隧道及地下工程盾构法施工讲义

1绪论主要参考文献：1盾构隧道，张凤祥、朱合华、傅德明编著，人民交通出版社，2004年9月￥1282盾构隧道施工手册，张凤祥、傅德明、杨国祥、项兆池编著，人民交通出版社，2005年6月

￥75地下结构：保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物。地下结构工程分类：交通隧道，水工隧洞、矿山巷道、地下仓库、地下工厂、地下民用与公共建筑、地下市政工程、人防工程、国防地下工程。1引言地下结构：水平，倾斜（斜井）竖直（竖井）；水平坑道埋置深度的不同，又分成浅埋和深埋两种。结构型式首先由受力条件来控制，即在一定地质条件的土水压力下和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的结构型式。结构型式也受使用要求的制约；施工方案是决定地下结构型式的重要因素之一。综合地质、使用、施工三因素，地下结构常见的型式有以下几种：地下结构常见的型式有以下几种（1）附建式结构（2）浅埋式结构（3）地道式结构

（4）沉井法结构（5）盾构法结构（6）连续墙结构（7）顶管结构（8）沉管法结构南京地铁十号线新站年底主体完工，盾构机已掘进到江底卵石圆砾层2012-09-28南京地铁4号线上月正式动工，从1号线车站"头顶"穿过2012-09-05地铁三号线白鹭洲站正式开工

2014年3月土建完工2012-08-26无锡地铁1号线施工“惊天穿越”“躲”开拦路虎2012-06-131引言苏州成中国首个开通地铁的地级市，无锡地铁一号线开始铺轨2012-05-14地铁3号线施工受阻，25台盾构(含过江大盾构)，目前已始发16台，还有9台盾构没能下地。10号线推进则比较顺利，8台盾构，目前已经全部始发。2012-05-221引言成都地铁1号线轨道全线铺通(组图)2009年12月01日青岛地铁动工开建计划2014年底通车2009年12月01日中铁一局破解盾构机穿越国内最长湖底盾构难题2009年11月16日南京长江隧道全线贯通2009年08月24日万里长江第一隧——武汉长江隧道通车试运营2008年12月28日汉口路西延明年初可开工2009年10月10日1引言南京10名地铁工人隧道突发脑缺氧

2009-11-10上海长江隧道（15.43m）建成通车—设计8个逃生连接通道2009-10-31常温下，输送液氮的管道结满厚厚的冰碴盾构法隧道技术是不良地质条件、复杂恶劣施工环境、大深度、长距离、狭窄空间条件下大型地下工程开挖的最佳手段。比如地铁、污水排放、引水供水工程、江河湖海地底隧道、电力、电信洞道等。1引言盾构法隧道技术成功应用于重点、大型水利枢纽引水隧洞：引大入秦隧道、南水北调穿黄隧道。大型水利枢纽工程、高坝大库水电站面临大型引水隧道施工难题，盾构法大有用武之地。水利隧道与交通隧道的主要区别是衬砌结构。1引言城市地下空间在加强城市功能，改善城市环境，实现城市集约化和可持续发展中将发挥越来越重要的作用。21世纪——地下空间的世纪。盾构是开发城市地下空间的重要手段。9月14日，4号线一期工程土建第二批土建标段中标公示标段

中标单位

中标价

工程内容D4-TA05标

中铁十八局集团有限公司

21490.97(万元)

锁-花盾构区间（2台盾构），花园路站

D4-TA06标

中铁电气化局集团有限公司

20455.05(万元)

花-紫矿山区间，紫金山北站D4-TA10标

中铁十三局集团有限公司

32301.22(万元)

（金-汇）中间风井，中-汇矿山区间，汇通路站D4-TA11标

浙江省大成建设集团有限公司

18500(万元)

汇-灵盾构区间（1台盾构），灵山站D4-TA12标

北京市公路桥梁建设集团有限公司

27535.61(万元)

灵-东盾构区间（2台盾构），东流站D4-TA13标

中煤第三建设（集团）有限责任公司

27498.24(万元)

东-青盾构区间（2台盾构），青龙站D4-TA14标

中铁十九局集团有限公司

29399.75(万元)

青-桦盾构区间，桦-中盾构区间（3台盾构），桦墅站D4-TA15标

中建八局有限公司

42220.3(万元)

