盾构法施工技术(1)-yyq

盾构法施工技术（1）12提纲第一部分盾构法施工概述第二部分土压平衡盾构机简介第三部分盾构法施工关键技术第四部分盾构法施工组织与管理3第一部分盾构法施工概述浅埋暗挖法明挖法一、常用隧道施工工法1、常用隧道施工工法

主要有：明挖法、浅埋暗挖法、矿山法、盾构法、顶管法、沉管法、岩石掘进机法等。4第一部分盾构法施工概述顶管法盾构法矿山法5第一部分盾构法施工概述岩石掘进机沉管法序号施工方法环境场地要求优点缺点发展方向1明挖法市郊施工场地开阔，软岩和土体，如北京和天津地铁进度快，工作面大，便于机械和大量劳动力投入破坏环境生态，影响交通，带来尘土和噪声污染1）有效井点降水系统；2）可靠的支撑系统；3）大型土方机械，混凝土搅拌及运输机械2矿山法岩石和坚硬土体，如青岛和重庆地铁地面干扰小，造价低进度慢，劳动强度高，风险大1）多臂钻孔台车，自动装药引爆装置；2）光面爆破，喷锚支护，监控数据反馈指导设计和施工方法3暗挖法埋深较浅对土体进行冻结、注浆、深层搅拌桩加固地基，棚管法加固，浅埋车站，如北京、哈尔滨等城市地铁地面干扰小，造价低，便于土法上马机械化程度低，劳动强度高，环境恶劣，风险大1）发展可靠的浅地层地基处理技术；2）小型灵活的地下开挖机械；3）可靠的临时支护措施和机具6第一部分盾构法施工概述2、隧道施工工法的对比序号施工方法环境场地要求优点缺点发展方向4盾构法和顶管法城市软地层、深埋隧道，如上海、广州、北京等城市地铁地面影响小，机械化程度高，安全，工人劳动强度低，进度快机械设备复杂，价格昂贵，施工工艺繁，专业施工队伍1）开发适用不同地质条件，自动更换刀盘的气压、土压泥水平衡盾构和顶管，超前探测排障技术；2）钢纤维挤压混凝土衬砌；3）三维仿真计算机管理系统，管理信息化，自动化；4）自动导向，中途对接异型盾构5沉管法(连续沉井)跨越江河湖海，软地基，如广州、宁波、上海过江隧道造价省，速度快，隧道断面大封锁江河水面，专门的驳运、下沉、对接的机具，水下作业，风险大大型涵管制作及驳运技术；2）地下定位对接、防水技术6凿岩机法（TBM）坚硬岩石地质，如广州地铁速度快，机械化程度高，安全，地面无干扰造价高，使用掌握复杂，刀具易磨损1）开发国产高性能凿岩机；2）改进高强合金刀具；3）完善后配套系统；4）超前不良地质探测系统7第一部分盾构法施工概述8二、TBM（岩石掘进机）

TBM是隧道掘进机（TunnelBoringMachine）的简称。为了与盾构法施工的区别，通常对全断面岩石掘进机（FullFaceRockTunnelBoringMachine）也简称TBM。TBM主要类型：第一部分盾构法施工概述隧道掘进机TBM山岭掘进机（TBM）软土掘进机（盾构）开敞式掘进机护盾式掘进机双护盾式掘进机单护盾式掘进机泥水式盾构土压平衡盾构泥水加压式盾构泥浆式盾构9（1）开敞式TBM1、通常所说的TBM是指长大距离的山岭隧道全断面岩石掘进机。主要分为开敞式、双护盾式、单护盾式三种类型。第一部分盾构法施工概述10（2）双护盾式TBM第一部分盾构法施工概述11（3）单护盾式TBM

2、TBM适应性各种不同类型的TBM分别适应于不同地质下长距离（>10km）隧道掘进施工。一般情况下，整条隧道地质情况都差的作业条件下使用单护盾TBM;

在良好地质中则使用开敞式TBM;

双护盾TBM常用于复杂地层的长隧道开挖，一般适用于中厚埋深、中高强度、地质稳定性基本良好的隧道，对各种不良地质和岩石强度变化有较好适应性。第一部分盾构法施工概述12三、盾构法1、概念盾构(Shield)是一种全封闭的隧道掘进机（既能支承地层的压力、又能在地层中掘进的施工机具）,衬砌管片提供反力,不能连续掘进。一边保持开挖面及围岩稳定，一边进行隧道掘进、出渣，并在盾尾内拼装管片形成衬砌，及时实施注浆，从而在尽可能不扰动围岩条件下修建隧道的方法。

