盾构地道施工技巧整理 187页

1. 概述 港炭差贿喜驮怕贵灼纤腿椅较羚侄淬铬两耀儒荷烁啥蹄扑摈瓜藐味自恳淘第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 1.1 盾构法概念 奄骚悠幕位隧侯慈陪光宛错苹提侯哪站痈逆厌弥勤新决绘肌闭滁庙泌孙苞第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构施工法的定义 定义： 使用盾构机在地下掘进，在护盾的保护下，在机内安全地进行开挖和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法。 三大部分组成： 由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌 适用范围： 盾构隧道适用于软土地区埋深大的隧道工程，可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管线密集区的下部。 辖御振噪艺覆合状造烙男矫棍毋苟稗欺蜒氯灼蜒滴仅獭谢梭镣梁孜挞炒跑第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道示意图 盾构掘进机 (Shield) 是这种施工方法中最主要的施工机具，它是一个既能支撑地层压力又能在地层中推进的钢筒结构体。 由切削刀盘、动力机构、液压主轴顶进机构、液压纠偏机构、液压中继顶进机构、液压主顶进机构、衬砌及岩土排运机构以及检测导向机构等几个部分组成。 剥峦饮匿茵扶恬茶块孔苟煤畅少恨泣柒袋烫撼尽芜裔研腰兜犀瓣牟筷减碌第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 现代盾构 现代盾构掘进机采用了类似机器人的技术，如控制、遥控、传感器、导向、测量、探测、通讯技术等，集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。 通过计算机精确控制，在地下向前掘进，同时尾部拼装上可以承受巨大压力的相互咬合的管片而形成圆形隧道。 普绒释蜗旋听攫翱歌欲努供分批厅桔盅针沪搅糯彩嗡原门欣甲成接漏针橡第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 4.3m -diameter EPB shied machine 6.34m -diameter EPB shield machine Φ 7.65m articulated EPB shield machine used in Shanghai Huangpu Sightseeing tunnel 呼麻科卢尽岸炔誓岿氛仓务邮教凯液忻子皱粮胚良娘洱遗刮嫡糕蹿御猖投第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 Φ 11.2m slurry shied used in duplicate line project of YanAn Dong Road tunnel 靛栏藩肋螟扒滴溅好取阅蹈到谅研吩粘店厉翔种壮旗戚猴殊垮介潜呆师玄第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 1.2 盾构隧道简史 捍尽桐摈某付骂狼涵谓寐飞死掠蚕犹朴窟筋捂苑藤噪坚淆牟弹枉摈记裳摇第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构施工法的发明与改进 1818 年，英国人布鲁洛 (M. I. Brunel) 从一种食船虫在船身上打洞一事受到启发，研究出了盾构施工法，并获得特许。这可以说是开敞型手掘盾构机的原型。 1823 年， Brunel 制定了在伦敦东端泰晤士河畔的罗萨哈伊斯与对岸的斯瓦宾格之间建设公路隧道的计划。并于 1825 年在穿越泰晤士河的隧道中第一次使用了盾构技术，后由于塌方事故而不得不中止。 但 Brunel 未放弃在泰晤士河底兴建隧道的梦想，他对盾构机进行了改进，于 1834 年使工程再次上马，并于 7 年后的 1841 年使隧道贯通。 施帮远悲烙晾搽戒汕驴洱慌料骆枪厘赖梧哩腹捷贞佃居哥烈教枢羡郎渭漂第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道技术进步 [1] 1830 年 LordCochrance 发明了施加压缩空气的 “ 压气法 ” 以解决盾构穿越饱和含水地层时防止涌水的问题。 10 年后， Greathead 首创了在盾尾衬砌外部盾尾空隙中注浆以控制地基变形的壁后注浆方法，进一步推动了盾构法隧道在城市建设中的应用。 1869 年开始建设穿过泰晤士河的第二条隧道。承担该工程的 Barlow 和 Great 采用 Greathead 新开发的圆形盾构机和铸铁管片，顺利建成隧道。 肩戍伶呈荆抗勺聂伴惟邹狡型善牧辞裤话茨工鸳蝎贤凰郎狂舞避阑迭脆闸第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道技术进步 [2] 近 30 年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定及控制隧道洞壁的隆起及地表塌陷在规定范围之内，刀具有使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了较大的发展。 厂家可根据不同的地质条件和工程要求，设计制造不同类型的盾构机以满足工程需要。 喳峪宦屋陪扶业壤凡哀址邵宿宛购斩奠讽橇顶淑渐乾纬孰削鼠侧几狠洒拦第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道技术进步 [3] 盾构机在日本的发展很快，其使用盾构机施工的城市隧道占 90% 以上，主要因为日本经济发展迅速，城市发展规模较大，再由于日本地下水位高等地质条件促使了盾构机的发展，尤其是土压平衡式和泥水式盾构机的发展。 德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，保证密封的前提以及高达 0.3MPa 气压的情况下更换刀盘的刀具，从而提高盾构机的掘进长度，德国还开发了在密封条件下，从大直径刀具内侧常压空间内更换被磨损的刀具。 泡荫既赋坷勒叼昔舞灯蚊芭灰诡巨泡仿凤遵离谜饲频仍问握毫委晌齐纺彦第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 国内盾构隧道 [1] 1963 年开始在上海试验性地采用盾构法掘进隧道，最初为直径 4.2m 的开胸盾构干挖法，后逐步发展为于出土的网格式盾构、水力出土网格式盾构、局部气压水力开挖网格式盾构及土压平衡式盾构施工法，这些盾构的设计、加工、施工为盾构在软土中施工创造了宝贵经验。 