第三篇盾构法修建的地下工程

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content□第一篇地下工程概述□第二篇明挖法修建的地下工程□第三篇盾构法修建的地下工程□第四篇*掘进机法修建的地下工程□第五篇矿山法修建的地下工程第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@教学内容Teaching

content□第一节盾构法的发展历史□第二节盾构法的基本概念第三篇：盾构法修建的地下工程第一章 盾构法发展历史及基本概念Email:362742515@第一节 盾构法的发展历程第三篇：盾构法修建的地下工程一、盾构法定义盾构法施工：是以盾构(机)这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构（机）：是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。视频资料：盾构机在地下是怎么挖土的？

超

级

工程

第一季第3集-北京地铁网络纪录片Email:362742515@二、盾构法的发展历程国外1818年法国工程师布鲁诺在蛀虫钻孔现象启示下发明盾构机雏形。1825年～1843年完成了全长458m的第一条盾构法隧道；1874年格雷塞德较完整地提出了气压盾构法的施工工艺，并且首创了在盾尾后面的衬砌外围环形空隙中注浆的施工方法，为盾构法发展起了巨大的推动作用。二十世纪初，盾构施工法已在美、英、德、苏、法等国家开始推广，并广泛应用于修建水下公路隧道、地下铁道、水工隧道及小断面市政隧道等工程。二十世纪60年代初期，英国、日本和德国先后开发了泥水加压盾构施工工艺。1974年在日本首先研究开发了一台直径3.72m的土压平衡盾构机，在含水砂层中修建隧道取得成功。70年代后，土压平衡盾构技术日趋完善，并得到广泛应用，成为现代化城市暗挖隧道施工的一个主要施工方法。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@2、国内视频资料：世界盾构看中国从黎明期到技术创新期2009年之前，我国大约有85％的盾构掘进机依赖进口。其中，占据欧洲大半市场份额的德国海瑞克，以产量1670台居世界首位的三菱重工，以及拥有多个品牌的德国维尔特的表现最为抢眼。其中海瑞克就占据国内盾构机市场的70％以上。我国1953年开始采用盾构进行隧道修建，晚于国外128年。手掘式盾构第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@2000年前，国内盾构多为主要部件进口，国内工厂拼装组合，无自己的核心技术。2002年开始，中国致力于“造中国最好的盾构”，国家科技部将盾构技术研究列入“863”计划。2004年，依托于“十五”期间国家“863”计划项目，上海隧道研制出国内首台全自主设计、具有知识保产权的土压平衡盾构机“先行号”样机。该机在切削刀盘驱动系统、推进系统、拼装机系统、同步注浆控制系统、盾尾密封系统、自动控制系统等关键技术进行了技术创新，实现中国盾构从有到优的历史突破。2006年底，“先行2号”盾构在上海制造安装完成并正式下线，首次实现了国内地铁盾构的批量生产。先行号第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@2008年4月，依托“863”计划，由中铁隧道集团隧道设备制造公司牵头，浙江大学、华中科技大学等参与研制的首台国产复合盾构“中国中铁1号”下线，该机国产率

65%，填补了我国在复合盾构制作领域的空白。从此，国内盾构市场彻底打破了进口盾构对国内市场的垄断，开启了国产盾构的自主研发、制造的新篇章。中国中铁1号第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@2009年9月，一台直径为11.22m的具有自主知识产权的大直径泥水盾构“进越号”成功贯穿上海打浦路隧道复线工程，标志着我国进入了具备大直径泥水盾构自主设计、制造和施工技术的盾构大国行列。进跃号2002年开始，在盾构技术领域重点开展如下研究：第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@（2）“异彩纷呈”的跨越发展期“上天有神舟，下海有蛟龙，入地有盾构”。从2009年至今，随着我国基础设施建设开展，给予了盾构制造企业技术足够的实践案例及数据支持，盾构的新理念、新技术、新工艺不断涌现。盾构行业经过多年的合纵连横，铁建重工、中铁装备、中交天和、三三工业等已成为中国盾构企业中的佼佼者。全断面隧道掘进企业分布图第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@（3）超大直径盾构发展迅猛截止到2017年末，据不完全统计，世界上直径超过14m以上的盾构机数量约42台，其中19台在中国。2017年多个超大盾构项目“异彩纷呈”。2017年8月，上海北横通道II标工程直径15.56m的超大直径泥水平衡盾构“纵横号”完成了首段急曲线施工，北横通道主线盾构法隧道长达6.4km，隧道线路中最小转弯半径仅

500m。2017年10月26日，由中国中铁装备集团生产的直径15.03m的超大直径泥水平衡盾构机“中铁306”下线，这是迄今为止我国自主设计制造最大直径的泥水平衡盾构机。该盾构机将应用于国内最大直径海湾盾构隧道，首座地处8度地震烈度区的盾构隧道——汕头市海湾隧道。2017年11月13日，珠海横琴新区马骝洲交通隧道西线采用直径14.93m的泥水气压平衡盾构机“任翱号”克服复合地层全线贯通。2017年，备受瞩目的深圳春风隧道工程盾构采购项目已完成招标、选型工作，将采用一台直径15.76m的气垫式泥水平衡盾构机，并配置了常压换刀刀盘，常压换刀刀具全覆盖。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@2020年9月27日，最大开挖直径达16.07m的超大直径盾构机“京华号”在铁建重工长沙产业园下线。这台“巨无霸”盾构机整机长150m，总重量