中间风井，中-仙区间，仙林东站，出入段线

另三号线最后一个土建标段也同时开标D3-TA24标

中铁七局集团有限公司

8701.6(万元)

宏运大道-南京南站矿山法区间盾构隧道的建造原理、盾构的基本构造，与相应的勘察、设计与施工方法；主要盾构的种类及选型，以及盾构隧道的信息化施工监测方法、施工管理、防止施工事故的措施与典型的施工实例。1引言盾构法隧道的基本原理用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进钢质组件主要起临时性支护，以保证开挖面土体稳定、保障作业人员和机械设备安全的作用同时承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵。盾构法始于18世纪末英国人提出的在伦敦地下修建横贯泰晤士河隧道的构想。期间经多次失败和探索、改进，到19世纪40年代初才贯通第一条地下过河隧道。Brunel，方形铸铁框盾构。Great，1887年，南伦敦铁道隧道施工中使用了圆形盾构和气压组合工法成功，现代盾构工法的基础。

2盾构法隧道的发展历史、历史现状和发展动向英国康法籍稿工程辫师布企鲁诺咽尔误(M驱ar族e甩Is陆am木ba骡rt绸B重ru恶ne狮l)18馋06铃年，本布鲁踩诺尔纤发现遣一种炸蛀虫离用分喜泌液汉涂在和孔壁状上顺关利钻壶出木素板孔用道，俗悟出笑盾构教掘进规隧道撕的原恢理，椒18忘25古年在椒泰晤酿士河浪下开钩始尝停试.煮..18糊25希年在提泰晤秩士河报下用永一个挨断面脏高6昏.8销m，海宽1念1.卸4m终的矩衡形盾宁构修衡建第柿一条唯盾构章法隧勺道。剖后来膜，布踏鲁诺阔尔完振善了所构思歇，注券册了利专利俗。布鲁第诺尔毒构想浇的盾怎构机肆械内尖部结担构由酒不同枣的单誉格组骑成，施每一利个单锅格可咽容纳循一个蠢工人定独立瓣工作讽并对经工人贵起到牧保护带作用冠。采僚用的制方法妙是将事所有例的单蛾格都盆被牢滩靠地没装在猜盾壳档上。当时什设计虹了两阶种施我工方狭法，狗一种粉是当禁一段拜隧道蚀挖完告后，粪整个狡盾壳沿由液上压千隔斤顶映借助斜后靠崇向前绞推进巾；另吵一种膊方法浸是每粮一个胁单格阻能单兄独地则向前形推进荣。第眠一种桐施工懂法后鹿来被洋采用孕，并梨得到亭推广榆应用薪，演穴变为配成熟贪的盾李构法兔，目削前所炎有的兆封闭限式盾绕构都腹是基博于第蛙一种撑方法悲。此后牵，布疯鲁诺脱尔逐骂步完任善了炊盾构稀结构丙的机问械系脉统，虏设计报成封谣闭式图盾壳繁用全众断面抢螺旋瓦式开粥挖，跨衬砌辟紧随捐其后赞的。短它可辫以被查认为食是土讽压平唇衡盾绳构（沾EP展B舒Sh寄ie难ld沸）的下先行孝者。其后荡盾构键工法妇传入渴美、椒法、碗德、另日、欲苏等善国，泉并得别到不侍同程铃度发春展。20每世纪慎60累~8申0年岛代发谊展显撞著：宿滚筒教式挖精掘机与，油蜘压千愤斤顶上盾构把，泥或水盾偷构，粱泥水魔加压扁盾构获，土融压盾封构，斑泥水那式双按圆搭纽奉接盾航构工钳法，厚HV闻工法棍、注妨浆盾旨构工蜻法等腿等，管开发搜了许乒多新椅型的兔盾构楼工法亦。19扔90袋~，题盾构颤工法蛾的技转术进握步极线为显者著：(1圣)盾括构隧慎道长姓距离幻玉化、诞大直厦径化英吉螺利海野峡隧芬道(胆19雷93悠，4暖8k川m，酷8.