盾构施工方法二

盾构施工技术

主讲人：杂交稻创作者：杂交稻盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE

盾构施工技术

SHIELDCONSTRUCTIONTECHNIQUE盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE

1盾构概论2典型盾构介绍3盾构在我国的发展与应用4盾构的市场前景盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE1盾构概论隧道及地下空间的大发展，促进了盾构法施工技术的进步。盾构施工的历史，始于英国，发展于日本德国。自从1825年布鲁诺尔在伦敦泰晤士河下使用矩形盾构开始修建第一条盾构法隧道以来，盾构法施工已有180多年的历史。我国自20世纪50年代开始涉足盾构法修建隧道和管道工程，最近十年开始大规模应用。虽然起步较晚，但由于主意吸收和采用先进技术和工艺、参考和借鉴国外成功的经验和失败的教训，所以发展较快，但与国外先进国家仍存在较大差距。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE1.1盾构及其工作原理概念：是一种用于软土隧道暗挖施工、具有金属外壳、壳内装有整机及辅助设备，在其掩护下进行土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业，而使隧道一次成型的工作机械。盾构是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、量测导向纠偏等功能。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE

盾构的三大要素：1、开挖面稳定2、掘进及排土3、管片衬砌及壁后注浆。

盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE盾构与硬岩掘进机（TBM）的区别：TBM不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能。2.盾构通过盾尾千斤顶支顶已安装好的管片来获得反力；TBM通过支在岩壁上的支撑靴的弯矩和扭力获得反力。更多资料请登陆：盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE1.2盾构分类按断面形状分类按支护地层的形式分类按开挖面与作业室之间隔板的构造分类盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE

1.2.1按断面形状分类

单圆盾构、复圆盾构（多圆盾构）、非圆盾构。异形盾构包括复圆盾构（双圆和三圆）和非圆盾构（椭圆形盾构、矩形、马蹄形、半圆形）盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE双圆和多圆盾构盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE自然支护式机械支护式压缩空气支护式泥浆支护式土压平衡式

1.2.2

按支护地层的形式分类盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE

手掘式盾构

全敞开式半机械式盾构

机械式盾构

敞开式部分敞开式挤压式盾构盾构压气式压缩空气盾构

闭胸式

泥水式土压平衡盾构

土压平衡盾构

土压式

加泥式土压平衡盾构

盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE3典型盾构介绍敞开式盾构压缩空气盾构泥水盾构土压平衡盾构复合盾构盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE3.1敞开式盾构（OpenfaceshieldOF盾构）1全敞开式：手掘式（砂性土和黏性土地层均能适用，便于观察地层，清除障碍，易于纠偏）2半地机械（部分断面开挖盾构—适用于良好层

：反铲式和铣削头式）3机械式（全断面开挖）OF盾构——自稳性强的围岩，各种非黏性和黏性地层在地下水位以下地层或渗漏地层掘进时，必须用井点降水降低地下水位。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE

敞开式盾构盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE半机械式盾构盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE反铲式盾构盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE机械式盾构盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE4挤压式盾构(Blindtypeshield盲式盾构)对底层的扰动较大，地面易产生较大的隆陷变化，在地面有建筑物地区不宜使用。仅适用于自稳性很差，流动很大的软黏土和粉砂质围岩，不适用于含砂率高的围岩和硬质围岩。Ⅰ盖板式挤压盾构利用隔板将开挖面全部封闭，只在一部分上设面积可调的排土盖板，盾构正面向前推进，使贯入部位土砂呈塑性化流动，由盖板部位出土。通过调节盖板开口的大小和排土阻力使千斤顶推力和开挖面土压力达到平衡。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUEⅡ螺旋出土式挤压盾构利用封板将开挖面封闭，盾构正面贯入围岩向前推进，使贯入部位土砂呈塑性化流动，由螺旋输送机进行排土。通过调节螺旋输送机的速度和土闸门打开度，来实现千斤顶推力和开挖面土压力的平衡，以稳定掌子面。Ⅲ网格挤压盾构在上海软土地层中常常被采用，进土量接近或等于全部隧道其出土量，且往往带有局部挤压性质，盾构正面装钢板网格，在推进中可以且学土体，而在停止推进时可以起到稳定开挖面的作用。可有效控制地表变形。盾构施工技术SHIELDCONSTRUCTIONTECHINQUE网格挤压经式盾构盾构施工厨技术SHIE票LDC昂ONST仍RUCT浩IONTECH六INQU宜E3.2压缩空螺气盾构（air尾pres污sure犁bal克ance带A壮PB盾构）适用于挥黏土，晶黏砂土槽，多水求松软地议层原理：空鞭气压力与航地下水的壶静压力保惧持平衡，欣土压由自鹅然慢或机械的宝支撑承受纽奉。要保证压白力平衡，否则顶都部过剩的刷压力“喷会发”的危资险已被泥水氧盾构取代盾构施哭工技术SHIE恋LDC红ONST萝RUCT诵ION纪TECH毅INQU招E3.3泥水盾构（slur疼ry链pres挽sure劣ba买lanc赖es耕hiel利d辟SPB盾构）泥水盾构姓的构成：一边利用钱刀盘挖掘本整个开挖告面、一边译推进盾构鱼掘进系统可调整尖泥浆物妻性，并氏将其送湿到开挖粒面，保喜持开挖讽面稳定悲的泥水雕循环系冠统综合管齐理送排阶泥状态际、泥水客压力及祸泥水处渴理设备常运转状柔况的综两合管理贸系统泥水分离魔处理系统壁后同避步注浆阿系统盾构施工份技术SHI券ELD窜CO杜NST旨RUC腥TIO瘦NT逼ECH可INQ愉UE目前最扩大的泥火水盾构盾构施工秆技术SHI深ELD墙CO猫NST捏RUC丧TIO弯NT克ECH陵INQ铸UE目前最大搁的泥水盾器构盾构施鸟工技术SHI乔ELD肠CO粉NST搜RUC平TIO竭NT亲ECH累INQ柿UE日本泥锡水盾构缓土压佩平衡盾偏构德国泥水僚盾构针混合很型盾构日本体捞系：泥浇水仓全低是泥水改，直接熊控制型口泥水盾笛构，调宝节控制留阀来开丑度，来牌进行泥涉浆压力翅控制。德国体系锹：泥水仓维中设置了鹊气压仓，锣间接控制临型泥水盾扰构，气压溉复合模式督，调节空驰气压力来脸进行泥浆狮压力控制恨，液位传俘感器根据挣液位的高葵低来调整爷液位。盾构施亏工技术SHI励ELD伐CO注NST粮RUC蜻TIO欧NT脱ECH献INQ具UE泥水盾脆构盾构施工根技术SHIE图LDC划ONST芦RUCT秀ION择TECH壤INQU骄E1开挖面稳查定机理2泥膜形成闪机理泥膜形成讯的基本要辜素（泥水阿的密度、鸟含砂率、荐泥水的黏杀性、泥水猴压力：土衡压力、水回压力、预方留压力）——尽快形成滑不透水的弓泥膜。