郑州轨道交通5号线工程盾构施工与管理：刀盘选择及配备推力

在刀盘选择上，郑州轨道交通5号线工程地层岩性分布主要以粉土、粉质黏土、细砂、粉砂、中砂为主，辐条式、面板式、辐板式刀盘均适宜本工程地质条件，可灵活选用。盾构在细砂层、粉砂层、砂质粉土地层施工时，宜采用辐条式刀盘；盾构在黏土层施工时，宜采用小面板辐条式刀盘。

在刀盘开口率选择上，由于土压平衡盾构机在砂性土和硬塑性黏土中推进时，过小的开口率会造成出土困难、推进缓慢的现象，根据已有施工经验并结合本工程各区段地质情况，刀盘开口率建议值为40%～70%范围内。

在刀具配置上，本工程地质除少数区间存在钙质结核块外，整体地层情况较好，属于典型的软土地层，适宜采用切削型刀具（切刀、刮刀等）作为主要开挖刀具，以提高切削效率，降低刀盘泥饼生成概率。

在进行渣土改良时，根据本工程地质条件及结合的相应地层施工经验，在细砂、黏土层采用泡沫剂、膨润土进行渣土改良效果良好，盾构机宜配置泡沫及膨润土注入系统。

在注浆系统选择上，针对郑州地质条件、地铁隧道的埋深和隧道穿越地区地面建筑物的状况，为了满足郑州地区对壁后注浆的要求，同步注浆宜采用单泵单管方式，盾构机壁后注浆系统需满足既能单液注浆也能双液注浆。依据经验每环实际注浆量一般6～7 m3，盾构机需配置足够能力的注浆系统。(www.xing528.com)

经过计算，并结合郑州轨道交通5号线实际工程需要，在软土中掘进，盾构机刀盘扭矩为3 471.78 kN·m，推力约23 080.1 kN，由于盾构机在施工中经常需要纠偏、转向，因此盾构推力实际要比计算出来的数据大，按照经验数据盾构实际配备的推力为计算值的1.5倍。

在主驱动方式选择上，根据以往施工经验，变频驱动与液压驱动两种驱动方式均能满足5号线掘进需求。

针对盾构机的铰接系统，其有助于盾构机实现更小的曲线半径，对于地形复杂的地段能够精确控制隧道的转弯等；主动铰接适合用于隧道曲线变化较为复杂的情况，被动铰接适合用于隧道曲线较为简单的情况。