盾构机基本原理及盾构施工技术简介

盾构机基本原理及盾构施工技术简介

1.盾构的发展、支撑基本原理及分类

1.1盾构机的发展历程1、采用一个与隧道开挖直径大小的圆形钢质构件，沿着隧道轴线向前推进挖掘渣土修建隧道，形成了早期手工盾构施工的基本原理。2、1828年在英国泰晤士的隧道建设中首次提出了使用压气支撑原理建议，1886年在盾构掘进过程中引入了压气施工工法，将盾构施工推进至压缩空气盾构时代。3、1960年膨润土悬浮液支撑技术应用，第一台泥浆盾构建成了排水隧道，压缩空气盾构逐渐降低了它在隧道盾构施工领域的主导地位。

4、由于泥浆盾构的泥浆制备及渣浆处理占地面积大且污染环境，1974年第一台土压平衡盾构机在东京成功应用，土压平衡盾构机发展十分迅速，很快成为世界上盾构机的主流产品。5、目前压气止水技术及平衡原理仍然在泥浆盾构和土压平衡盾构中继续使用。6、盾构工法经过120年来的发展，取得的业绩被世人瞩目，目前盾构机还吸收了TBM硬岩掘进机的优点，增强了对地质条件的适应性，已成为当今隧道施工中的重要设备。1.2盾构工作面支撑基本原理1、盾构施工隧道时，为了防止工作面土体坍塌和地下水入侵，工作面的支撑方式有：-自然支撑-机械支撑-压缩空气支撑-泥浆支撑-土压平衡支撑。2、自然支撑靠土体的自然斜坡稳定开挖面，不需要任何稳定机构及介质。3、机械支撑是依刀盘及盾构机的强大推进力，稳定并切割开挖面，是机械化敞开式掘进盾构的原始初形。4、压缩空气支撑、泥浆支撑和土压平衡支撑式盾构是分别依靠空气、泥浆和改良后渣土为支撑介质，求得隧道工作面的压力平衡。5、泥浆和改良好的渣土做支撑介质时，均提出了泥浆和改良好的渣土的基本性质要求，这些要求与可靠支撑关系重大，切记。

1.3盾构机分类

按盾构应用特定工程地质及水文地质条件，流行的盾构机分类及定义如下：

1、敞开式盾构2、压缩空气盾构3、泥浆盾构4、土压平衡式盾构5、组合盾构6、叶片（插扳）盾构7、多工作面圆盾构8、小型盾构（顶管）

思考题：简单叙述盾构机发展、支撑原理及分类。2、店各类哑盾构畅工作峡原理木及特科点2.响1敞价开式遭盾构酬工作殊原理已及主驱要特鹊点1、累自然哥支撑却和机泄械支朝撑式穿盾构茅是最央先出坝现的园敞开能式盾猎构2、饱敞开某式盾级构施脉工时科，在活工作惩面上摄没有应抑制究土压娃和水避压的击调节洪系统禁。3、亏该盾水构只拍能用脚在无肿地下柏水地贼层或乎事先严降低石地下桨水位油的地款层掘砍进。4、麻由于料工作考面支车撑方乓式简最单，洋因此轧，盾言构的唤结构叉及施鲜工工傲艺也仔就相御对简笼单。5、可下图顶是手抽工盾方构、桑机械赖式盾视构和黑土压裹平衡湖盾构姓敞开销掘进亏模式快示意恩图。思考扁题：际简述唐敞开斗式盾柴构的啄支撑鸣原理俯及主毯要特顿点。6、灯该类紫盾构长具有券高度圈灵活欢性，搅由于巷敞开冈式盾吹构不绪可能种在地勒下水障丰富灵的地战下掘持进隧钥道，搁只能成通过勇井点扫降水析、注补浆止匠水或醋者冻剂结法散处理催后才范能掘书进。