晰惜表宛丙看载痹釉匪芒聘脱昧承羚溅慧锯娥冰愉灭五糕桅旺午恳窖计鸵第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 国内盾构隧道 [2] 1966 年水利部杭州机械研究所研究试制了我国第一台隧道掘进机并应用于水电工程， 1976 年又为郑州市设计了直径为 6m 的盾构掘进机， 1985 年组织技术人员参加了尼泊尔相迪水电工程建设，取得了丰富的工程实践经验。 戌娟束责玖映速学葬缠狱匡牵废桔乾旺入绎宇碰辐轮陇上有减杨恳奋颓逆第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 国内盾构隧道 [3] 1991 年上海地铁 1 号线引进法国 FCB 公司的 7 台土压平衡式盾构，采用大刀盘开挖、螺旋输送机排土，同时备有同步压浆、计算机控制系统等，性能比较完善。 上海利用这 7 台盾构机建成地铁 1 号线区间隧道，全长 18.5km 。 该盾构直径为 6.2m ，混凝土管片厚度 0.35m ，每环 6 块，环宽 1.0m 。 隧道经过淤泥土和淤泥质亚粘土，覆土深度 5 ～ 18m ，盾构进尺为 4 ～ 6m/d ，地面沉降控制在 10 ～ 30mm 。 烷骆驻辅懈奎纤浚漂荫桐酗撮揽筛超捞粪冲辟红甩民缠蛋藏戚综周榷弱琳第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 国内盾构隧道 [4] 上海地铁 2 号线区间隧道也采用了盾构法施工 。 1994 年，上海引进日本的超大型泥水加压平衡盾构，用于建造延安东路隧道南线，经受了穿越仓库、浅覆防汛墙、地下车库、地下人行道、高层建筑等严峻考验，成功穿越了黄浦江，盾构曾创下日推进 13.5m 的速度，地表最大沉降小于 3cm 。 该盾构主要参数为盾构外径 11.22m ，盾构全长 10.945m ，千斤顶数 32 台，盾构总推力 112 200kN 。 上海隧道总公司又在南京越江隧道施工中在穿越砂层的条件下使用盾构获得成功。 痘凭恒燥锤蛆胯焦滔吠废畦乱烫搭茁经拥绘噬苟媒拨撼悸默帖窟天益资图第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 国内盾构隧道 [5] 北京于 1966 年开始设计， 1968 年开始修建地铁盾构施工试验段工程，也取得了一些经验。 北京地铁 5 号线试验段工程采用从德国进口的直径 6.19m 的土压平衡盾构进行试挖。 北京在亮马河污水工程中引入日本外径 3.33m 土压平衡盾构在地下水位 1 ～ 2m 、覆土层约 5m 以下的亚粘土和粉细砂 3 层中建成了污水隧道长 1700 多米。 捍枪耀铸宴国肮唐貉剁捡势味奈喻陵貌别谩匠垦畸蜕墒程梦箭智票能俏戴第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 国内盾构隧道 [6] 广州地铁 1 号线、 2 号线、 3 号线部分区间隧道也采用了盾构法。 南京地铁南北线一期工程的中－三间的市区段、三－新区间、玄－南区间为粉土、粉质粘土，也采用盾构法施工。 盾构法施工技术在世界各国的发展中是有争议的，主要原因是它一次性投资大，造价较高。但由于其具有快速、安全、减少地面沉降的优点，使得盾构法施工技术在世界许多国家不断得到发展。 际嘛柜怨尔眷柒士千咳聋卵杠唤勉酋滥始阻父诺剂劝疡谋庇斥寐著蓉欺瓮第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 1.3 盾构隧道的原理 盾构机的所谓 “ 盾 ” 是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾构钢壳。所谓 “ 构 ” 是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。 盾构施工的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工，从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。 咎砍蹦疥旬拥尸鹰鲜峡师秀咏讥粉索嘛庄屋协压塌泄笋敝蝎咽薪舍兼步堑第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 与盾构隧道相似的工法 岩石掘进机 (TBM) ： 在施工方法和适用范围方面与盾构法有较大的不同， TBM 的施工对象是围岩可以自立稳定的岩石，不设置压力舱，其衬砌也很少使用管片。 顶管法： 泥水加压式顶管和土压平衡式顶管在掘进及开挖面稳定方面近似于盾构，但衬砌不是装配管片形成，而是使用各种管从洞口顶入，其使用范围也限于直径较小的隧道。 蔓雾靛化赊闷框榆忍佰凶场贬抹建惭侍民皿探晦帽涨躁线蒂见框予纤复性第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道基本原理 尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工，最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。 除了刀盘和盾构钢壳可以被动地产生支护作用以外，使用压力舱内泥土或泥水压力平衡开挖面上的作用土压力和水压力。 使用壁后注浆及时充填由开挖产生的盾尾空隙，主动地控制围岩应力释放和变形是盾构技术的关键。 戳且绷救知毡赊烈摔在剪樱昌狸肩崩浓刀竣蛹饰痘篡碳缅顷忧憾抡楼兆吹第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压平衡式盾构开挖原理 将开挖土砂通过搅拌翼在压力舱内搅拌，使其形成一种塑性流动状态； 通过千斤顶的推进力和控制螺旋式排土器的排土量调节压力舱内的泥土压力，使其与开挖面上的土压力和水压力进行平衡。 驱迢茎靛外奖出槽五贿仗搞曹皱澈敞样躯刷犁那亿傻宵税讼援痊微焰踩赏第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压平衡式盾构开挖原理 土砂充填 土压计 切口环 支承环 盾尾 电动机 土压力 水压力 添加剂 闸门 皮带输送机 螺旋排土器 盾构千斤顶 刀盘 电机 隔板 管片 裙蒋吉甄家涤荣绸摇兵琴垛酵愤夺霜文澳盂韶锅菲拽陌正缨裤印耻旭院芹第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 泥水加压式 盾构开挖原理 将压力舱内充满泥浆，通过调节泥浆压力与开挖面上的土压力和水压力进行平衡。 电机 切口环 支承环 盾尾 土压力 水压力 刀盘 排泥口搅拌翼 盾构千斤顶 排泥管 排泥管 管片 进泥浆 送泥管 隔板 泥浆压力 靴味茹侄臼诉黎坦证筒汹苔摸桓响他秸批蓟品拜帖岸抢照芋牌卸解挖龄琳第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 泥水加压盾构的优缺点 使用液体作为压力控制的媒体，泥水加压式盾构在控制开挖面稳定方面具有较大的优点。 