盾構(gòu)法施工技術(shù)(1)-yyq

盾構(gòu)法施工技術(shù)（1）12提綱第一部分盾構(gòu)法施工概述第二部分土壓平衡盾構(gòu)機(jī)簡(jiǎn)介第三部分盾構(gòu)法施工關(guān)鍵技術(shù)第四部分盾構(gòu)法施工組織與管理3第一部分盾構(gòu)法施工概述淺埋暗挖法明挖法一、常用隧道施工工法1、常用隧道施工工法

主要有：明挖法、淺埋暗挖法、礦山法、盾構(gòu)法、頂管法、沉管法、巖石掘進(jìn)機(jī)法等。4第一部分盾構(gòu)法施工概述頂管法盾構(gòu)法礦山法5第一部分盾構(gòu)法施工概述巖石掘進(jìn)機(jī)沉管法序號(hào)施工方法環(huán)境場(chǎng)地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向1明挖法市郊施工場(chǎng)地開(kāi)闊，軟巖和土體，如北京和天津地鐵進(jìn)度快，工作面大，便于機(jī)械和大量勞動(dòng)力投入破壞環(huán)境生態(tài)，影響交通，帶來(lái)塵土和噪聲污染1）有效井點(diǎn)降水系統(tǒng)；2）可靠的支撐系統(tǒng)；3）大型土方機(jī)械，混凝土攪拌及運(yùn)輸機(jī)械2礦山法巖石和堅(jiān)硬土體，如青島和重慶地鐵地面干擾小，造價(jià)低進(jìn)度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，風(fēng)險(xiǎn)大1）多臂鉆孔臺(tái)車，自動(dòng)裝藥引爆裝置；2）光面爆破，噴錨支護(hù)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工方法3暗挖法埋深較淺對(duì)土體進(jìn)行凍結(jié)、注漿、深層攪拌樁加固地基，棚管法加固，淺埋車站，如北京、哈爾濱等城市地鐵地面干擾小，造價(jià)低，便于土法上馬機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度高，環(huán)境惡劣，風(fēng)險(xiǎn)大1）發(fā)展可靠的淺地層地基處理技術(shù)；2）小型靈活的地下開(kāi)挖機(jī)械；3）可靠的臨時(shí)支護(hù)措施和機(jī)具6第一部分盾構(gòu)法施工概述2、隧道施工工法的對(duì)比序號(hào)施工方法環(huán)境場(chǎng)地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向4盾構(gòu)法和頂管法城市軟地層、深埋隧道，如上海、廣州、北京等城市地鐵地面影響小，機(jī)械化程度高，安全，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，進(jìn)度快機(jī)械設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，施工工藝繁，專業(yè)施工隊(duì)伍1）開(kāi)發(fā)適用不同地質(zhì)條件，自動(dòng)更換刀盤的氣壓、土壓泥水平衡盾構(gòu)和頂管，超前探測(cè)排障技術(shù)；2）鋼纖維擠壓混凝土襯砌；3）三維仿真計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，管理信息化，自動(dòng)化；4）自動(dòng)導(dǎo)向，中途對(duì)接異型盾構(gòu)5沉管法(連續(xù)沉井)跨越江河湖海，軟地基，如廣州、寧波、上海過(guò)江隧道造價(jià)省，速度快，隧道斷面大封鎖江河水面，專門的駁運(yùn)、下沉、對(duì)接的機(jī)具，水下作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)大大型涵管制作及駁運(yùn)技術(shù)；2）地下定位對(duì)接、防水技術(shù)6鑿巖機(jī)法（TBM）堅(jiān)硬巖石地質(zhì)，如廣州地鐵速度快，機(jī)械化程度高，安全，地面無(wú)干擾造價(jià)高，使用掌握復(fù)雜，刀具易磨損1）開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)高性能鑿巖機(jī)；2）改進(jìn)高強(qiáng)合金刀具；3）完善后配套系統(tǒng)；4）超前不良地質(zhì)探測(cè)系統(tǒng)7第一部分盾構(gòu)法施工概述8二、TBM（巖石掘進(jìn)機(jī)）