4300t，这是我国迄今研制的最大直径盾构机，将用于北京东六环改造工程。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@3、盾构机市场需求与发展前景国内市场2020至2025年，新增5000公里，地铁隧道一般为双车道，需要双向开挖，根据盾构机的设计寿命，假设每

9公里需要两台盾构机，则共需要盾构机1093台。（价格：德国进口的盾构机大概需要人民币5000万元，日本进口的盾构机大概需要人民币3000万元以上，国产的盾构机价格一般在2500-5000万左右。）未来20年是中国盾构机行业的大发展时期，目前国产盾构机已在地铁市场崭露头角，它的应用方向还包括过江隧道、过海隧道、城市地下管廊等的构建。解决城市内涝的排水管道，统一设计、相互兼容的电力、热力、通信管道，都可以用小型盾构机掘出共同管沟来布设。目前国内已在北京、上海、南京、成都等多座大城市进行城市管廊的试点建设任务。这种作业方式是城市地下管线的未来发展方向。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@（2）海外市场□2020年前，全球城轨交通在建线路约8000km，其中中国大陆占75%、境外占25%。对此，如果能够紧跟国家“一带一路”的总体战略布局，再加上国产盾构机产品的高性价比，我国生产的盾构机走出国门的机会将越来越多，出口到的国家和地区数量也将不断增加，除了出口新加坡、伊朗、马来西亚、印度等以外，还开始向欧洲、非洲、澳洲、南美洲等地区出口。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构法的发展历程Email:362742515@第二节 盾构法的基本概念第三篇：盾构法修建的地下工程一、盾构法基本概念盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌。同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构法施工步骤：①在盾构隧道的始发端和到达端各修建一个竖井。②盾构在始发竖井内安装就位。③依靠千斤顶（作用在已拼装好的衬砌环上），将盾构从始发竖井内始发。④盾构在地层中沿着设计轴线掘进，同时不断出土和安装衬砌管片环，并及时向盾尾空隙内注浆，防止地层下沉。⑤盾构进入到达竖井后拆除。视频资料：隧道盾构法施工动画Email:362742515@第二节 盾构法的基本概念第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@竖井竖井是用于盾构设备的运入、运出、转向、组装、解体，出碴，以及设备、材料的运入运出，施工人员的出入，供电、给排水、通风等的作业坑道。衬砌衬砌是承受盾构隧道周围的土压力、水压力以确保隧道净空的结构物。衬砌分为一次衬砌和二次衬砌。在盾构隧道中，一次衬砌通常采用的是装配式管片环，二次衬砌是在一次衬砌内侧现浇的混凝土。一般而言，盾构法隧道中，管片衬砌（一次衬砌）为隧道的主体结构，用于承受外部荷载，而二次衬砌多用于管片衬砌防蚀、防渗、校正中心线偏离、使表面光洁和隧道内部装饰等。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 盾构法的基本概念Email:362742515@壁后注浆壁后注浆是指在盾构隧道的管片衬砌与围岩之间的空隙（盾尾空隙）内注入填充材料的施工过程。壁后注浆的目的为防止地层变形、防止管片漏水确保管片环的早期稳定及防止隧道的蛇行等。二次注浆二次注浆是对壁后注浆的补充注浆。有三种情况需要进行二次注浆：一是一次注浆后未完全填充；二是一次注浆的体积缩减部分的补充注入；三是为了提高抗渗透等施工效果而进行的二次注浆。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 盾构法的基本概念Email:362742515@二、盾构法施工的主要优点①除竖井施工外，隧道施工作业均在地下进行，不影响地面交通，可减少对地面环境的影响，包括噪声和振动等。②隧道的施工费用几乎不受埋深的影响。③盾构掘进、出土、拼装管片衬砌等主要工序都靠机械完成，施工人员较少，施工易于管理。④隧道越江、河和海时，采用盾构法施工不影响航道。⑤施工不受风雨等气候条件影响。⑥在地质差和水位高的条件下修建埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。⑦适用地层范围广，从软土、砂卵土、软岩直到岩层均可适用。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 盾构法的基本概念Email:362742515@三、盾构法的技术问题①隧道曲线半径过小时，施工较为困难，但从目前的盾构设备来看，曲线半径大于10m的隧道施工已不存在问题。②如隧道埋深太浅，则盾构法施工困难很大，地面沉降很难控制；在水下施工时，如覆土太浅，则盾构法隧道施工不够安全，容易产生渗漏和喷涌现象。③盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时，施工条件差，对施工技术人员的身体影响大，全气压法目前已很少采用。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 盾构法的基本概念Email:362742515@教学内容Teaching

content第三篇：盾构法修建的地下工程□第一节盾构设备的组成□第二节盾构设备的分类□第三节特种盾构设备的发展□第四节盾构设备选型分析□第五节*盾构设备选型实例第二章 盾构设备类型及其选型刀盘及驱动系统（Cutterhead

Driving

System）Email:362742515@第一节 盾构设备的组成从主体结构方面讲，盾构设备由盾构外壳、开挖系统、掘进系统、管片拼装系统和控制系统等组成。视频资料：盾构机和TBM施工3D动画演示第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@一、盾构外壳盾构外壳是为了保护切削土体、出土、掘进和拼装管片衬砌等所有作业的安全进行而设置，用钢板制成，并用环形肋支承加固。一台盾构设备的外壳沿纵向从开挖面开始，依次分为切口环(前体)、支承环（中体）和盾尾（后体）三部分。1、切口环切口环可保持开挖面的稳定，在该部位装有切削机械和挡土设备，故又称切削挡土部。通常采用阶梯形、斜承形和垂直形等形状。在封闭式盾构中，前端装有切削刀盘，刀盘后方到隔板的空间称为土舱（或泥水舱）

