講座：盾構施工技術

1、盾構法施工技術盾構法施工技術-路上路上 開篇語：開篇語：本系列是本人搜集很多圖片歸集而成，耗費大量時間精力的作品，謝謝大家的支持，本系列是本人搜集很多圖片歸集而成，耗費大量時間精力的作品，謝謝大家的支持，歡迎轉載，把知識傳遞給更多人。歡迎轉載，把知識傳遞給更多人。此為方證市政培訓系列此為方證市政培訓系列1：看圖識市政看圖識市政以后我會繼續(xù)推出系列以后我會繼續(xù)推出系列2：跟方證背市政跟方證背市政系列系列3：方證講案例方證講案例，方證畫書、考前沖刺等系列課程。讓你充分拿分，輕松自，方證畫書、考前沖刺等系列課程。讓你充分拿分，輕松自信上陣，獲取滿意成績！等系列課程。信上陣，獲取滿意成績！等系列課程。

2、敬請繼續(xù)關注。敬請繼續(xù)關注。方證召開方證召開14年市政培訓，方證年市政培訓，方證qq：568244473http:/更多資料：更多資料：http:/ 全部圖片全部圖片：http:/ 構構 施施 工工 技技 術術目錄目錄 1.1 1.1 關于地下建筑空間施工的幾個概念關于地下建筑空間施工的幾個概念 1.2 TBM 1.2 TBM和盾構機的具體區(qū)別和盾構機的具體區(qū)別 2.1 2.1 盾構法施工技術盾構法施工技術 2.2 2.2 盾構機械設備盾構機械設備 3 3 盾構法隧道施工工藝盾構法隧道施工工藝 1.1關于地下建筑空間施工的幾個概念關于地下建筑空間施工的幾個概念 明挖法：明挖法：也稱挖蓋法也稱挖

3、蓋法 暗挖法：暗挖法：也稱礦山法，鉆爆法等也稱礦山法，鉆爆法等 淺埋暗挖法：淺埋暗挖法： 盾構法：盾構法： 沉井法：沉井法： 沉管法：沉管法： 頂管法：頂管法： 地下連續(xù)墻法：地下連續(xù)墻法： TBM法：法：(1)明挖法地下結構施工示意圖明挖法地下結構施工示意圖挖建蓋（填）(2)暗挖法地下結構施工示意圖暗挖法地下結構施工示意圖一般堅硬巖層中的隧道一般堅硬巖層中的隧道均采用該方法施工。均采用該方法施工。挖襯埋深一般大于10m(3)淺埋暗挖法地下結構施工示意圖淺埋暗挖法地下結構施工示意圖初襯二襯超前支護錨桿、管棚或灌漿埋深一般小于5m一般用于城市交通繁忙地帶，不允許中斷交通，且一般用于城市交通繁忙地

4、帶，不允許中斷交通，且地質條件又較差的地段，武漢市的地下過街通道大地質條件又較差的地段，武漢市的地下過街通道大多采用該法施工。如武漢廣場、武漢會展中心、洪多采用該法施工。如武漢廣場、武漢會展中心、洪山廣場過街通道等山廣場過街通道等(4)盾構法地下結構盾構法地下結構(隧道隧道)施工示意圖施工示意圖盾構法隧道施工適盾構法隧道施工適用于軟土地區(qū)埋深用于軟土地區(qū)埋深大的隧道工程，可大的隧道工程，可穿越江河、湖泊、穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物海底、地面建筑物和地下管線密集區(qū)和地下管線密集區(qū)的下部的下部。 (5)沉井法地下結構施工示意圖沉井法地下結構施工示意圖沉井結構用途十分廣沉井結構用途十分廣泛，主

5、要用于點式地泛，主要用于點式地下建筑工程：如自來下建筑工程：如自來水廠、電廠和化工廠水廠、電廠和化工廠的水泵房、地下沉淀的水泵房、地下沉淀池和水池、地下熱電池和水池、地下熱電站、地下油庫、地下站、地下油庫、地下車間和地下倉庫等。車間和地下倉庫等。此外，也可用作地鐵、此外，也可用作地鐵、水底隧道等各種設備水底隧道等各種設備井、通風井、盾構拼井、通風井、盾構拼裝井、車間和區(qū)間段裝井、車間和區(qū)間段連續(xù)沉井等連續(xù)沉井等 。(6)沉管法地下結構施工示意圖沉管法地下結構施工示意圖1(6)(6)沉管法地下結構施工示意圖沉管法地下結構施工示意圖2 2沉管法一般用于水下隧道施工，目前國內沉管法一般用于水下隧道施

