城市地鐵盾構(gòu)工法介紹

城市地鐵盾構(gòu)工法介紹提綱一.盾構(gòu)法介紹二.盾構(gòu)機(jī)的選型與配置三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)盾構(gòu)的發(fā)展歷程

最早發(fā)明盾構(gòu)的思路是來自于一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn).1806年，法國工程師馬克?布魯諾爾（MarcIsambrdBrunel）在倫敦的一艘船上,發(fā)現(xiàn)船的木板中，有一種蛀蟲鉆出孔道，并用它自己分泌的液體涂在孔壁上,在蛀蟲鉆孔的啟示下，布魯諾爾構(gòu)思了盾構(gòu)掘進(jìn)隧道的原理,并注冊(cè)了專利。

盾構(gòu)的發(fā)展歷程盾構(gòu)的問世已有183年的歷史。1825年，馬克?布魯諾爾第一次在倫敦泰晤士河下用一個(gè)斷面高

6.8m，寬11.4m

的矩形盾構(gòu)修建了第一條盾構(gòu)法隧道。盾構(gòu)的發(fā)展歷程

施工中遇到了坍方和水淹，1828年1月12日，第一次出現(xiàn)洪水停工,倫敦地下鐵道公司的Callodam曾向布魯諾爾提出采用壓縮空氣的建議，然而布魯諾爾未采納。在經(jīng)歷了5次特大洪水后，歷經(jīng)18年直到1843年才完成了這條全長(zhǎng)458m的隧道。盾構(gòu)的發(fā)展歷程我國盾構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用始于1953年，東北阜新煤礦用手掘式盾構(gòu)修建了直徑2.6m的疏水巷道盾構(gòu)的發(fā)展歷程1965年3月，江南造船廠制造了2臺(tái)直徑5.8m的網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)。1966年5月，中國第一條水底公路隧道——上海打浦路越江公路隧道工程由江南造船廠制造的直徑10.22m網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)施工。盾構(gòu)的發(fā)展歷程1986年，中鐵隧道集團(tuán)研制出半斷面插刀盾構(gòu)，并經(jīng)過了工業(yè)性試驗(yàn)。盾構(gòu)的發(fā)展歷程1987年，上海隧道股份研制成功了我國第一臺(tái)4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)。1990年，上海地鐵1號(hào)線工程全線開工，18km區(qū)間隧道采用7臺(tái)由法國FCB公司、上海隧道股份、上海隧道工程設(shè)計(jì)院、滬東造船廠聯(lián)合制造的6.34m土壓平衡盾構(gòu)。

盾構(gòu)法具有安全、可靠、快速、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，目前，該方法已經(jīng)在我國的地鐵建設(shè)中得到了迅速的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至今我國各城市地鐵采用的盾構(gòu)機(jī)已有近200多臺(tái)，基本上是土壓平衡盾構(gòu)和泥水平衡盾構(gòu)兩種機(jī)型。

一.盾構(gòu)法介紹

我國盾構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步表現(xiàn)在4個(gè)方面：①掌握了盾構(gòu)機(jī)的選型和配套技術(shù)，與外國合作設(shè)計(jì)生產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)，配套施工設(shè)備包括管片模具完全能夠自行設(shè)計(jì)制造；②掌握了盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)計(jì)算技術(shù)以及防水技術(shù)；③掌握了盾構(gòu)掘進(jìn)控制技術(shù)，控制洞內(nèi)和地面沉降技術(shù)。④掌握了不同地質(zhì)條件和復(fù)雜環(huán)境條件下的施工及相關(guān)的施工技術(shù)。

一.盾構(gòu)法介紹

我國盾構(gòu)掘進(jìn)速度最高已達(dá)到月進(jìn)400m以上，平均進(jìn)度一般為月進(jìn)160～200m，最高平均進(jìn)度可達(dá)月進(jìn)240m。地表沉降可控制在＋10～－30mm以內(nèi)，可以在距既有建、構(gòu)筑物不足1m的距離安全掘進(jìn)隧道，既有建、構(gòu)筑物的變形量可控制在2～5mm以下；隧道軸線誤差可控制在30～50mm以內(nèi)。

一.盾構(gòu)法介紹1盾構(gòu)機(jī)選型的主要內(nèi)容二

盾構(gòu)機(jī)基本類型的選擇土壓盾構(gòu)、泥水盾構(gòu)、復(fù)合盾構(gòu)盾構(gòu)刀盤與刀具的選擇幅條式刀盤、面板式刀盤滾刀、切刀、先行刀、超挖刀主要功能的配置；土壓盾構(gòu)：加泥裝置、泡沫注入裝置泥水盾構(gòu)：沖洗裝置、氣墊平衡裝置復(fù)合盾構(gòu)：功能部件更換、多模式平衡功能

二.盾構(gòu)機(jī)的選型與配置

選型的原則：掘得進(jìn)、穩(wěn)得住、出得來、成形快、環(huán)保好地質(zhì)影響因素：土砂層、巖層一般來說對(duì)于土層或淤泥質(zhì)地層，選擇土壓平衡盾構(gòu)；而砂層或卵石地層選擇泥水；巖石地層選擇土壓盾構(gòu)；對(duì)于復(fù)合地層需要綜合分析。主要因素有：地層的滲透系數(shù)、巖土層的顆粒分布與組份、巖石的強(qiáng)度、巖石的RQD指標(biāo)、地質(zhì)構(gòu)造。