。土舱内设有搅拌装置，底部设有进入螺旋出土器的出土口，上部留有添加材料的注入口。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@2、支承环承受作用于盾构上全部荷载的主体结构。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@3、盾尾盾尾即盾构的后部结构，为了防止地下水和壁后注浆材料渗入盾构设备内，在盾尾板壳和管片之间需设置止水带，即盾尾止水带。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@二、开挖系统不同盾构设备安装有不同的开挖机构，对于手掘式盾构，开挖机构包括鹤嘴锄、风镐和铁锹等。对于半机械式盾构，开挖机构是铲斗和切削头。对于机械式盾构和封闭式盾构，则指的是切削刀盘或刀头。第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@刀盘及驱动系统（Cutterhead

Driving

System）主轴承被称为盾构机的“心脏”，承担着盾构机运转过程的主要载荷，是刀盘驱动系统的关键部件。2016年前，主轴承全部依赖进口，每年仅主轴承进口费用就要10亿元。第三篇：盾构法修建的地下工程Cutter

head——刀盘

Cutter——刀具

Bearing——主轴承

Ring——环状齿轮

Pinion——驱动齿轮

Reducer——减速器

Motor——液压电机Driving

system——驱动系统第一节 盾构设备的组成Email:362742515@大直径盾构机大齿圈（连接主轴承）第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@1、刀盘的构成及其功能切削刀盘为可转动或摇动的盘状切削器，具有边旋转、边保持开挖面稳定和边开挖岩体的功能。由切削刀具、稳定开挖面的面板、出土槽口、转动或摇动的驱动机构和轴承机构等组成。第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@刀盘与刀具（面板式）视频资料：盾构机刀盘旋转滚刀第三篇：盾构法修建的地下工程刮刀第一节 盾构设备的组成Email:362742515@2、刀盘形状切削刀盘的形状主要有轮辐式和面板式两种，刀盘的断面形式有垂直于主轴承的平板形、抽芯形和鼓筒形等。平板形刀盘，抽芯形刀盘，在刀盘中心装备有突出的刀头，可提高开挖性能。鼓筒形刀盘，这种设计引入了岩石掘进机的设计思路，主要用于巨砾层和岩石。第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@土压平衡盾构（面板式和辐条式）第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@3、刀盘扭矩刀盘扭矩需根据围岩条件、盾构形式、盾构结构和盾构直径来确定，一般认为刀盘所需扭矩由下式计算：第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@4、刀盘的支承方式切削刀盘的支承方式可分为中心支承式、中间支承式及周边支承式三种。构造示意图如图：第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@各种支承方式的性能及特点如表由表不难看出，支承方式与盾构直径、土质对象、螺旋出土器、土体粘附状况等多种因素有关。确定支承方式时必须综合考虑表中各种因素的影响，通常多选择中心支承式和中间支承式。第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@三、掘进系统-可以使盾构设备在土层中向前掘进的机构，其主要设备是设置在盾构外壳内侧环形布置的千斤顶群。1、总推力的计算盾构的总推力应根据各推进阻力的总和及其所需的富余量决定，其计算表达式如下：第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2、盾构千斤顶的选型和配置千斤顶选型和配置应根据盾构的操作性及管片组装施工方便性等确定，在其选型与配置时，需注意下列事项：（１）千斤顶选型➢①应选用结构紧凑的高液压千斤顶。➢②宜选用重量轻、耐久性好、易于维修和更换的千斤顶。➢③应充分考虑千斤顶的运转性能。（２）千斤顶配置➢①千斤顶等间距配置在盾构壳体内侧附近，在管片全周施加均等推力。但是，由于土质的关系，有时也采用不等间距配置。➢②千斤顶配置时，应使推进轴平行于盾构轴线。为了防止盾构设备转动，有一部分也采用倾斜配置。此时会有弯曲荷载作用于活塞杆上，应予注意。➢③千斤顶的台数：千斤顶的推力和台数应根据盾构外径、总推力、管片结构和隧道路线等因素确定。一般１台盾构千斤顶的推力，在中小断面盾构上为600-1500kN（60-150t），大断面时则为2000-4000

kN（200-400t）。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@管片拼装系统设置在盾构的尾部，由管片拼装机械手和真圆保持器构成。1、管片拼装机械手管片拼装机械手是在盾尾内把管片按照所定形状安全、迅速地拼装成环的装置，包括搬运管片的钳夹系统和上举、旋转和拼装系统。①拼装机械手种类环式、空心轴式、齿条齿轮式第三篇：盾构法修建的地下工程四、管片拼装系统视频资料：盾构管片拼装作业20″第一节 盾构设备的组成Email:362742515@②钳夹系统该系统随着管片的形状而异，会影响管片组装效率。因此，设计时应以夹具能安全、迅速地夹住管片为目的，夹具有手动螺旋式和液压千斤顶式等。③管片自动拼装机械手由管片供给、夹持、定位和接头紧固等装置组成。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@钳夹系统第三篇：盾构法修建的地下工程盾构法隧道施工动画第一节 盾构设备的组成Email:362742515@第一节 盾构设备的组成第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2.真圆保持器当盾构向前掘进时管片拼装环就从盾尾脱出，由于管片接头缝隙、自重力和土压的作用等原因，管片环会产生横向变形，使横断面成为椭圆形。当变形时，前面装好的管片环和现拼的管片环在连接时会出现高低不平（错台），给安装纵向螺栓带来困难。为了避免管片环的高低不平，需要采用真圆保持器。一般可采用下列方法：①利用设置在真圆保持器上的油压千斤顶矫正管片环。