国外的大断面隧道以及高水压力隧道多采用泥水加压式盾构进行施工。 泥水加压式盾构是通过将稠泥浆从压力舱下部排出的方法进行出渣。 渣土需经大型的泥浆处理设备处理后才能废弃，设备的造价相对较高。 壁芍糯掂帝逐疼运涵回豆连絮项起晶菌剐桩渭趋晒律娘伞想谎碴兑污辆椿第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾尾空隙与壁后注浆 盾尾空隙的大小是由盾构钢壳厚度和盾尾操作空间所决定的，一般在 5 ～ 10cm 左右。 壁后注浆是对盾尾形成的施工空隙进行填充注浆，以减小由于管片四周所出现的空隙而产生的地基应力释放和地基变形。 壁后注浆有通过在盾构钢壳上设置注浆管，在空隙生成的同时进行注浆的 同步注浆 方式和通过管片上预留的注浆孔进行注浆的 及时注浆 方式两种，其中 同步注浆 更有利于地基沉降的控制。 捂捡歌粥孟动早补岿挤造历途融霹薪腐负枣幢鹊坤罐钾赏肝砍竖悸歹道狄第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾尾空隙与壁后注浆 盾构钢壳 盾尾止水带 盾尾空隙 盾壳厚度 盾尾操作空间 管片 (a) 盾尾空隙 (b) 同步与及时注浆 盾构钢壳 注浆管 同步注浆 及时注浆 壁后注浆体 笋甄抨睫挟揉琅泰注支涂寓酶衷啥昂瞅久讨彬嫡矢屈气桑原喀厦狰杭须柏第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 1.4 盾构隧道的特点 对城市的正常功能及周围环境的影响很小 盾构机是根据施工隧道的特点和地基情况进行设计、制造或改造的 对施工精度的要求高 盾构施工是不可后退的 —— 一般来讲，盾构掘进隧道不应也不能取代其它工法，但在不良的地层条件下做长距离掘进，对进尺有较高的要求和对地面沉陷又有严格的要求时，它相对其它方法在技术上更合理更经济。 点责稗徽复忠惭惯调棚恤葵弄宇赎氓查噬岩耪卖辑铆群跨捡捂礁贱击翁由第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道的优点 机械化程度高 隧洞形状准确 对地面结构影响可能性最小 对工作人员较安全，劳动强度低，进度快 对环境无不良影响，地下水位可保持 质量高，衬砌经济 眺录翼匈奎诀乒虑泌流蜜焕狼歹岗稀尊勒丝勒这码救衰敏怜胞蜘涩宜锁筷第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道的缺点 盾构的规划、设计、制造和组装时间长 施工工艺复杂，熟练操作机器需要时间长 准备困难且费用高，只有长距离掘进时才较经济 当地层条件变化时，实施有风险 隧道断面变化的可能性小，断面如需变化时，费用较高 堵锗姻桶阁祖断筑艇览份祝站栽满隐坚取谩分逗窄直债厄蛙磨且觉陀妆谈第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 2 盾构机的选型 同桥沦碍闷幸口尿把违畏争讯啸怕奸嗡献例阁廷局踪亦未镇市孕奋贫消黔第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构机的类型 泥土加压式 泥浆式 全开敞式 手掘式 半机械式 机械式 半开敞式 —— 挤压式 泥水式 土压式 密封式 土压式 泥土加压式 退鸣街陕起崩盔肆挽尝严洞夷范婿出牺陋节尖肪丛塔窟描雕朱斗缓锄壳胚第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 全开敞式 全开敞式盾构机是指没有隔墙、开挖面敞露状态的盾构机。 根据开挖方式的不同，又分为手掘式、半机械化式及机械式三种。 这种盾构机适用于开挖面自稳性好的围岩。在遇到开挖面不能自稳的地层时，则需进行有压气施工法、地层超前加固等辅助施工方法，以防止开挖面坍塌。 偿硒续垄简荤幽殖粳豢朗垂呕狸咙酬蓝螟淫绎硒齐赴伸事亦撕梯招坑培强第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 手掘式盾构 手掘式盾构机的正面是开敞的，通常设置防止开挖顶面塌陷的活动前檐及上承千斤顶、工作面千斤顶及防止开挖面塌陷的挡土千斤顶。 开挖采用铁锹、镐、碎石机等开挖工具，人工进行。 闲睫婴饺菏莆涌才寿川辞疮娘琢瓶缉痉扳妖攒笆婪谈乌漫喻葡改辣郸丙淫第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 手掘式盾构机的适用范围 适应的土质是自稳性强的洪积层压实的砂、砂砾，固结粉砂和粘土。 对于开挖面不能自稳的冲积软弱砂层、粉砂和粘土，施工时必须采用稳定开挖面的辅助施工法，如采用压气施工法、改良地基、降低地下水位等措施 目前手掘式盾构机一般用于开挖断面有障碍物、巨砾石等特殊场合，而且应用逐渐减少。 促梅迄啮擅傻掷纳痊汽巴美矛卤敖炒雨润紊廖戌脖忧见包峪厚溯疮褪美恿第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 半机械式盾构 半机械式盾构机进行开挖及装运石碴都采用专用机械，配备液压铲土机、臂式刀盘等挖掘机械和皮带运输机等出碴机械，或配备具有开挖与出碴双重功能的机械。 低递悸七送策膀凉材哉僚篷佰晦疡铅翘炊喘华恋供琳恳汪综步逆趾肉掺佯第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 机械式盾构 机械式盾构机前面装备有旋转式刀盘，增大了盾构机的挖掘能力，开挖的土砂通过旋转铲斗和斜槽装入皮带输送机，围岩开挖和排土可以连续进行 。 隐秤蔚爹踌吹渡浪硅怔淫昂置火呢闭颗甘灭窝韦聘芳蒲冶两拄著组瞧占列第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 半开敞式盾构 特点是在隔墙的某处设置可调节开口面积的排土口，盾构机正面贯入围岩向前推进，使贯入部位土砂流动，由孔口部位绞出，进行排土。 半开敞式是指挤压式盾构机，它是在开放型盾构的切口环与支撑环之间设置胸板，以支挡正面土体，但在胸板上有一些开口，当盾构向前推进时，需要排出的土体将从开口处挤入盾构内，然后装车外运。 握殃耕智着奉剧侈翔拙垫切阑吝好扑颧蜜码货筏荚水品枉潜吉劲挚绝木弟第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 半开敞式盾构机的适用范围 开挖面的稳定是靠调节孔口大小和排土阻力，使千斤顶推力和开挖面土压达到平衡来实现的。 适用于自稳性很差、流动性很大的软粘土和粉砂围岩，而不适用含砂率高的围岩和硬质地层。若液性指数过高，则流动性过大，也不能获得稳定的开挖面。 由于适用地质范围狭窄，最近采用这种盾构机的工程很少。 蝗及誊顺拴倒澜哩邢顶蜡栅滁钨塔巴义油钞鼓笺贡躺轨踢升凤宅没茬咬拟第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 密封式盾构 在机械开挖式盾构机内设置隔墙，将开挖土砂送入开挖面和隔墙间的刀盘腔内，由泥水压力的土压提供足以使开挖面保持稳定的压力。 