“盾”——“保护、庇护”

,指刀盘、盾壳；

“构”——“构筑、修建”，即管片拼装和注浆。第一部分盾构法施工概述132、盾构工法（1）含义：以盾构为核心的一整套完整的建造隧道的施工方法。（2）施工过程：竖井（盾构工作井）→盾构机吊装→始发→掘进（开挖出土与同步注浆、拼装管片循环作业）→到达→吊出（3）三大要素：开挖面的稳定、盾构沿设计路线高精度推进（盾构姿态、隧道方向）、衬砌（管片）作业1－盾构；2－盾构千斤顶；3－盾构刀盘；4－出土转盘；5－出土皮带运输机；6－管片拼装机；7－管片；8－压浆泵；9－压浆孔；10－出土机；11－由管片组成的隧道衬砌结构；12－在盾尾空隙的压浆；13－后盾管片；14－竖井。第一部分盾构法施工概述14第一部分盾构法施工概述153、盾构分类（1）盾构的的形式很繁多，可以从各个方面进行分类：按手工和机械划分为：手掘式，半机械式，机械式三大类。以工作面挡土方式划分：敞开式，密闭式，部分敞开式。以气压和泥水加压方式划分：气压式，泥水加压式，土压平衡式，加水式，高浓度泥水加压式，加泥式。按断面形状划分：半圆形、圆形、双圆搭接形、三圆搭接形、马蹄形、椭圆形、矩形。按不同用途划分：铁路公路隧道、下水道隧道、供水隧道、电力电缆隧道、通信电缆隧道、供气隧道、共同沟隧道、横断铁路公路下方的道路隧道、地下车库等地下建筑用隧道、地下蓄水池等。按不同地层划分：硬岩盾构、软岩盾构、软土盾构、硬岩软土盾构（复合盾构）第一部分盾构法施工概述16土压式（2）常见类型泥土加压式第一部分盾构法施工概述17泥浆式泥水式第一部分盾构法施工概述18（3）双圆和多圆盾构第一部分盾构法施工概述19（4）矩形盾构第一部分盾构法施工概述（5）球形盾构204、盾构法施工的特点及优缺点（1）特点：地下施工，必须面对复杂的地质条件和敏感的地面环境。

所用设备集成度高，技术含量高，对人的要求较高。涉及的专业领域较多，对复合型人才有较多需求。第一部分盾构法施工概述21（2）优点：对周围环境影响小（出土量少，周围地层沉降小，对周围构造物的影响小；不影响地面交通及商店营业，无需切断、搬迁地下管线等地下设施；对周围居民生活、出行影响小；无空气、噪声、振动污染问题。）盾构掘进不受地形、地貌、江河水域等地表环境条件的限制。地表占地面积小故征地费用少。适于大深度、大地下水压施工，施工成本低。施工不受天气（风、雨……）条件限制。挖土、出土量少，利于降低成本。盾构工法构筑的隧道抗地震性好。适用地层范围宽，软土、砂卵石、软岩、直到岩层均可使用。第一部分盾构法施工概述22（3）缺点：当隧道曲线半径过小时，施工较为困难；如隧道覆土太浅，则盾构法施工难度很大；盾构机制造周期长，设备投入较大；施工过程变化断面尺寸困难；只能前进，不能后退。第一部分盾构法施工概述23第一部分盾构法施工概述5、盾构法施工基本原理盾构的基本原理是基于一件圆筒形的钢组件沿隧道轴线向前推进的同时开挖土壤。这个钢组件在初步的或最终的隧道衬砌建成以前总是在防护着开挖出空洞。盾构必须承受周围地层的压力，而且需要防止地下水的侵入。最重要的还必须采取辅助的措施对工作面进行支撑，防止地面的沉降。246、土压平衡盾构法施工基本原理（1）盾壳支承着围岩并保护着刀盘旋转，在千斤顶推力的作用下，刀盘上被切割、破碎的碴土，经过开口进入密闭室，当密闭室内的泥土压力与开挖面压力取得平衡的同时，端部伸入密闭室下部的螺旋输送机开机排土，控制螺旋输送机的转速或者盾构机的推进速度，达到密闭室内的泥土压力与开挖面压力的动态平衡。碴土通过配套的运输设备运至洞外。第一部分盾构法施工概述25第一部分盾构法施工概述（2）土压平衡盾构开挖面稳定机理泥土压必须可以对抗开挖面上地层的土压和水压。必须可以利用螺旋输送机等排土机构，调节排土量。对必须混入添加材的土质而言，注入的添加材料必须可使泥土（混入添加材的开挖土）的塑流性和抗渗性提高到满足开挖面稳定要求的水准。26第一部分盾构法施工概述7、泥水平衡盾构法施工基本原理8、盾构法施工录影

