盾构施工方法课件

1、盾构施工方法1 盾构法施工技术盾构法施工技术-路上路上 盾构施工方法2 盾盾 构构 施施 工工 技技 术术 盾构施工方法3 目录目录 1.1 1.1 关于地下建筑空间施工的几个概念关于地下建筑空间施工的几个概念 1.2 TBM 1.2 TBM和盾构机的具体区别和盾构机的具体区别 2.1 2.1 盾构法施工技术盾构法施工技术 2.2 2.2 盾构机械设备盾构机械设备 3 3 盾构法隧道施工工艺盾构法隧道施工工艺 盾构施工方法4 1.1关于地下建筑空间施工的几个概念关于地下建筑空间施工的几个概念 明挖法：明挖法：也称挖盖法也称挖盖法 暗挖法：暗挖法：也称矿山法，钻爆法等也称矿山法，钻爆法等 浅埋暗

2、挖法：浅埋暗挖法： 盾构法：盾构法： 沉井法：沉井法： 沉管法：沉管法： 顶管法：顶管法： 地下连续墙法：地下连续墙法： TBM法：法： 盾构施工方法5 (1)明挖法地下结构施工示意图明挖法地下结构施工示意图 挖 建 盖（填） 盾构施工方法6 (2)暗挖法地下结构施工示意图暗挖法地下结构施工示意图 一般坚硬岩层中的隧道一般坚硬岩层中的隧道 均采用该方法施工。均采用该方法施工。 挖 衬 埋深一般大于10m 盾构施工方法7 (3)浅埋暗挖法地下结构施工示意图浅埋暗挖法地下结构施工示意图 初 衬 二 衬 超前支护锚 杆、管棚或 灌浆 埋深一般小于5m 一般用于城市交通繁忙地带，不允许中断交通，且一般

3、用于城市交通繁忙地带，不允许中断交通，且 地质条件又较差的地段，武汉市的地下过街通道大地质条件又较差的地段，武汉市的地下过街通道大 多采用该法施工。如武汉广场、武汉会展中心、洪多采用该法施工。如武汉广场、武汉会展中心、洪 山广场过街通道等山广场过街通道等 盾构施工方法8 (4)盾构法地下结构盾构法地下结构(隧道隧道)施工示意图施工示意图 盾构法隧道施工适盾构法隧道施工适 用于软土地区埋深用于软土地区埋深 大的隧道工程，可大的隧道工程，可 穿越江河、湖泊、穿越江河、湖泊、 海底、地面建筑物海底、地面建筑物 和地下管线密集区和地下管线密集区 的下部的下部。 盾构施工方法9 (5)沉井法地下结构施工

4、示意图沉井法地下结构施工示意图 沉井结构用途十分广沉井结构用途十分广 泛，主要用于点式地泛，主要用于点式地 下建筑工程：如自来下建筑工程：如自来 水厂、电厂和化工厂水厂、电厂和化工厂 的水泵房、地下沉淀的水泵房、地下沉淀 池和水池、地下热电池和水池、地下热电 站、地下油库、地下站、地下油库、地下 车间和地下仓库等。车间和地下仓库等。 此外，也可用作地铁、此外，也可用作地铁、 水底隧道等各种设备水底隧道等各种设备 井、通风井、盾构拼井、通风井、盾构拼 装井、车间和区间段装井、车间和区间段 连续沉井等连续沉井等 。 盾构施工方法10 (6)沉管法地下结构施工示意图沉管法地下结构施工示意图1 盾构施

5、工方法11 (6)(6)沉管法地下结构施工示意图沉管法地下结构施工示意图2 2 沉管法一般用于水下隧道施工，目前国内沉管法一般用于水下隧道施工，目前国内 已建成的最大的沉管隧道是上海外环越江已建成的最大的沉管隧道是上海外环越江 隧道，总长隧道，总长2880m（沉管段长（沉管段长736m），）， 双向双向8车道。车道。 盾构施工方法12 (7)顶管法地下结构施工示意图顶管法地下结构施工示意图 顶管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地带的地下工程，其顶管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地带的地下工程，其 长度、断面尺寸均受到较大限制。国内最长的顶管隧道是西长度、断面尺寸均受到较大限制。国内最长的顶管隧道