7、扔敞开服式盾皱构机角优点诞是安冲全性司好，巡寿敞开姑式掘状进是传盾构陡掘进啊的最公经济弓方法摇。8、按敞开踏式盾浪构机名常用狭于较馆小的研断面笨，如肉顶管吉等。9、爆敞开身式盾佛构不摊可能教在地隶下水倡丰富配的地榆下掘抄进隧毯道，完只能旷通过获井点园降水秃、注租浆止钻水或投者冻仆结法瞒处理床后才丑能通影过。思考滨题：骑为什分么敞润开式催盾构治不可扶能在降地下股水丰盈富的屈地下攀掘进丽隧道集？2.等2压牺缩空刃气式拖盾构齿的工昌作原盒理及加特点1、利用逝压缩司空气两使整逮个盾榆构能赠防止牺地下防水的厦侵入丽，它糊可使奶用在浴游离椅水体达以下可或在讽水位杂以下颂运行液。2、胀空气扣压力丹与地壤下水吴的静尊水压掏力保飘持平书衡，最气闸雕将压殊缩空凶气区辛与大光气压舱区隔货离开涨，压血气站辜保证仓供各墓种情边况需天要的杨压力浸和空权气量方。3、枪气闸尖设计再成钢好制或给钢筋映混凝督土结辆构，融试验狭压力竟是正盈常工凳作压间力的奥1.狼5倍每，一冷般按影人员辩闸和合材料丽闸分必开设君置。4、道人员羞闸-霜必须肾为每压个人茄提供骨0.输75层m3的空沙间，养人员割的供烂应管际线都励要保未证有区气密芳的连尿接。5、显医务赠闸-茎施工暮现场挖的空校气压握力大恋于1刚ba挨r时玩，必陵须提勇医务惰闸，巾它包夸括一荣个医肆务舱纱和一曾个压仙缩、压解压狮舱。6、码材料殃闸-僚可设第计成肠与渣逗车、幕输送斤带、址传输捡管道溉等一不起使辱用，另大直排隧道缺中可绣同时齿使用貌几个艺闸。思考食题：研简述外压缩美空式绕盾构添与敞垫开式呀盾构峰的原幻玉则区闸别、片工作诵原理顽及主宝要问井题。2.惧3券泥水针盾构峰的工营作原姓理及怒特点1、柿是用卖加压眼的泥坏浆支王撑隧徒道工灶作面周的盾娱构，休这类条盾构税也被涉称为档膨润互土悬秋浮液诉式盾胃构，段可用蚁于有加水压王的砂榨质地券层下歇开挖鸦隧道石。2、组在皇压气渔盾构描经过语近八钞十年吼的使胜用、沸改进工后，床19辜59台/6扰0年粘研制训了第聪一台殊泥浆猛盾构版并建洗成了肺第一洋条直翠径问仓3.滔35悄m的典排水描隧道陡。3、末泥水绒盾掘眯进隧彻道己照被证泊明是验一种腐具有衬低沉疾降且淹安全短的施细工方陪法，咳它可后适用稻于各属种松通散地冠层，枝有无崇地下淘水均乘可，掠优点区甚多右。4、泥水计盾构裤开挖炭面支役持压滔力分蛋部见位下图5、脑泥搭水盾创构开坑挖面祥支持律压力岭分部1列泥浆棕P女l空意气压屿力2本泥贼浆液徐位号Ps柴o顶攻部悬狐浮液跨压力3碎压押缩空往气气槽垫辈P葵su绿底部育悬浮横液压盗力4口压慈力挡细板

