盾構(gòu)施工技術(shù)培訓(xùn)課件五

第八章盾構(gòu)法施工謝雄耀教授xiexiongyao@§8.1概述§8.2盾構(gòu)機(jī)的分類與選型§8.3盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造和工作原理§8.4盾構(gòu)法施工工藝第八章盾構(gòu)法施工§8.1概述1、盾構(gòu)法定義（MechanizedShieldTunnelling）盾構(gòu)法隧道施工是利用盾構(gòu)機(jī)在軟巖和土體中進(jìn)行隧道掘進(jìn)，同時(shí)完成隧道永久襯砌鋪設(shè)的一種施工工法。§8.1概述硬巖掘進(jìn)機(jī)——TBM(TunnelBoringMachine)1818年，法國(guó)的布魯諾爾(M.I.Brune1)從蛀蟲鉆孔得到啟示，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。每一個(gè)單元格可容納一個(gè)工人獨(dú)立工作并對(duì)工人起到保護(hù)作用。采用的方法是將所有的單元格牢靠地裝在盾殼上。1828年1月12日泰晤土河水涌入盾構(gòu)機(jī)

布魯諾爾發(fā)明盾構(gòu)法之后的另一個(gè)技術(shù)進(jìn)步是用機(jī)械開挖代替人工開挖。第一個(gè)機(jī)械化盾構(gòu)專利是1876年英國(guó)人約翰·荻克英森·布倫敦和姬奧基·布倫敦申請(qǐng)的。這臺(tái)盾構(gòu)有一個(gè)由幾塊板構(gòu)成的半球形的旋轉(zhuǎn)刀盤，開挖的土料落入徑向裝在刀盤上的料斗中，料斗將渣料轉(zhuǎn)運(yùn)至膠帶輸送機(jī)上，再將它轉(zhuǎn)運(yùn)到后面從盾構(gòu)中運(yùn)出，這一構(gòu)想后來(lái)被用于修建地鐵隧道工程。1917年，日本引進(jìn)盾構(gòu)施工技術(shù)，是歐美國(guó)家以外第一個(gè)引進(jìn)盾構(gòu)法的國(guó)家。1963年，土壓平衡盾構(gòu)首先由日本SatoKogyo公司開發(fā)出來(lái)?！龆軜?gòu)設(shè)計(jì)的兩種主流思想理念：

1、日本的設(shè)計(jì)思想——主要根據(jù)工程需要來(lái)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，考慮的是設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性；代表有日本三菱、IHI公司等2、歐美的設(shè)計(jì)思想——主要考慮設(shè)備的高可靠性、高效率，代表有美國(guó)羅伯特、德國(guó)海瑞克公司等。二者量化比較，日本的盾構(gòu)主要部件運(yùn)行4000小時(shí)無(wú)故障，歐美的盾構(gòu)機(jī)主要部件運(yùn)行10000小時(shí)無(wú)故障。

既要追求產(chǎn)品的高可靠性和適用性,又要達(dá)到產(chǎn)品的可維護(hù)性及長(zhǎng)壽命。設(shè)計(jì)原則

至2020年，我國(guó)將完成6000公里各類隧道的建設(shè)，年均290公里，其中不少是長(zhǎng)、大、寬隧道，且很多工程均首選盾構(gòu)法?！錾鲜兰o(jì)60年代，上海隧道股份設(shè)計(jì)制造中國(guó)第一臺(tái)網(wǎng)格式盾構(gòu)，用于上海打浦路隧道建設(shè)；■上世紀(jì)90年代初，自行開發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)，研制水平已接近當(dāng)時(shí)的國(guó)際水平?！?/p>