6、是西 气东输工程穿越黄河的隧道，长度近气东输工程穿越黄河的隧道，长度近3000m，直径约，直径约2m。 盾构施工方法13 (8) 地下连续墙法施工示意图地下连续墙法施工示意图 地下连续墙法可用于点式、条式地下工程的施工，如上海、广地下连续墙法可用于点式、条式地下工程的施工，如上海、广 州大部分地铁车站均采用该法施工。其特点类似于明挖法，但比明挖州大部分地铁车站均采用该法施工。其特点类似于明挖法，但比明挖 法占用场地小，对周围环境影响较小，且造价相对较低。法占用场地小，对周围环境影响较小，且造价相对较低。 盾构施工方法14 (9)TBM(9)TBM法地下结构施工示意图法地下结构施工示意图 目前国

7、内目前国内, ,习惯上将用于岩石地层的隧道掘进习惯上将用于岩石地层的隧道掘进 机称为机称为TBM,TBM,将用于软土地层的隧道掘进机称将用于软土地层的隧道掘进机称 为盾构机。归类还是同在掘进机门下。为盾构机。归类还是同在掘进机门下。 盾构施工方法15 1.2TBMTBM和盾构机的具体区别？和盾构机的具体区别？ 1.适用的工程不一样，TBM用于硬岩，盾构机用于土层的 挖掘。 2.两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。 3.TBM比盾构技术更先进，更复杂。 4.工作的环境也不一样，TBM是硬岩掘进机，一般用在山 岭隧道或大型引水工程，盾构是软土类掘进机，主要是城 市地铁，及小型管道。 其实 TBM和

8、盾构除了这些本质的差别外，笼 统的来说，都是一样，都是隧道全断面掘进。只 是不同的工作环境应用不同的机械罢了。 盾构施工方法16 2.12.1盾构法施工技术盾构法施工技术 n盾构（shield）是一种钢制的活动防护装置或 活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、 海底，以及城市居民区修建隧道的一种机械。 n头部可以安全地开挖地层 ,尾部可以装配预制 管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌。 n盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。 概述概述 盾构施工方法17 适用条件适用条件 在松软含水地层中修建隧道、水底隧道及 地下铁道时采用各种不同形式的盾构施工 最有意义，特别是该施工方法属地表以下 暗挖施

9、工，不受地面交通、河道、航运、 潮汐、季节等条件的影响， 盾构施工方法18 优点： n安全性、高效率、危害小、经济性 缺点： n重复利用率低、施工复杂、适用性受限、工作条 件差、地表变形不易控制 盾构优缺点盾构优缺点 盾构施工方法19 盾构隧道的历史盾构隧道的历史 用盾构法修建隧道开始于1818年 ，法国工程 师布鲁诺尔； 1825年在英国泰晤士河下首次用矩形盾构建造 隧道 ； 近代，日本盾构法得到了迅速发展，用途越来 越广，并研制了大量新型盾构； 我国于1957年北京下水道工程中首次出现2.6m 小盾构 ； 上海市延安东路过江道路隧道使用11.0 m直径 的大盾构； 盾构施工方法20 盾构按

10、形状分类盾构按形状分类 大致有圆形（又称半盾构）、矩形、马蹄形等 几种。 圆形因其抵抗水土压力较理想，衬砌拼装简便， 构件可以互换，较为通用，数量最多。 圆形盾构中，敞胸盾构和闭胸盾构两大类。 按开挖方式分为：人工挖掘式、半机械挖掘式、 机械挖掘式。 盾构施工方法21 一、盾构机定义一、盾构机定义 二、盾构机构造二、盾构机构造 三、盾构机分类及型式三、盾构机分类及型式 四、盾构配套设施四、盾构配套设施 2.22.2盾构机械设备盾构机械设备 盾构施工方法22 盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进 机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体