②通过加工盾尾内的结构矫正管片环：一般在盾尾内设置管片导轨以防止管片脱降；或设置真圆保持环以抑制管片变形。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@五、控制系统盾构控制系统是使各设备可靠地工作，使开挖、掘进、出土等相互关联设备和其他设备能平衡地发挥功能，需要注意下列事项：➢①自始至终显示出各设备的运行状态，发生异常时，要清楚地显示出相关信息。➢②设置联锁装置和报警系统，即便出现操作失误，也能确保设备安全。➢③电源断开和紧急停止时，各工作部分应立即停止工作或停止在安全位置上。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 盾构设备的组成Email:362742515@第二节盾构设备的分类按照开挖断面封闭情况分类盾构设备的类型：第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@一、手掘式盾构手掘式盾构的开挖面是敞开的，通常设置防止开挖面坍塌的活动前檐及上承千斤顶、工作面千斤顶及防止开挖面坍塌的挡土千斤顶。开挖采用铁锹、镐、碎石机等工具并人工进行。这种盾构适应的地层是自稳性强的洪积层密实砂、砂砾、固结粉砂和粘土等。对于开挖面不能自稳的冲积层软弱砂层、粉砂和粘土，施工时必须采取稳定开挖面的辅助措施，如压气施工法、地层改良、降低地下水位等方法。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节盾构设备的分类Email:362742515@手掘式盾构工法实例示意图目前手掘式盾构一般用于开挖断面有障碍物、巨砾石等特殊场合，而且应用十分有限。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节盾构设备的分类Email:362742515@二、半机械式盾构半机械式盾构进行开挖及装运石渣都采用专用机械，配备液压铲土机、臂式刀盘等挖土机械和皮带运输机等出渣机械，或配备具有开挖与出渣双重功能的机械。为防止开挖面顶面坍塌，

盾构内装备了活动前檐和半月形千斤顶。适应地层是以洪积层的砂、砂砾、固结粉砂和粘土为主。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节盾构设备的分类Email:362742515@1-挖掘装置；2-工具管；3-导向油缸；4-输土装置；5-盾尾；6-电动机第三篇：盾构法修建的地下工程半机械式盾构构造图：第二节盾构设备的分类Email:362742515@三、机械式盾构在盾构前面的刃口处，装上和盾构直径相应的切削刀盘，以实现全断面的切削开挖。如地层能够自立，或采取辅助措施后能自立时，可用开胸的机械式盾构；如地层较差,又不采取辅助措施时;则需采用闭胸的机械式盾构。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节盾构设备的分类Email:362742515@四、闭胸式盾构设备的基本组成闭胸式盾构设备由刀盘、刀盘支承和切削刀头构成。1.刀盘➢①刀盘形状刀盘的断面形式有垂直于主轴承的平板形、抽芯形和鼓筒形等。a为平板形刀盘，b为抽芯形刀盘，在刀盘中心装备有突出的刀头，可提高开挖性能。c为鼓筒形刀盘，这种设计引入了岩石掘进机的设计思路，主要用于巨砾层和岩石。第二节盾构设备的分类第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@➢②刀盘形式面板式刀盘：是用面板来稳定开挖面，多用于泥水平衡式盾构。设计中，在面板上设有一定的开口装置，以便在开挖停止时关闭，更有效地控制开挖面的稳定；同时，还可用于调节土砂的排出量和粒径大小。轮辐式刀盘：轮辐式刀盘将面板开成辐条，增大刀盘开口率，从而提高排出土体的量和粒径大小，并将土舱内的土压有效地传给开挖面。第二节盾构设备的分类第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2.刀盘支承方式➢①中心轴方式刀盘由中心轴支承，滑动部位的密封短，扭矩损失小。构造简单、制造方便。缺点是机内空间除去驱动部件所占用之外所剩很小，难以处理大砾石。因此，这种方式多用于中小直径的盾构设备。➢②中间支承方式用多根横梁支承刀盘，常用于大中直径的盾构设备。用于小直径盾构时，横梁间隔变窄，土体排出，同时还必须充分研究防止横梁附近粘土附着的问题。➢③支承周边方式刀盘用框架支持，机内中心部位的空间变宽，对处理大砾石、漂石及障碍物有利；但是，必须充分研究土舱内土体容易同时旋转的问题，以及防止刀盘周边的土砂附着等问题。第二节盾构设备的分类第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@3、切削刀具切削刀具的种类有T形刀、屋顶形刀、贝壳式刀和滚刀，应根据地质条件选用多种切削刀。T形刀和屋顶形刀主要用于砂、粉砂和粘性土等比较软弱的围岩，提高了耐磨性的薄壳式刀和对付砾石的滚刀主要用于砾石层、岩层和风化花岗岩等硬质围岩。第二节盾构设备的分类第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@五、挤压式盾构挤压式盾构是将闭胸式盾构的刀盘设计成网格状，同时配上可调的出土装置。施工中，盾构由后方油压千斤顶推进正面贯入围岩，使贯入部位土砂流动，由网格的开口处进入机器内部，再运送至地面。开挖面的稳定是靠调节开口大小，使千斤顶推力和开挖面土压力达到平衡来实现的。仅适用于自稳性很差，流动很大的软黏土和粉砂质围岩，不适用于含砂率高的围岩和硬质围岩。网格挤压式盾构第三篇：盾构法修建的地下工程第二节盾构设备的分类Email:362742515@六、泥水平衡式盾构第三篇：盾构法修建的地下工程泥水平衡式盾构是在机械式盾构的前部设置了泥水舱，并装备刀盘面板、输送泥浆的送排泥管和推进千斤顶，同时在地面还配有分离排出泥浆的泥浆处理设备。开挖面的稳定是靠将泥浆送入泥水舱内，渗透到开挖面并形成不透水的泥膜，通过该泥膜保持水压力，以便泥水舱内的泥水压与开挖面的土压力和水压力保持平衡。一般泥浆处理设备设在地面，故比其他盾构需要更大的用地面积。泥水平衡式盾构适用的地层比较广，从软弱砂质土层到砂砾层都可以使用。但由于难以确保地面施工场地，近年来在市区选用逐渐减少。视频资料：复合泥水式盾构第二节盾构设备的分类Email:362742515@土压平衡式盾构，是在机械式盾构的前部设置土舱，使土舱内和排土用的