敞8m葵，土宽压盾蹈构)日本停东京滑湾隧墙道(酷19秆96圾，1道5.边1k攀m，鸟14起.1贫4m励，泥嫩水盾蒜构)德国棍易北筋河第穷4隧段道(捧20王03蜓，1柱4.适2m为，复汪合盾或构)第2劲条英橡吉利探海峡完隧道停(越15粮m，锡土压素盾构撞)19您94灾年5浓月6很日开习通Th酿e敬(E捆ng镇li统sh谅)蛮Ch及an编ne钻l败Tu策nn广elCh林un吸ne茄lle目t忙un骡ne显l秃so来us劈燕l故a待Ma苏nc浸heEu肌ro除tu桂nn沈el横穿删英吉或利海举峡最歉窄处纯，西网起英辰国东祸南部润港口御城市透多佛赵尔附骨近的涂福克尸斯通已，东待至法骨国北轨部港撇口城孙市加乡丰来，役全长哀50桐.5六公里厉，其寸中海重底部惠分长撕37易公里僻。整个案隧道畏由两勺条直孝径为熔7.认6米罗的火拘车隧描道和神一条我直径攀为4不.8办米的雅服务厅隧道蝇组成帮。两钱条火拍车隧加道之龟间相娘距3舍0米仆，服兆务隧焦道平包卧其款间。火车海隧道星与服尸务隧稼道间动每隔乡丰37泪5米哨有一观横向著通道贤，用隆于隧联道维符修，雪和在冶发生跪事故蚊时紧男急疏乌散乘戒客。总长茅15援3k夺m的华90痕%在闲海峡午水下首，地怎面为佩厚度挑20吸--疏25反公尺勿的细抱泥灰锤岩层酷，不引透水虾性好蔬，这恐样防瞧水保政护层饱可以课做得卸不厚剃，线艳路断严面，础由上姑向下显，依陪次为驴白垩洪沉积迟层、毫粘土示、粗岩砂、塔白垩闸泥灰洽岩横稠断面全。根据岁穿过镰白垩杜岩层箩采取罩措施差，纵刮向坡床度不棋大于辉9‰刘，平银面最掀小半建径为介42喝00德公尺货，垂缩慧直半险径为坡20古km眼。隧道申大部沟用水下泥弓惕形板议砌面写，用并楔子话和补涂充水码泥固未定。蜜主隧推道在社中间驴区段趁及出示洞口耳处由荒过道技连通吃，在粱过道烂连接栏处，杯也用圈铸铁村短管役砌面朗。在送工作珠洞拱臭顶上凤设直劫径为父25垫0m牙m的刚高压劣水管服向主延洞防绩火栓狠供水港。地质受钻探户工作身从5乞8年榨做到离87盖年，著重要爹的钻散孔达镜94柳个。助浅层棍勘探书在海雁底以澡下1允50活m之伶内，亭考虑当隧道颠布置鹊的范非围；蒸深层受勘探妄在海别底以次下8辰00费m之智内，彼主要个为评离价地秒震风姐险提衫供数盛据。模海底说钻探忠曾采历用大贼型北海石油型钻机选，每忍个钻纤孔平育均费收用约爪为5因0万脊英镑帝。勘探霜发现墓海底愚有一柳层泥龙灰质装白垩已岩（攀Ch贤al伟k杠Ma盆rl弦)，农厚度牧约3现0m诞，饱熄和容侧重约鹅23钞KN果/m芽3，微抗压贷强度拦6~倒9M哀Pa尾，变或形模讲量8沸00绩~1屠60涝0M宾Pa获，蠕描变系帅数φ顽=1活.5箭，渗涛透系象数（裂1~炭2)织×1拿0-铁7m菌/s拼。该岩夹层抗矮渗性撞好，携硬度抢不大础，裂叹隙也扣较少乏，易番于掘相进，程隧道音线路绢就布夹置在飞它的洪下部荐，距里海底秃25扑~4毫0m再。由饮于岩朽层的谨起伏上，而浙隧道汗要求盆一定狐的运乐行坡星度，仪所以微隧道圈轴线揪在平冒面和此立面括上均闯呈平亮坦的符W形因。工程庆专家梨们认磁为，笑充分灰的地封质资庙料和挑正确释的判隔断，刚使欧洲隧道拌找到颜了理愧想的妥岩层布。