11、，具有开挖切机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切 削土削土体、输送土碴、同步衬砌注浆、拼装隧道衬砌管片、测体、输送土碴、同步衬砌注浆、拼装隧道衬砌管片、测 量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、 电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质 进行进行“定制式定制式”的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机 已广泛用于地铁、铁路、地下公路、城市市政、水电等隧道已广泛用于地铁、铁路、地下公路、城市市政、水电等隧道 工程。工

12、程。 盾构施工方法23 二、盾构机构造二、盾构机构造 盾构机是在钢壳体的保护下，进行地下隧道工程掌子面开挖及衬砌盾构机是在钢壳体的保护下，进行地下隧道工程掌子面开挖及衬砌 连续作业，并依靠钢壳体内千斤顶的推力向前推进。盾构机主要由切削连续作业，并依靠钢壳体内千斤顶的推力向前推进。盾构机主要由切削 刀盘、前部盾体、连接桥架、后配套台车等部分组成。切削刀盘根据工刀盘、前部盾体、连接桥架、后配套台车等部分组成。切削刀盘根据工 程地质情况选择不同型式、配置相应刀具；前部盾体由主驱动系统、推程地质情况选择不同型式、配置相应刀具；前部盾体由主驱动系统、推 进系统、渣土输送系统、管片拼装系统、同步注浆等系统

13、组成；后配套进系统、渣土输送系统、管片拼装系统、同步注浆等系统组成；后配套 台车主要为前部盾体内各系统配置动力源以及水、电、气、液、测量与台车主要为前部盾体内各系统配置动力源以及水、电、气、液、测量与 监测等辅助施工系统和人工操作系统；连接桥架是前部盾体和后配套台监测等辅助施工系统和人工操作系统；连接桥架是前部盾体和后配套台 车的连接桥梁，各系统的动力通过桥架上的管线路从后配套台车提供给车的连接桥梁，各系统的动力通过桥架上的管线路从后配套台车提供给 前部盾体内的执行元件。前部盾体内的执行元件。 盾构施工方法24 切削刀盘 盘型滚刀 重型撕裂刀 刮刀 钢格栅 面板 辐条 辐条 泡沫口 中心刀 面

14、板式刀盘面板式刀盘 盾构施工方法25 辐条式刀盘辐条式刀盘 外周强化刀 先行撕裂刀 刮刀 辐条 辐条 泡沫口 中心刀 盾构施工方法 前部盾体前部盾体 盾构施工方法 后配套台车后配套台车 主要配置盾构机各系统所需的动力源以及水、电、气、 液、测量与监测等辅助施工系统以及人工操作等系统 盾构施工方法28 开敞式 土压平衡式 泥水式 泥土加压式 复合式 岩石盾构 盾构施工方法29 圆形盾构圆形盾构 双圆盾构 盾构施工方法30 矩形盾构矩形盾构 椭圆形盾构椭圆形盾构 盾构施工方法31 球形盾构球形盾构 盾构施工方法32 异型盾构异型盾构 盾构施工方法33 多联盾构多联盾构 盾构施工方法34 子母盾构子

15、母盾构 盾构施工方法35 转向盾构转向盾构 盾构施工方法 盾构施工方法37 盾构施工方法38 盾构施工方法39 盾构法于盾构法于1919世纪初起源于欧洲，受启发于蛀虫挖洞，世纪初起源于欧洲，受启发于蛀虫挖洞，2020世纪初日世纪初日 本引进盾构施工技术，并使其得以较大发展。上世纪本引进盾构施工技术，并使其得以较大发展。上世纪6060年代该技术引入中年代该技术引入中 国。目前，日本及欧洲处于盾构技术的领先地位。随着盾构机制造业的发国。目前，日本及欧洲处于盾构技术的领先地位。随着盾构机制造业的发 展和施工工艺的不断改进，逐步形成了比较完善的盾构系列施工工法。展和施工工艺的不断改进，逐步形成了比较完

