第一课(盾构法隧道施工发展史.ppt

盾构法隧道施工培训,隧道股份盾构公司2007年03月,课程目录,盾构法隧道施工发展史,盾构法隧道施工发展史,引言,盾构法隧道施工新趋势,盾构法隧道施工基本原理及特点,盾构法隧道施工的起源及发展史,盾构法隧道施工发展史,进入21世纪，世界经济的迅猛发展加速了城市化建设。随着城市密集度的提高和高层建筑的不断增加，地面可利用空间越来越少，而地下又布满了各种用途的管线，所以，如何更有效利用和创造地下空间已成为当今城市现代化建设的重要课题，采用盾构法来开发地下空间则是一种最佳选择。,引言,盾构法隧道施工发展史,引言,城市化建设又带动了社会文明的发展，人文自然景观留在地面，而发电厂、储存库、安全区、管道、隧道等地下都市设施都建在地下，采用盾构施工技术掘进隧道的方法也得到了不断的完善。,基础设施密集的大都市中心区对创造地下空间提出了更多更高的要求，大深度、长距离、狭空间隧道开挖技术的开发和利用是决定现代都市可持续发展的重要因素。,盾构法隧道施工发展史,国内隧道建设前瞻根据2006年中国城市轨道交通与设备行业分析及投资咨询报告，截至2005年年底，北京、上海、广州、天津、大连等国内20多个城市在建或准备建设和规划中新的轨道交通线，线路总长超过4000公里，预计到2050年中国城市轨道交通线路总长将超过4500公里。,上海规划：根据现有的144多公里的轨道交通基础，在2010年前扩建至400公里，2012年更达520公里。截至2010年，上海计划建筑军工路、长江路、打浦路复线、龙耀路、新建路和崇明长江隧道等数条越江大隧道。,国内主要城市：目前国内大力发展轨道交通的城市有北京、天津、沈阳、广州、深圳、成都、西安、南京、杭州等十多个。,北京：现有地铁1号线及延长线、2号线和13号线，在建5号线，规划4号线、9号线和10号线等，在08年运营总里程达到300公里。,北京,天津,广州,天津：现有地铁1号线，规划了六条线路，总长度160.6公里。,沈阳：在建1号线工程全长约22公里，预计于2010年通车运营。共规划5条线路。,广州：到2010年，建成8条线路，总长189公里。,沈阳,国内主要城市：,深圳：中期规划8条线路，总长约230多公里。,杭州,成都,南京,成都：成都市快速轨道交通网由7条线路组成，线路总长度约274公里，其中地下线长度约144公里。,西安：远期规划的西安地铁总长为251.8公里，由三条骨干线和三条辅助线组成。近期建设规划（2015年内）建设2条总长50.3公里的线路。,杭州：2010年前完成2条线路，总长约82公里。远期规划8条线路，总长278公里。,南京：规划6条线路，总长约137公里。,深圳,西安,国外隧道发展：,日本东京：东京大都市圈现有280多公里地铁线，拥有轨道交通线路近2000公里。在建一条新线路,从东京秋叶原到茨原县的筑波,共有58.3公里。,东京,巴黎,纽约,莫斯科,美国纽约：纽约地铁系统有27条线路，总长达722英里(合1162公里)，468个车站遍及全市。,法国巴黎：长度为200公里的市内地铁占52.6，快速地铁占12.4。,英国伦敦：地铁500公里，共273个地铁车站，可日运300万人次，足够解决40的出行人员的需要。,俄国莫斯科：莫斯科地铁全长220多公里，其布局与地面的布局一致，呈辐射及环行线路。地铁总共有9条线，包括8条辐射线和1条环行线，有150个站台。,伦敦,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,据记载，人类设想建造各种用途的隧道的历史已有上千年。,1802年，英国采矿工程师阿贝尔马蒂厄提出修建英吉利海峡隧道的计划，设计从英法两岸用一种有掩体结构的挖掘机修筑隧道，每侧各挖掘18.7km，最后在瓦恩班克浅滩对接贯通。1803年，爆发英法战争，使该计划未能实施。,阿贝尔马蒂厄设计的隧道,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1818年，法国工程师布鲁诺尔（MareIsambardBrunel）在伦敦从船蛀在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔的四周中得到启示，发现了盾构法掘进隧道的原理。,布鲁诺尔注册专利的盾构,后来，布鲁诺尔完善了构思，注册了专利。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,布鲁诺尔构想的盾构机械内部结构由不同的单元格组成，采用的方法是将所有的单元格被牢靠地装在盾壳上。