螺旋出土器内充满开挖土体，并依靠盾构推进千斤顶的推力给土舱内的土体

加压，来稳定开挖面的土水压。螺旋出土器有轴式、带式和轴式与带式的混

合型３种，可根据地质条件选用。对于高水压和砂土，一般选用轴式；而带式多用于砾石层，由于中心无轴，所以对大砾石的排出非常有利。第三篇：盾构法修建的地下工程七、土压平衡式盾构视频资料：海瑞克土压平衡盾构工作原理第二节盾构设备的分类Email:362742515@1.一般土压平衡式盾构该种盾构是将刀盘开挖的土砂充满土舱，由盾构千斤顶的推进力加压，使土压作用于整个开挖面，并稳定开挖面，同时由螺旋出土器进行排土。这种盾构是在挤压式盾构上安装了切削刀盘，同时使开挖的土砂流动，以便排土。适用于仅仅采用切削刀开挖且含砂量小的塑性流动性软粘土。第二节盾构设备的分类第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2.加泥式土压平衡盾构加泥式土压平衡盾构装备有注入添加材料，促进开挖土砂塑性流动的系统和强力搅拌添加材料及开挖土砂的搅拌装置，通过盾构千斤顶的推进力对土舱内搅拌后的土砂进行加压，并使该泥土压力作用于整个开挖面，使开挖面获得稳定，同时用螺旋输送机排土。添加材料有膨润土、CMC、粘土、高吸水树脂、发泡剂等，可根据土质选用。加泥式土压平衡盾构的适用范围较广，可用于冲积粘土、洪积粘土、砂土、砂、砂砾、卵石土层等，以及这些土层的互层。由于加泥式土压平衡盾构适用的地层范围大，且竖井用地比较少，所以近年来得到了广泛的应用。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节盾构设备的分类Email:362742515@第四节 盾构设备选型分析第三篇：盾构法修建的地下工程盾构选型时必须综合考虑，其目的是达到满足设计要求、安全可靠、造价低、工期短、对环境影响小。盾构选型时应遵循以下几项原则：①结合本工程的地层情况，选择与工程地质相适应的盾构机型，确保施工安全。②选择相应的辅助工法。③盾构的性能应满足工程的掘进长度和线形的要求。④盾构与后续设备、施工竖井等匹配。⑤盾构对周围环境的影响小。⑥工作环境要好，比如要考虑洞内的噪声、温度等。Email:362742515@教学内容Teaching