16、善的盾构系列施工工法。 近年来随着城市建设的发展，地下空间得到广泛的开发利用，盾构设近年来随着城市建设的发展，地下空间得到广泛的开发利用，盾构设 备的自动化程度越来越高，其适用性得以拓展，能够适用于多种地质条件备的自动化程度越来越高，其适用性得以拓展，能够适用于多种地质条件 和复杂环境条件。已在城市地铁、市政管道、地下公路、越江隧道等基础和复杂环境条件。已在城市地铁、市政管道、地下公路、越江隧道等基础 设施建设中得到广泛应用。设施建设中得到广泛应用。 盾构施工方法40 目前在盾构工程中普遍目前在盾构工程中普遍 采用的多为闭胸式盾构机，采用的多为闭胸式盾构机， 其中以泥水平衡式与土压其中以泥水平

17、衡式与土压 平衡式盾构机最为普及。平衡式盾构机最为普及。 而且由于盾构工程大部分而且由于盾构工程大部分 位于人口密集的城区，从位于人口密集的城区，从 减少施工污染、降低施工减少施工污染、降低施工 造价等多方面综合考虑，造价等多方面综合考虑， 又以土压平衡盾构法施工又以土压平衡盾构法施工 为主。为主。 盾构施工方法41 土压平衡盾构法施工工艺流程土压平衡盾构法施工工艺流程 施工准备 盾构推进 渣土排出 管片拼装 测量轴线控制 盾尾油脂压注 施工监测 壁后注浆输送浆液制备 土方运输开启皮带输送机、螺旋输送机及出土口 管片运输管片生产 盾构施工方法42 盾渣盾渣 构土构土 掘排掘排 进出进出 盾构施

18、工方法 壁壁 后后 同同 步步 注注 浆浆 盾构施工方法44 管管 片片 拼拼 装装 盾构施工方法45 始发台架图片始发台架图片 盾构施工方法46 折叶式密封环折叶式密封环 盾构施工方法47 盾构机现场组装图片盾构机现场组装图片 盾构施工方法48 盾构机主体组装过程盾构机主体组装过程 盾构施工方法49 后方张出台 盾构掘进方向 操作平台组装操作平台组装 盾构施工方法50 第六节台车 第五节台车第四节台车第三节台车第二节台车 第一节台车 盾构掘进方向 吊装螺旋输送机 吊装整圆器 螺旋输送机、整圆器组装螺旋输送机、整圆器组装 盾构施工方法51 第 六 节 台 车 第 五 节 台 车第 四 节 台

19、车第 三 节 台 车第 二 节 台 车 第 一 节 台 车 盾 构 掘 进 方 向 桥架、皮带输送机、单轨梁、反力架的安装桥架、皮带输送机、单轨梁、反力架的安装 盾构施工方法52 反力架的结构型式反力架的结构型式 盾构施工方法53 初始掘进初始掘进 （1 1）洞口土体加固）洞口土体加固 （2 2）地面配套设施安装施工）地面配套设施安装施工 （3 3）洞门范围内的钻孔灌注桩凿除）洞门范围内的钻孔灌注桩凿除 （4 4）始法台架安装）始法台架安装 （5 5）盾构始发轨道铺设）盾构始发轨道铺设 （6 6）反力架安装）反力架安装 （7 7）洞门橡胶密封圈安装）洞门橡胶密封圈安装 （8 8）盾尾密封刷涂满

20、密封油脂）盾尾密封刷涂满密封油脂 （9 9）盾构机的联动调试满足要求）盾构机的联动调试满足要求 （1010）临时管片准备就绪）临时管片准备就绪 （1111）碴土运输准备工作就绪）碴土运输准备工作就绪 （1212）盾构机已准确定位）盾构机已准确定位 （1313）自动导向系统安装、测试完毕）自动导向系统安装、测试完毕 （1414）初始掘进范围内的地面监测点已布设完毕并获得初始的数据）初始掘进范围内的地面监测点已布设完毕并获得初始的数据 （1515）供电系统（含备用电源）、给排水系统、通信系统等正常）供电系统（含备用电源）、给排水系统、通信系统等正常 （1616）始发反力架和基准环已在始发井地面试拼