6、工，目前國內已建成的最大的沉管隧道是上海外環(huán)越江已建成的最大的沉管隧道是上海外環(huán)越江隧道，總長隧道，總長2880m（沉管段長（沉管段長736m），），雙向雙向8車道。車道。(7)頂管法地下結構施工示意圖頂管法地下結構施工示意圖頂管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地帶的地下工程，其頂管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地帶的地下工程，其長度、斷面尺寸均受到較大限制。國內最長的頂管隧道是西長度、斷面尺寸均受到較大限制。國內最長的頂管隧道是西氣東輸工程穿越黃河的隧道，長度近氣東輸工程穿越黃河的隧道，長度近3000m，直徑約，直徑約2m。(8) 地下連續(xù)墻法施工示意圖地下連續(xù)墻法施工示意圖 地下連續(xù)墻法可用

7、于點式、條式地下工程的施工，如上海、廣地下連續(xù)墻法可用于點式、條式地下工程的施工，如上海、廣州大部分地鐵車站均采用該法施工。其特點類似于明挖法，但比明挖州大部分地鐵車站均采用該法施工。其特點類似于明挖法，但比明挖法占用場地小，對周圍環(huán)境影響較小，且造價相對較低。法占用場地小，對周圍環(huán)境影響較小，且造價相對較低。(9)TBM(9)TBM法地下結構施工示意圖法地下結構施工示意圖目前國內目前國內, ,習慣上將用于巖石地層的隧道掘進習慣上將用于巖石地層的隧道掘進機稱為機稱為TBM,TBM,將用于軟土地層的隧道掘進機稱將用于軟土地層的隧道掘進機稱為盾構機。歸類還是同在掘進機門下。為盾構機。歸類還是同在掘

8、進機門下。1.2TBMTBM和盾構機的具體區(qū)別？和盾構機的具體區(qū)別？ 1.適用的工程不一樣，TBM用于硬巖，盾構機用于土層的挖掘。 2.兩者的掘進，平衡，支護系統(tǒng)都不一樣。 3.TBM比盾構技術更先進，更復雜。 4.工作的環(huán)境也不一樣，TBM是硬巖掘進機，一般用在山嶺隧道或大型引水工程，盾構是軟土類掘進機，主要是城市地鐵，及小型管道。 其實 TBM和盾構除了這些本質的差別外，籠統(tǒng)的來說，都是一樣，都是隧道全斷面掘進。只是不同的工作環(huán)境應用不同的機械罷了。2.1盾構法施工技術盾構法施工技術n盾構（shield）是一種鋼制的活動防護裝置或活動支撐，是通過軟弱含水層，特別是河底、海底，以及城市居民區(qū)

9、修建隧道的一種機械。n頭部可以安全地開挖地層 ,尾部可以裝配預制管片或砌塊，迅速地拼裝成隧道永久襯砌。n盾構推進主要依靠盾構內部設置的千斤頂。 概述概述適用條件適用條件 在松軟含水地層中修建隧道、水底隧道及地下鐵道時采用各種不同形式的盾構施工最有意義，特別是該施工方法屬地表以下暗挖施工，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)等條件的影響， 優(yōu)點：n安全性、高效率、危害小、經濟性缺點：n重復利用率低、施工復雜、適用性受限、工作條件差、地表變形不易控制 盾構優(yōu)缺點盾構優(yōu)缺點盾構隧道的歷史盾構隧道的歷史 用盾構法修建隧道開始于1818年 ，法國工程師布魯諾爾； 1825年在英國泰晤士河下首次用矩形盾構

10、建造隧道 ； 近代，日本盾構法得到了迅速發(fā)展，用途越來越廣，并研制了大量新型盾構； 我國于1957年北京下水道工程中首次出現(xiàn)2.6m小盾構 ； 上海市延安東路過江道路隧道使用11.0 m直徑的大盾構； 盾構按形狀分類盾構按形狀分類 大致有圓形（又稱半盾構）、矩形、馬蹄形等幾種。 圓形因其抵抗水土壓力較理想，襯砌拼裝簡便，構件可以互換，較為通用，數量最多。 圓形盾構中，敞胸盾構和閉胸盾構兩大類。 按開挖方式分為：人工挖掘式、半機械挖掘式、機械挖掘式。 一、盾構機定義一、盾構機定義二、盾構機構造二、盾構機構造三、盾構機分類及型式三、盾構機分類及型式四、盾構配套設施四、盾構配套設施2.22.2盾構機