content□第一节总体设计□第二节管片衬砌结构设计□第三节*设计计算方法□第四节相关结构设计□第五节盾构隧道衬砌结构防水设计第三章 盾构法隧道设计第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@第一节总体设计第三篇：盾构法修建的地下工程盾构法隧道总体设计包括前期的调研、勘察、论证和筹备工作以及平面设计、纵断面设计以及横断面设计。一、设计前期工作设计前期工作主要包括设计前期的调研、论证和筹备工作。其中最关键的是勘察，因为勘察是获取规划、设计、施工及维护管理各阶段所需基础资料的途径。Email:362742515@勘察工作主要有下列内容：1.选址勘察选址勘察必须包括以下项目：土地利用和权利的关系；将来规划；道路类别和路面交通情况；确保工程用地的难易程度；河川、湖沼、海的状况；工程用电和给排水设施。2.障碍物勘察障碍物勘察必须包含以下内容：地上、地下结构物；埋设物；水井和旧井；建筑物及临时建筑物遗迹；正在计划修建的结构物、埋设物。3.地形及地质勘察必须按照下列各项进行地形和地质勘察：地形；地层构成；土质；地下水；缺氧空气、有害气体的有无。4.环境保护勘察为在隧道施工过程中保护周围环境，根据需要应对以下各项进行勘察：噪声、振动；地基变形；地下水；缺氧气体和沼气等有害气体；化学注浆等；施工副产物；熟悉了解环境保护的相关法律。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节总体设计Email:362742515@二、平面设计盾构法隧道在进行隧道的平面布置时，要注意以下三点：➢①隧道的线路应根据隧道的使用目的、使用条件等因素进行规划，应尽可能选用直线或缓曲线，同时必须考虑地表情况、障碍物条件、围岩条件等施工因素。➢②采用小半径曲线时，要对设计、施工进行充分论证。➢③在两条以上隧道平行设置或隧道与其他建筑物近接时，要特别注意相互之间的影响来进行平面布置。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节总体设计Email:362742515@三、纵断面设计1、隧道的覆土厚度决定隧道的覆土厚度时，必须考虑地面和地下结构物的状况、围岩条件、开挖断面的大小、施工方法等。覆盖土层的厚度H，通常选择H=(1-1.5)D，其中D为盾构机的外径。2.隧道的坡度从隧道使用目的考虑，公路隧道、铁路隧道、电力电缆隧道、通信电缆隧道，原则上设计成渗漏水可以自流排放的平缓坡度，以不低于0.2%为宜；从施工方面考虑，为了使施工时的涌水能够自流排放，使坡度提高到0.2%-0.5%为宜。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节总体设计Email:362742515@四、横断面设计1、地铁区间盾构隧道横断面隧道净空断面除建筑界限之外，还要考虑轨道结构、维修躲避用通道、车辆电缆、信号通信、照明、通风及排水等附属设备所需的空间和盾构施工误差（上下、左右偏差，变形和下沉等）。2.公路盾构隧道横断面公路盾构隧道的净空断面除依据对应于公路级别的建筑界限之外，一般还要加上规定的富余量（维修躲避用通道、换气扇或喷气扇设置空间、照明设备、防灾设备、监视设备、管理设备、内装修和附属设备设置空间）和盾构施工误差（上下、左右偏差，变形和下沉等）来决定。施工误差一般从中心向上下左右各取50-150mm，还要充分考虑施工条件来决定。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节总体设计Email:362742515@第二节 管片衬砌结构设计一、主体结构设计1、管片的外径盾构法隧道中由于一次衬砌是采用管片拼装而成的，因此习惯把隧道的外径称为管片的外径（D）。管片的外径取决于隧道净空和衬砌厚度（管片厚度、二次衬砌厚度等）。对于地铁区间单线隧道，管片的外径一般为6m左右。第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2、管片的厚度与幅宽管片的厚度（δ）是指盾构隧道一次衬砌的厚度。对于箱形管片，则为管片的主梁高。管片幅宽（B）是指一环管片在隧道纵向的宽度。根据目前的经验，视隧道断面大小而异，幅宽一般在300-1500mm的范围之内。采用钢管片时，多为750-1200mm；采用混凝土管片时，多为900-1200

mm。第二节 管片衬砌结构设计第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@3、管片的分块盾构隧道的衬砌由多块预制管片在盾尾内拼装而成。从过去的经验及实际运用情况来看，铁路隧道分块为6-11块，其中分为6-8块的较多。上下水道和电力通信等隧道，一般分为5-7块。管片环一般由数块A型管片（标准块）、两块B型管片（邻接块）和一块封顶的K型管片（封顶块）组成。K型管片有从隧道内侧插入的（半径方向插入型），也有从隧道轴方向插入的(轴向插入型))第二节 管片衬砌结构设计第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@4、管片的接头角与插入角由于K型管片插入方式分两种，沿半径方向插入的角度称为接头角（αr，见图3-3-6），沿轴方向插入的角度称为插入角（α１，见图3-3-5b）。第二节 管片衬砌结构设计第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@5、管片的楔形量盾构在曲线段施工和蛇行修正时，需要使用一种幅宽不等的管片环（图3-3-7），称为楔形管片环，当其宽度特别小呈窄板状时称为楔形垫板环。图3-3-7中的β称为楔形角，Δ为楔形管片环中最大宽度与最小宽度之差，称为楔形量。绝大多数混凝土管片的楔形量在75mm以内。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 管片衬砌结构设计Email:362742515@6.管片的拼装盾构隧道管片的拼装方式有两种，通缝拼装和错缝拼装。通缝拼装时，管片衬砌结构的整体刚度较小，导致变形较大、内力较小。错缝拼装时，管片衬砌结构的整体刚度较大，导致变形较小、内力较大。通常将K型管片放在隧道拱顶90°范围以内。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 管片衬砌结构设计Email:362742515@第二节 管片衬砌结构设计第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@二、细部设计1、管片的分类（１）按材料分类球墨铸铁管片强度高、延性好、易铸成薄壁结构，管片重量轻，搬运安装方便，管片精度高、外形准确、防水性好，但加工设备要求高、造价高，需翻砂成型后用大型金属切削机械加工。钢管片主要用型钢或钢板焊接加工而成，其强度高，延性好，运输安装方便，精度稍低于球墨铸铁管片，但施工时在施工应力作用下易变形，在地层内也易腐蚀。钢筋混凝土管片-目前最为常用有一定强度，加工制作比较容易，耐腐蚀、造价低，是最常用的管片形式，但比较笨重，在运输安装过程中易损坏。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 管片衬砌结构设计Email:362742515@（２）按断面形式分类施工条件和设计方法的不同使管片具有不同的形式，大致可将管片分为箱形、平板形。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 管片衬砌结构设计Email:362742515@2、管片的接头构造管片接头分为环向接头和纵向接头，管片接头应根据所需要的强度、组装的准确性、作业方便性和防水性确定。目前所采用的接头有螺栓接头（最常用）、铰接头、插销式接头和榫接头等。第二节 管片衬砌结构设计第三篇：盾构法修建的地下工程第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@Email:362742515@4、管片的注浆孔与吊装孔管片上必须按需要设置注浆孔，以便能进行壁后注浆，通常多在每个管片上设置１个以上的注浆孔。不过，注浆孔数量的增加，会引起漏水量的增加。有通过从盾构机一侧进行同步壁后注浆，以减少注浆孔的趋势。一般内径采用50mm左右。管片上也应设置吊装孔，混凝土平板形管片和球墨铸铁管片大多将壁后注浆孔同时兼作吊装孔。而钢制管片则另行设置起吊用的配件。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 管片衬砌结构设计Email:362742515@第四节 相关结构设计一、始发竖井与到达竖井的设计1、竖井断面形状