21、装，在井下安装时要经过精确定位测量）始发反力架和基准环已在始发井地面试拼装，在井下安装时要经过精确定位测量 ，确保第一环临时管片的准确位置，确保第一环临时管片的准确位置 -掘进前的准备工作 盾构施工方法54 1、土压力的平衡（开挖过程控制） 2、进尺与出土量的平衡（即时控制） 3、注浆量与建筑孔隙量的平衡（填充控制） 4、盾构掘进参数变化量的平衡（掘进参数控制） 5、盾构与管片两者各项姿态间的平衡（轴线控制） 通过盾构通过盾构施工控制达到五种平衡状态施工控制达到五种平衡状态 盾构施工方法55 施工参数和开挖面稳定控制的好坏直接影响地表沉降大 小、地下管线和地表建筑物的安全。因此施工中应对开挖面

22、 的稳定进行严格控制。 为了保证盾构机顺畅排土，需对掘削下来的土砂加泥或 加化学泡沫等添加剂以控制土仓内土砂的塑性、流动性处于 适当的范围内，以保证盾构机能够顺畅排土。 开挖面稳定控制开挖面稳定控制 盾构施工方法56 管理重点：管理重点： 不同地层条件下进尺与出土量的平衡（即时控制），及不同地层条件下进尺与出土量的平衡（即时控制），及 时进行土质状态记录与分析，并及时调整每环总出土量，保时进行土质状态记录与分析，并及时调整每环总出土量，保 证掘进过程中进尺与出土量的对应统一。证掘进过程中进尺与出土量的对应统一。 出碴控制出碴控制 盾构施工方法57 在施工中实时进行施工数据采 集，建立完善的信息

23、化施工模式： 1、盾构机掘进参数的采集 2、盾构机导向数据的采集 3、施工监测系统 4、人工控制测量数据 盾构施工类似工厂流水线作业，因此施工中要求各环节紧密衔接，任 何一道工序发生滞后，都将直接影响施工工效，或导致施工停止。因此应 进行信息化施工管理，收集各阶段的施工参数，通过分析、归纳，在施工 中不断对各种参数的设定进行优化，将会提高施工的质量、效率。 盾构掘进参数控制盾构掘进参数控制-即信息化施工即信息化施工 盾构施工方法58 盾尾密封 地层 同步注浆原理图 管片 浆液 地表沉降控制是盾构施工的重点，及时的进行壁后注浆 是有效控制地表沉降的措施之一。在壁后注浆施工中，由于 盾构隧道穿越地

24、层的多样性，注浆量变化幅度较大，因此采 取以注入压力控制为主，兼顾注入量的方法进行注浆管理。 注浆参数控制注浆参数控制-注浆压力及注浆量平衡注浆压力及注浆量平衡 盾构施工方法59 注浆材料选用注浆材料选用 壁后注浆浆液分为单液砂浆和双液化学浆液，单液砂浆浆液应具 备以下性能： 1.具有良好的长时间稳定性及流动性，并能保证适当的初凝时间， 以适应盾构施工以及远距离输送的要求。 2.具有良好的充填性能。 3.在满足注浆施工的前提下，尽可能早地获得高于地层的早期强 度。 4.浆液在地下水环境中，不易产生稀释现象。 5.浆液固结后收缩率小，泌水率低。 6.原料来源丰富、经济，施工管理方便，并能满足施工

25、自动化技 术要求。 7.浆液无公害，价格合理。 盾构施工方法 通过施工测量以及盾构设备的自动导向系统，实时取得通过施工测量以及盾构设备的自动导向系统，实时取得 盾构的当前姿态，再通过盾构操作系统调整掘进控制，使盾盾构的当前姿态，再通过盾构操作系统调整掘进控制，使盾 构姿态保持在要求的偏差范围内；管片拼装前认真测量已经构姿态保持在要求的偏差范围内；管片拼装前认真测量已经 成环的管片姿态，根据盾构隧道曲线方向、推进千斤顶的行成环的管片姿态，根据盾构隧道曲线方向、推进千斤顶的行 程差、盾尾间隙等条件合理选择管片类型，拼装过程中要注程差、盾尾间隙等条件合理选择管片类型，拼装过程中要注 意保证管片的拼装