2.盾構(gòu)選型的地質(zhì)與環(huán)境適應(yīng)性二.盾構(gòu)機(jī)的選型與配置

環(huán)境因素：建構(gòu)筑物、場(chǎng)地環(huán)境、工程投資作為控制地層變形能力評(píng)判，泥水盾構(gòu)優(yōu)于土壓盾構(gòu)；但是由于泥水處理系統(tǒng)的需要，工作場(chǎng)地要求大。從工程投資角度考慮，一般泥水盾構(gòu)施工的成本高于土壓盾構(gòu)的15~20%；且泥水系統(tǒng)會(huì)造成噪音污染。

2盾構(gòu)選型的地質(zhì)與環(huán)境適應(yīng)性二.盾構(gòu)機(jī)的選型與配置3刀盤及刀具的選擇與應(yīng)用

刀盤面板的分類面板式刀盤輻條式刀盤二.盾構(gòu)機(jī)的選型與配置刀盤形式

比較項(xiàng)目面板式幅條式砂、土適應(yīng)性（粒徑＜15cm）由于開挖面土體受面板開口影響，渣土進(jìn)入渣艙不順暢，易粘結(jié)，易堵塞。僅有幾根幅條，同時(shí)幅條后均設(shè)有攪拌葉片，土、砂流動(dòng)順暢，不易堵塞。砂卵石適應(yīng)性（粒徑＞15cm）適應(yīng)性強(qiáng)，必要時(shí)可加滾刀。不能加滾刀，刀頭形式及數(shù)量較少。刀盤扭矩刀盤扭矩阻力大，需增加設(shè)備能力，造價(jià)高。適用于硬土與巖石地層刀盤扭矩阻力小，設(shè)備造價(jià)低，適用于淤泥質(zhì)地層與砂層。隧道內(nèi)刀頭更換安全性由于有面板，在隧道內(nèi)更換刀頭時(shí)安全可靠性相對(duì)好。在隧道內(nèi)更換刀頭時(shí)安全性差，加固土體費(fèi)用高。刀盤特性比較

刀盤型式的選擇

3刀盤及刀具的選擇與應(yīng)用二.盾構(gòu)機(jī)的選型與配置3刀盤及刀具的選擇與應(yīng)用

刀具的分類掘進(jìn)刀具切削破巖刀具滾壓破巖刀具齒刀切刀球齒滾刀楔齒滾刀盤形滾刀輔助刀具超挖刀刮刀二.盾構(gòu)機(jī)的選型與配置1盾構(gòu)始發(fā)

始發(fā)端頭的地層加固旋噴、攪拌、凍結(jié)洞門的破除檢查與破除時(shí)機(jī)洞門密封折疊密封、鋼護(hù)套密封始發(fā)軸線的控制曲線始發(fā)高層控制三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)2盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)泥水盾構(gòu)的三大系統(tǒng)：盾構(gòu)掘進(jìn)環(huán)流泥水處理

三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)2盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)土壓平衡盾構(gòu)的二大系統(tǒng)：盾構(gòu)掘進(jìn)渣土排放

三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)土倉壓力控制因素圖增大/減小推進(jìn)速度增大/減小螺旋輸送機(jī)排放速度地下水壓土壓2盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)盾構(gòu)掘進(jìn)系統(tǒng)：刀具的選擇掘進(jìn)模式刀具的更換

三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)2盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)渣土排運(yùn)：螺旋輸送機(jī)皮帶運(yùn)輸有軌與無軌運(yùn)輸

三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)3壁后注漿

同步注漿通過盾尾內(nèi)（外）置注漿管與與掘進(jìn)同步進(jìn)行及時(shí)注漿滯后掘進(jìn)，通過管片預(yù)留孔進(jìn)行注漿二次注漿必要時(shí)進(jìn)行三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)4方向控制

自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)人工移站、自動(dòng)巡回測(cè)量方向的控制與調(diào)整以適應(yīng)設(shè)計(jì)線形為主，適時(shí)糾偏，切棄過急過猛管片以適應(yīng)盾尾間隙為主，兼顧設(shè)計(jì)線形水平方向

盾構(gòu)機(jī)位置姿態(tài)圖

盾構(gòu)機(jī)位置姿態(tài)數(shù)據(jù)

隧道設(shè)計(jì)軸線隧道里程

三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)5管片安裝

管片安裝運(yùn)輸安裝定位三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)6盾構(gòu)到達(dá)施工

到達(dá)施工的安全性地層加固、端頭密封到達(dá)段的防水要求管片的輔助連接三.盾構(gòu)施工的主要環(huán)節(jié)類型因素介紹盾構(gòu)法施工主要優(yōu)點(diǎn)環(huán)境影響小盾構(gòu)法施工出土量少，對(duì)周圍地層的沉降、隆起控制方便，對(duì)周圍構(gòu)筑物的影響較??；盾構(gòu)法施工不影響地表交通，對(duì)居民的生活、出行影響較??；無需切斷、搬遷地下管線等各種地下設(shè)施；無空氣、噪聲、振動(dòng)污染問題。有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)盾構(gòu)法施工開挖、拼裝管片、盾構(gòu)推進(jìn)等作業(yè)有序進(jìn)行，循環(huán)性強(qiáng)，易于施工管理，在技術(shù)上有很明顯的優(yōu)勢(shì)；隧道施工無需大量的拆除地表建筑，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。機(jī)械化施工程度高，較安全整個(gè)盾構(gòu)法施工大部分工作均有機(jī)械完成，僅需要很少人工(相較于其他施工工法)，安全系數(shù)高。施工不受風(fēng)雨等氣候條件影響盾構(gòu)法施工絕大部分工作均在地下進(jìn)行，受地面風(fēng)雨影響極小，當(dāng)然，風(fēng)雨引起的地下水位的變化還是值得注意的。適用地層范圍廣盾構(gòu)施工方法不僅適用于軟土地層，還可使用于軟弱、破碎巖層。盾構(gòu)法施工主