中铁一局广州客大盾构工程简介（谱写盾构新篇章26分钟）.DAT

27第一部分盾构法施工概述9、盾构法施工起源、发展

1818年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)，最早提出了用盾构法建设隧道的设想，并在英国取得了专利。

1825年，他第一次在伦敦泰晤河下开始用一个断面高6.8m、宽11.4m的矩形盾构修建隧道。

1843年，经过18年施工，完成了全长458m的第一条盾构法隧道。1828年1月12日泰晤河水涌入盾构机世界第一台盾构机示意图28第一部分盾构法施工概述1974年土压平衡盾构EPB1976年铰接式盾构1981年压注混凝土衬砌工法ECL1986～1988年复圆、多圆断面盾构MF1993年球体盾构、扩径盾构1825年盾构机首次使用1830年使用气压的半机械式盾构1840年能够壁后注浆的机械式盾构1865年圆形挤压式盾构1966年泥水加压盾构

盾构隧道的发展29第一部分盾构法施工概述30第一部分盾构法施工概述31第一部分盾构法施工概述1952年1966年1984年1994年手掘式盾构网格式式盾构土压平衡式盾构泥水平衡式盾构路南线隧道上海延安东一号线上海地铁路隧道上海打浦盾构输水巷道阜新Φ2.6m2003年杨浦线上海地铁双圆盾构国内盾构隧道走过的历程32四、盾构施工环境1、施工环境盾构机是根据施工对象“度身定做”的。制造盾构机所依据的对象称之为施工环境，它是基础地质、工程地质、水文地质、气候地貌、建筑物以及地下管线和构筑物等特征的总和。在施工环境的诸多因素中，掌握基础地质和工程地质特征最为重要，是盾构机选型及采用盾构施工工艺的先决条件。2、围岩的各向均匀性（1）均一地层指在开挖断面范围内和开挖延伸方向上，由一种或若干种地层组成，但其岩土力学、工程地质和水文地质等特征相近的地层或地层组合。

第一部分盾构法施工概述33

单纯的软土地层：如北京地铁、上海地铁、南京地铁、西安地铁等施工的地层中。单纯的硬岩地层：如西安铁路秦岭线I线隧道。（2）复合地层在地下工程开挖断面范围和开挖延伸方向上，由两种或两种以上不同地层组成，且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的组合地层。如广州地铁。断面在垂直方向上不同地层的组合断面在水平方向上不同地层的组合第一部分盾构法施工概述34（3）在均一地层中盾构施工的特点：施工中盾构机模式基本上不需要变化；盾构机结构在施工中不需要进行改变；需要在施工艺上做适当调整。（4）在复合地层中盾构施工的特点：经常变换盾构施工模式；盾构机的配置需做适当调整；用的施工工艺和施工参数要根据地层变化而变化；围岩变化极悬殊的地段及石英含量高或高强度硬岩地段等地层中掘进时需频繁更换刀具；在某些特殊地层要采取一些辅助工法。第一部分盾构法施工概述353、基础地质地层可分为沉积岩（土）地层、岩浆岩（火成岩）地层和变质岩地层。地史：不同时代的地层在岩性、结构、变质程度等方面都存在巨大差别。地层：盾构隧道所穿过的地层。地质构造：区域地质构造，如褶皱、断裂等。4、工程地质和水文地质工程地质分层、各层特征和物理特性（岩石单轴抗压强度）、地层对盾构隧道的影响。5、气候地貌不良的气候和地貌环境可能会增加盾构施工风险。第一部分盾构法施工概述366