40多年來(lái)，自行設(shè)計(jì)制造了不同類型的盾構(gòu)機(jī)60余臺(tái)■中國(guó)當(dāng)前面臨巨大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展契機(jī).1963年上海隧道工程公司研制了1臺(tái)直徑4.2m的手掘式盾構(gòu)；1965年上海隧道工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、江南造船廠制造的2臺(tái)直徑5.8m的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；1987年上海隧道股份研制成功了我國(guó)第一臺(tái)φ4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；1990年引進(jìn)法國(guó)FCB公司φ6.34m土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；

1996年上海延安東路隧道南線工程1300m圓形主隧道采用從日本引進(jìn)的φ11.22m泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)地面干擾小，施工速度快，機(jī)械自動(dòng)化程度高。缺點(diǎn)：施工設(shè)備費(fèi)用高；當(dāng)覆土較淺時(shí)，地表沉降較難控制；小曲率半徑難以推進(jìn)；盾構(gòu)法隧道襯砌和接縫滲漏水，隧道后期沉降過(guò)大?！?.2盾構(gòu)機(jī)的分類與選型1盾構(gòu)機(jī)的分類§8.2盾構(gòu)機(jī)的分類與選型§8.2盾構(gòu)機(jī)的分類與選型§8.2盾構(gòu)機(jī)的分類與選型土壓平衡式盾構(gòu)（

EPBshield)：利用刀盤切削下來(lái)的土充滿整個(gè)密封艙，并保持一定壓力來(lái)平衡開挖面的土壓力。土體揮改良土壓愁平衡旬盾構(gòu)穴最理宰想土升體：內(nèi)摩遙擦角懲小、將易流擠動(dòng)、辛滲透蒸系數(shù)麗小的冬黏性土。對(duì)于目?jī)?nèi)摩董擦角暮大、勻流動(dòng)應(yīng)性差擊、滲浸透系悔數(shù)大采的砂莊性土地榮層而爆言,土壓孟平衡聾盾構(gòu)舉易發(fā)洽生事起故。為了音滿足猴土壓古平衡強(qiáng)式盾喝構(gòu)的眼順利抽施工,土體毯的力蕩學(xué)性膨質(zhì)應(yīng)畏該滿兇足:痛①土體糖不易嬌固結(jié)懂排水(不易徒“結(jié)艇餅”)繩;蜘②土體盼處于屈流塑劍狀態(tài)(易于趕壓力胳傳遞,易于兩攪拌,不易艦“閉筑塞”)泛;厲③土體鄰具有斬不透蜜水性(不發(fā)籍生“溉噴涌揭”)。土體刮的坍木落度慕在10～15澤cm的范知圍內(nèi)逼時(shí),可以貨認(rèn)為交其滿晌足塑贊性流薪動(dòng)狀籮態(tài)的廢要求獄。滲透某系數(shù)<1都0款-見5阻m/賓s的泡跌沫混門合砂似土,固結(jié)坦壓縮豆系數(shù)0.腿1買MP黎a-1(壓力懼范圍抵取值10遣0～20椅0閥kP嚇a)叼;土體劣屬于罪中等筒壓縮凈性土,強(qiáng)度鵝試驗(yàn)銹得到匙其強(qiáng)顏度參跌數(shù)內(nèi)工摩擦戶角φ<術(shù)27破°,土體挨與刀酒盤、克強(qiáng)制從攪拌糟裝置稀和隔忽板的扒摩擦吵力都色得到電了一筐定程礦度的捏降低土體育改良店指標(biāo)土體發(fā)泡娘改良碑處理叮使用貴對(duì)比§8印.2盾構(gòu)穩(wěn)機(jī)的偉分類寸與選貞型泥水稿平衡蜓式盾銜構(gòu)（SP翁B命sh策ie賺ld）：滴在密滿封艙卵內(nèi)通共入泥世水（掀泥漿抄）以描平衡顛盾構(gòu)貫前方槽水土啟壓力緩。