11、械設備盾構機械設備 盾構機是一種隧道掘進的專用工程機械，現(xiàn)代盾構掘進盾構機是一種隧道掘進的專用工程機械，現(xiàn)代盾構掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切機集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土削土體、輸送土碴、同步襯砌注漿、拼裝隧道襯砌管片、測體、輸送土碴、同步襯砌注漿、拼裝隧道襯砌管片、測量導向糾偏等功能，涉及地質、土木、機械、力學、液壓、量導向糾偏等功能，涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術，而且要按照不同的地質電氣、控制、測量等多門學科技術，而且要按照不同的地質進行進行“定制式定制式”的設計制造，可靠性要求極高。盾構掘進機的設計

12、制造，可靠性要求極高。盾構掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、地下公路、城市市政、水電等隧道已廣泛用于地鐵、鐵路、地下公路、城市市政、水電等隧道工程。工程。二、盾構機構造二、盾構機構造 盾構機是在鋼殼體的保護下，進行地下隧道工程掌子面開挖及襯砌盾構機是在鋼殼體的保護下，進行地下隧道工程掌子面開挖及襯砌連續(xù)作業(yè)，并依靠鋼殼體內千斤頂的推力向前推進。盾構機主要由切削連續(xù)作業(yè)，并依靠鋼殼體內千斤頂的推力向前推進。盾構機主要由切削刀盤、前部盾體、連接橋架、后配套臺車等部分組成。切削刀盤根據工刀盤、前部盾體、連接橋架、后配套臺車等部分組成。切削刀盤根據工程地質情況選擇不同型式、配置相應刀具；前部盾體由主驅動系統(tǒng)

13、、推程地質情況選擇不同型式、配置相應刀具；前部盾體由主驅動系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、渣土輸送系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)、同步注漿等系統(tǒng)組成；后配套進系統(tǒng)、渣土輸送系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)、同步注漿等系統(tǒng)組成；后配套臺車主要為前部盾體內各系統(tǒng)配置動力源以及水、電、氣、液、測量與臺車主要為前部盾體內各系統(tǒng)配置動力源以及水、電、氣、液、測量與監(jiān)測等輔助施工系統(tǒng)和人工操作系統(tǒng)；連接橋架是前部盾體和后配套臺監(jiān)測等輔助施工系統(tǒng)和人工操作系統(tǒng)；連接橋架是前部盾體和后配套臺車的連接橋梁，各系統(tǒng)的動力通過橋架上的管線路從后配套臺車提供給車的連接橋梁，各系統(tǒng)的動力通過橋架上的管線路從后配套臺車提供給前部盾體內的執(zhí)行元件。前部盾體內的執(zhí)行

14、元件。 切削刀盤盤型滾刀重型撕裂刀刮刀鋼格柵面板輻條輻條泡沫口中心刀面板式刀盤面板式刀盤輻條式刀盤輻條式刀盤外周強化刀先行撕裂刀刮刀輻條輻條泡沫口中心刀 前部盾體前部盾體 后配套臺車后配套臺車 主要配置盾構機各系統(tǒng)所需的動力源以及水、電、氣、液、測量與監(jiān)測等輔助施工系統(tǒng)以及人工操作等系統(tǒng)開敞式土壓平衡式泥水式泥土加壓式復合式巖石盾構圓形盾構圓形盾構雙圓盾構矩形盾構矩形盾構橢圓形盾構橢圓形盾構球形盾構球形盾構異型盾構異型盾構多聯(lián)盾構多聯(lián)盾構子母盾構子母盾構 轉向盾構轉向盾構 盾構法于盾構法于1919世紀初起源于歐洲，受啟發(fā)于蛀蟲挖洞，世紀初起源于歐洲，受啟發(fā)于蛀蟲挖洞，2020世紀初日本引世紀初