26、质量满足要求。意保证管片的拼装质量满足要求。 管理重点：盾构姿态；成环管片姿态；管片选型。 隧道轴线控制隧道轴线控制 盾构施工方法 CCR 盾构掘进纠偏施工过程盾构掘进纠偏施工过程 已建隧道 设计轴线 盾构机 纠偏曲线 盾构方位 纠偏曲线隧道 盾构施工方法62 六、盾构机接收及解体六、盾构机接收及解体 盾构接收施工流程图 模拟贯通测量 测量结果分析与验证 掘进计划 洞门部分凿除 洞门密封的安装 接收托架的安装与固定 到达段的掘进洞门剩余部分的凿除碴土的清理 贯通后上接收托架 盾构施工方法63 1 1、根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，、根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计

27、划进行推进，纠偏要逐步完成， 每一环纠偏量不能过大。每一环纠偏量不能过大。 2 2、在盾构机距离端头墙、在盾构机距离端头墙5050米时米时, , 选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速 度，逐渐降低推力，缓慢均匀地切削洞口土体，以确保到达围护桩和墙体度，逐渐降低推力，缓慢均匀地切削洞口土体，以确保到达围护桩和墙体 的稳定和防止地层坍塌。的稳定和防止地层坍塌。 3 3、加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。、加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。 4 4、在拼装的管片进入加固范围后，浆液改为快硬性浆液，提前在加固范、在拼装的管片进入加固范围后，浆

28、液改为快硬性浆液，提前在加固范 围内将泥水堵在加固区外。当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次围内将泥水堵在加固区外。当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次 注浆孔，注入双液浆进行封堵。注浆孔，注入双液浆进行封堵。 5 5、由于盾构到站时推力较小，致洞门附近的管片环与环之间连接不够紧、由于盾构到站时推力较小，致洞门附近的管片环与环之间连接不够紧 密，因此作好后密，因此作好后2020环管片的螺栓紧固和复紧工作。防止管片松弛而影响密环管片的螺栓紧固和复紧工作。防止管片松弛而影响密 封防水效果。封防水效果。 盾构到达施工技术措施盾构到达施工技术措施 盾构施工方法64 隧道剖面图隧道剖面图 1-进

29、风道；2-进风口；3-排风口；4-排风道；5-路面（下拉杆） 6-天棚（上拉杆）；7-吊杆；8-照明灯；9-灭火器；10-消防栓； 11-电缆；12-排水管；13-给水管；14-纵向螺栓；15-环向螺栓 盾构施工方法65 盾构的基本构造盾构的基本构造 1-1 (切口环)；2-2 (支承环)；3-3 (纵剖面) 通常由通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等等 四大部分组成。四大部分组成。 盾构施工方法66 1）盾构壳体）盾构壳体 盾构壳体由切口环、支承环、盾尾与竖直隔板、 水平隔板组成，并由外壳钢板连成整体。 切口环 ：开挖 ；上下宽度可以等值、也可

30、以不 等值，甚至是活动的。 容纳各种专门的挖土设备。 支承环：承受荷重的核心部分，刚性较好的圆环 结构。 水平隔板和竖直隔板：增加盾构刚度 ，水平承受 拉力，竖直承受压力。 盾尾：掩护工人在其内部安装衬砌。 盾构施工方法67 2）推进系统）推进系统 由盾构千斤顶和液压设备组成由盾构千斤顶和液压设备组成 ，上下左右活塞杆伸出，上下左右活塞杆伸出 长度不同达到纠偏目的。长度不同达到纠偏目的。 盾构千斤顶一般是沿支承环圆周均匀分布的盾构千斤顶一般是沿支承环圆周均匀分布的 ； 盾构施工方法68 3）拼装系统）拼装系统 衬砌拼装器又称衬砌拼装器又称举重臂举重臂，是拼装系统的主，是拼装系统的主 要设备，以