泥水建平衡冶盾構(gòu)勤的工姐作原扎理（1）泥堂水盾殊構(gòu)是扮將一街定濃欲度的例泥漿肌，泵想入泥械水盾澆構(gòu)的么泥水鞭室中色，隨犧著刀青盤切弦下來(lái)匆的土句渣和獎(jiǎng)地下暴水順搬著刀吩槽流傲入開況挖室義中，脖泥水找室中蕩的泥蹤蝶漿濃加度和氏壓力矩逐漸而增大霸，并者平衡嬸于開盆挖面腹的泥斬土壓寒和水廣壓，紫在開財(cái)挖面英上形俱成泥縣膜或認(rèn)泥水鄉(xiāng)豐壓形淋成的脖滲透灑壁，凍對(duì)開凍挖面博形成捏穩(wěn)定胡挖掘欺。（2）泥繪水平股衡理雄論中磚，泥膜沙的形風(fēng)成是無(wú)至關(guān)銀重要沙的。①泥劍膜形牲成的禿機(jī)理淘：當(dāng)泥信水壓插力大促于地漲下水竹壓力慈時(shí)，蝴泥水兇按照矛達(dá)西與定理典滲入速土壤冷，形升成與艷土壤卷間隙骨成一違定比掌例的踢懸浮蜻顆粒懇，在用“阻膊塞”努和“識(shí)架橋剪”效郊應(yīng)的畢作用驚下，其被捕答獲并乖積聚星于土舌壤與聰泥水剛的接蜂觸表虜面，逐從而診形成盛泥膜肯。②泥水鄉(xiāng)豐平衡管的產(chǎn)霉生隨著該時(shí)間社的推勤移，示泥膜驕的厚賣度不誰(shuí)斷增旦加，凱滲透琴抵抗鍬力逐參漸增析強(qiáng)，泥膜術(shù)的抵忠抗力響遠(yuǎn)大較于正繩面土份壓時(shí)樓，產(chǎn)店生泥客水平梁衡效弄果，騙使開哨挖面錄保持電相對(duì)負(fù)穩(wěn)定。2.泥水彼平衡上的適洋用范蜂圍在軟柏弱的賢淤泥腥質(zhì)黏悼土層州、松平散的怠砂土江層、劃砂礫別層、堵卵石饑砂礫芳層、熊沙礫闊和硬膠土等輛地層垮，尤他其適層用于熱地層仰含水捕量大鹿、上濱方有含大水錫體的霸越江盆隧道秀和海區(qū)底隧至道的拉施工廳采用需泥水消平衡畜式盾過(guò)構(gòu)。粒徑卷尺寸柳表粘土淤泥砂質(zhì)礫石卵石土壓裂平衡主盾構(gòu)芬不含趣添加拘劑土壓諷平衡愛盾構(gòu)宵含添捎加劑泥水扁盾構(gòu)判含添逗加劑泥水秒盾構(gòu)阻不含由添加勸劑土壓媽平衡釀和泥鳥水盾屢構(gòu)適山應(yīng)性寒圖表粒徑送大小(m錦m)通過(guò)感率(%喪)泥水鴉盾構(gòu)EP五BEP惕B土壓平辣衡或梯泥水不？標(biāo)準(zhǔn)EP眠BSL迷UR駁RY刀盤敞動(dòng)力/扭矩高低成本低高工地怨規(guī)模中等大出渣儉方式簡(jiǎn)單復(fù)雜掘進(jìn)且速度快中等隧道騎清潔眠度低好工地賺整體爸耗電悟量中等高對(duì)添雅加劑液的需昂求需要需要土倉(cāng)從壓力征計(jì)算預(yù)定自動(dòng)§8失.2盾構(gòu)支機(jī)的君分類變與選資型2盾構(gòu)換選型盾構(gòu)就機(jī)選靈型的終關(guān)鍵票在于鉛地質(zhì)閱與環(huán)奸境保城護(hù)條討件、蛾工程宗規(guī)模體、經(jīng)括濟(jì)性蠟。1）在址地下父水位訴低的扇地區(qū)插，應(yīng)提優(yōu)先絲式考慮顯半機(jī)敗械式劣盾構(gòu)漿；2)在地葉下水阿位高荒的軟免土地騎區(qū)泥水惕平衡吉式盾池構(gòu)施昆工引沖起的宴沉降況可控嚷制在10瘦mm以內(nèi)燦；土壓屆平衡辟式盾沸構(gòu)施艙工引殿起的喝沉降妨可控限制在20棚mm以內(nèi)旗?！?巡壽.2盾構(gòu)脅機(jī)的倆分類珍與選差型泥水席加壓狀盾構(gòu)浩地質(zhì)植適應(yīng)飯性條葵件：A在以織砂性雪土為勞主的屆沉積魯層中坐；B在不棟需要撿做泥佩水分來(lái)離的劣工程茄中；C在水春頭高壘度很班高（寒如大窯于50彩m）的京江川尖和海爹峽水短底下簽施工紅時(shí)；D在某度些對(duì)乖地表胡沉降纏要求潔高的狗地段耗?！?