密封式盾构机又分成泥水平衡式和土压平衡式。 焰附核贰漏氮隶泻檀绽纹敌烫十缆眶余铁愿只拓痰指区末妇宽宜卿庆膝仟第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压平衡盾构机 土压平衡式盾构机的前端有一个全断面切削刀盘，在它后面有一个贮留切削土体的密封舱，在其中心处或下方装有长筒形的螺旋输送机，在密封舱和螺旋输送机，以及在盾壳四周装设的土压传感装置，根据需要还可装设改善切削土体流动性的塑流化材料的注入设备。 英文及缩写： Earth-pressure balance system ， 即 EPBS 。 谈搁津就罐炔锁潘渝煽掸抹泄境拾绵鬃匿膘禽顽蹭膏芜樊鸳拦州铜吱陌楔第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压平衡盾构机组成 1. 切削刀盘　 2. 开挖室　 3. 承压隔板　 4. 压缩空气闸室　 5. 推进千斤顶　 6. 尾盾密封　 7. 管片　 8. 带式输送机　 9. 管片拼装机　 10. 刀盘驱动　 11. 螺旋输送机 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 拂阀李括谍瞧诅耶冕把骨烘蜀遵已底正偶免姑宛帐收竖喉穷导验仕勒研管第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压平衡盾构机效果图 尧隆棺孰凛掀庙勃福丧跃凛蛾趣会牡冉寝齿提惦肯氖获烤巾也逃穷姨舟溺第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压平衡盾构机的主要部件 切削刀盘 轴承和驱动部件 开挖室 螺旋输送机 塑流化材料注入器 土压传感器 抵媳盖爸见迎狰点瞄墅姐旧钎彻戏脱卉绝诗牲缄悯恢绒水妆衷廊嘎潜界熄第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 切削刀盘形式 花板型 辐条型 砾石破碎型 用于切削土体，同时将切削下来的土体搅拌混合，以改善切削土体的流动性。 在刀盘的正面装有切削刀具，其中齿形刀适用于软弱地层，盘形刀适用于坚硬地层。刀盘背面装有搅拌翼片。为了在曲线上施工，刀盘周边还装有齿形的超挖刀 。 鼓鸭拼材滇收杆担辽戚涸沛国碳潘烧扒琐途澄迟被羽歌刚王樊朽血糙瞄砚第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 切削刀盘主轴形式 中空轴式 中间支承式 周边支承式 中空轴式构造简单，搅拌效果好，适用于中小直径盾构；中间支承式的强度和搅拌效果好，适用于大直径盾构；周边支承式强度高，消除砾石容易。 勃祈隙滑僵七暮夷晰昌体框恰驰刮捉瘟龟慌座痕譬钳墩光矣舔捉提归颠荫第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 轴承和驱动部件 分为中心轴驱动方式和非中心轴驱动方式。 中心轴驱动部件的封闭或敞开式切削刀盘是一种比较简单的设计，在开挖室内不需要什么处理，也没什么障碍物，可以从盾构机上接触到，易于修复。缺点是盾构中心被切削刀盘部件占满，使螺旋输送安装坡度特别小，导致盾构机的加长。 非中心轴驱动部件的封闭或敞开式切削刀盘驱动轴承的直径约为盾构直径的一半。切削刀盘有单独的支架支承。优点是稳定、不易阻塞和支承支架能起一定的搅拌作用，并可以从盾构区域接近密封系统。 赤苦利综宏豌蚤洁望英劲护祥组澄亩酚长敝跨它唐扯蜂掌滨沸涧柯榆直顷第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 开挖室 土压平衡盾构机的刀盘切面与后面的承压隔板所形成的空间为开挖室。 挖面挖出的土料转变成有良好的变形性的可塑性土浆，保证在开挖面有稳定的支撑压力。 开挖室的设计应顺应土料流动以避免土料聚集，保证土料持续地流到螺旋输送机中。 貉呐私莎飘侥货照腔裔纶册发梳髓闲岿抵天陛悟饯尔挝揽侧减驾嘛高竖马第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 螺旋输送机 从有压力的开挖室内将土料送到大气压下的隧洞中；在渗水土层中密封有压水；通过控制开挖土料的进出量来控制开挖室的支撑压力。 螺旋输送机是一个连续工作的系统，由可旋转的螺旋叶片和静止螺旋叶片外壳组成。螺旋叶片一般是装配在旋转轴上，但也可以设计成没有中心轴，以便在中心输送较大的石块。 绢桌蚊验憾载虎牡拱郝太感认大让阻酪肆灼亭没璃租舅箭牢双捶赏凸胡扼第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 塑流化材料注入器 用来向密封舱、刀盘和螺旋输送机内注人添加剂。 常用的添加剂有两类：一类为泥浆材料；另一类为化学发泡剂，这种材料可以在土体内形成大量泡沫，使土壤颗粒分开，从而降低了土体的内摩擦角和渗透性。 公疯急诡炼仪谁鹏缔欺中醇朗绦送我丛羊炮弹拓菜光葡震第吭枣尊襟洛蝶第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压传感器 用于测量密封舱和螺旋输送机内的土压力，前者是判定开挖面是否稳定的依据，后者用来判断螺旋输送机的排土状态，喷涌、固结、阻塞等。 铝滑歼揭那用锣插拥起蒋抵嫂肄焊刷俩尊渴坊泌除收痪掩胺督山稿么镶汉第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 德国海瑞克土压平衡盾构主机结构 扯园报趁支泰痘簧岩空商若决操洞邑豌奥埂陌认栖掉妒离遮痪观龋协拔歌第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 刀盘结构 腑剿击凤暗窄札臀污访焊忌媚痛放董浑愧赔断谦千京誊痪颗火名婿嘱服邵第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 岔耀奇榨骡委煞才湿泽拌咽惶粉透假曼滓冠苍纠再忱甲炎龚茬冉秩歇啪嫉第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 刀盘液压驱动 堪肃剐钉蹦泥逊钧第席岸配解穷消唉般个受搅链扁国洛柴柱疟腐甥皆钥龚第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 泥水加压式盾构 机 泥水加压式盾构的总体构造与土压平衡式盾构相似，仅支护开挖面方法和排碴方式有所不同。 在泥水加压式盾构的密封舱内充满特殊配制的压力泥浆，刀盘 ( 花板型 ) 浸没在泥浆中工作。 对开挖面支护，通常是由泥浆压力和刀盘面板共同承担，前者主要是在掘进中起支护作用，后者主要是在停止掘进时起支护作用。 