悬浮犁液密剧度5墙分虽隔仓电板庙D从盾骡构直慌径6疼支康撑区法域跪hl赌承压志仓高共度7纪处场于外幸界压共力下外的区鲜域6、传统圈的泥虑水盾葱构的鸟泥水拔压力惑由进妥、排签泥水戏系统寇的流蚂量控外制阀友控制欠，泥扮水压患力变犹化较姓大见臂图，呢容易俭使隧舰道开盯挖面针不稳馅而塌始陷。7、盏当今六有代态表性俱的混令合式钉泥水明盾构善外观8、毒混合蜻式泥液水盾在构采缎用气惯垫原宴理控金制泥辛浆压钻力，假空气印压力梅波动厘由气纷压调阳节组嘱件控垫制。鄙由于焰调压泄组件个反应痕灵敏羽，使溜泥浆织的压善力波防动小义，能窃够准顶确控阀制隧珠道开丹挖面烫的压若力，特保持票开挖伤面稳验定，桂防止惹塌陷宽。9、吉泥水沸盾构颗施工灾的掘幅进面络稳定桐管理细程序10茎、泥墙水盾颈构施换工系慨统构闻成示雅意图11非、土则、砂议振动符筛和凤湿式叛离心艰机组爆合12糟、泥泽水盾陕构施减工的铸送排粘泥浆习压力久控制灰系统13稳、泥余水盾杯构施桥工的皂掘削婚土量语管理家图思考漂题：贫分析蛾泥浆扣盾构慎上述都各统右的原侍理及蝇主要险作用鹅；简必述泥廊浆盾武构的场优缺泽点及外应用研范围母。14扁、泥摩水盾茎构机常施工暑的泥样浆制怠备和径处理摧系统2.胀4土艇压平视衡盾龙构工慈作原端理及算特点1、护土压蓄平衡低盾构意是在盘压缩院空气仅盾构羽和泥孩浆盾毙构基年础发燥展起逼来的绳盾构键机，纲它适全用范垂围广誉，污线染小华，是筒目前膛使用站最多愤盾构显机。2、圣采用附刀盘掌上的梢刀具某切割解下来喇的渣蚕土经展改良展后成芒为密自水性切、流轧动性课好的犯土压裙平衡象支撑杆介质寄，即算所谓孙渣土液改良魂技术骗。3、枪用于烫渣土蚁改良期的添昆加剂浩有泡吐沫、技粘土胜、泡湖沫聚蚂合物旨和膨视润土佛，泡弯沫用粪之于抢粘性夸土体邻改良龙，泡僻沫聚昼合物草、粘拔土和哗膨润希土主权要用舌之于枯含水半量大拆的砂狸质土激体改档良。4、保盾构紫机在奔不断留地推侵进切愧土和硬螺旋数机排浑土过码程中皮保持堂土压码平衡编，即判土压疲平衡倚技术改。5、有S2紫66贿土压汉平衡旁盾构毯机外尖观6、况土压竿平衡题盾构此的主牵要特旬点：（1晶）在凡不良底且富井水的粗地层耍中施字工时影，盾烘构机榆土仓译中以泼改良啄后的套渣土翠为介美质，合在渣纸土仓馅中形直成土械压与逢开挖雁面上化的水签土压缺力保看持平宾衡。（2劈燕）在境硬岩汁富水蜡地层葵中施欠工时音，可贤以向缩慧土仓奇中注使入压毫空气撤止水救的支石撑平睬衡方线式掘尚进。（3织）在角硬岩涌含水幻玉地层伸中，祝土压色平衡象式盾开构也仆可象号TB突M一述样，肃实行慨敞开僚模式亿掘进类。（4忠）在识确保笨施工探隧道认地面赚沉降腔不超昂过允满许值顾时，看为了耕节省茄动力愈和减习少机钉器的叔磨损笔，土碑压平羡衡盾掉构机橡常设币定为软欠土创压掘残进。（5）订土压即平衡归掘进龙工作通原理拒示意怠图思考战题：蒸简述迹土压姥平衡股盾构折原理近、关方键技曾术及咳优缺虹点。（6）箩开挖仗仓和暗螺旋地输送鬼机内及渣土追压力奖分布膀图（7镇）有稀开螺句旋输雹送机列（螺逃旋带拜开）（8峰）鹊土压孤平衡跳盾构灿机的零适应舟地层页范围思考效题：烂根据等成都屯地铁独人-任天区珍间隧祝道地河质条怎件，丸分别崖说明脂选用巡寿泥浆朴盾构铲机和夺选用虎土压剩平衡盐盾构扰机施则工的菠理由栏，在蔽此基拍础上觉充分哪认识港人-泼天区倡间现具选用堂土压视平衡阅盾构刺机的贤功能头及施膜工中厌的重项难点壤问题译。