15、日本引進盾構施工技術，并使其得以較大發(fā)展。上世紀進盾構施工技術，并使其得以較大發(fā)展。上世紀6060年代該技術引入中國。年代該技術引入中國。目前，日本及歐洲處于盾構技術的領先地位。隨著盾構機制造業(yè)的發(fā)展和目前，日本及歐洲處于盾構技術的領先地位。隨著盾構機制造業(yè)的發(fā)展和施工工藝的不斷改進，逐步形成了比較完善的盾構系列施工工法。施工工藝的不斷改進，逐步形成了比較完善的盾構系列施工工法。 近年來隨著城市建設的發(fā)展，地下空間得到廣泛的開發(fā)利用，盾構設近年來隨著城市建設的發(fā)展，地下空間得到廣泛的開發(fā)利用，盾構設備的自動化程度越來越高，其適用性得以拓展，能夠適用于多種地質條件備的自動化程度越來越高，其適用性

16、得以拓展，能夠適用于多種地質條件和復雜環(huán)境條件。已在城市地鐵、市政管道、地下公路、越江隧道等基礎和復雜環(huán)境條件。已在城市地鐵、市政管道、地下公路、越江隧道等基礎設施建設中得到廣泛應用。設施建設中得到廣泛應用。 目前在盾構工程中普遍目前在盾構工程中普遍采用的多為閉胸式盾構機，采用的多為閉胸式盾構機，其中以泥水平衡式與土壓其中以泥水平衡式與土壓平衡式盾構機最為普及。平衡式盾構機最為普及。而且由于盾構工程大部分而且由于盾構工程大部分位于人口密集的城區(qū)，從位于人口密集的城區(qū)，從減少施工污染、降低施工減少施工污染、降低施工造價等多方面綜合考慮，造價等多方面綜合考慮，又以土壓平衡盾構法施工又以土壓平衡盾構

17、法施工為主。為主。土壓平衡盾構法施工工藝流程土壓平衡盾構法施工工藝流程施工準備盾構推進渣土排出管片拼裝測量軸線控制盾尾油脂壓注施工監(jiān)測壁后注漿輸送漿液制備土方運輸開啟皮帶輸送機、螺旋輸送機及出土口管片運輸管片生產盾渣盾渣構土構土掘排掘排進出進出壁壁后后同同步步注注漿漿管管片片拼拼裝裝始發(fā)臺架圖片始發(fā)臺架圖片 折葉式密封環(huán)折葉式密封環(huán) 盾構機現(xiàn)場組裝圖片盾構機現(xiàn)場組裝圖片盾構機主體組裝過程盾構機主體組裝過程后方張出臺盾構掘進方向操作平臺組裝操作平臺組裝第六節(jié)臺車第五節(jié)臺車第四節(jié)臺車第三節(jié)臺車第二節(jié)臺車第一節(jié)臺車盾構掘進方向吊裝螺旋輸送機吊裝整圓器螺旋輸送機、整圓器組裝螺旋輸送機、整圓器組裝第 六

18、 節(jié) 臺 車第 五 節(jié) 臺 車第 四 節(jié) 臺 車第 三 節(jié) 臺 車第 二 節(jié) 臺 車第 一 節(jié) 臺 車盾 構 掘 進 方 向橋架、皮帶輸送機、單軌梁、反力架的安裝橋架、皮帶輸送機、單軌梁、反力架的安裝反力架的結構型式反力架的結構型式 初始掘進初始掘進（1 1）洞口土體加固）洞口土體加固（2 2）地面配套設施安裝施工）地面配套設施安裝施工（3 3）洞門范圍內的鉆孔灌注樁鑿除）洞門范圍內的鉆孔灌注樁鑿除（4 4）始法臺架安裝）始法臺架安裝（5 5）盾構始發(fā)軌道鋪設）盾構始發(fā)軌道鋪設 （6 6）反力架安裝）反力架安裝 （7 7）洞門橡膠密封圈安裝）洞門橡膠密封圈安裝（8 8）盾尾密封刷涂滿密封油脂）

