盾构施工技术培训课件五

第八章盾构法施工谢雄耀教授xiexiongyao@§8.1概述§8.2盾构机的分类与选型§8.3盾构机的构造和工作原理§8.4盾构法施工工艺第八章盾构法施工§8.1概述1、盾构法定义（MechanizedShieldTunnelling）盾构法隧道施工是利用盾构机在软岩和土体中进行隧道掘进，同时完成隧道永久衬砌铺设的一种施工工法。§8.1概述硬岩掘进机——TBM(TunnelBoringMachine)1818年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从蛀虫钻孔得到启示，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。每一个单元格可容纳一个工人独立工作并对工人起到保护作用。采用的方法是将所有的单元格牢靠地装在盾壳上。1828年1月12日泰晤土河水涌入盾构机

布鲁诺尔发明盾构法之后的另一个技术进步是用机械开挖代替人工开挖。第一个机械化盾构专利是1876年英国人约翰·荻克英森·布伦敦和姬奥基·布伦敦申请的。这台盾构有一个由几块板构成的半球形的旋转刀盘，开挖的土料落入径向装在刀盘上的料斗中，料斗将渣料转运至胶带输送机上，再将它转运到后面从盾构中运出，这一构想后来被用于修建地铁隧道工程。1917年，日本引进盾构施工技术，是欧美国家以外第一个引进盾构法的国家。1963年，土压平衡盾构首先由日本SatoKogyo公司开发出来。■盾构设计的两种主流思想理念：

1、日本的设计思想——主要根据工程需要来进行选型设计，考虑的是设备的经济性；代表有日本三菱、IHI公司等2、欧美的设计思想——主要考虑设备的高可靠性、高效率，代表有美国罗伯特、德国海瑞克公司等。二者量化比较，日本的盾构主要部件运行4000小时无故障，欧美的盾构机主要部件运行10000小时无故障。

既要追求产品的高可靠性和适用性,又要达到产品的可维护性及长寿命。设计原则

至2020年，我国将完成6000公里各类隧道的建设，年均290公里，其中不少是长、大、宽隧道，且很多工程均首选盾构法。■上世纪60年代，上海隧道股份设计制造中国第一台网格式盾构，用于上海打浦路隧道建设；■上世纪90年代初，自行开发了我国第一台土压平衡盾构，研制水平已接近当时的国际水平。■

40多年来，自行设计制造了不同类型的盾构机60余台■中国当前面临巨大的市场需求和良好的发展契机.1963年上海隧道工程公司研制了1台直径4.2m的手掘式盾构；1965年上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的2台直径5.8m的网格挤压型盾构掘进机；1987年上海隧道股份研制成功了我国第一台φ4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机；1990年引进法国FCB公司φ6.34m土压平衡盾构掘进机；

1996年上海延安东路隧道南线工程1300m圆形主隧道采用从日本引进的φ11.22m泥水加压平衡盾构掘进机施工。盾构法施工的优缺点优点：对地面干扰小，施工速度快，机械自动化程度高。缺点：施工设备费用高；当覆土较浅时，地表沉降较难控制；小曲率半径难以推进；盾构法隧道衬砌和接缝渗漏水，隧道后期沉降过大。§8.2盾构机的分类与选型1盾构机的分类§8.2盾构机的分类与选型§8.2盾构机的分类与选型§8.2盾构机的分类与选型土压平衡式盾构（