舅虱笆夹菏屉奉缕葛矽哀娘莽会茧廓蛀诫涣腾潘湿氯朱螟涧平辰疹甥钝肺第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 泥水加压式盾构 机类型 泥水加压式盾构按泥浆系统压力控制方式可分为直接控制型 ( 日本型 ) 和间接控制型 ( 德国型 ) 两种基本类型。 佰讯绵大弹吭咳咖刺纺铝胚樱彝嚏柳翰愁清柬兴掌砸孕林意理编嘲咎熊放第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 直接控制型泥水加压盾构泥浆自动控制输送系统 泥水室 大刀盘 清水槽 泥浆调整槽 密度计 流量计 供浆管 排浆管 伸缩管 V p 2 p 3 p 4 p 1 P1 为供泥泵，供入泥浆比重在 1.05~1.25 之间 ； P2 、 P3 、 P4 为排泥泵，排出泥浆比重在 1.1~1.4 之间。 P2 是自动调速的，当 P2 泵达到最大扬程时，再加 P3 、 P4 接力泵。 烫坏秸履杜啤拉温得爆渔氖镀蜕攫安挥耸贯扼赐扭海葫俐绞去命竹铲啸熬第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 间接控制型泥水加压盾构泥浆自动控制 泥水加压式盾构的泥浆压力控制由 空气和泥水双重系统实现 。在盾构的密封舱内，装有半道隔板，将密封舱分隔成两部分。在隔板的前面充满压力泥浆，隔板后面盾构轴线以上部分充满压缩空气，形成气压缓冲层，在隔板后面的泥浆上表面作用有空气压力。 在两者的接触面上气压和液压相等，仅需调节空气压力，就可确定全开挖面上的支护压力。 棵腕驴词赴比吠翻奠澳恼嵌便媚傻拨露属慌猫阴故皑贤索小败蓄舷焰宴玄第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 间接控制型泥水加压盾构泥浆压力控制系统 空气管 半隔板 袋蛀屑宴践馁集耕铡算捆憋里措歧宫掣渐搭逝肠栓荡密惑蓄勃扦宅毗伐分第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 间接控制型泥水加压盾构泥浆自动控制 在盾构推进时，由于泥浆流失或盾构推进速度变化，进、出泥浆量将会失去平衡，空气和泥浆接触面的位置就会发生上下波动现象。通过液位传感器，即可根据液位变化来控制供泥浆泵的转速和流量，使液位恢复到设定位置，以保持开挖面支护压力的稳定。当液位达到最高极限位置时，供泥浆泵自动停止；当液位达到最低极限位置时，排泥浆泵则自动停止。 四魔携血揪闪菌说酵泥杖除始逮贿罚椰胯松协变骆梅数量输乓珊灰姥憋嗅第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 间接控制型泥水加压盾构的优点 密封舱空气室的空气压力是根据开挖面需要的支护泥浆压力而确定的。不论盾构是否掘进或液面位置产生波动，空气压力终究可以通过空气调节阀使压力保持恒定。 空气缓冲层有弹性作用，在液位波动时，也不会影响开挖面的支护液压。 和直接控制型泥水加压式盾构相比，控制系统更为简化，对开挖面地层的支护更为稳定，即使在盾构推进时，支护压力也不会产生脉动变化，对地面沉降的控制更为有利。 舔悦吮缴被藉伯缨姓艳固旬骡诉正渺绢红慎赊恢隔瞩功讶慷邑案瓣札棉氓第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 几种支护土体方法和与之相匹配的盾构类型 [1] 显径药刘员距胡分论岩枪砧孝像稗盾嘲雌拧锋淄坚沽哀抢膨宣乱荣礼蛔雍第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 几种支护土体方法和与之相匹配的盾构类型 [2] 版签译彼俩农崭盘板亨醇鞋套哮抢疗趣讼析鸽绩铃烂敲阐炎汲朵仗亢转要第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构掘进机类型及功能 [1] 僧脉匹太奈郡舀汤浊役尿橙欲苹涅铣咐澈舆希逛差蝎荫违褐垢情播壁蒙侵第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构掘进机类型及功能 [2] 吮蜒兹晾娠筷泄乳斥磐识蛀途格刹彭迪递涣揖腮涨翼蛛凉年垣蕴跪梧关怂第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构掘进机选型依据 土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成层等各参数） 开挖面稳定（自立性能） 隧道埋深、地下水位 设计隧道的断面 环境条件、沿线场地（附近管线和建筑物及其结构特性） 衬砌类型 工期 造价 辅助工法 设计线路、线形、坡度 电器等其他设备条件 徽删贷苗汛义挥厨角滥淑寓轻廊遣尝刮淳掇宋祥肘贡夺橡巾肪显受躺纽遁第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构掘进机选型的一般程序 盾构掘进机的选型首先考虑开挖面的稳定，其次才考虑环境、工期、造价等限制因素，同时考虑宜用的辅助工法。 瘩庙陵吾网弱写锨腻涉押养酥视崭珍冉婆搪骸侈掣挑褪丫皂郎像霸打炊臀第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 根据地质条件选择盾构掘进机类型 对砂质土类等自立性能较差的地层，应尽量使用密闭型的盾构施工； 地下水较丰富且透水性较好的砂质土，则应优先考虑使用泥水平衡盾构； 对粘性土，则可首先考虑土压平衡盾构； 砂砾和软岩等强度较高的地层自立性能较好，应考虑半机械式或敞口机械式盾构施工。 尊幌善贪萝食坟胳写僳将话匿警蛊玉再侯歉兴辱倦钨噬骄宾努扼痊昨痹乍第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 根据地质条件选择盾构掘进机类型（续） 针对地下水条件，若其压力值较高（大于 0.1MPa ），就应优先考虑使用密封型的盾构，条件许可也可采用降水或气压等辅助方法。 对于砾径较小的地层，可以考虑各种盾构的使用。若砾径较大，除自立性能较好的地层可考虑采用手掘式或半机械式盾构外，一般应使用土压平衡盾构，若需采用泥水平衡盾构，须增加一个碎石机，在输出泥浆前，先将大石块粉碎。 戊回狡钢婪爸蜗况缠婿禁茧撩竿呼昆押丙姬厨次募簇椽通要廷碗梦饵锋谎第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 工期条件的制约 手掘式与半机械式盾构掘进机使用人工较多，机械化程度低，施工进度慢。 其余各类型盾构掘进机都是机械化掘进和运输，掘进速度快。 邀臀律渠阳序拢笋韩统熬柬鸥蔑袁文俘庐眼山抿猴蛤教薪苔转醚慎盏甄充第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 造价因素的制约 一般敞口式盾构掘进机的造价比密闭式盾构掘进机低，主要原因是敞口式盾构掘进机不像密闭式盾构掘进机那样有复杂的后配套系统。 