19、盾尾密封刷涂滿密封油脂（9 9）盾構機的聯(lián)動調試滿足要求）盾構機的聯(lián)動調試滿足要求（1010）臨時管片準備就緒）臨時管片準備就緒（1111）碴土運輸準備工作就緒）碴土運輸準備工作就緒（1212）盾構機已準確定位）盾構機已準確定位（1313）自動導向系統(tǒng)安裝、測試完畢）自動導向系統(tǒng)安裝、測試完畢（1414）初始掘進范圍內的地面監(jiān)測點已布設完畢并獲得初始的數據）初始掘進范圍內的地面監(jiān)測點已布設完畢并獲得初始的數據（1515）供電系統(tǒng)（含備用電源）、給排水系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等正常）供電系統(tǒng)（含備用電源）、給排水系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等正常（1616）始發(fā)反力架和基準環(huán)已在始發(fā)井地面試拼裝，在井下安裝時要經過精確

20、定位測量）始發(fā)反力架和基準環(huán)已在始發(fā)井地面試拼裝，在井下安裝時要經過精確定位測量，確保第一環(huán)臨時管片的準確位置，確保第一環(huán)臨時管片的準確位置-掘進前的準備工作 1、土壓力的平衡（開挖過程控制）2、進尺與出土量的平衡（即時控制）3、注漿量與建筑孔隙量的平衡（填充控制）4、盾構掘進參數變化量的平衡（掘進參數控制）5、盾構與管片兩者各項姿態(tài)間的平衡（軸線控制）通過盾構通過盾構施工控制達到五種平衡狀態(tài)施工控制達到五種平衡狀態(tài) 施工參數和開挖面穩(wěn)定控制的好壞直接影響地表沉降大小、地下管線和地表建筑物的安全。因此施工中應對開挖面的穩(wěn)定進行嚴格控制。 為了保證盾構機順暢排土，需對掘削下來的土砂加泥或加化學泡

21、沫等添加劑以控制土倉內土砂的塑性、流動性處于適當的范圍內，以保證盾構機能夠順暢排土。開挖面穩(wěn)定控制開挖面穩(wěn)定控制管理重點：管理重點： 不同地層條件下進尺與出土量的平衡（即時控制），及不同地層條件下進尺與出土量的平衡（即時控制），及時進行土質狀態(tài)記錄與分析，并及時調整每環(huán)總出土量，保時進行土質狀態(tài)記錄與分析，并及時調整每環(huán)總出土量，保證掘進過程中進尺與出土量的對應統(tǒng)一。證掘進過程中進尺與出土量的對應統(tǒng)一。出碴控制出碴控制 在施工中實時進行施工數據采集，建立完善的信息化施工模式： 1、盾構機掘進參數的采集 2、盾構機導向數據的采集 3、施工監(jiān)測系統(tǒng) 4、人工控制測量數據 盾構施工類似工廠流水線作業(yè)

22、，因此施工中要求各環(huán)節(jié)緊密銜接，任何一道工序發(fā)生滯后，都將直接影響施工工效，或導致施工停止。因此應進行信息化施工管理，收集各階段的施工參數，通過分析、歸納，在施工中不斷對各種參數的設定進行優(yōu)化，將會提高施工的質量、效率。盾構掘進參數控制盾構掘進參數控制-即信息化施工即信息化施工盾尾密封地層同步注漿原理圖管片漿液 地表沉降控制是盾構施工的重點，及時的進行壁后注漿是有效控制地表沉降的措施之一。在壁后注漿施工中，由于盾構隧道穿越地層的多樣性，注漿量變化幅度較大，因此采取以注入壓力控制為主，兼顧注入量的方法進行注漿管理。注漿參數控制注漿參數控制-注漿壓力及注漿量平衡注漿壓力及注漿量平衡注漿材料選用注漿

23、材料選用 壁后注漿漿液分為單液砂漿和雙液化學漿液，單液砂漿漿液應具備以下性能： 1.具有良好的長時間穩(wěn)定性及流動性，并能保證適當的初凝時間，以適應盾構施工以及遠距離輸送的要求。 2.具有良好的充填性能。 3.在滿足注漿施工的前提下，盡可能早地獲得高于地層的早期強度。 4.漿液在地下水環(huán)境中，不易產生稀釋現(xiàn)象。 5.漿液固結后收縮率小，泌水率低。 6.原料來源豐富、經濟，施工管理方便，并能滿足施工自動化技術要求。 7.漿液無公害，價格合理。 通過施工測量以及盾構設備的自動導向系統(tǒng)，實時取得通過施工測量以及盾構設備的自動導向系統(tǒng)，實時取得盾構的當前姿態(tài)，再通過盾構操作系統(tǒng)調整掘進控制，使盾盾構的當