EPBshield)：利用刀盘切削下来的土充满整个密封舱，并保持一定压力来平衡开挖面的土压力。土体挥改良土压愁平衡旬盾构穴最理宰想土升体：内摩遥擦角惩小、将易流挤动、辛渗透蒸系数丽小的冬黏性土。对于目内摩董擦角暮大、匀流动应性差击、渗浸透系悔数大采的砂庄性土地荣层而爆言,土压孟平衡聋盾构举易发洽生事起故。为了音满足猴土压古平衡强式盾喝构的眼顺利抽施工,土体毯的力荡学性膨质应畏该满凶足:痛①土体糖不易娇固结懂排水(不易徒“结艇饼”)绳;蜘②土体盼处于屈流塑剑状态(易于赶压力胳传递,易于两搅拌,不易舰“闭筑塞”)泛;厉③土体邻具有斩不透蜜水性(不发籍生“溉喷涌揭”)。土体刮的坍木落度慕在10～15泽cm的范知围内逼时,可以货认为交其满晌足塑赞性流薪动状箩态的废要求狱。渗透某系数<1都0款-见5阻m/宾s的泡跌沫混门合砂似土,固结坦压缩豆系数0.腿1买MP黎a-1(压力惧范围抵取值10遣0～20椅0阀kP吓a)叼;土体劣属于罪中等筒压缩净性土,强度鹅试验锈得到匙其强颜度参跌数内工摩擦户角φ<术27破°,土体挨与刀酒盘、克强制从搅拌糟装置稀和隔忽板的扒摩擦吵力都色得到电了一筐定程矿度的捏降低土体育改良店指标土体发泡娘改良碑处理叮使用贵对比§8印.2盾构稳机的伟分类寸与选贞型泥水稿平衡蜓式盾衔构（SP翁B命sh策ie赚ld）：滴在密满封舱卵内通共入泥世水（掀泥浆抄）以描平衡颠盾构贯前方槽水土启压力缓。泥水建平衡冶盾构勤的工姐作原扎理（1）泥堂水盾殊构是扮将一街定浓欲度的例泥浆肌，泵想入泥械水盾浇构的么泥水鞭室中色，随牺着刀青盘切弦下来匆的土句渣和奖地下暴水顺搬着刀吩槽流傲入开况挖室义中，脖泥水找室中荡的泥踪蝶浆浓加度和氏压力矩逐渐而增大霸，并者平衡婶于开盆挖面腹的泥斩土压寒和水广压，紫在开财挖面英上形俱成泥县膜或认泥水乡丰压形淋成的脖渗透洒壁，冻对开冻挖面博形成捏稳定胡挖掘欺。（2）泥绘水平股衡理雄论中砖，泥膜沙的形风成是无至关银重要沙的。①泥剑膜形牲成的秃机理淘：当泥信水压插力大促于地涨下水竹压力慈时，蝴泥水凶按照矛达西与定理典渗入速土壤冷，形升成与艳土壤卷间隙骨成一违定比掌例的踢悬浮蜻颗粒恳，在用“阻膊塞”努和“识架桥剪”效郊应的毕作用惊下，其被捕答获并乖积聚星于土舌壤与聪泥水刚的接蜂触表虏面，逐从而诊形成盛泥膜肯。②泥水乡丰平衡管的产霉生随着该时间社的推勤移，示泥膜骄的厚卖度不谁断增旦加，凯渗透琴抵抗锹力逐参渐增析强，泥膜术的抵忠抗力响远大较于正绳面土份压时楼，产店生泥客水平梁衡效弄果，骗使开哨挖面录保持电相对负稳定。2.泥水彼平衡上的适洋用范蜂围在软柏弱的贤淤泥腥质黏悼土层州、松平散的怠砂土江层、划砂砾别层、堵卵石饥砂砾芳层、熊沙砾阔和硬胶土等辆地层垮，尤他其适层用于热地层仰含水捕量大鹿、上滨方有含大水锡体的霸越江盆隧道秀和海区底隧至道的拉施工厅采用需泥水消平衡畜式盾过构。粒径卷尺寸柳表粘土淤泥砂质砾石卵石土压裂平衡主盾构芬不含趣添加拘剂土压讽平衡爱盾构宵含添捎加剂泥水扁盾构判含添逗加剂泥水秒盾构阻不含由添加劝剂土压妈平衡酿和泥鸟水盾屡构适山应性寒图表粒径送大小(m锦m)通过感率(%丧)泥水鸦盾构EP五BEP惕B土压平辣衡或梯泥水不？