当时设计了两种施工方法：,一种是当一段隧道挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠向前推进；,另一种方法是每一个单元格能单独地向前推进。,第一种施工方法后来得到推广应用，演变为成熟的盾构法，目前所有的封闭式盾构都是基于这种方法。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,布鲁诺尔在伦敦泰晤士河下的隧道工程中首次使用这种盾构,设想成为现实。矩形盾构断面尺寸为11.3m6.7m。泰晤士河下的隧道工程始于1825年，施工期间遇到了许多困难，在经历了五次以上特大洪水后，直到1843年才全部完工。,泰晤士河底隧道施工时涌水,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1866年，莫尔顿申请“盾构”专利。盾构最初称为小筒或圆筒，在莫尔顿专利中第一次使用了“盾构”（shield）这一术语。,1869年，工程师詹尼斯亨利格瑞海德用圆形盾构再次在泰晤士河底修建了一条隧道，隧道衬砌第一次采用了铸铁的衬砌管片，隧道基本上是在不透水的粘土层中掘进，格瑞海德的圆形盾构成为后来大多盾构的模型。,1886年，格瑞海德在伦敦地下施工中将压缩空气方法与盾构掘进相组合使用。在压缩空气条件下施工，标志着在承压水地层中掘进隧道的一个重大进步，它填补了隧道施工中一项空白，并使得世界范围内采用盾构掘进隧道的数目有了很大增加，20世纪初，大多数隧道都是采用格瑞海德盾构修建的。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,根据记载，18251911年为世界早期盾构法隧道发展时期，下表为该阶段盾构法隧道发展概况。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,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。日本国铁羽越线的折渡隧道的一段，曾采用盾构法施工，但由于地质条件差而被迫中途停工。,1939年-1942年，日本采用盾构法施工世界上第一条海峡隧道单线路（下行线）关门隧道完工。（盾构直径7.182m，隧道总长725.8m）工程。两年后第二条单线（上行线）关门隧道完工。,1957年，日本东京地铁丸之内线又一次采用了盾构法施工技术修建了一段区间隧道。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1962年2月，上海隧道建设公司（现名：上海隧道工程股份有限公司）开始启动塘桥试验隧道工程。采用直径为4.16m的一台普通敞胸盾构在两种有代表性的地层下进行掘进试验，用降水或气压来稳定粉砂层及软粘土地层。试验获得成功，采集了大量盾构法隧道数据资料。,4.16m试验型盾构掘进机,试验隧道盾构掘进机准备始发推进,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1964年英国摩特亥和安德森及约翰巴勒特申请了泥水加压平衡盾构掘进机原理专利。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,打浦路隧道工程施工,直径10.22m盾构掘进机,1966年5月，上海隧道建设公司用盾构法设计建造中国第一条水底公路隧道打浦路隧道。打浦路隧道全长2.7km，隧道部分长1320m，外径10m。所用网格盾构有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1973年，上海隧道工程建设公司承接金山石油化工总厂4号出水口排水隧道，采用直径3.6m水力机械化出土网格盾构，掘进长度928.8m，隧道衬砌采用无螺栓连接管片，相邻两环砌块采用错缝拼装。该工程首创了垂直顶升法建造隧道取排水口的世界新工艺。,垂直顶升排水口,垂直顶升施工,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1974年第一台土压平衡盾构在东京被采用。该盾构由日本制造商IHI（石川岛播磨）设计并用它掘进了1900m长的主管线。在以后的年代里，很多制造厂商以土压盾构、压力保持盾构、软泥盾构、土壤压力盾构、受压的土壤盾构、泥压盾构，或泥浆状的土壤盾构等名称生产了“土压平衡盾构”。所有这些名称的盾构基本上都应用了同一种工法国际上称为“土压平衡系统”（EPBS）。