24、前姿態(tài)，再通過盾構操作系統(tǒng)調整掘進控制，使盾構姿態(tài)保持在要求的偏差范圍內；管片拼裝前認真測量已經構姿態(tài)保持在要求的偏差范圍內；管片拼裝前認真測量已經成環(huán)的管片姿態(tài)，根據盾構隧道曲線方向、推進千斤頂的行成環(huán)的管片姿態(tài)，根據盾構隧道曲線方向、推進千斤頂的行程差、盾尾間隙等條件合理選擇管片類型，拼裝過程中要注程差、盾尾間隙等條件合理選擇管片類型，拼裝過程中要注意保證管片的拼裝質量滿足要求。意保證管片的拼裝質量滿足要求。管理重點：盾構姿態(tài)；成環(huán)管片姿態(tài)；管片選型。隧道軸線控制隧道軸線控制CCR盾構掘進糾偏施工過程盾構掘進糾偏施工過程已建隧道設計軸線盾構機糾偏曲線盾構方位糾偏曲線隧道六、盾構機接收及解體

25、六、盾構機接收及解體盾構接收施工流程圖 模擬貫通測量測量結果分析與驗證掘進計劃洞門部分鑿除洞門密封的安裝接收托架的安裝與固定到達段的掘進洞門剩余部分的鑿除碴土的清理貫通后上接收托架1 1、根據盾構機的貫通姿態(tài)及掘進糾偏計劃進行推進，糾偏要逐步完成，、根據盾構機的貫通姿態(tài)及掘進糾偏計劃進行推進，糾偏要逐步完成，每一環(huán)糾偏量不能過大。每一環(huán)糾偏量不能過大。2 2、在盾構機距離端頭墻、在盾構機距離端頭墻5050米時米時, , 選擇合理的掘進參數，逐漸放慢掘進速選擇合理的掘進參數，逐漸放慢掘進速度，逐漸降低推力，緩慢均勻地切削洞口土體，以確保到達圍護樁和墻體度，逐漸降低推力，緩慢均勻地切削洞口土體，以

26、確保到達圍護樁和墻體的穩(wěn)定和防止地層坍塌。的穩(wěn)定和防止地層坍塌。3 3、加強地表沉降監(jiān)測，及時反饋信息以指導盾構機掘進。、加強地表沉降監(jiān)測，及時反饋信息以指導盾構機掘進。4 4、在拼裝的管片進入加固范圍后，漿液改為快硬性漿液，提前在加固范、在拼裝的管片進入加固范圍后，漿液改為快硬性漿液，提前在加固范圍內將泥水堵在加固區(qū)外。當最后一環(huán)管片拼裝完成后，通過管片的二次圍內將泥水堵在加固區(qū)外。當最后一環(huán)管片拼裝完成后，通過管片的二次注漿孔，注入雙液漿進行封堵。注漿孔，注入雙液漿進行封堵。5 5、由于盾構到站時推力較小，致洞門附近的管片環(huán)與環(huán)之間連接不夠緊、由于盾構到站時推力較小，致洞門附近的管片環(huán)與環(huán)

27、之間連接不夠緊密，因此作好后密，因此作好后2020環(huán)管片的螺栓緊固和復緊工作。防止管片松弛而影響密環(huán)管片的螺栓緊固和復緊工作。防止管片松弛而影響密封防水效果。封防水效果。盾構到達施工技術措施盾構到達施工技術措施隧道剖面圖隧道剖面圖1-進風道；2-進風口；3-排風口；4-排風道；5-路面（下拉桿）6-天棚（上拉桿）；7-吊桿；8-照明燈；9-滅火器；10-消防栓；11-電纜；12-排水管；13-給水管；14-縱向螺栓；15-環(huán)向螺栓盾構的基本構造盾構的基本構造1-1 (切口環(huán))；2-2 (支承環(huán))；3-3 (縱剖面)通常由通常由盾構殼體、推進系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、出土系統(tǒng)盾構殼體、推進系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、