标准EP眠BSL迷UR驳RY刀盘敞动力/扭矩高低成本低高工地怨规模中等大出渣俭方式简单复杂掘进且速度快中等隧道骑清洁眠度低好工地赚整体爸耗电悟量中等高对添雅加剂液的需昂求需要需要土仓从压力征计算预定自动§8失.2盾构支机的君分类变与选资型2盾构换选型盾构就机选灵型的终关键票在于铅地质阅与环奸境保城护条讨件、蛾工程宗规模体、经括济性蜡。1）在址地下父水位诉低的扇地区插，应提优先丝式考虑显半机败械式劣盾构浆；2)在地叶下水阿位高荒的软免土地骑区泥水惕平衡吉式盾池构施昆工引冲起的宴沉降况可控嚷制在10瘦mm以内灿；土压届平衡辟式盾沸构施舱工引殿起的喝沉降妨可控限制在20棚mm以内旗。§8巡寿.2盾构胁机的俩分类珍与选差型泥水席加压状盾构浩地质植适应饭性条葵件：A在以织砂性雪土为劳主的届沉积鲁层中坐；B在不栋需要捡做泥佩水分来离的劣工程茄中；C在水春头高垒度很班高（寒如大窑于50彩m）的京江川尖和海爹峡水短底下签施工红时；D在某度些对乖地表胡沉降缠要求洁高的狗地段耗。§8副.2盾构晕机的旗分类厌与选隔型土压政平衡姜盾构扑地质粒适应坊性条社件A在软谋弱的贱冲积勒土层屑中；B在砾销石层子或砂炕土层化中，样需掺累入适绒当的涛泥浆煎；C当工醉作面俭水压PW≤0更.4子MP删a的软泄土地爆区。§8坑.3盾构偶机的品构造壁和工侵作原柳理1基本侨构造盾构纵掘进笛机由滔盾构苗壳体超、推进壤系统、拼案装系蛋统、善出土卧系统颗四大唉部分摄组成俗。盾构裹壳体呜：切神口环团、支润承环伟、盾输尾推进币系统病：盾顿构千争斤顶界和液汪压设统备拼装坐系统革：衬澡砌拼喂装器逼（举仆重臂里）出土古系统幕：有瓜轨、冲无轨衣或管琴道运逝输在盾增壳的紫掩护炮下，切削攻刀盘可以恩安全吴地开贺挖地锐层，槐一次炼掘进留相当矩于装失配式担衬砌害一环淘的宽剃度。刀盘鞭设计弃要求(1拣)能够微降低朱对刀明具的照磨损(2灰)保护寸刀盘南的钢烧结构(3倍)能够腐实现理高的疲贯入卡度(4申)刀盘沉开口裹率为灰最小36灵%。大要的开默口率性能够姓大大拳降低垒刀具捷的磨击损。(5耳)户4个幅啊轮设侦计以残使每饥个旋镜转方逆向都圈有4个碴钞土柜出口(6降)支2个旋笨转方颜向(左/右)(7蛋)刀盘帅前面4条独顺立的餐泡沫浙注入负管用精于渣逃土改丘良以汉降低请磨损(8佩)连接集到主词驱动赖的连乓接臂仗（厚助壁管训）保虽证刀枕盘良司好的摄稳定情性(9逼)出渣储通道此的几颤何设战计必佛须满臭足开态挖舱傻容易疏出渣(1醒0)大的铜物料烫通道明从刀段盘外钥缘通累到刀柄盘中拍心区佣域，李这样捏便于头将挖菜掘的悬物料最运输呆到开欧挖舱跨。(1戚1)渣土亦开口冠设计骨限制极大的刊石块迈进入纷，这坑些石烫块可纯以通骗过螺攀旋输之送机经运出疲去。刀盘死的材趟料与弃刀具刀盘换的结怎构材办料为Q3挽45帜B、16持Mn乏R、GS似52或相歌当于蚕这种诱材料扮的铸双钢。切削武刀具吧数量逃：软土疤刀具咽（刮惠刀）两：12罗0把中心黑刀：1把铲刀逆：16把仿形星刀：2把刮刀象：刮刀卡安装缺在碴辣土通幸道的仅一侧肤。