TBM是隧道掘進(jìn)機(jī)（TunnelBoringMachine）的簡(jiǎn)稱。為了與盾構(gòu)法施工的區(qū)別，通常對(duì)全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（FullFaceRockTunnelBoringMachine）也簡(jiǎn)稱TBM。TBM主要類型：第一部分盾構(gòu)法施工概述隧道掘進(jìn)機(jī)TBM山嶺掘進(jìn)機(jī)（TBM）軟土掘進(jìn)機(jī)（盾構(gòu)）開(kāi)敞式掘進(jìn)機(jī)護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)單護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)泥水式盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)泥水加壓式盾構(gòu)泥漿式盾構(gòu)9（1）開(kāi)敞式TBM1、通常所說(shuō)的TBM是指長(zhǎng)大距離的山嶺隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)。主要分為開(kāi)敞式、雙護(hù)盾式、單護(hù)盾式三種類型。第一部分盾構(gòu)法施工概述10（2）雙護(hù)盾式TBM第一部分盾構(gòu)法施工概述11（3）單護(hù)盾式TBM

2、TBM適應(yīng)性各種不同類型的TBM分別適應(yīng)于不同地質(zhì)下長(zhǎng)距離（>10km）隧道掘進(jìn)施工。一般情況下，整條隧道地質(zhì)情況都差的作業(yè)條件下使用單護(hù)盾TBM;

在良好地質(zhì)中則使用開(kāi)敞式TBM;

雙護(hù)盾TBM常用于復(fù)雜地層的長(zhǎng)隧道開(kāi)挖，一般適用于中厚埋深、中高強(qiáng)度、地質(zhì)穩(wěn)定性基本良好的隧道，對(duì)各種不良地質(zhì)和巖石強(qiáng)度變化有較好適應(yīng)性。第一部分盾構(gòu)法施工概述12三、盾構(gòu)法1、概念盾構(gòu)(Shield)是一種全封閉的隧道掘進(jìn)機(jī)（既能支承地層的壓力、又能在地層中掘進(jìn)的施工機(jī)具）,襯砌管片提供反力,不能連續(xù)掘進(jìn)。一邊保持開(kāi)挖面及圍巖穩(wěn)定，一邊進(jìn)行隧道掘進(jìn)、出渣，并在盾尾內(nèi)拼裝管片形成襯砌，及時(shí)實(shí)施注漿，從而在盡可能不擾動(dòng)圍巖條件下修建隧道的方法。

“盾”——“保護(hù)、庇護(hù)”

,指刀盤、盾殼；

“構(gòu)”——“構(gòu)筑、修建”，即管片拼裝和注漿。第一部分盾構(gòu)法施工概述132、盾構(gòu)工法（1）含義：以盾構(gòu)為核心的一整套完整的建造隧道的施工方法。（2）施工過(guò)程：豎井（盾構(gòu)工作井）→盾構(gòu)機(jī)吊裝→始發(fā)→掘進(jìn)（開(kāi)挖出土與同步注漿、拼裝管片循環(huán)作業(yè)）→到達(dá)→吊出（3）三大要素：開(kāi)挖面的穩(wěn)定、盾構(gòu)沿設(shè)計(jì)路線高精度推進(jìn)（盾構(gòu)姿態(tài)、隧道方向）、襯砌（管片）作業(yè)1－盾構(gòu)；2－盾構(gòu)千斤頂；3－盾構(gòu)刀盤；4－出土轉(zhuǎn)盤；5－出土皮帶運(yùn)輸機(jī)；6－管片拼裝機(jī)；7－管片；8－壓漿泵；9－壓漿孔；10－出土機(jī)；11－由管片組成的隧道襯砌結(jié)構(gòu)；12－在盾尾空隙的壓漿；13－后盾管片；14－豎井。第一部分盾構(gòu)法施工概述14第一部分盾構(gòu)法施工概述153、盾構(gòu)分類（1）盾構(gòu)的的形式很繁多，可以從各個(gè)方面進(jìn)行分類：按手工和機(jī)械劃分為：手掘式，半機(jī)械式，機(jī)械式三大類。以工作面擋土方式劃分：敞開(kāi)式，密閉式，部分敞開(kāi)式。以氣壓和泥水加壓方式劃分：氣壓式，泥水加壓式，土壓平衡式，加水式，高濃度泥水加壓式，加泥式。按斷面形狀劃分：半圓形、圓形、雙圓搭接形、三圓搭接形、馬蹄形、橢圓形、矩形。按不同用途劃分：鐵路公路隧道、下水道隧道、供水隧道、電力電纜隧道、通信電纜隧道、供氣隧道、共同溝隧道、橫斷鐵路公路下方的道路隧道、地下車庫(kù)等地下建筑用隧道、地下蓄水池等。按不同地層劃分：硬巖盾構(gòu)、軟巖盾構(gòu)、軟土盾構(gòu)、硬巖軟土盾構(gòu)（復(fù)合盾構(gòu)）第一部分盾構(gòu)法施工概述16土壓式（2）常見(jiàn)類型泥土加壓式第一部分盾構(gòu)法施工概述17泥漿式泥水式第一部分盾構(gòu)法施工概述18（3）雙圓和多圓盾構(gòu)第一部分盾構(gòu)法施工概述19（4）矩形盾構(gòu)第一部分盾構(gòu)法施工概述（5）球形盾構(gòu)204、盾構(gòu)法施工的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)（1）特點(diǎn)：地下施工，必須面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件和敏感的地面環(huán)境。