28、出土系統(tǒng)等等四大部分組成。四大部分組成。1）盾構殼體）盾構殼體 盾構殼體由切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾與豎直隔板、水平隔板組成，并由外殼鋼板連成整體。 切口環(huán) ：開挖 ；上下寬度可以等值、也可以不等值，甚至是活動的。 容納各種專門的挖土設備。 支承環(huán)：承受荷重的核心部分，剛性較好的圓環(huán)結構。 水平隔板和豎直隔板：增加盾構剛度 ，水平承受拉力，豎直承受壓力。 盾尾：掩護工人在其內部安裝襯砌。2）推進系統(tǒng)）推進系統(tǒng) 由盾構千斤頂和液壓設備組成由盾構千斤頂和液壓設備組成 ，上下左右活塞桿伸出，上下左右活塞桿伸出長度不同達到糾偏目的。長度不同達到糾偏目的。 盾構千斤頂一般是沿支承環(huán)圓周均勻分布的盾構千斤頂一般

29、是沿支承環(huán)圓周均勻分布的 ；3）拼裝系統(tǒng)）拼裝系統(tǒng) 襯砌拼裝器又稱襯砌拼裝器又稱舉重臂舉重臂，是拼裝系統(tǒng)的主，是拼裝系統(tǒng)的主要設備，以油壓系統(tǒng)為動力，一般舉重臂要設備，以油壓系統(tǒng)為動力，一般舉重臂均均安裝在支承環(huán)安裝在支承環(huán)上。上。 舉重臂能作旋轉、徑向運動，還能沿隧道舉重臂能作旋轉、徑向運動，還能沿隧道中軸線作往復運動。中軸線作往復運動。 完成這些運動的精度應該保證待裝配的管完成這些運動的精度應該保證待裝配的管片上的螺栓孔能和已裝配好的螺栓孔對齊，片上的螺栓孔能和已裝配好的螺栓孔對齊，以便螺栓固定以便螺栓固定。4）出土系統(tǒng)）出土系統(tǒng) 出土方式一般有三種出土方式一般有三種 ： （1）有軌運輸：

30、皮帶運輸機礦車洞口）有軌運輸：皮帶運輸機礦車洞口垂直起吊至地面。垂直起吊至地面。 （2）無軌運輸：自卸卡車）無軌運輸：自卸卡車 （3）管道運輸：混合泥漿，壓力輸出，）管道運輸：混合泥漿，壓力輸出， 出土連續(xù)化出土連續(xù)化 盾構分類及其適用范圍盾構分類及其適用范圍 1）人工開掘式、半機械式敞胸盾構）人工開掘式、半機械式敞胸盾構 全部敞開全部敞開，隨時觀察地層變化情況，并配，隨時觀察地層變化情況，并配備簡便的液壓、風動挖掘，機具、人工挖備簡便的液壓、風動挖掘，機具、人工挖掘，當開挖面難以保持穩(wěn)定時可以采用氣掘，當開挖面難以保持穩(wěn)定時可以采用氣壓等人工措施及正面支撐、支撐千斤頂等壓等人工措施及正面支撐

31、、支撐千斤頂等隨挖隨撐隨挖隨撐 。1）擠壓式閉胸盾構）擠壓式閉胸盾構 在在塑性粘土及淤泥中塑性粘土及淤泥中采用采用,盾構正面用胸板密閉起來盾構正面用胸板密閉起來 。 厚蘭隧道、林肯隧道和打浦路隧道都采用過厚蘭隧道、林肯隧道和打浦路隧道都采用過半擠壓半擠壓及及全擠全擠壓壓推進的閉胸盾構施工推進的閉胸盾構施工. 襯砌結構常發(fā)生襯砌結構常發(fā)生橢圓率橢圓率的現(xiàn)象，先襯砌水平直徑縮小，豎的現(xiàn)象，先襯砌水平直徑縮小，豎向直徑增大，繼之，盾構離遠時，豎向直徑減小，水平直向直徑增大，繼之，盾構離遠時，豎向直徑減小，水平直徑增大。徑增大。 主要是隧道上方土壤結構破壞、隆起，形成一個卸載拱，主要是隧道上方土壤結構

32、破壞、隆起，形成一個卸載拱，而水平壓力仍然保持著初始數值之故。而水平壓力仍然保持著初始數值之故。3）機械式閉胸盾構）機械式閉胸盾構n（1）局部氣壓盾構）局部氣壓盾構 n（2）泥水加壓式盾構）泥水加壓式盾構n（3）土壓平衡式盾構）土壓平衡式盾構 盾構幾何尺寸的選定及盾構千斤頂推盾構幾何尺寸的選定及盾構千斤頂推力計算力計算 主要指盾構外徑D和盾構長度L、盾構靈敏度L/D。 最小建筑空隙值x x=m=m D=d+2(x+) =0.02+0.01（D-4）dl1）盾構長度）盾構長度L L=L0+L1+L2+L3 L0盾尾長度；盾尾長度； L1支承環(huán)長度；支承環(huán)長度； L2切口環(huán)長度；切口環(huán)長度； L3