隧道携施工凤的主吐要设尘备是皂隧道将掘进匙机（翁Tu馒nn列el僚B识or狱in垂g形Ma彩ch转in诵es须)，钻具有耀不同塔的型砌号、合尺寸昏和性出能，等出自欧洲、北美和日本的不鸽同厂涉家。晌它们酸从英国海岸况的莎显士比犬亚崖反和法国海岸今的桑羞洁滩厘两个纪掘进勺基地刺开始某，分退别沿虚三条齿隧洞业的两禁个方缴向开喊挖，拾共有模12度个开篇挖面们，其域中6灭个面陵向陆软地方遗向掘蜜进，餐另6鼠个面瞒向海仙峡方吐向掘遍进。开敞垫式掘信进机炎适用另于透父水性挪较小亚的地惜层；扰封闭拿式掘和进机序适用弱于透谋水性绪较强帮的地哗层，棚其掘挑进头员能承惹受1剩1b姓ar求(1汇巴=赶0.祥98犁69尖标准桥大气昌压）洲的静欺水压漫力。凳最大真的一苦台掘回进机仰直径蜘8.肌78摧m，匀全长泻约2央50扯m，惠重达喉12混00冒T，袖（合巡寿同运恼行寿烛命2聋万小皱时）石，价创值超澡过1星00敬0万泽英镑铁。它能猎完成督掘进炉、钢局筋砼桐衬砌振块的邀安装怒、灌法浆以持及施标工轨毕道敷占设等壤一连克串工抹序，购实际犁就象刃一条怪自动茎化作结业线重。最痰高掘肃进纪朵录为畜42羞8m帐/周岛，英洲国一争边的吉6台碧掘进稻机平介均掘长进速疲度为共15眉0m勤/周惩。整付个掘予进工折作按锄计划丘完成漏，只团用了大三年阳半时臭间。由于坐欧洲茂隧道护工程焰每延订误一忆天工穗期，糊仅贷肢款利汉息就足要支庭付约深20膛0万跳英镑割，因匹而施警工速饺度至饮关重兽要。鲁当工伤期对景经济恨效益施有重贿大影错响而榜掘进常工作盒面又们受限衔制的戚情况种下，受采用法隧道萍掘进砌机能溜发挥肌很好糊的作炒用。(2末)盾榜构多偶样化垮：从盾断面益形状膀（矩互、马宾蹄、扛椭圆班、多稀圆搭损接）耗，到玩功能飞（球蛮体、判母子阵、扩燥径、转变径斧、分控岔、置途中嚷无竖岗井更盖换工型具盾居构、冶障碍故物直竭接切晌除盾优构）仇，到塘盾构常机的滚掘削席方式带（从秤旋转本到摇末动、旷摆动励掘削捕方式苹）。(3裕)施偶工自要动化凤：施柏工设络备-童管片贩供给厨、运收送、广组装茂自动烫化装昌置；壳掘进哪-方璃向、煎姿态费自动败控制自系统痛；施草工信砍息化伴、自纤动化伯的管牌理系桨统，槐施工水故障厉自诊口断系冶统。技术森现状尸：(1放)泥政水、聚土压井盾构景技术坏的普返及、聚推广逃期，胞有些猛技术狭细节雪待完授善和舌改进歪；(2轧)多床种特盆殊盾界构工锈法相量继问痰世，序扩展痕了盾歼构工嫌法的分应用慨范围乱，但截施工栏实例杯不多另，细蹲节待董改进(3吊)大踏直径亮、长涨距离网、高敲速施鼠工措钻施、娱设备秩的研阴发与跨应用图；近馆年交珠通、寇给排买水等匪工程写对大阻直径晨盾构戴隧道材的构踩建需瞧求发展碧动向膨：(1盯)完妙善近时年推头出的米新工粒法、历新工摆艺的古技术展细节绵，提芦高并侮成熟厦；(2贯)加膨速盾擦构工浇法的筒自动富化进忍程；(3番)开渠发新进概念餐的工悠法、探工艺众、材禾料、揉管理蔬系统守等，规以适低应大泉深度跪、高统地下捡水压亮、大春口径颈化、旧长距灰离化辰、施杯工自趁动化蓄、高远速化推、断桨面多字样化会等的训社会郊需求避。20此世纪抚50谜年代屯初，寒东北汗阜新录煤矿演，2欢.6课m，考手掘扑式盾映构及疗小型康混凝窄土预够制块琴修建酒疏水捏巷道录；60降、7薪0年咽代，野上海痛，网行格挤案压型蚁盾构筐掘进欺机，仿上千放米，杀直径诞数米背；3保我棚国盾到构技鲁术的差发展零历史吵和现宝状19产80扫年，溜上海茄，地轿铁1棚号线策试验劝段施使工，哲刀盘妹式盾娃构、局网格就挤压谈型盾逆构掘现进机高；其篇它越苦江隧扯道、梳排水腥隧道请工程浑。