愈掘骗进速度与被泥膜的关笋系：高质御量泥水成婆膜时间1-2秒3地质适股用范围1.黏性土竭层2.砂层3.砾石层4.贝壳层盾构施工膜技术SHIE徐LDC价ONST说RUCT广ION摆TECH闻INQU佛E3.4土压平衡得盾构(ear彼thp域ress毁ure稿bala杂nce畅EPB盾构)一.基本配脾置1.刀盘刀具的立三大功趟能：开聪挖功能酬、稳定毙功能、谅搅拌功教能土压平购衡式盾患构的刀质盘有两丝式种形式助：面板祥式和辐像条式，应其中面六板式安请全性高台，但易凳堵塞;辐条式拍开口率缴大，不俩易堵塞煮，但不到能安装弓滚刀，圈安全性歇差，费垂用高，咏需加固盈土体。2.刀盘的驱弊动方式：默变频电机幕驱动、液蹦压驱动、氏定速电机慰驱动3.刀盘支承领：中心支宪承方式（姐中小型盾滑构）、中庸间支承方光式（中大土型）、周颤边支承方胳式（小型颤盾构）盾构施工再技术SHIE雪LDC棵ONST播RUCT位ION埋TECH研INQU颜E土压平信衡盾构怠（面板戒式和辐良条式）盾构施工劫技术SHI畏ELD杨CO扛NST亭RUC岩TIO在NT挪ECH眯INQ贩UE4.膨胀土绢添加系瞒统和泡播沫系统5.螺旋输缝送机6.皮带输余送机7.同步注浆馅系统（作汇用：防地询表沉降、扬防水、与牧围岩一体仓）8.盾尾密眠封系统铰接式盾宋构：铰接对密封、盾均尾密封9.管片安装问机：机械鲜抓取式、编真空吸盘某式10.数据采集页系统11.导向系浙统（VUT导向系劳统和PPS导向系贷统）盾构施起工技术SHI低ELD胶CO元NST洲RUC荡TIO择NT骆ECH哲INQ翅UE目前最逮大的土项压平衡编盾构盾构施工瓶技术SHI牢ELD黎CO妥NST绕RUC芬TIO坑NT出ECH拴INQ铸UE二.开挖面稳揭定机理刀盘切野削下来括的土渣蜂与螺旋却输送机扫向外输酿送量相管平衡；土压传隔感器：蔬控制推渡进力、政推进速渗度、螺滤旋输送稼机转速石。排土量：柿由螺旋输懂送机的转棚速和出土柳闸门的开情度来调节适用于脑黏性土偿和砂性痒土土压平衡狠盾构开挖汪面的稳定斤由下列各安因素综合嚼作用而维宰持：①土仓笼内的土婆压力平骂衡地层昌压力和节水压力像。②螺旋输员送机调节轧排土量③适当保最持泥土的津流动性，绞根据需要湖调节添加管剂的注入搂量土仓内的薯泥土压力抱与地层压侧力与水压头力盾构施工久技术SHI抓ELD板CO抬NST榆RUC漆TIO匠NT影ECH带INQ摸UE土压平衡袄盾构盾构施工凑技术SHIE殊LDC敞ONST牧RUCT龟ION督TECH柔INQU敞E三.地质适应幻玉范围黏稠土壤捧中（黏土升、亚黏土磁、淤土、巾低渗透性花图），作趁为支撑介宜质土料要旅具有良好哗的塑性变吧形、软稠搜度、内摩绞擦角小及涂渗透率小A型：特粉殊发泡设剂B型：泡沫我添加剂盾构施工雹技术SHI想ELD度CO邀NST蠢RUC门TIO卸NT总ECH给INQ其UE3.5复合盾封构一台盾萌构在不信同地层铁经转换急可以以睡不同的聋原理和揉方式运予行，这茫类盾构宴称为复猫合盾构需，也称异混合盾镜构，poly香sh缎ield或Mix临s幅hie哥ld也有称其协为comb激ined警sh堂ield。组合模式跃：压缩空捡气/敞开式盾玻构，泥水违式/敞开式轰，土压剂平衡/敞开式，绍泥水式/土压平点衡，敞牢开式/泥水式/压平衡，墙敞开式/压缩空楚气/土压平衡望。适用于软侍土和硬岩从的复杂地默层施工特点：1.既有切刀乘和刮刀等摄软刀工具剖，又安装辜有滚刀等津硬刀具。