33、前檐長度。前檐長度。 2）盾構靈敏度）盾構靈敏度L/D 經驗數值 : 小型盾構D=23m，L/D=1.5 中型盾構D=36m, L/D=1.00 大型盾構D=69m, L/D=0.75 特大型盾構D12m, L/D=0.450.754）盾構千斤頂推力計算）盾構千斤頂推力計算 阻力包括： 盾構外表面與四周地層的摩阻力； 盾尾內殼與襯砌結構之間的摩阻力； 盾構切口部分刃口切入土層的阻力； 盾構切口環(huán)切入土層時的正面阻力； 開挖面正面支撐阻力； 以及盾構自重引起的阻力，糾偏時的阻力，局部氣壓或泥水壓力，阻力板阻力等。 盾構推進及襯砌拼裝盾構推進及襯砌拼裝 3.1 盾構推進 已建隧道所采用過的大直徑盾

34、構，大部分都屬于手掘式敞胸盾構或閉胸擠壓盾構，或者是兩者兼有的盾構。 技術先進的泥水盾構或土壓平衡盾構很少采用 。 本節(jié)將主要介紹在松軟含水地層中采用手掘式敞胸盾構施工，輔以氣壓，人工井點降水及其它地層加固措施，盾構開挖掘進時的幾種施工方法。 1）人工井點降水加）人工井點降水加手工掘式敞胸盾構施工手工掘式敞胸盾構施工 人工井點降水人工井點降水 ，經濟，適用于漏氣量大的，經濟，適用于漏氣量大的砂性土。砂性土。 地下水位降低、疏干地層，地下水位降低、疏干地層，增加土體強度，增加土體強度，以保證開挖面穩(wěn)定，盾構在地下水位以上通以保證開挖面穩(wěn)定，盾構在地下水位以上通過，施工場地較過，施工場地較干燥。干

35、燥。 一般都采用一般都采用噴射井點噴射井點，深度曾用到，深度曾用到27 m，使，使埋深為埋深為25 m的隧道能順利開挖。的隧道能順利開挖。 具體過程具體過程 ： （1 1）先借助盾構千斤頂）先借助盾構千斤頂使盾構推進使盾構推進，將切口環(huán)部，將切口環(huán)部分切入地層，然后在分切入地層，然后在切口環(huán)保護下進行土體開挖切口環(huán)保護下進行土體開挖與運輸與運輸，這樣對周圍地層擾動較小。，這樣對周圍地層擾動較小。 （2 2）分層開挖，施工工具為普通手工工具或手持）分層開挖，施工工具為普通手工工具或手持式風動工具。式風動工具。 （3 3）每環(huán)管片可分數次開挖和推進，盾構糾偏時）每環(huán)管片可分數次開挖和推進，盾構糾偏

36、時可以利用超挖解決。可以利用超挖解決。 （4 4）可借助支撐千斤頂加撐板對開挖面進行臨時）可借助支撐千斤頂加撐板對開挖面進行臨時支撐支撐 ； （5 5）當用網格式盾構時）當用網格式盾構時 ，防止盾構后退。，防止盾構后退。2）氣壓加手掘式敞胸盾構施工）氣壓加手掘式敞胸盾構施工 盾構施工在含水松軟不穩(wěn)定地層中采用氣壓來疏干和支護開挖面，以防止涌水、開挖面崩坍，增強地層強度，是一種極古老，且行之有效的施工方法。 （1）氣壓大小及耗氣量的確定 理論上，每10m水頭必須用0.1Mpa的氣壓力來平衡。 實際上 ，僅為理論壓力的50%60%，空氣量僅為理論空氣量的10%50%。 中小型盾構，壓力等于離盾構上端約D/2處的地下水壓力; 大直徑盾為2/3 D處的地下水壓力 ; 頂部均超壓，需有足夠的覆蓋層 施工時為了防止空氣泄出，盾構頂部必