19术87年上卖海隧共道股峡份研蜡制成问功我极国首两台4话.3在5m抱加泥合式土押压平体衡盾雅构掘类进机龟，用争于市迹南站浪过江末电缆及隧道炎工程商，穿蓬越黄饼埔江训底粉沃砂层苹，掘惩进长蛮度5悼83虑m，稿国际剂先进炕水平睬，9鸡0年顷国家志科技眉进行请一等穗奖。3吸我峰国盾隆构技狗术的版发展宫历史渐和现盈状90剥年代挑以来员，上翠海、砍北京蜡、广杀州等19网90彻年，隶沪铁告1号停线全唉线开权工，好18漏km资，6份.3辅4m外土压贷平衡积盾构润机，菌单机船月掘技进2贵00刘以上剥，地胜表沉态降控搞制在掩+1应~-琴3c演m；籍96志年2具号线泄开工唐，全犯长2继4k仍m，谊更多拼其它通隧道续工程播；…20粱03保年，族上海醋地铁解8号厌线，轧双圆剂隧道和新技呜术20竿04锻年，坏上海粥越江众隧道石工程渴(双缎层四术车道伍)，勇当时宪世界倾最大男直径展14绵.8叮7m击的泥士水加垂压盾也构有效锁开发羊和利聪用城美市地遇下空崇间，袍最直肌接的史益处樱是有非利于婚节约楼城市灰用地特，使椒地面维空间版得到斩松动搜，以廊增加腰绿地斜，改朵善环异境质隔量，同时教，还狸有利街于减刮轻地级面交姻通的坡负担磁，改谦善城镜市交驻通，识加强庸城市挪防御结战争蛙和抗育震、拉救灾匠等各想方面僚的防匹护能州力。而盾浪构机按则是俱地下撞工程勾中的研重要您施工健机构举，在趟地下组空间企开发曾中起锈着举已足轻洪重的括作用[戴今先中歉]盾构匪掘进罩速度山比传痒统方效法快分4－郊10乒倍全断的面隧佩道掘缘瑞进机尝。隧捏道掘暗进机监主要脏分为喝两类步，一任类用台于岩吩层，柏称作唉硬岩乘掘进春机或广TB巷M；用另一岛类用孔于土哲层，埋需要移一边互挖掘垮一边眯形成问保护掩层，霞也就秧是盾搭构。这两造种掘卸进机军均是啊集机执、电栋、液膨、控艰于一忠体的厅大型衬工程晴机械候，实灵现了撕隧道输施工返的工膜厂化裳。尤壮其是播盾构坝，目带前已厌广泛居地应旷用于眼城市坐地铁码隧道敢、市群政公习用隧糖道、触越江省越海童交通特隧道通、水皱利电央力隧栏道、砍铁路仙公路用隧道湾工程惕建设够中。进入在21蜓世纪技以来阀，我殖国各撒大城街市掀犹起地捷铁建绸设的贸高潮帜。除借北京菊、上链海、瓶广州瓦等几个个大贷城市划外，密我国招已建唱和拟册建地室铁的剑城市遵还有必南京准、杭斧州、蒜武汉毫、成急都、鱼重庆毁、沈蚂阳、渔哈尔泰滨、晓西安使、苏越州等喝，已讯规划惑20燃10变年前笼建设订的线起路约窗20赛条，驾长度政约5想00糟公里铺，盾他构机发需求燃量约灿10衡0台铲。这衰是一改个约福30葛亿元登的市苍场。过去抛修建皱地铁惜，主奥要采若取明跟挖的幸方法撒，直泄接从符地面奔挖掘宾隧道姜，然陈而随通着城配市建蜘设的格发展壮，现吼在已次经不朴允许四这样克做。那而盾闹构具锤有速糠度快意、质打量好脉、完仅全、砍经济村和有售利于桨环境灰保护岛等优卷点。20齿00榨年至胸20禾04笔年，益上海眨在建拴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