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1980年，上海隧道建设公司（现名：上海隧道工程股份有限公司）开始进行上海盾构法隧道地铁试验工程，采用直径6.412m网格式机械出土盾构。掘进长度为565m，采用泥水加压和局部气压施工。1980年11月开始地铁试验一期、二期盾构推进，1982年12月推进结束；1983年6月开始地铁试验三期盾构推进，1984年10月推进结束，隧道总长为1130m。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1982年，上海隧道建设公司承建长1476m的延安东路北线隧道工程，采用自行设计的直径11.3m网格型水力机械出土盾构掘进机。,11.3m网格盾构掘进机,盾构掘进机结构示意图,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1987年5月，英法海峡隧道工程开工。两条铁路隧道中心距为30m，内径为7.6m，中间辅助隧道的内径为4.8m。隧道穿越海峡的最窄处，距离为50.5km。有近37km隧道完全处在海峡底下。掘进隧道管线总共用了十一台盾构机，法国一侧用了5台，英国一侧用了6台。辅助隧道的盾构偏差只有350mm（水平）和60mm（垂直）。隧道工程1991年中期完工，1993年夏季首辆短程列车穿过该隧道，1994年夏末正式对外开放。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1987年，上海市隧道工程股份有限公司承建市南站过江电缆隧道工程，成功设计了我国第一台直径4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机，能控制正面土压平衡和减少地面沉降，施工速度快，掘进长度达583m，技术成果达到80年代国际先进水平，并获得1990年国家科技进步一等奖。1988年1月开始盾构推进，9月推进结束。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,电缆隧道内景,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1989年，日本最引人注目的泥水盾构隧道工程开工。东京湾海底隧道长9.1km，是世界最长的公路专用海底隧道，用8台直径14.14m的泥水加压式盾构施工。到1996年10月底各工区的盾构已在海底进行地中对接。1997年12月18日东京湾横断道路贯通，使川崎到木更津的路程时间缩短到原来的39%。,东京湾海底隧道示意图,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,泥水盾构掘进机结构示意图,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1989年10月，在日本广岛54号国道系统盾构工程建设中，为确保广岛城和城市公园的景观，首次采用石川岛（IHI）设计制造的6.09mW10.69m双圆盾构机施工了世界第一条DOT隧道，该隧道总长850m。,横双圆实验盾构机,首台实用盾构机,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1992年，日本研制成世界上第一台三圆泥水加压式盾构，并成功地用于大阪市地铁7号线“商务公园站”车站工程施工。车站范围内的三圆泥水加压式盾构法施工长度107m，全部采用球墨铸铁管片，共计105环(105m)，日掘进量约23环的速度，1994年1月完成一次衬砌，同年11月顺利完成立柱的托换。,三连体泥水加压平衡盾构基本构造图,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1995年，上海隧道工程股份有限公司开始研究矩形隧道技术，1996年研制了一台2.5m2.5m可变网格矩形隧道掘进机，顶进矩形隧道60m。,1996年，上海隧道工程股份有限公司总承包施工延安东路隧道南线工程。长1300m的圆形主隧道采用从日本引进的直径11.22m的泥水加压平衡盾构掘进机施工。填补了我国泥水平衡盾构施工隧道的空白。,矩形隧道,泥水平衡盾构,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1997年10月，德国采用盾构法建设易北河第四管隧道，盾构直径达到14.2m。