123456789111210131418171516192021232224251刀盘2前盾3人舱4超前注浆孔5推进缸6中盾7铰接密封8盾尾9盾尾密封10管片安装机11管片12保压泵碴装置13螺旋输送机14管片转运小车15皮带输送机16刀盘驱动马达17主驱动减速箱18主轴承19单刃滚刀20切刀21刮刀22中心滚刀23仿形刀24窄齿刀25中心齿刀图中黄色表示开口部分（9钞）人灶-天陆区间星盾构澡机的归主要门特点（1）泄刀盘闲采用败中心介支撑掩系统伞，十粉字形鲜刀盘孩梁+盟面板滋结构惨，刀史盘开钢口率代28要%左偏右。（2秤）刀票盘梁派及刀亡盘面满板上削装有没32得把单召刃滚果刀，嗽中心殿装有稠4把近双刃滚滚刀矿，多毛把强父力宽偿刮刀夜及边萍缘刮沙刀等鼓。（3披）盾裤构机炕根据滥0.宿30炕MP慰a的棕水土输压力娃假设续进行鄙设计荐。（4酷）盾款尾处猫安装眨了3斗排钢冷线刷叔，每贿排线业刷之竭间都论注入山盾尾滤润滑立脂以肚保证付良好糕的密狐水性统。盾尾镜刷、劫盾尾宽注脂乡丰管、动同步骑注浆找管的绝布置张示意喷见下跳图。（10厚）双螺秤旋排喊土控漂制喷听水涌骂沙人-男天区焰间土拦压平嗓衡盾友构重型吹刀盘（1育1）循土晨压平赤衡式吸盾构奸的掘停进技峰术开挖黄时，与切割絮的渣发土通烟过刀糠盘开祥口进犯入土象仓，照天然粉水或沙添加铸剂的裤水的非混合夺物与铸渣土熔混合盟、搅稼拌，梳以改棵良碴墨土并级设定纺平衡慈土压违。开挖饥过程摆中，嘱通过梢螺旋块输送股机调乔节进位碴量责和排倘碴量葛的平矿衡，盟保持恩设定蒸的土游压力奏稳定上。通过毯各种双手段阿监测关和控锈制盾刮构掘液进姿购态，锋始终眨确保析盾构饭机在浇正确体方向换上掘滑进，小以减贝小对航周围勾土体耐的扰亏动，悉从而亲有效俱地控艰制地针表隆柜降量之。盾尾校的可脏靠密糠封和索同步片注浆笔技术妖使盾杜构通饺过后临，不月会因援开挖浙直径险与管取背之旱间存挤有空撒隙而纸引起快土体燥塌陷鼻。（1盖2）考土压病平衡捡盾构主渣土循改良聚添加什剂注恩入系吊统（1施3）最盾构膜管片浆拼装响机将预案选管岁片运罗到并掩按次序放痒置湾在储壮存小状车上顾，方便货管片愤拼装有机提乖取。管片份拼装俊机械本手必迫须具备6筹个自驴由度哭（活临动度站），确保过找到贺管片宽的准御确位渠置拼装疫。机械腥手的折起重录能达包5t亩以上。竹机械需手的葵操纵叮有无鸦线和有休线操截纵形院式。坛管片蛾拼装机霉外观谢见下死图。管片安装机结构示意图（1块4）响盾尾衡处的垮可靠鹿密封衰及同股步注理浆盾尾胶密封前可将校切割梁隧洞惕与拼锁装管遇片外厚圆组戒成的截环形哑空间碍（宽桶14话0m熔m）温隔开躲，是踢各种漂盾构奥的重允要组饥成部耳分，路从1偷00幅多年规前盾臭构机盘出现烈开始础就不悲断地职研究势、改讨进，永目前蜓各厂鲜家都迹采用昼这种季钢丝击刷+羡注脂荣密封撕方式饭。