所用設(shè)備集成度高，技術(shù)含量高，對(duì)人的要求較高。涉及的專業(yè)領(lǐng)域較多，對(duì)復(fù)合型人才有較多需求。第一部分盾構(gòu)法施工概述21（2）優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周圍環(huán)境影響?。ǔ鐾亮可伲車貙映两敌?，對(duì)周圍構(gòu)造物的影響?。徊挥绊懙孛娼煌吧痰?duì)I業(yè)，無(wú)需切斷、搬遷地下管線等地下設(shè)施；對(duì)周圍居民生活、出行影響??；無(wú)空氣、噪聲、振動(dòng)污染問(wèn)題。）盾構(gòu)掘進(jìn)不受地形、地貌、江河水域等地表環(huán)境條件的限制。地表占地面積小故征地費(fèi)用少。適于大深度、大地下水壓施工，施工成本低。施工不受天氣（風(fēng)、雨……）條件限制。挖土、出土量少，利于降低成本。盾構(gòu)工法構(gòu)筑的隧道抗地震性好。適用地層范圍寬，軟土、砂卵石、軟巖、直到巖層均可使用。第一部分盾構(gòu)法施工概述22（3）缺點(diǎn)：當(dāng)隧道曲線半徑過(guò)小時(shí)，施工較為困難；如隧道覆土太淺，則盾構(gòu)法施工難度很大；盾構(gòu)機(jī)制造周期長(zhǎng)，設(shè)備投入較大；施工過(guò)程變化斷面尺寸困難；只能前進(jìn)，不能后退。第一部分盾構(gòu)法施工概述23第一部分盾構(gòu)法施工概述5、盾構(gòu)法施工基本原理盾構(gòu)的基本原理是基于一件圓筒形的鋼組件沿隧道軸線向前推進(jìn)的同時(shí)開(kāi)挖土壤。這個(gè)鋼組件在初步的或最終的隧道襯砌建成以前總是在防護(hù)著開(kāi)挖出空洞。盾構(gòu)必須承受周圍地層的壓力，而且需要防止地下水的侵入。最重要的還必須采取輔助的措施對(duì)工作面進(jìn)行支撐，防止地面的沉降。246、土壓平衡盾構(gòu)法施工基本原理（1）盾殼支承著圍巖并保護(hù)著刀盤旋轉(zhuǎn)，在千斤頂推力的作用下，刀盤上被切割、破碎的碴土，經(jīng)過(guò)開(kāi)口進(jìn)入密閉室，當(dāng)密閉室內(nèi)的泥土壓力與開(kāi)挖面壓力取得平衡的同時(shí)，端部伸入密閉室下部的螺旋輸送機(jī)開(kāi)機(jī)排土，控制螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速或者盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度，達(dá)到密閉室內(nèi)的泥土壓力與開(kāi)挖面壓力的動(dòng)態(tài)平衡。碴土通過(guò)配套的運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)至洞外。第一部分盾構(gòu)法施工概述25第一部分盾構(gòu)法施工概述（2）土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)挖面穩(wěn)定機(jī)理泥土壓必須可以對(duì)抗開(kāi)挖面上地層的土壓和水壓。必須可以利用螺旋輸送機(jī)等排土機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)排土量。對(duì)必須混入添加材的土質(zhì)而言，注入的添加材料必須可使泥土（混入添加材的開(kāi)挖土）的塑流性和抗?jié)B性提高到滿足開(kāi)挖面穩(wěn)定要求的水準(zhǔn)。26第一部分盾構(gòu)法施工概述7、泥水平衡盾構(gòu)法施工基本原理8、盾構(gòu)法施工錄影