副.2盾構(gòu)暈機(jī)的旗分類厭與選隔型土壓政平衡姜盾構(gòu)撲地質(zhì)粒適應(yīng)坊性條社件A在軟謀弱的賤沖積勒土層屑中；B在礫銷石層子或砂炕土層化中，樣需摻累入適絨當(dāng)?shù)臐酀{煎；C當(dāng)工醉作面儉水壓PW≤0更.4子MP刪a的軟泄土地爆區(qū)?！?坑.3盾構(gòu)偶機(jī)的品構(gòu)造壁和工侵作原柳理1基本僑構(gòu)造盾構(gòu)縱掘進(jìn)笛機(jī)由滔盾構(gòu)苗殼體超、推進(jìn)壤系統(tǒng)、拼案裝系蛋統(tǒng)、善出土臥系統(tǒng)顆四大唉部分?jǐn)z組成俗。盾構(gòu)裹殼體嗚：切神口環(huán)團(tuán)、支潤(rùn)承環(huán)偉、盾輸尾推進(jìn)幣系統(tǒng)病：盾頓構(gòu)千爭(zhēng)斤頂界和液汪壓設(shè)統(tǒng)備拼裝坐系統(tǒng)革：襯澡砌拼喂裝器逼（舉仆重臂里）出土古系統(tǒng)幕：有瓜軌、沖無(wú)軌衣或管琴道運(yùn)逝輸在盾增殼的紫掩護(hù)炮下，切削攻刀盤可以恩安全吳地開賀挖地銳層，槐一次煉掘進(jìn)留相當(dāng)矩于裝失配式擔(dān)襯砌害一環(huán)淘的寬剃度。刀盤鞭設(shè)計(jì)棄要求(1揀)能夠微降低朱對(duì)刀明具的照磨損(2灰)保護(hù)寸刀盤南的鋼燒結(jié)構(gòu)(3倍)能夠腐實(shí)現(xiàn)理高的疲貫入卡度(4申)刀盤沉開口裹率為灰最小36靈%。大要的開默口率性能夠姓大大拳降低壘刀具捷的磨擊損。(5耳)戶4個(gè)幅啊輪設(shè)偵計(jì)以殘使每饑個(gè)旋鏡轉(zhuǎn)方逆向都圈有4個(gè)碴鈔土柜出口(6降)支2個(gè)旋笨轉(zhuǎn)方顏向(左/右)(7蛋)刀盤帥前面4條獨(dú)順立的餐泡沫浙注入負(fù)管用精于渣逃土改丘良以漢降低請(qǐng)磨損(8佩)連接集到主詞驅(qū)動(dòng)賴的連乓接臂仗（厚助壁管訓(xùn)）保雖證刀枕盤良司好的攝穩(wěn)定情性(9逼)出渣儲(chǔ)通道此的幾顫何設(shè)戰(zhàn)計(jì)必佛須滿臭足開態(tài)挖艙傻容易疏出渣(1醒0)大的銅物料燙通道明從刀段盤外鑰緣通累到刀柄盤中拍心區(qū)傭域，李這樣捏便于頭將挖菜掘的懸物料最運(yùn)輸呆到開歐挖艙跨。(1戚1)渣土亦開口冠設(shè)計(jì)骨限制極大的刊石塊邁進(jìn)入紛，這坑些石燙塊可純以通騙過(guò)螺攀旋輸之送機(jī)經(jīng)運(yùn)出疲去。刀盤死的材趟料與棄刀具刀盤換的結(jié)怎構(gòu)材辦料為Q3挽45幟B、16持Mn乏R、GS似52或相歌當(dāng)于蠶這種誘材料扮的鑄雙鋼。切削武刀具吧數(shù)量逃：軟土疤刀具咽（刮惠刀）兩：12羅0把中心黑刀：1把鏟刀逆：16把仿形星刀：2把刮刀象：刮刀卡安裝缺在碴辣土通幸道的僅一側(cè)膚。高質(zhì)逗量的能碳質(zhì)艇刀刃,寬度10膠0m壩m?？梢詽硰牡妒┍P后剪面更搜換刀窄具。鏟刀守：鏟刀蟻的設(shè)滋計(jì)保奏證了拘快速疼、清噸潔的袍開挖鵲；它們哪可以周雙向姓進(jìn)行敵開挖,同時(shí)千保證繞了開躁挖直訂徑的棍穩(wěn)定肅不變讀。鏟刀著用可或更換碗的螺要紋固塊定到境鋼結(jié)船構(gòu)上裁，因妹此，練可以絡(luò)被單棵獨(dú)更薦換。仿形億刀哈：刀盤社上安鞋裝了難仿形袋刀。擠安裝伶的仿鏡形刀注通過(guò)領(lǐng)一個(gè)釘行程極（50暢mm海瑞顯克；12載0m期m三菱寸）的施油缸愈進(jìn)行扒操作粱。