相近地层及试验段试掘进过程中的成功经验 ，控制掘进参数 ， 优化施工工艺 ，并控制好地面沉降。推进时 ，注意管控好推进里程，把施工测量得到的数 据跟计算出来的三维坐标相校准 ，在此基础上合理调整盾构姿态。盾构在掘进过程中据此 取得平衡压力的设定值，在实际施工的时候，应综合考虑盾构所在位置的埋深大小、土层 情况、地下水位情况以及地表监测结果来适当调整。 1.2 开挖土的管理 1.2.1 出土运输方法 随着技术研究的深入，现阶段的出土运输方法较多，较为常见的有如下几种：（1 ）轨 道输送。适用于各类性状的土砂运输场景，是应用较为广泛的方法。不过运土车需要接替 装土，所以可能会出现溜车事故、土砂掉出等问题。（2 ）泵送输送。根据运输工作量，在 工作井外适配合规格的泥浆泵，连接一条稳定可靠的管路用于高效运输土砂。（3 ）皮带输 送机运输。在工程量较大的盾构施工中 ，皮带输送机输送是优质的方法，其具有连续运行、 稳定性好、输送能力强等多重优势。硬件配置方面 ，分别在始发井和地面两处安装合适规 格的皮带输送机 ，并以施工进度为准灵活调控 ，随盾构掘进的持续推进而同步延伸。 1.2.2 开挖土量的管理 常见方法有如下两种：一是重量管理 ，细分为多种形式 ，包含龙门吊称重系统、检测 运土车重量等 ；二是容积管理法，例如螺旋输送机转数推算方法以及盾构机排土量 自动测 量系统。在实际施工中盾构机排土量 自动测量系统激光雷达将扫面测量数据通过通信线缆 传输到数据处理 PC 机,滚动计数器将单位时间内的滚动次数结合主动轮的直径计算出皮带 的运动速度 ，通过通信线缆传输到数据处理 PC 机;数据处理 PC 机包括处理器,存储器和无 线模块,数据处理 PC 机通过无线模块将经过处理器处理的数据发送到盾构上位机;盾构上位 机通过显示器将出土量数据及渣土温度显示出来。 2 新制法改造方案 2.1 新制刀盘 针对地层中存在大范围 CFG 桩的情况，新制刀盘采用辐条＋面板式设计，支撑方式为 中心支撑，刀盘上安装滚刀、切刀、刮刀和保径刀等。刀盘钢结构采用 Q345C 高强度钢板 焊接而成。新制刀盘设计有 4 个中心进渣土口、12 个大尺寸正面进渣口，刀盘开口率 39% ， 有利于进渣；刀盘上安设 5 道泡沫和膨润土管路，刀盘隔板上安设 1 个高压冲水口，有利 于加强渣土改良，同时有效防止结“泥饼”；刀盘设有 2 个磨损检测装置，部分区域焊接 耐磨板及耐磨网进行针对性的耐磨保护。 2.2 盾体内部装置拆卸 将盾体翻转竖向放置于马凳上架空，将尾盾内部拼装机拆除；将中盾内部推进油缸、 铰接油缸、液压控制设备、电气设备等全部装置拆除，分离中盾与中折盾；拆除前盾内部 全部装置。盾体内部装置拆除后进行维护保养 ，妥善封存以备在新制盾体上安装，通过精 密测量确保设备安装尺寸精度。 2.3 新制盾体 2.3.1 前盾 新制前盾整体直径增加，结构形式不变 ，保证前大后小的趋势。为确保盾体内部装置 安装位置协调统一 ，前盾长度加长 200mm。盾体土仓底部增加锥板，以便出土，减少土仓 底部土体堆积 ，同时增加切口部位壳体的结构强度。盾体间连接法兰增加凸台和密封槽 ， 盾体间连接由原来的螺栓＋焊接密封改为螺栓＋密封条密封。 2.3.2 中盾 新制中盾整体直径增加，结构形式不变，保证前大后小的趋势。法兰形式改造同前盾。 推进油缸安装位置外移，油缸球头中心分布于