竖井断面形状包括水平断面形状和竖直断面形状。竖井的形状与竖井的深度、大小、挡土墙的形式及支撑挡土墙的方式等因素有关。第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@从净空使用角度而言，圆形竖井是不利的，有时主要是从建筑物的强度考虑才采用圆形。第四节 相关结构设计第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2、竖井设计（１）支护结构形式支护结构主要有横撑、锚杆支护的结构和钢板桩以及连续墙式的无支护结构。在设计中，主要考虑水平方向的刚度，故挡土结构多使用连续墙和钢板桩，形状也多采用能发挥无支护结构优点的圆形或多边形形状。在竖井较深的场合，采用圆形连续墙的非常多。（２）埋入深度挡土结构物埋入深度常根据开挖底面稳定性（涌砂、隆起、基础膨胀）或地下水处理方法决定。一般来说，当作用于挡土墙的荷载很大时（用先拱后墙衬砌法），必须研究垂直支持力。第三篇：盾构法修建的地下工程第四节 相关结构设计Email:362742515@二、联络通道设计地铁列车运营中发生意外事故时需将旅客迅速、方便地疏散到另一区间或安全地带，这就需要在区间隧道中设置联络通道。一般联络通道设计在区间隧道中部最大埋深处，这样可以在联络通道内设置泵站，用于区间隧道内积水的汇集和排放。第四节 相关结构设计第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@三、盾构竖井【补充内容】作用：安装、拆卸盾构；出碴、进料、人员进出的通道；作通风井；可用作盾构调头竖井形式盾构始发竖井盾构接收竖井（到达井）中间竖井：长大隧道，因盾构检修、隧道通风、路线中途改变方向设置的竖井。国产盾构机刀盘下井！超级牛！机场联络线：首个工作井基本完成

2021年3月盾构始发

3D动画制作-地铁盾构下井组装掘进全过程第三篇：盾构法修建的地下工程第四节 相关结构设计Email:362742515@第五节 盾构隧道衬砌结构防水设计1、防水原则盾构隧道衬砌结构防水设计应根据工程地质、水文地质、地震烈度、结构特点、施工方法和使用要求等因素进行。并遵循“以防为主、多道设防、刚柔结合、因地制宜、综合防治”的原则。2、防水标准《地铁设计规范》（GB

50157-2013）规定：盾构区间隧道整体防水等级为二级，结构不允许漏水，结构表面可有少量湿渍。但各部防水要求有所区别：第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@《地铁设计规范》（GB

50157-2013）第三篇：盾构法修建的地下工程第五节 盾构隧道衬砌结构防水设计Email:362742515@3、防水设计盾构隧道的渗漏一般出现在管片自身小裂缝、管片的接缝、注浆孔和手孔等处，其中以管片自身小裂缝和接缝处渗漏较多，因此盾构隧道的防水工作以一次衬砌管片部分的防水以及环片接缝的防水为重点。盾构隧道衬砌结构防水体系包括管片结构自防水、接头防水以及隧道与工作井和联络通道连接处的防水。第三篇：盾构法修建的地下工程第五节 盾构隧道衬砌结构防水设计Email:362742515@教学内容Teaching