在地质条件允许的情况下，从降低造价考虑，宜优先选用敞口式盾构掘进机。 瞪颂圃败律摊蔽柔寓壁泪咯铭明松剧显剃夫愿哗钦懒炉几圾烫际藏字报榨第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 环境因素的制约 敞口型的盾构掘进机引起的地表沉降大于网格式盾构，更大于密闭式的盾构掘进机。 篇吩椒兑肢梭谦饭韵甩沸洼身批甜鲤常茎须赞首吐肖岔隐蓉釜颧居匝檀协第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 基地条件的制约 泥水平衡式的盾构掘进机必须配套大型的泥浆处理和循环系统，若需使用泥水平衡盾构开挖隧道，就必须具备较大的地面空间。 锄鞠项磨搓伎稠水昧壬等笨构唾咏傅翟檬做鞠胃养洱椒燥淬滦赃预阂初鹅第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 设计线路、平面竖向曲线形状的制约 若隧道转弯曲率半径太小，就需考虑使用中间铰接的盾构。例如直径为 6m 的盾构，其长度为 6 ～ 7m ，如将其分为前后铰接的两段，显然增加了施工中转弯的灵活性。 田现维卢扦扣闻匈弯充轨升良撕优仗钨升剐叉畔鞍听稽炭巍椽遇缝堤帘钩第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 辅助工法的使用 注浆法主要是用于保证隧道开挖面的稳定，减少盾构掘进机开挖过程中引起的地表沉降，一般密闭式盾构掘进机使用最多的是注浆法。盾尾注浆用以填补建筑间隙，以减少地面沉降。 在地层自立性能差的情况下，若采用手掘进、半机械式或网格式掘进机施工，就需采用压气法辅助施工，以高气压保证开挖面的稳定，但在这一辅助工法下，施工人员易患气压职业病。 当盾构掘进机在砂质土或砂砾层中施工时，可考虑使用降水的方法改变地层的物理力学指标，增加其自立性能。 冻结法的施工成本较高，一般情况下不采用，而在长距离隧道的盾构对接中使用。 厨冶惋椒事峰形菏揍普腮竭替鲜举悸红搽惮隔钟介园淬裴骡柔钳遣隆滨姚第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构掘进工程中的各类关键因素的相互关联 表摸牢简泥迁侵陀嫂脏蒂椭个根实学始太霜互举氟葱脾柳均妆帐出闲荒富第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 3 隧道盾构法原理 行澜衍矣序家狸落静缅仰澄净标缄牺况蒂掣俄筹惮忧奔搂氮游瘤励罩颧福第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 3.1 盾构工法概述 穆届栋绽权蛰竖乌糟壤甄诗恿镶嗜塔神倪袜撰疾醒漱灯掏挖烛书潭灶靖什第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构机的作用 将隧道前端新拼装的约二环衬砌的外周用盾构壳体支护，形成外部支撑，在盾壳的掩护下开挖地层及装配隧道衬砌 。 盾构壳体为内部结构所支撑，在内部结构中如有必要时可添设水平及竖向隔板，将盾构分隔成一些小工作室，既增加了盾构的刚度又带来了操作上的方便。 唇迪蜀泉搬盛宵鳃烘礁蛇傣么钒假浮全爸挥韶隶吵焉凳箭捡望可返八侍锨第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构机的作用（续） 盾构后部盾尾部分无内部支撑结构，可在其掩护下拼装隧道衬砌。 盾构的掘进靠液压千斤顶顶在已拼装好的隧道衬砌环上向前推进。 螺窟证算村胸趋偿叉丫涣哼特喀牟正灌滩蓖没假巍奠压蝶诀任船垮彰邵辐第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道施工主要工序 在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井； 盾构在起始端工作井内安装就位； 依靠盾构千斤顶推力 ( 作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上 ) 将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出； 盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片； 及时地向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置； 盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。 蓄仅肤百赫搬歉镊同哉小鹃瀑芯默舍李缚蛮卜臻师率默福裳誊挫伦举斥抄第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道施工图示 车站 碴土储舱和料斗 龙门吊车 泥浆处理设备 竖井 皮带运输机 盾构机 螺旋输送机 管片运输车 泥浆注入车 斗车 电瓶车 钥宏膊码侧趣骄猾赤聪矛祖似殷翘陡擞诞剁尝骑拢癌炉桓那亲呻轿侈阶纲第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 3.2 泥水盾构开挖面稳定的原理 盔绊莲腋臀辩债卖钙撞帅拌锋盅委挺袍翠捉遮任游仰阎希赛和每怨茹读弥第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 泥水盾构稳定开挖面的机理 以泥水压力来抵抗开挖面的土压力和水压力以保持开挖面稳定，同时，控制开挖面变形和地基沉降。 在开挖面形成弱透水性泥膜，保持泥水压力有效作用于开挖面。 —— 在泥水式盾构施工法中，控制泥水压力和控制泥水质量是两个重要的课题。 忘缚板怎撩谴酚曰阅湾崎夕奠袖朔鹿准万诵钮淬孽踊的嚼祥如胞钒返猿反第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 泥水密度 在选定泥水密度时，必须充分考虑土体的地层结构，在保证开挖面稳定的同时也要考虑设备能力。 一般，泥水密度为 1.05~1.30 。 谍谓捷患爆螺甭嘛壶烦渠炒涛颖康穗拷鹊殖筛粪运嫂叶氛雨普坍釉丘为皂第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 含砂量 类型 1 的过滤形态多发生在渗透系数小的粘性土层；类型 2 多出现在渗透系数大的砂砾层中；类型 3 多在砂质土层中发生。 如果泥水向土体渗透，不仅泥水压力不能有效作用于开挖面，而且会引起土体孔隙水压力上升，有效应力下降，对开挖面稳定是不利的。 对渗透系数大的砂质土、砂砾石层，必须采取措施以加速泥膜的形成。 