盾构穿越的土层地质情况复杂，盾构的切土刀盘是专门用于穿越易北河的地基，刀盘中部装有一个直径为3m的独立刀盘，它能在两个方向旋转，与主刀盘无关。刀盘的可变转速为02.5r/min，最大扭矩2600tm，并可在主刀盘前移动600mm。中央独立掘进机还有其独立的泥水循环路线，并能保持刀盘自由转动，效用显著。,易北河泥水盾构掘进机进入接收井,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,1998年12月，上海隧道工程股份有限公司承建中国第一条较长距离的水底观光游览隧道上海外滩观光隧道。隧道全长646.7m，采用铰接式土压平衡盾构施工。隧道要在极大的坡度和曲率的条件下，穿越建成才三个月的地铁2号线的两条越江隧道，观光隧道与地铁隧道间距离仅1.57m，形成越江隧道施工中罕见的“三隧叠交”，施工工况极其复杂和严峻，隧道股份运用首创“盾构施工智能化辅助决策系统”，实施了盾构穿越叠交点施工的技术创新和实时监控，创造了中外越江隧道史上的奇迹，开创世界盾构法隧道叠交施工的新技术。隧道仅用了100天就成功贯通，实现了中国软土隧道施工史上的又一次飞跃。,中国第一条越江观光隧道全线贯通,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,2000年12月，法国巴黎A86双层隧道盾构始发推进，使用双模式直径11.6m的盾构。该项目造价16亿美元，长10km，共设10座竖井，其中7座作为紧急使用或通风，3座用于通风。,A86之Rueil-MalmaisonVersailles双层公路隧道,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,2001年5月，上海隧道工程股份有限公司设计施工总承包的大连路隧道开工。大连路隧道圆形主隧道长2565m，采用直径11.22m泥水盾构掘进机施工。衬砌环采用错缝拼装，外径11.00m、内径10.04m、环宽1.500m。大连路隧道仅用了不到半年的时间就顺利实现了隧道贯通，标志着我国泥水平衡盾构施工技术迈上了一个新的台阶。,隧道施工照片,隧道贯通照片,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,2001年11月，全球最大的隧道“绿心隧道”开始掘进。由法荷联营体中标。本项目为鹿特丹阿姆斯特丹高速铁路支线，隧道全长7156.018m，采用直径14.87m的泥水平衡盾构施工。盾构于1999年12月向NFMTechnologies公司订购，于2001年11月投入现场使用。这是一部史无前例的巨型设备。,盾构机示意图,盾构机照片,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,管片脱出车架1后方10米左右，即安装“门”形构件，并实施二侧土方回填，达到隧道抗浮目的。考虑施工方便，在车架2后方100米实施路面现浇结构施工。,隧道内的“门”形构件,“门”形构件照片,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,复兴路隧道照片,复兴路越江隧道全长下层2230m（上层1555m），圆隧道南线长1200m（北线长1215m）。隧道布置为双管双向6车道（单管上层2车道，下层1车道）。隧道外径11m，内径10.04m，采用11.22m泥水平衡盾构掘进机施工。,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,2003年6月，上海隧道工程股份有限公司承建的中国最大的盾构法隧道翔殷路隧道开工。盾构推进段南线为1537m，北线为1523m。采用直径为11.58m的超大型泥水平衡盾构掘进。,翔殷路隧道照片,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,2003年9月，由上海隧道工程股份有限公司建设的中国首条双圆隧道始发段在轨道交通8号线的隧道掘进施工获得成功，并摸索和积累了丰富的经验，使先进的技术与上海实际土质情况得到了良好的契合，开创了中国隧道行业的新里程。日本大丰株式会社专家富迟勉为此十分赞赏：“中国首条双圆盾构的始发段推进非常顺利，盾构出洞情况比日本的都好。”,M8线示意图,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,采用双圆隧道工程掘进机施工地铁区间隧道，将中国盾构法隧道工程建设带入一个与世界先进水平同步发展的新时代。