具有两套楚出渣系统盾构施亏工技术SHI垂ELD川CO往NST挖RUC龄TIO献NT堵ECH其INQ剥UE盾构刀具盾构施添工技术SHIE贡LDC桥ONST伤RUCT防ION识TECH惧INQU铃E滚刀和刮蹈刀盾构施工谁技术SHIE缓LDC旺ONST单RUCT朋ION企TECH蝴INQU摆E中铁隧道纵集团研制触的复合盾复构盾构施工瓣技术SHI判ELD概CO信NST桃RUC例TIO掠NT帐ECH物INQ他UE复合式粪土压平闪衡盾构只有一顶套出渣奸系统：匙螺旋输柴送机三种掘进遍模式：土贱压平衡模束式、敞开过模式、半饥敞开模式料（压缩空协气加压模捧式）盾构施工皮技术SHI览ELD背CO糊NST猛RUC墓TIO以NT丹ECH乓INQ缩慧UE敞开模马式：掌娘子面足舞够稳定枝并且涌宜水能够抬控制时半敞开模总式（加气芽模式）：掌子面牢具有足否够的自绘稳能力碑，且水劈燕压小于1.5×轮105来Pa，下部选为刀盘季切削下吐来的渣张土，上顿部为压椒缩空气胡，当土油仓内压致不大于1×10闸5P狠a时不会目发生螺内旋输送货机出渣晃喷涌现脱象;当土仓子内气压程不小于1×1蔽05佩Pa且不大于1.5×获105亩Pa时，可能驼会发生出晶渣喷涌现妄象，但可谷以控制。盾构施工史技术SHI剩ELD涂CO躲NST雷RUC纷TIO垮NT法ECH乎INQ廊UE盾构安装盾构施蚕工技术SHIE阔LDC演ONST烦RUCT粱ION环TECH泪INQU循E盾构施自工盾构施工衰技术SHIE悲LDC要ONST味RUCT细ION严TECH蓝INQU齿E土压平衡述掘进模式主要用栏于开挖歌面不能再自稳或上地下水她较多以略及流塑弹性的软狸粘土地糖层或砂捆土地层迎。土压胸平衡掘闷进可以把有效地并防止过授大的地滴面沉降厉。盾构施工蚁技术SHI戴ELD召CO掉NST蜂RUC鼻TIO告NT娇ECH轨INQ族UE复合式土追层平衡盾蹄构在土压乓平衡模式遇下工作时放，必须具聪备以下功堂能特点：1土压监土测功能伤；2必须具传有泡沫性、膨润届土和压塔缩空气类注入系失统；3密封防水奏性能：主奋轴承、铰便接密封和岩盾尾密封皆必须具有挡一定的防还水性能；4刀盘的良主轴承栏密封必滥须能承锡受一定页的压力漂；5螺旋输垮送机的谷出渣量毁、出渣胜速度可每控，随喜时间可绍关闭，锋具有防陆喷涌的翁功能，管建立土孔塞效应立。盾构施肺工技术SHIE萄LDC守ONST千RUCT涌ION广TECH突INQU炊E1.3盾构在哗我国的喇发展与作应用我国盾召构的开扮发与应烘用始于1953年，东锋北阜新闯煤矿用议手掘式完盾构修待建了直亚径2.6笋m的疏水巷坊道。196它2年2月，上海撇城建局隧遗道工程公弊司结合上植海软土地哨层，研制型了1台4.1致6m的手掘做式普通践敞胸盾挽构。1965年月由上画海工程设筋计院设计尸、江南造轰船厂制造希的2台盾构直谊径5.8米的网格蒜挤压盾构耽，于196求6年完成了2条平行乏的隧道您，隧道讯长660m，地面最著大沉降10c瓦m。盾构施歌工技术SHI恐ELD咽CO剑NST嘉RUC须TIO绪NT煮ECH卡INQ公UE武汉地铁早盾构盾构施工痛技术SHIE类LDC暴ONST葛RUCT堂ION尺TECH壤INQU别E1966年5月，中国报第一条水胁底公路隧维道——上海打得浦路越溪江隧道无工程主卸隧道采股用由上轮海隧道矮工程设助计院设讨计、江栗南造船门厂制造匀厂制造拒的的直伍径10.0鉴2m网格挤压很盾构施工亲，掘进总身长132螺2m，于1970年底建成注通车。197伙3年采用1台直径3.6m的水利服机械化张出土网妇格盾构栋和2台直径4.3以m的网格挤显压盾构，允在上海金坝山石化总黄厂修建了1条污水排雄放隧道和3条引水赚隧道。1980年上海派地铁1号线试蛙验段施渡工，研品制了一摩台直径6.4瘦12m网格挤压撤盾构，在毙淤泥质粘结土地层中铁掘进113坝0m。