盾构法隧道施工 盾构机的类型及选择

01概述02盾构的基本构造03盾构机的类型及选择04衬砌结构0506070809管片结构设计盾构法隧道施工盾构隧道结构防排水盾构法隧道施工监测工程实例盾构机的类型及选择盾构机分类（1）按挖掘方式分类手掘式：开挖及出土均由人工进行操作；半机械式：大部分开挖和出土由机械完成，有一部分靠人工完成；机械式盾构：开挖和出土均由机械设备完成。（2）按开挖面的挡土形式分类开放式、部分开放式、封闭式，根据是否能直接看到开挖面来区别（3）按加压稳定开挖面的形式分类压气式、泥水加压式、削土加压式、加水式、加泥式和泥浆式（4）按盾构切削断面形状分类:圆形和非圆形（5）按盾构机的尺寸大小分类（6）按施工方法分类:二次衬砌和一次衬砌盾构（7）按适用土质分类:软土盾构、硬岩盾构和复合盾构盾构机的类型及选择挖掘方式构造类型盾构名称开挖面稳定措施适用地层附注人工开挖（手掘式）敞胸普通盾构临时挡板、支撑千斤顶地质稳定或松软均可辅以气压、人工井点降水及其它地层加固措施棚式盾构将开挖面分成几层，利用砂的安息角和棚的磨擦砂性土网格式盾构利用土和钢制网状硌栅的磨擦粘土淤泥闭胸半挤压盾构胸板局部开孔依赖盾构千斤顶推力土砂自然流入软可塑的粘性土全挤压盾构胸板无孔、不进土淤泥半机械式敞胸反铲式盾构手掘式盾构装上反铲挖土机土质坚硬稳定开挖面能自立辅助措施旋转式盾构同上，装上软岩掘进机软岩机械式敞胸旋转刀盘式盾构单刀盘加面板多刀盘加面板软岩辅助措施闭胸局中气压盾构面板和隔板间加气压多水松软地层不再另设辅助措施泥水加压盾构面板和隔板间加压力泥水含水地层、冲积层、洪积层辅助措施土压平衡盾构（加水式、加泥式）面板和隔板间充满土砂容积产生的压力与开挖面处的地层压力保持平衡淤泥、淤泥混砂辅助措施表7-2盾构主要类型盾构机的类型及选择全敞开式盾构特点：开挖面呈敞露状态，出土效率高，适用于开挖面自稳性好的地层。1）手掘式2）半机械式3）机械式手掘式盾构机的类型及选择全敞开式盾构半机械式机械式盾构机的类型及选择挤压式盾构盾构机从正面贯入围岩，使土砂由开挖面稍后方设置的隔板上的排土口绞出，进行排土。适用于自稳性很差、流动性很大的软粘土和粉砂层围岩流动性过大的地层中，开挖面的稳定很难保证适用的地质范围有限。盖板式挤压盾构盾构机的类型及选择挤压式盾构螺旋排土式挤压盾构网格挤压式盾构盾构机的类型及选择泥水盾构开挖面的稳定是将泥浆送入泥水室内，在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，保持水压力，对抗作用于开挖面的土压力和水压力。泥浆处理需要占用的场地较大，在市区施工受限适用的地质范围很大盾构机的类型及选择土压平衡式盾构一般土压式和泥土加压式两类1）一般土压式靠前方刀盘切削的土体充满土仓，通过千斤顶推进加压，稳定开挖面。2）泥土加压向土仓内注入添加材料，通过搅拌，促进开挖的土砂塑性流动性增加，使泥土压力在千斤顶推进下作用于整个开挖面添加材料：膨润土、CMC、黏土、高吸水树脂、发泡剂（1）适用于本工程围岩的机型（2）可以合理使用的辅助施工工法（3）满足本工程施工长度和线形的要求（4）后续设备、施工竖井等施工与盾构机的开挖能力配套（5）工作环境要好最为重要的是保证开挖面稳定盾构机机型的选择依据盾构机的类型及选择盾构几何尺寸的选定及盾构千斤顶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。（1）盾构外径x=msinα=mD=d+2(x+δ)δ=0.02+0.01（D-4）盾尾间隙δ--为保证管片安装和修复蛇行,以及其他因素的最小富余量，一般取25—40mm;盾构机的类型及选择盾构几何尺寸的选定及盾构千斤顶推力计算（2）盾构长度LL=L0+L1+L2+L3L0—盾尾长度；L1—支承环长度；L2—切口环长度；L3—前檐长度。（3）盾构灵敏度L/D经验数值:小型盾构D=2~3m，L/D=1.5中型盾构D=3~6m,L/D=1.00大型盾构D=6~9m,L/D=0.75特大型盾构D＞12m,L/D=0.45~0.75盾构机的类型及选择盾构几何尺寸的选定及盾构千斤顶推力计算（4）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，局部气压或泥水压力，阻力板阻力等。日本盾构总推力经验公式隧道名称直径D(m)长度L(m)灵敏度L/D重量W(t)盾构千斤顶（只数）盾构总推力(104N)盾壳厚度(mm)附注荷兰Vehicular9.175.730.6340030600070美国林肯隧道9.634.710.4930428644063=12.7美Brooklyn-battery9.634.710.4931528644063=12.7美Queen-Midtown9.655.700.59285600比Antwerpen9.505.500.57627532640070Rotherhite9.355.490.586406700原苏联莫斯科地铁9.504.730.5340363500中国上海打浦路隧道10.206.630.65400408000中国上海延安东路隧道11.267.800.69480448800盾构机的类型及选择盾构几何尺寸的选定及盾构千斤顶推力计算盾构机的类型及选择盾构机对环境条件的适应性挖掘方式构造类型盾构名称开挖面稳定措施适用地层附注人工开挖（手掘式）敞胸普通盾构临时挡板、支撑千斤顶地质稳定或松软均可辅以气压、人工井点降水及其它地层加固措施棚式盾构将开挖面分成几层，利用砂的安息角和棚的磨擦砂性土网格式盾构利用土和钢制网状硌栅的磨擦粘土淤泥闭胸半挤压盾构胸板局部开孔依赖盾构千斤顶推力土砂自然流入软可塑的粘性土全挤压盾构胸板无孔、不进土淤泥半机械式敞胸反铲式盾构手掘式盾构装上反铲挖土机土质坚硬稳定开挖面能自立辅助措施旋转式盾构同上，装上软岩掘进机软岩机械式敞胸旋转刀盘式盾构单刀盘加面