高质逗量的能碳质艇刀刃,宽度10胶0m坝m。可以涝从刀施盘后剪面更搜换刀窄具。铲刀守：铲刀蚁的设滋计保奏证了拘快速疼、清吨洁的袍开挖鹊；它们哪可以周双向姓进行敌开挖,同时千保证绕了开躁挖直订径的棍稳定肃不变读。铲刀著用可或更换碗的螺要纹固块定到境钢结船构上裁，因妹此，练可以络被单棵独更荐换。仿形亿刀哈：刀盘社上安鞋装了难仿形袋刀。挤安装伶的仿镜形刀注通过领一个钉行程极（50畅mm海瑞显克；12载0m期m三菱寸）的施油缸愈进行扒操作粱。仿灭形刀六的伸洞缩则贞在主腿控室踩内按倡每10犬°事先传加以持设置休控制放。盾构崇具有仿形脂超挖散功能是目券前盾屯构中典较为棵先进愁的一暮种，流其仿形壳超挖急方位凡、超弄挖量跨可根倘据不堤同的服施工覆要求浩而调厦整。仿形撕刀示垒意图刀具狐图片刀具穴更换所有支的滚栽刀、桨刮刀禽和铲阔刀都棒可以稍在隧弊道内退从刀穗盘后努部更诸换。役一般川不需蔑要中圣途换项刀。妥如有摸必要博，刀具绝更换君作业肥可以踩在常另压和吐带压惑方式魂下进核行。如果抚地面下具备株地层吊加固振条件薄或事导先已踏经进搁行了刘地层电加固休处理桶，开挖膜面的林稳定析有保齐障，则可在陶常压供下进盼行刀灶具检往查和邻更换杨作业。盾困构在订选定申地点疤停机吊后，眯将土栏仓里斤的土稳排出茫一部汇分，坚直至彩土仓乖内土意体高逐度低伞于土绵舱隔拳板上暴的密扔封门凳，此语时作菠业人气员可急以通傍过气箩闸打稻开通筝往土如仓的闻密封场门在斯不带诊压的敬情况烈下进缘瑞入土幸仓，耽从而酷进行劫刀具劲检查踪蝶和更睁换。如果胁没有劣注浆阳加固眯条件地，开唉挖面历又不倦是可茧以自处稳的混地层粗，则封需要尊用压缩侨空气来维逃持开剑挖面缠的稳斑定。乞作业应人员莲需在降土仓历内带茂压作奋业。做这示项工关作就寇由经块过培爪训的洞专业挪人员烈进行。具体妖步骤遵如下撞：盾构训推进局到选亩定地婶点停露机。将土寇仓内镜的土倦排出桨一部苍分，虽使仓羞内土究体高题度下攀降至迈土仓剥隔板战上的军密封杀门以效下。红在排啦土的凝同时丢，通隆过盾畏构机纱上自民带的遥保压够系统浴向土曾仓内向注入进压缩迈空气网。压政缩空触气的拜压力层经过贴设定袜，可风以自弃动维味持在鱼设定干值，星以确虏保仓粥内的议压力扫与在撞停机伍前的意相同秘，从旦而保著证开槐挖面床稳定课。与此苹同时摘，作虽业人祖员进拜入气否闸，决开始笔对人写闸加助压，每逐步必把人志闸内抄的气压筛升到忧与土带仓压轨力一穗致。当人倡闸内及压力叮与土挠仓内踩压力京一致织达到叶平衡部时，膛作业泊人员赚从人凳闸内忧打开饥土仓壮隔板稻上的妄密封运门，笼进入怒土仓。进行状刀具公检查袜和更夜换。楚刀盘帐上的皂刀具乎可以挣方便诵地从闪刀盘迁后部寨更换归，人育员不笨需要插到刀圾盘前抵方。垒逐步规将刀鹊具检诊查和贷更换杨完毕脚后，人员爷退回华到人达闸，桌关闭朝密封唐门。人询员在客人闸霉内减孤压。恨与此底同时吵，可绕以恢兴复掘谋进。人员凭减压语结束泰，退结出人熟闸。§8猪.3盾构隆机的接构造巨和工敏作原予理§8功.3盾构阵机的们构造摩