,双圆隧道照片,盾构法隧道施工发展史,1、盾构法隧道施工的起源及发展史,2005年10月,上中路越江隧道盾构始发。隧道为双管双层双向八车道隧道工程，设计时速80km/h。工程全长2800m，其中圆隧道长南线1250m，北线1253.784m。隧道外径14500mm，内径13300mm，采用目前世界上直径最大的14.87m泥水平衡盾构掘进机施工，其道路结构与盾构掘进同步施工。,上中路隧道效果图,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,土压平衡盾构工法示意图,土压平衡盾构掘进机与工法,泥土在盾构压力舱中的增减受到有效控制，推进压力与土层压力和地下水压力相抗衡，使得掘进工作面保持稳定。,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,土压平衡盾构工法示意图,土压平衡盾构掘进机与工法,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,土压盾构掘进机与工法,几种不同直径的土压平衡盾构掘进机,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,泥水平衡盾构掘进机与工法,泥水盾构掘进机对于隧道面可被泥水加压所支撑的土质条件很理想，适用于应付各种困难地层和控制地表沉降。挖出的土以泥水形式由管道运输，而砾石可压碎后被管道运输或在管道输送中途被移走。,泥水平衡加压式盾构掘进机工法示意图,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,泥水平衡盾构掘进机与工法,泥水加压平衡盾构结构示意图,泥水处理装置,泥水盾构机,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,盾构法隧道优缺点,盾构法隧道优点：,在盾构支护下进行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响，能较经济合理地保证隧道安全施工。,盾构法隧道施工不受地面自然条件的影响,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化，掘进速度较快，施工劳动强度较低。,盾构法隧道机械化、自动化高,盾构法隧道优缺点,盾构法隧道优点：,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,盾构法隧道优缺点,盾构法隧道优点：,地面人文自然景观受到良好的保护，周围环境不受盾构施工干扰；在松软地层中，开挖埋置深度较大的长距离、大直径速度，具有经济、技术、安全、军事等方面的优越性。,盾构法隧道能保护地面人文自然,盾构法隧道施工发展史,2、盾构法隧道基本原理及特点,盾构法隧道优缺点,盾构法隧道缺点：,盾构机械造价较昂贵，工艺较复杂；在饱和含水的松软地层中施工，地表沉陷风险较大。,需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及堵漏、施工测量、场地布置、盾构转移等施工技术的配合，系统工程协调复杂；,建造短于750m的隧道经济性差；对隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时，施工难度较大。,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,城市地下空间开发是城市基础建设的新挑战，人类文明进步伴随着高科技的发展，挑战传统隧道工程施工法已成为一种时尚，潜在的生产力和经济性引发了盾构法隧道新概念。,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(1)MF盾构法,MF（MultiFace）盾构由多个圆形断面的一部分错位重合而成，可同时开挖多个圆形断面的盾构法。隧道有效面积较开挖面积相等的单圆断面而言要大，是一种较为经济合理的断面形式。MF盾构法更适用于地铁车站，共同沟和地下停车场等大断面隧道的开挖。,MF盾构法,MF盾构的应用范围,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(1)MF盾构法,工程实例,MF盾构在地铁工程中运用较多。横向2圆断面主要用于地铁线路段的隧道，横向3圆以上断面用于地铁车站和地铁机务段的隧道施工。