31、油压系统为动力，一般举重臂要设备，以油压系统为动力，一般举重臂 均均安装在支承环安装在支承环上。上。 举重臂能作旋转、径向运动，还能沿隧道举重臂能作旋转、径向运动，还能沿隧道 中轴线作往复运动。中轴线作往复运动。 完成这些运动的精度应该保证待装配的管完成这些运动的精度应该保证待装配的管 片上的螺栓孔能和已装配好的螺栓孔对齐，片上的螺栓孔能和已装配好的螺栓孔对齐， 以便螺栓固定以便螺栓固定。 盾构施工方法69 4）出土系统）出土系统 出土方式一般有三种出土方式一般有三种 ： （1）有轨运输：皮带运输机矿车洞口）有轨运输：皮带运输机矿车洞口 垂直起吊至地面。垂直起吊至地面。 （2）无轨运输：自卸卡

32、车）无轨运输：自卸卡车 （3）管道运输：混合泥浆，压力输出，）管道运输：混合泥浆，压力输出， 出土连续化出土连续化 盾构施工方法70 盾构施工方法71 盾构施工方法72 盾构分类及其适用范围盾构分类及其适用范围 1）人工开掘式、半机械式敞胸盾构）人工开掘式、半机械式敞胸盾构 全部敞开全部敞开，随时观察地层变化情况，并配，随时观察地层变化情况，并配 备简便的液压、风动挖掘，机具、人工挖备简便的液压、风动挖掘，机具、人工挖 掘，当开挖面难以保持稳定时可以采用气掘，当开挖面难以保持稳定时可以采用气 压等人工措施及正面支撑、支撑千斤顶等压等人工措施及正面支撑、支撑千斤顶等 随挖随撑随挖随撑 。 盾构施

33、工方法73 1）挤压式闭胸盾构）挤压式闭胸盾构 在在塑性粘土及淤泥中塑性粘土及淤泥中采用采用,盾构正面用胸板密闭起来盾构正面用胸板密闭起来 。 厚兰隧道、林肯隧道和打浦路隧道都采用过厚兰隧道、林肯隧道和打浦路隧道都采用过半挤压半挤压及及全挤全挤 压压推进的闭胸盾构施工推进的闭胸盾构施工. 衬砌结构常发生衬砌结构常发生椭圆率椭圆率的现象，先衬砌水平直径缩小，竖的现象，先衬砌水平直径缩小，竖 向直径增大，继之，盾构离远时，竖向直径减小，水平直向直径增大，继之，盾构离远时，竖向直径减小，水平直 径增大。径增大。 主要是隧道上方土壤结构破坏、隆起，形成一个卸载拱，主要是隧道上方土壤结构破坏、隆起，形成

34、一个卸载拱， 而水平压力仍然保持着初始数值之故。而水平压力仍然保持着初始数值之故。 盾构施工方法74 3 3）机械式闭胸盾构）机械式闭胸盾构 n（1）局部气压盾构）局部气压盾构 n（2）泥水加压式盾构）泥水加压式盾构 n（3）土压平衡式盾构）土压平衡式盾构 盾构施工方法75 盾构施工方法76 盾构几何尺寸的选定及盾构千斤顶盾构几何尺寸的选定及盾构千斤顶 推力计算推力计算 主要指盾构外径D和盾构 长度L、盾构灵敏度L/D。 最小建筑空隙值x x=m=m D=d+2(x+) =0.02+0.01（D-4） d l 盾构施工方法77 1）盾构长度）盾构长度L L=L0+L1+L2+L3 L0盾尾长度