盾构施工两技术SHI射ELD捎CO错NST栋RUC给TIO摸NT三ECH沉INQ丙UE盾构吊装盾构施治工技术SHIE挖LDC府ONST永RUCT铲ION矿TECH锻INQU亮E198垄2年，上海怀外滩的延仇安东路北押线越江隧启道工程1476桨m圆形主隧犁道采用上碧海隧道股畏份设计、众江南造船测厂制造的仓直径11.3激m网格挤压董水力出土柜盾构。198回6年，中铁汽隧道集团颜研制出半晨断面插刀千盾构，并轰成功用于奇修建北京廉地铁复兴阵门折返线衔。1990上海地随铁一号发线全线搅开工，18km区间隧道婚引进了7台由法剂国FCB公司制造墓的φ6.形34m土压平衡汤式盾构。1996年，上狡海延安闭东路隧壤道南线叨工程，森总长1300拣m采用从日撞本引进的φ11.劣22m泥水加宾压平衡摇盾构施漆工。盾构施烛工技术SHI其ELD缠CO冒NST酱RUC扛TIO忘NT抹ECH发INQ润UE沈重国产卖盾构盾构施恋工技术SHI伏ELD误CO求NST革RUC搞TIO利NT忙ECH雄INQ寒UE中铁隧狮道集团您研制的津复合式刊盾构盾构施工狱技术SHI哈ELD全CO押NST闯RUC茧TIO讨NT桑ECH术INQ阿UE2002年8月，国利家科技帝部将φ6.山3m土压平衡宋盾构的研源究设计列靠入国家“863胜”计划。通献过公开招羡标，第一闷批3项设计课机题分别由泡中铁隧道宽集团有限鸟公司和上斗海隧道工塑程股份有势限公司为介主承担。200荐2年底，同满样通过公索开公开招昌标，第二车批4项课题分些别由中铁讽隧道集团剩有限公司舰和上海隧餐道工程股匹份有限公劳司为主承界担。两家手国内盾构罢设计、制践造与施工陕优势企业镰成立了联豪合攻关组酷，组织了博有浙江大搂学、同济些大学、华疏中科技大恨学、东南撒大学、煤程炭科学研吸究院、北恒京城建、胃洛阳九久饲科技开发滑有限公司我等单位参焦加的产、亮学、研结竞合的课题反组。盾构施音工技术SHI液ELD汤CO滋NST赠RUC烂TIO礼NT疼ECH垒INQ芒UE“先行号讯”盾构施工瓶技术SHI稼ELD赶CO旧NST面RUC蚂TIO振NT胃ECH览INQ肉UE200煎4年5月中铁隧番道集团有版限公司与扑日本小松得公司联合士制造了1台直径6.3汤m土压平衡脖盾构。2004年10月下旬，下上海隧道筛股份有限蓄公司制造得了一台直墨径6.3m土压平衡煎盾构应用串于上海地屯铁2号线西延今伸隧道工胳程。2005年12月，中铁里隧道集团判有限公司际自主研制乌的适用于迅沙砾复杂唤地层的土盾压平衡盾督构刀盘成缸功应用于悬北京地铁4号线19标颐和园——圆明园盟区间。200惹8年4月中铁悟隧道集谎团研制娇成功了高我国第灾一台具蚁有自主谣知识产图权的复刘合式土断压平衡沈盾构。盾构施工烛技术SHIE降LDC客ONST孟RUCT姨ION婆TECH呢INQU谜E上海隧道疾股份盾构盾构施漂工技术SHI吉ELD非CO斜NST俗RUC筝TIO励NT写ECH误INQ尝UE4盾构市场覆前景4.1城市地煤铁前景“十一筹五”期茶间，已触获批建螺设地铁润的16个城市的戴新建里程债合计为1009机km，正在申洗报和在编谎制轨道交扯通规划的蜂城市6个，到2050年规划建应成轨道交此通里程将烤超过1500勿km，总投民资超过500波0亿。据预仆测，近5年内地铁迷盾构的需伸求量约在350台次以上史。盾构施魄工技术SHIE退LDC翠ONST算RUCT锁ION懒TECH恼INQU撑E国内盾构盾构施工炭技术SHIE炎LDC睬ONST高RUCT器ION芽TECH篇INQU首E4.2过江隧道棋前景上海规划厦的越江隧田道有5条，分别盏是军工路盼隧道、长塌江西路隧矿道、新建唉路隧道、鸣人民路隧让道和龙耀太路隧道。柄我国规定猴待建的过近江隧道还助有南京长妨江公路隧钟道、哈尔畜滨松花江凳越江隧道拆、上海崇仅明岛越江絮隧道、湾预口海底隧画道、渤海腾海底隧道呼、长江水者底隧道、免杭州湾水粪底隧道