中鐵一局廣州客大盾構(gòu)工程簡(jiǎn)介（譜寫盾構(gòu)新篇章26分鐘）.DAT

27第一部分盾構(gòu)法施工概述9、盾構(gòu)法施工起源、發(fā)展

1818年，法國(guó)的布魯諾爾(M.I.Brune1)，最早提出了用盾構(gòu)法建設(shè)隧道的設(shè)想，并在英國(guó)取得了專利。

1825年，他第一次在倫敦泰晤河下開(kāi)始用一個(gè)斷面高6.8m、寬11.4m的矩形盾構(gòu)修建隧道。

1843年，經(jīng)過(guò)18年施工，完成了全長(zhǎng)458m的第一條盾構(gòu)法隧道。1828年1月12日泰晤河水涌入盾構(gòu)機(jī)世界第一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)示意圖28第一部分盾構(gòu)法施工概述1974年土壓平衡盾構(gòu)EPB1976年鉸接式盾構(gòu)1981年壓注混凝土襯砌工法ECL1986～1988年復(fù)圓、多圓斷面盾構(gòu)MF1993年球體盾構(gòu)、擴(kuò)徑盾構(gòu)1825年盾構(gòu)機(jī)首次使用1830年使用氣壓的半機(jī)械式盾構(gòu)1840年能夠壁后注漿的機(jī)械式盾構(gòu)1865年圓形擠壓式盾構(gòu)1966年泥水加壓盾構(gòu)

盾構(gòu)隧道的發(fā)展29第一部分盾構(gòu)法施工概述30第一部分盾構(gòu)法施工概述31第一部分盾構(gòu)法施工概述1952年1966年1984年1994年手掘式盾構(gòu)網(wǎng)格式式盾構(gòu)土壓平衡式盾構(gòu)泥水平衡式盾構(gòu)路南線隧道上海延安東一號(hào)線上海地鐵路隧道上海打浦盾構(gòu)輸水巷道阜新Φ2.6m2003年楊浦線上海地鐵雙圓盾構(gòu)國(guó)內(nèi)盾構(gòu)隧道走過(guò)的歷程32四、盾構(gòu)施工環(huán)境1、施工環(huán)境盾構(gòu)機(jī)是根據(jù)施工對(duì)象“度身定做”的。制造盾構(gòu)機(jī)所依據(jù)的對(duì)象稱之為施工環(huán)境，它是基礎(chǔ)地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣候地貌、建筑物以及地下管線和構(gòu)筑物等特征的總和。在施工環(huán)境的諸多因素中，掌握基礎(chǔ)地質(zhì)和工程地質(zhì)特征最為重要，是盾構(gòu)機(jī)選型及采用盾構(gòu)施工工藝的先決條件。2、圍巖的各向均勻性（1）均一地層指在開(kāi)挖斷面范圍內(nèi)和開(kāi)挖延伸方向上，由一種或若干種地層組成，但其巖土力學(xué)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等特征相近的地層或地層組合。

第一部分盾構(gòu)法施工概述33

單純的軟土地層：如北京地鐵、上海地鐵、南京地鐵、西安地鐵等施工的地層中。單純的硬巖地層：如西安鐵路秦嶺線I線隧道。（2）復(fù)合地層在地下工程開(kāi)挖斷面范圍和開(kāi)挖延伸方向上，由兩種或兩種以上不同地層組成，且這些地層的巖土力學(xué)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等特征相差懸殊的組合地層。如廣州地鐵。斷面在垂直方向上不同地層的組合斷面在水平方向上不同地層的組合第一部分盾構(gòu)法施工概述34（3）在均一地層中盾構(gòu)施工的特點(diǎn)：施工中盾構(gòu)機(jī)模式基本上不需要變化；盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)在施工中不需要進(jìn)行改變；需要在施工藝上做適當(dāng)調(diào)整。（4）在復(fù)合地層中盾構(gòu)施工的特點(diǎn)：經(jīng)常變換盾構(gòu)施工模式；盾構(gòu)機(jī)的配置需做適當(dāng)調(diào)整；用的施工工藝和施工參數(shù)要根據(jù)地層變化而變化；圍巖變化極懸殊的地段及石英含量高或高強(qiáng)度硬巖地段等地層中掘進(jìn)時(shí)需頻繁更換刀具；在某些特殊地層要采取一些輔助工法。第一部分盾構(gòu)法施工概述353、基礎(chǔ)地質(zhì)地層可分為沉積巖（土）地層、巖漿巖（火成巖）地層和變質(zhì)巖地層。地史：不同時(shí)代的地層在巖性、結(jié)構(gòu)、變質(zhì)程度等方面都存在巨大差別。地層：盾構(gòu)隧道所穿過(guò)的地層。地質(zhì)構(gòu)造：區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，如褶皺、斷裂等。4、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)工程地質(zhì)分層、各層特征和物理特性（巖石單軸抗壓強(qiáng)度）、地層對(duì)盾構(gòu)隧道的影響。5、氣候地貌不良的氣候和地貌環(huán)境可能會(huì)增加盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)。第一部分盾構(gòu)法施工概述366