本势机在雨盾尾仇设置舌3排肃密封娱刷，悼在密览封刷心之间浇的空单间内啄压注友密封撑油脂秒，封冰密压望力可称达1拥MP堵a。本机描采用观三排进密封纺刷结邀构形抽式，者见下汇图。（1守5）司同步求注浆辣系统（1裂6）悄同步将注入况双液答浆泵图3.9-5QZB-75/6型液压泵（1失7）合激光懂导向侦系统（1鄙8）敲盾版构始可发到专达时呀方向境控制缩慧应按甚照始姐发、注到达鸡掘进抹的有史关技拨术要畅求做泽好测烘量定晓位工惩作；沙切换归刀盘李转向筑时，委切换痛速度悼不宜晶过快构；蛇行膨纠正轨时应延缓慢漆进行角；正株确的预管片斑选型摊，使丘端面秘尽可抖能与乞计划骑掘进腹方向皂垂直梁；络推进缺千斤第顶油鞭压调亲整不岁宜过战快、勤过大城等。激光导向系统指示图（1雄9）刀具授的破伞岩机夜理及述保护绘设计刀盘轧中可痛布置磁硬岩鉴或软社岩的刃刀具网，其随破岩驶机理德如下绪：盾构烂机采效用滚拾刀进者行滚勉压破离碎硬栽岩，失滚压待破碎致岩是描一种庙破碎巩量大阶、速框度快臭的机妻械破颤岩方麻法，关其特货点是及靠工靠具滚荒动产涝生冲仪击压慨碎和出剪切光碾碎徒的作旬用达犁到破鞭碎岩绩石的极目的摄。软岩瞎的切膀削刀秤具主换要是忙各种法刮刀康，它馒直接铲对土名层进晋行刮础切破疲坏来柏进行阁切削疗。滚刀艰刀刃帐距刀贺盘面临板的竿高度君为1马75理mm暖，各葡种类沾刮刀杆距刀亏盘面抢板的毛高度骂为1厌40积mm迈，这捎样在掩硬岩每地段回可有德效的按保护误刮刀。（2根0）扛盾构虫机关胁键参敢数经纱验校标核（1睡）照盾构报机刀粗盘推魔力按卧经验珍公式咸计：F=旧Ax康（9链50灶-1过20徐0）助kN轮式倾中A——刀盘毯面积瞎m2。（2施）盾犯构机粪刀盘吨扭矩棕T推跌荐按辨下式沸计算T=粪α×而D3（kN·m）逼。房诚式中困：α—刀具葵扭矩味系数容，土住压平寺衡盾莫构α＝1赴4～订23（3侍）刀翁盘驱颈动功倍率P酬按下波式计谣算P＝喊Tx持N/摸95岩55迹式中合：T压―刀临盘驱垄动最泊大额通定扭乡丰矩（磨N.棚m升）N―或刀盘锈最大妻额定伪扭矩然时的灵转速貌（r祥/m懂in胞）作业晶：简邮要计疯算人缺-天秤区间唐盾构衡机的萄总推懒力、赛刀盘件扭矩白和刀社盘驱走动功须率的匆经验贴值。2.捎5组测合式路盾构毁的工搁作原洞理及报特点1、董组合伏盾构仇也称呆通用家盾构财，其嘱机械呈原理澡和特慎殊的楚支撑己方式朗在隧抖道开或挖中挨依工坚程地喘质和拒水文厚地质冻条件苍的改蚀便而涝变化蚊。2、诵组合烂1是锋压缩仗空气脊盾构栽与敞缸开式缸盾构谣的组巩合。3、爸组合诱2是四泥浆奇盾构烘与敞已开式槽盾构被的组割合。4、犯组合野3是益土压伯平衡犯式盾寨构与扁敞开砍式盾逝构的差组合鬼。5、播组合僻4是弊泥浆摆盾构黎和土迅压平进衡式户盾构芦的组敌合。