35、；盾尾长度； L1支承环长度；支承环长度； L2切口环长度；切口环长度； L3前檐长度。前檐长度。 盾构施工方法78 2）盾构灵敏度）盾构灵敏度L/D 经验数值 : 小型盾构D=23m，L/D=1.5 中型盾构D=36m, L/D=1.00 大型盾构D=69m, L/D=0.75 特大型盾构D12m, L/D=0.450.75 盾构施工方法79 4）盾构千斤顶推力计算）盾构千斤顶推力计算 阻力包括： 盾构外表面与四周地层的摩阻力； 盾尾内壳与衬砌结构之间的摩阻力； 盾构切口部分刃口切入土层的阻力； 盾构切口环切入土层时的正面阻力； 开挖面正面支撑阻力； 以及盾构自重引起的阻力，纠偏时的阻力，局

36、部气 压或泥水压力，阻力板阻力等。 盾构施工方法80 盾构推进及衬砌拼装盾构推进及衬砌拼装 3.1 盾构推进 已建隧道所采用过的大直径盾构，大部分都属于手 掘式敞胸盾构或闭胸挤压盾构，或者是两者兼有的 盾构。 技术先进的泥水盾构或土压平衡盾构很少采用 。 本节将主要介绍在松软含水地层中采用手掘式敞胸 盾构施工，辅以气压，人工井点降水及其它地层加 固措施，盾构开挖掘进时的几种施工方法。 盾构施工方法81 1）人工井点降水加）人工井点降水加 手工掘式敞胸盾构施工手工掘式敞胸盾构施工 人工井点降水人工井点降水 ，经济，适用于漏气量大的，经济，适用于漏气量大的 砂性土。砂性土。 地下水位降低、疏干地层

37、，地下水位降低、疏干地层，增加土体强度，增加土体强度， 以保证开挖面稳定，盾构在地下水位以上通以保证开挖面稳定，盾构在地下水位以上通 过，施工场地较过，施工场地较干燥。干燥。 一般都采用一般都采用喷射井点喷射井点，深度曾用到，深度曾用到27 m，使，使 埋深为埋深为25 m的隧道能顺利开挖。的隧道能顺利开挖。 盾构施工方法82 具体过程具体过程 ： （1 1）先借助盾构千斤顶）先借助盾构千斤顶使盾构推进使盾构推进，将切口环部，将切口环部 分切入地层，然后在分切入地层，然后在切口环保护下进行土体开挖切口环保护下进行土体开挖 与运输与运输，这样对周围地层扰动较小。，这样对周围地层扰动较小。 （2

38、2）分层开挖，施工工具为普通手工工具或手持）分层开挖，施工工具为普通手工工具或手持 式风动工具。式风动工具。 （3 3）每环管片可分数次开挖和推进，盾构纠偏时）每环管片可分数次开挖和推进，盾构纠偏时 可以利用超挖解决。可以利用超挖解决。 （4 4）可借助支撑千斤顶加撑板对开挖面进行临时）可借助支撑千斤顶加撑板对开挖面进行临时 支撑支撑 ； （5 5）当用网格式盾构时）当用网格式盾构时 ，防止盾构后退。，防止盾构后退。 盾构施工方法83 2）气压加手掘式敞胸盾构施工）气压加手掘式敞胸盾构施工 盾构施工在含水松软不稳定地层中采用气压来疏干 和支护开挖面，以防止涌水、开挖面崩坍，增强地 层强度，是一种极古老，且行之有效的施工方法。 （1）气压大小及耗气量的确定 理论上，每10m水头必须用0.1Mpa的气压力来平衡。 实际上 ，仅为理论压力的50%60%，空气量仅为 理论空气量的10%50%。 盾构施工方法84 中小型盾构，压力等于离盾构上端约D/2处的地下 水压力; 大直径盾为2/3 D处的地下水压力 ; 顶部均超压，需有足够的覆盖层 盾构施工方法85 施工时为了防止空气泄出，盾构顶部必须有足够厚 的覆盖层t即 t值过大则直接影响到隧道埋置深度 ，过小则覆盖不 足，往往容易发生喷发事故。 国外隧