content□第一节管片制造、存储与运输□第二节盾构的始发与到达□第三节*盾构法隧道施工组织管理□第四节辅助工法第四章 盾构法隧道施工第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@第一节 管片制造、存储与搬运第三篇：盾构法修建的地下工程一、管片制造1、制造管片的材料要求制造管片的材料有多种，例如铸铁、钢材和混凝土等，其中钢筋混凝土应用最为广泛，其组成主要包括钢筋、水泥、砂子、石子、水及外加剂等。2、钢筋混凝土管片制造要求制造管片时，应保证规定的性能和尺寸精度要求。Email:362742515@3、管片检查制造单位为了加强质量管理，需要对制造好的管片进行检查，一般来说，主要检查项目有：材料检查，外观检查，形状尺寸检查，临时拼装检查，性能检查，其他检查。第一节 管片制造、存储与搬运第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@4、钢筋混凝土管片制造程序①管片钢模制造与进场。②管片钢筋骨架的制作和人模。③管片混凝土浇筑与振捣④管片运输、堆放。⑤管片出厂检验。东六环改造盾构管片是这么做出来的第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 管片制造、存储与搬运Email:362742515@二、管片存储与搬运1、管片存储①管片存储时，应采取适当的防护措施，以免被损坏、腐蚀和污损。②管片上贴有防水条时，注意不要损坏该防水条。③管片接头和管片环接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫以及防水条等附件必须分别打包，保管在固定的地方，以免丢失。保管时必须注意，不要让这些附件接触到雨水和露水等产生的潮气。特别需要注意的是不要出现锈蚀，不要粘附灰尘、砂粒等，以防降低品质。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 管片制造、存储与搬运Email:362742515@管片堆放场第一节 管片制造、存储与搬运第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@管片堆放受力架在下雨天中，用油布遮盖管片，对管片的止水带起保护作用。橡胶膨胀止水带遇水膨胀，失去止水效果。第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2.管片搬运①管片运输和搬运时，注意不要使其损坏。②管片接头和管片环接头上使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫和防水条等附件，应分别打包并注明品种、数量后再运输。此外，1个包装箱的重量应按运送方法确定。第三篇：盾构法修建的地下工程第一节 管片制造、存储与搬运Email:362742515@第二节 盾构的始发与到达第三篇：盾构法修建的地下工程盾构隧道施工五个阶段：Email:362742515@一、盾构的始发盾构始发前，首先要正确地安装就位，使之贯入围岩并沿着规定的路线进行掘进。所谓盾构的始发，是指在始发竖井内利用临时组装的管片、反力台架等设备，使台架上的盾构从井壁上的始发口处贯入地层，并沿着规定路线掘进的一系列作业。视频资料：盾构始发始发与到达作业时盾构掘进施工最容易发生事故的，也是最关键的。第二节 盾构的始发与到达第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@1、始发段地层加固加固目的：防止拆除临时墙时的振动荷载影响，保证围岩自稳及防止地下水流失，防止地表沉降。加固范围：隧道衬砌轮廓线外左右两侧各3m，顶板以上3m，底板以下2.5m；加固长度按土质而定。加固长度：富水地层加固长度＞盾构本体长度（刀盘+盾壳）加固后检测：钻孔取芯试验测强度，取芯试件无侧限抗压强度≥1MPa，内聚力≥0.5MPa；钻孔检测渗水量等。加固方法：主要使用的有化学加固法、置换法、开挖回填法、双重钢板桩法、切削临时墙法等。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 盾构的始发与到达Email:362742515@第二节 盾构的始发与到达第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2、始发设备盾构始发的设备包括始发台座、反力设备、入口及密封垫圈。3、始发作业始发作业主要包括始发准备、拆除临时挡土墙和掘进。第二节 盾构的始发与到达第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@第二节 盾构的始发与到达第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@盾构到达，指盾构掘进到达竖井的井壁处，从井内侧把井壁上的到达口挡土墙拆除，随后盾构进入井内台架上的一些列作业。第三篇：盾构法修建的地下工程二、盾构设备的到达盾构机出来的瞬间第二节 盾构的始发与到达Email:362742515@1、到达段土层加固第二节 盾构的始发与到达第三篇：盾构法修建的地下工程Email:362742515@2、到达作业盾构设备的到达作业主要包括到达竖井前的掘进、盾构的到达、临时墙的拆除。（１）到达竖井前的掘进到达之前，要充分地进行基线测量，以确保盾构的准确到位。（２）盾构的到达由于刀具不能旋转或推力上升等机械操作方面的变化，虽然能察觉到已到达临时墙，但仍应从到达竖井的临时墙钻孔和测量来确定盾构的位置，再确定是否停止推进。（３）临时墙的拆除拆除临时墙前，在临时墙上开几个检查口，以确认地层状况和盾构到达位置。临时墙的拆除与始发相同，作业必须迅速进行，力求稳定地层。第三篇：盾构法修建的地下工程第二节 盾构的始发与到达Email:362742515@第四节辅助工法第三篇：盾构法修建的地下工程一、压气法1、压气法分类压气法是通过在隧道内设置隔墙来完成的，隔墙的作用是把普通的大气压区与压气区隔离开来。根据隔墙设置位置的不同可将压气法分为三种：把隔墙设置在始发竖井附近，对整个隧道加压，称为全隧道压气法；把隔墙设置在隧道中的某一地点，只对隔墙至盾构切削面的隧道区段加压，称为部分隧道压气法；把隔墙设置在盾构机的切口环和支承环之间，使整个切口环部位形成一个密封的气压舱（即闭胸式盾构），对该密封舱加压，称为局部压气法。Email:362742515@2、压气法作用压气工法的作用：利用气压阻止切削面涌水，防止切削面坍塌；气压自身具有较好的挡土作用，可使切削面稳定；压气可使地层脱水，充分发挥土体的固有强度，使土体的抗剪强度提高，从而提高切削面土体的自稳性。3、压气法适用范围压气法是敞开式盾构稳定切削面的主要措施。在下列情况下，压气法占有主导地位：①对于长距离掘进必须人工更换刀具的隧道。②必须人工进入舱室拆除障碍物的隧道。③河底、湖底、海底覆盖土层较薄和土质复杂等风险性大的隧道工程。④大深度和高水压盾构隧道。采用压气法施工时，事先必须充分研究防止压气法施工造成特有灾害的问题。第三篇：盾构法修建的地下工程第四节辅助工法Email:362742515@4、压气法的缺点压气工法主要有以下缺点：①压气法的气压不能过大，以免对作业人员的身体造成伤害。②工作效率低。③与注浆等其他辅助工法相比，设备规模大、工序复杂、成本高。

④有时只用压气法稳定切削面较为困难，必须