横向2圆断面地铁线工程的开挖宽度为12.19m，两个圆断面的直径均为7.42m，施工长度为619m。横向3圆断面地铁车站工程的开挖宽度为17.44m，其中中间圆断面直径8.85m，两侧圆断面直径8.14m，施工长度为275m。,横向2圆盾构地铁线路工程,横向3圆盾构地铁车站工程,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(2)偏心多轴盾构法,偏心多轴盾构采用多根主轴，垂直于主轴方向固定一组曲柄轴，在曲柄轴上再安装刀架。运转主轴刀架将在同一平面内作圆弧运动，被开挖的断面接近于刀架的形状。因此，可根据隧道断面形状要求设计刀架是矩形、圆形、圆环形、椭圆形或马蹄形。,圆形断面和矩形断面的偏心多轴盾构原理示意图,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(2)偏心多轴盾构法,工程实例,盾构（a）：用于下水道工程的盾构宽4.38m，高3.98m，施工长度共计809m。隧道的覆土深度为2.37m4.15m，最浅处为盾构宽度的0.6倍。双线隧道最小间隔为60cm。,盾构（b）：用于横浜MM21线地铁工程的盾构直径为7.15m，施工长度共计880m。隧道的覆土深度为10.0m18.0m，曲线段曲率半径R=1000m。,盾构（c）：用于营团地铁11号线地铁工程的盾构直径为9.60m，施工长度共计907m。隧道的覆土深度为13.6m15.5m，曲线段曲率半径R=1037m。,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(3)自由断面盾构法,所谓自由断面盾构法就是在一个普通圆形盾构主刀盘的外侧设置数个规模比主刀盘小的行星刀盘。随主刀盘的旋转行星刀盘在外围作自转的同时绕主刀盘公转.通过对行星刀盘扇动臂的调节可开挖各种非圆形断面的隧道。,自由断面盾构构造图,可开挖的非圆形断面,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(3)自由断面盾构法,工程实例,下图为一例试验性施工和一例实际工程的施工例。试验施工中使用的盾构机宽3.16m，高4.66m的土压式平衡单点铰接盾构。试验施工直线段长度36m，曲线段半径R=60m长度16m。实际工程段盾构机宽3.16m，高4.66m的土压式平衡两点铰接盾构，累积开挖长度565m，曲线段最小曲率半径R=20m。,试验施工隧道（直线段）,纵向椭圆形盾构机,实际工程隧道（曲线）,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(4)球体盾构法,球体盾构是利用球体本身可自由旋转的特点，将一球体内藏于先行主机盾构的内部，在球体内部又设计一个后续次机盾构。先行盾构完成前期开挖后，利用球体的旋转改变隧道的推进方向，进行后期隧道的开挖。改向后盾构机刀具交换和维修非常方便。到目前为止在日本已开发了三种用途的球体盾构机并在9个工程中得到了运用。三种用途的球体盾构机为纵横式连续推进球体盾构、横横式连续推进球体盾构和长距离开挖球体盾构。,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(4)球体盾构法,纵横式球体盾构,工程案例,先行主机盾构直径为5.90m，开挖深度19.3m，后行次机盾构直径为4.20m，开挖长度2017m。盾构形式为纵向开挖主机盾构泥水式，横向开挖次机盾构泥土式。,纵横式盾构,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(4)球体盾构法,横横式球体盾构,横横式球体盾构的开挖原理与纵横式球体盾构基本相同，先行主机盾构和后续次机盾构可在同一水平面内进行直角开挖。交通拥挤的十字路口以及在地下一定深度内存在有各种管线设施无法构筑竖向工作井的地区可采用此施工方法。,横横式盾构：先行主机盾构直径为3.93m，开挖深度578m，后行次机盾构直径为2.68m，开挖长度898。盾构形式均采用泥水式。,工程案例,横横式盾构,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(4)球体盾构法,长距离开挖球体盾构,收藏在球体内的刀盘和其驱动装置与球体一起在盾构机内旋转后，在盾构机内进行刀具的修理和更换等作业。,（a）刀盘回缩收藏（b）球体旋转（c）刀具交换,工程案例,盾构直径为9.45m，开挖深度4435m，盾构形式均采用泥水式。,盾构法隧道施工发展史,3、盾构法隧道施工新趋势,(5)