仿滅形刀六的伸洞縮則貞在主腿控室踩內(nèi)按倡每10犬°事先傳加以持設(shè)置休控制放。盾構(gòu)崇具有仿形脂超挖散功能是目券前盾屯構(gòu)中典較為棵先進(jìn)愁的一暮種，流其仿形殼超挖急方位凡、超弄挖量跨可根倘據(jù)不堤同的服施工覆要求浩而調(diào)廈整。仿形撕刀示壘意圖刀具狐圖片刀具穴更換所有支的滾栽刀、槳刮刀禽和鏟闊刀都棒可以稍在隧弊道內(nèi)退從刀穗盤后努部更諸換。役一般川不需蔑要中圣途換項(xiàng)刀。妥如有摸必要博，刀具絕更換君作業(yè)肥可以踩在常另壓和吐帶壓惑方式魂下進(jìn)核行。如果撫地面下具備株地層吊加固振條件薄或事導(dǎo)先已踏經(jīng)進(jìn)擱行了劉地層電加固休處理桶，開挖膜面的林穩(wěn)定析有保齊障，則可在陶常壓供下進(jìn)盼行刀灶具檢往查和鄰更換楊作業(yè)。盾困構(gòu)在訂選定申地點(diǎn)疤停機(jī)吊后，瞇將土欄倉(cāng)里斤的土穩(wěn)排出茫一部匯分，堅(jiān)直至彩土倉(cāng)乖內(nèi)土意體高逐度低傘于土綿艙隔拳板上暴的密扔封門凳，此語(yǔ)時(shí)作菠業(yè)人氣員可急以通傍過(guò)氣籮閘打稻開通箏往土如倉(cāng)的聞密封場(chǎng)門在斯不帶診壓的敬情況烈下進(jìn)緣瑞入土幸倉(cāng)，耽從而酷進(jìn)行劫刀具勁檢查蹤蝶和更睜換。如果脅沒有劣注漿陽(yáng)加固瞇條件地，開唉挖面歷又不倦是可繭以自處穩(wěn)的混地層粗，則封需要尊用壓縮僑空氣來(lái)維逃持開劍挖面纏的穩(wěn)斑定。乞作業(yè)應(yīng)人員蓮需在降土倉(cāng)歷內(nèi)帶茂壓作奮業(yè)。做這示項(xiàng)工關(guān)作就寇由經(jīng)塊過(guò)培爪訓(xùn)的洞專業(yè)挪人員烈進(jìn)行。具體妖步驟遵如下撞：盾構(gòu)訓(xùn)推進(jìn)局到選畝定地嬸點(diǎn)停露機(jī)。將土寇倉(cāng)內(nèi)鏡的土倦排出槳一部蒼分，雖使倉(cāng)羞內(nèi)土究體高題度下攀降至邁土倉(cāng)剝隔板戰(zhàn)上的軍密封殺門以效下。紅在排啦土的凝同時(shí)丟，通隆過(guò)盾畏構(gòu)機(jī)紗上自民帶的遙保壓夠系統(tǒng)浴向土曾倉(cāng)內(nèi)向注入進(jìn)壓縮邁空氣網(wǎng)。壓政縮空觸氣的拜壓力層經(jīng)過(guò)貼設(shè)定襪，可風(fēng)以自棄動(dòng)維味持在魚設(shè)定干值，星以確虜保倉(cāng)粥內(nèi)的議壓力掃與在撞停機(jī)伍前的意相同秘，從旦而保著證開槐挖面床穩(wěn)定課。與此蘋同時(shí)摘，作雖業(yè)人祖員進(jìn)拜入氣否閘，決開始筆對(duì)人寫閘加助壓，每逐步必把人志閘內(nèi)抄的氣壓篩升到憂與土帶倉(cāng)壓軌力一穗致。當(dāng)人倡閘內(nèi)及壓力叮與土撓倉(cāng)內(nèi)踩壓力京一致織達(dá)到葉平衡部時(shí)，膛作業(yè)泊人員賺從人凳閘內(nèi)憂打開饑土倉(cāng)壯隔板稻上的妄密封運(yùn)門，籠進(jìn)入怒土倉(cāng)。進(jìn)行狀刀具公檢查襪和更夜換。楚刀盤帳上的皂刀具乎可以掙方便誦地從閃刀盤遷后部寨更換歸，人育員不笨需要插到刀圾盤前抵方。壘逐步規(guī)將刀鵲具檢診查和貸更換楊完畢腳后，人員爺退回華到人達(dá)閘，桌關(guān)閉朝密封唐門。人詢員在客人閘霉內(nèi)減孤壓。恨與此底同時(shí)吵，可繞以恢興復(fù)掘謀進(jìn)。人員憑減壓語(yǔ)結(jié)束泰，退結(jié)出人熟閘?！?豬.3盾構(gòu)隆機(jī)的接構(gòu)造巨和工敏作原予理§8功.3盾構(gòu)陣機(jī)的們構(gòu)造摩