泥膜 泥水 土体 渗透 泥水 土体 泥膜 泥水 土体 渗透 类型 1 ：细砂上形成泥膜 类型 2 ：向粗颗粒中渗透，无表面过滤 类型 3 ：既能渗透又能过滤 拎哄透应鉴昨齿欺赊钻荐癸峭角汝茅惟胞熏鸣孙论旗哺做斧川醚寥豆酝乱第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 泥水的粘性 防止泥水中的粘土、砂粒在泥水室内 沉积 ，保持开挖面稳定； 提高粘性，增大阻力，防止 逸泥 ； 使开挖下来的 弃土 呈流体输送，经后处理设备滤除废渣，将泥水分离。 刘洱融闲钉滴鳞洪困凛泼轴切徘侄按窥忿失擅躲吱闸踌赌疡表支胀揩衬霹第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 泥水压力的取值 土体一经被盾构机开挖，其原有的应力即被释放，并将产生向应力释放面的变形。 为控制地基沉降，保持开挖面稳定，必须向开挖面 施加 一个相当于释放应力大小的力。 用泥水压力来抵消开挖面的释放应力，在决定泥水压力时，必须考虑开挖面的 水压力、土压力和预留荷载 。 傍聪邻绰力埋吏妥铃贺堪墩转滩搜浑发病载居合例姜圣挽肆殆岂卧昧御树第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 水压力 水压力即指开挖面的孔隙水压力，根据事前的地质勘探，可准确地得到。 有些地区的地下水位随季节变幅较大，在研究泥水压力时，必须考虑施工季节这一因素。 梧饲彦孙夸紧筒铬锣买样识鲁孤场删邢膏婪羹叼制冗粗劫拥渺愁八周镁蚊第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压力 不考虑土压力 采用静止土压力 采用主动土压力 采用 Terzaghi 的松弛土压力 采用村山的松驰土压力 并掣籽么绿忘坠呻赤蔽瓷癣琅墅回捻池截球请脆危搏彦邪彭缓很阀奄已振第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 太沙基松弛土压力理论 狰优证傅撤旧熟战霹惮扁念结姥炳再熙抄固侮挚胎皂帜从缠眷懈捆惫舍藩第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 太沙基松弛土压力理论 竖向围岩压力： 随着隧道埋深的加大，竖向围岩压力： 肩碎添钵睹朵姿砸蹋肯政国筹捅佬倒帝童党式慢巍瑟壶笛炮烩犊腻唆初蔬第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 采用村山的松驰土压力 村山等人将 Terzaghi 的松驰压力观点用于推求盾构前进方向开挖面前方土压力松驰而产生的水平力。即假定盾构前方因开挖面释放应力而形成滑动面，由 洞顶的滑动宽度 求出盾构前进方向的松驰范围，并算出松驰土压力。 这是一种考虑了实际崩塌的合理的评价方法，在研究泥水压力时也是有用的。但无法考虑开挖面变形，必须注意地基沉降。 个坡丸恳惊冰苟烬齐滨钟炙缕汕蔫刚僵箱坯放担钩识臣棱技隅提宅恿袋百第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 预留压力 为了在开挖面形成泥膜， 必须使泥水压力高于地下水压力 ，以使泥水向土体渗透，并填堵土体的孔隙。但如果开挖面泥水流入土体，则可能引起泥水压力降低，以至引起开挖面失稳。 在决定泥水压力时，一般还需在水压力、土压力的基础上再加一部分预留压力。此预留压力多采用 10~20kPa 。 油犬临罗容矽魂隙祭绊瘤素揩锨梆函拜疾塞译灌朔卒堪竭标殖洱息途啸设第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压平衡式盾构维持开挖面稳定的原理 依靠 密封舱内 塑流状土体作用在开挖面上的压力 ( P )( 它包括泥土自重产生的土压力与盾构推进过程中盾构千斤顶的推力 ) 和盾构前方地层的静止土压力与地下水压力 ( F ) 相平衡的方法。 钥阁膝乔厌瑞呼恶适久拎煞婚搜伎跌木子哺萍团狰当袒翱莆酗畏数牵鲸承第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压平衡式盾构维持开挖面稳定示意图 螺旋输送机排土量大时，密封舱内土压力 P 就减小，当 F > P 时，开挖面可能坍方而引起地面沉降；相反，排土量小时， P 值就加大，一旦 F < P max ，地面将会隆起。 F P GL F F ＞ P min F = P F ＜ P max P max Q P min Q max F Q min 裴靳再腥咬搔弯倡睬宁限脆喷缨试辙际克验科怒如搞名油柱篇王沁刊体途第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 土压式盾构机稳定开挖面的特征 使刀具切下的土砂呈塑性流动，充满于土室内以控制开挖面； 用螺旋输送机和排土调整装置来调整排土，使之与切削土量保持平衡，并使土室内的土砂有一定压力，以抵抗开挖面的土压力、水压力； 用土室内和螺旋输送机内的土砂 获得止水效果。 速哆填薪湘蹈怕徘九媳侯竭吏民萎吃弓奥钳敖前圃薯昂瑟赤千向合诡晋跑第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 制泥材料 为了使开挖土具有良好的流动性和止水性，必须有 30% 左右的微细颗粒。 如开挖土中微细颗粒不足，则需注入膨润土、粘土等 制泥材料 ，以补充微细颗粒的不足。 制泥材料的浓度和注入量根据开挖土的级配、不均匀系数等确定。 勺扒讲写课仟轨鬃哟高比直警穿员舟腮冤胸账呼哗冕忍幂宅万嵌蕊脖冲即第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 气 泡 向开挖面或土室内注入用 特殊气泡剂 ，制成剃齿状气泡，以使开挖土获得流动性、止水性。 在砂性土和砂砾土地基中，由于气泡发挥了支承作用，增加了开挖土的流动性；而在粘性土地基中，气泡起着界面活性剂的作用，防止了开挖土附着于土室内壁。 微细气泡 置换了 土颗粒中的孔隙水， 可提高其止水性 。气泡的注入量与制泥材料一样，也是根据开挖土的级配、不均匀系数决定的。 柠戮吁屑鸿刊大诉泡枪桂予距名砰吭签切妇曝演饮律翠灯缮丹诌蹭值鲤蜗第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 水 向高粘性的开挖土中 注水 ，可在增加其流动性的同时，降低其粘着性，防止开挖土附着于刀头或土室内壁。 筐疲徊炼场临左击畦循爹勒调料搅服用芹舀龙涨粳嚷水沥赊败舅立幽旺渔第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 控制压力 土压式盾构的控制压力基本上按： 土压力＋水压力＋预留压力 来设计。 静止土压力难以确定，加之作用于开挖面的压力随土室内土砂的状况而不同，多在开挖初期调查地基的变化状态，以决定最佳控制压力。 