6、适组合阶5是负敞开相式盾沈构和娃土压枕平衡际式盾蜻构再咐与土玩压平茧衡式根盾构柴的组讲合。7、榨19角85拍年W臭ay器ss萍和F仿re华yt灾ag献与海财端克喘公司咏共同亚申请轻了一记台组你合盾庆构专兵利，焰属泥滤浆盾挎构与论土压当平衡葱盾构蓝的组揉合式边盾构派。8、徒它是融用W切ay叮ss搬和F握re雷yt类ag仁公司程的泥疑浆盾生构采欺用独咬特的钟沉浸炒隔板叙/压谜力仓绳板布岂置，由可将时泥浆陷盾构果转换缓成土耕压平泛衡式竖盾构伸或压束缩空柳气盾晴构的平组合既盾构寄。9、婚为了促转换海成不气同运秤行模加式的介重要乎设计盯是刀冰盘的佳空心也驱动才装置袋和在扮球形版大轴缘瑞承上哑浮装酒的刀纽奉盘。9、烂组合仓盾构碗目前而主要梦用于访泥浆掩盾构家和土惭压平欺衡式控盾构误、之跨间的良组合忍。10弃、该硬盾构灰在德叨国杜校伊斯遵堡地吊铁T春A7惨标段皆和T辟A8索a标练段使论用获辱得成铁功。11顽、多赤功能溉盾构蛾也是踏组合桑式盾弓构，划只是剃名称冷差异茂。它召是一究台泥粱浆盾户构和泽土压佣平衡蜂盾构蔑之间钢的转抬换，检将泥猫浆盾氏构的锹排泥序管道陈拆除察并安西装螺拆旋输举送机浩和皮观带运呢输机朴即可久。12申、目惜前也由有将初TB摩M硬读岩掘惰进机盟与土兵压平姜衡盾惜构机斤在隧盐道施倚工过庙程中屑实现干功能下的相怕互转踪蝶换实另例，挥增强因了T庄BM骑的适赛应能未力。思考优题：势简述布组合淘盾构四及其杜特点单。特长偶隧道开（1爸5k婆m以泥上）挽施工井中，粉请分重析硬约岩T旧BM滚与土戴压平除衡盾劳构的卷组合窑可能吐条件找？该网组合眼有什邀么意缘瑞义？2.兽6叶伞片盾昏构工唉作原艳理及景特点1、平叶片造盾构是有牺特殊盈的盾规壳设遣计，始即盾贸壳前伤设有租多片丢式插疗扳刀痒，可亏单片荐地或毅成组存地向景前推钢进插燥入土掠体，漂保护浊开挖数作业兆安全墓和保城持开选挖面宇的稳驴定。2、琴叶片概盾构普的工彼作面江支撑衫通常甩遵循谷自然诊支撑瞎原则偷，大纪直径垫盾构巧中采系用多碑层中扁间平嫌台。3、勉由于熊叶片狗之间向间隙术的密敬封问演题，嗽则隧磨道地透下水雷采用留井点肿降水盾或者颂冻结秒法固贞结处虽理。4、袖使用泊叶片续盾构唇的隧握道工水程一宿般衬误砌与芝开挖寺分开功，因太此，易采用守叶片爆盾构俘施工吼的隧控道衬纤砌可返使用惊下面软三种享衬砌列形式尸。（1牌）与授现浇覆混凝晌土衬俘砌组员合的油叶片开盾构（2掉）与乐喷射申混凝鸣土衬砍砌组翼合的消叶片腿盾构（3苏）与臣挤压秋混凝雄土衬刚砌组升合的竭叶片樱盾构2、墓7多叨工作厅面圆益盾构味的工微作原袄理及箭特点1、第多工向作面毅圆盾唯构是由失两个稳或更铃多塔贩接圆疗组成棕的特木殊断亭面形霜式，私便于邀用一泛台机学器掘描进两职条或孟更多凭的隧醉道，泼如三安圆盾膀构可座将车欲站的挨上、财下行盼隧洞攻及站役台隧统洞一针次成史型。2、杂地铁坡区间阁上、征下行猫隧道谨可采牌用一哥台双蛮圆盾蹄