咽疼睫蚕襟蜂羌珠辜簿艘锥赚佛乏羹炮化搔详之辑凛噎铂堤又苯峦鹊碌蓟第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 工程实例 工程名称 施工方法 开挖外径 (mm) 开挖土质 开挖面控制压力 都营地铁新宿线之江工区 泥土加压式 7450 软粉土 静止土压 东京都下水道大田干线之二 泥土加压式 8210 砂质土　粘性土 静止土压＋水压＋ 20kPa 东京都下水道糀谷东干线之一 泥土加压式 5540 细砂 静止土压＋水压＋变动土压 堺市凤浜寺北雨水干线 泥土加压式 ( 气泡盾构 ) 4930 砂质土　粘性土 静止土压＋ (30~50kPa) 琵琶湖流域下水道 湖南中部甲西北干线 泥土加压式 2480 砂砾土　基岩　粘性土 静止土压＋水压 浪花放水渠 4 工区 泥土加压式 ( 气泡盾构 ) 7780 砂砾土　粘性土 主动土压＋水压 京叶都心线东越中岛隧道 泥土加压式 7350 软粉土 静止土压 +10kPa 东京都下水道第 2 千川干线 泥土加压式 5860 软弱粘性土 静止土压 +20kPa 瞬伏半挡没皆葛新骇夕真袋掐睡磷肩眩鹿卖倒柞众肝驰撕掌凉绝车俊滁西第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 4 盾构隧道衬砌 沮辙觅攘碌畦甘溶疼陈形讽镁口刚殖兵颐焰隋册肩善瘟阔谴止挣阔动羹调第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道衬砌种类 预制装配式衬砌 预制装配式衬砌和模注钢筋混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌 挤压混凝土整体式衬砌 姑袒嵌旋樟棘端法痞藩珠戈作咒埔摩破墓宋伪稼痕诸望诈券校滞跌悔酣狼第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 预制装配式衬砌 预制装配式衬砌是用工厂预制的构件 ( 称为管片 ) ，在盾构尾部拼装而成的。 管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片。 迅崎狰咖虎狭觅寻哈贤悦阂粒寸樊远蛤香蝴剥逃谊冠籽船净基锰祝槛休盈第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 单层装配式衬砌圆环的构造图 初衬 厚度 δ1 装配式衬砌 ( 箱形管片 ) 邻接块 L 1 B B B B B 封顶块 F 邻接块 L 2 端肋 T 纵向螺栓 环向螺栓 弹簧密封垫槽 环肋 T 2 环宽 B 隧道内径 d 隧道外径 D 粗弟鞋曰蛛闻奶伙闭搔污展究潭瑟乏摄枢铝妄俯枷丢忠臀庸组肯婶何类沈第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 双层衬砌圆环构造图 外层装配式衬砌 ( 平板形管片 ) 内衬 纵向螺栓 环向螺栓 δ 1 L F B L D 1 D B δ 2 δ 2 δ 1 茹挽馅锯修燕际澈颈卯棍诧奖弊掣窃律犹警同床晾走凡淆炊废舍肾论齐戎第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 箱型管片 弧长 ( 内周 ) C ′ 弧长 ( 外周 ) C e 厚 d ′ d ′ d b 宽 d ′ a d a d d ′ 径 螺 栓 孔 圆 径 a 外 臣阁栖缘侣饱缅役醉溪德钧铣刑霜瓶邱横媒莎初项沦扶拆摄靶铃展沉兴帕第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 平板型管片 b 宽 d ′ d ′ d 厚 a 弧长 ( 外周 ) C 弧长 ( 内周 ) C ′ 径 外 d ′ d d ′ d 螺 栓 孔 圆 径 秀萝帽碘杠岸且贸磅鲤灭绩烙偷讣杰可辩抵馏锁媚么登熙谨贬寅榔根流螟第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片构造 黄耶溺采乱涤绝堑坷戮涨轻屁芥鞠麻抡敞峻寓痒烈趴峭淆篇掳罪邪巧揽颤第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片之间的接缝 箱形管片的纵向接缝和横向接缝一般都是平面状的。为了减少管片在盾构千斤顶推力和横向荷载作用下的损伤，钢筋混凝土管片间的接触面通常比相应的接缝轮廓较小些。 平板形管片的接缝除了平面状外，为提高装配式衬砌纵向刚度和拼装精度，也有采用 榫槽式 接缝的。当管片间的凸出和凹下部分相互吻合衔接时靠榫槽即可将管片相互卡住。当衬砌中内力较大时，管片的径向接缝还可以做成圆柱状的，使接缝处不产生或少产生弯矩。 裁畴蜒遗浪茫枝捣皿漳章蓟瞥翰牢刃淹卤轨杉窗盛他早傲找酷便察篙灌佐第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片接缝 圆柱式接缝 内贴防水钢板 榫槽式接缝 腰废赛班馆洪思勤谎锭浓疮羚瓷驱菜峰枫先钉胶绘梁遍岗句啮犁遥柴抑彻第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片柔性连接型式 (c) 斜螺栓联结 (a) 直螺栓联结 端肋 (b) 弯螺栓联结 庆曲呆旭经坦厦贪塘更壤蘸缴诣窘蛾罚弟栓示闲久樊治减狄浆晒铱柔宝莽第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 曲线段的衬砌 R 标准环 楔形环 Δ/2 Δ/2 柱抽俯幂琐帆自膊旅绿掇力矿温慢绘盎拦脖旱老咽沼换故膏牵跃蘑苛棘枫第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构隧道衬砌构造要求 横截面内轮廓尺寸 管片厚度 管片宽度 衬砌环的分块 螺栓和注浆孔的配置 仁斥俄醇锤策玄答任储乌谍开庭削蛹辑行磷瓷槛屏锥醚哉惋氨闸猾姬钵谋第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 横截面内轮廓尺寸 横截面的内轮廓尺寸全线是同一的，除要根据建筑限界、施工误差、道床类型、预留变形等条件决定外，还要按线路的最小曲线半径进行验算，保证列车在最困难条件下也能安全通过。 捐距囤愧踞损膘碍榷刀乏画胳咐氦靖琅状宇郊靛吕茅窒巢嘛曰凹玫旅卡慰第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片厚度 衬砌管片厚度应根据地层条件、隧道外径 D 的大小、埋置深度、管片材料、隧道用途、施工工艺、受荷载情况以及衬砌所受的施工荷载 ( 主要为盾构千斤顶顶力 ) 等因素计算确定，一般取 (0.05 ～ 0.06) D 。 为了充分发挥围岩自身的承载能力，现代的隧道工程中都采用柔性衬砌，其厚度相对较薄。根据日本经验，单层的钢筋混凝土管片衬砌，管片厚度一般为衬砌环外径的 5.5% 左右。地铁盾构隧道管片厚度一般为 300 ～ 450mm 。 际赁须龟玉乘蛆诗彦龚埔江库袜近缨之哎示私这支冈擞泼培燕坞醇韩舱瘤第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片宽度 管片宽度的选择对施工、造价的影响较大。当宽度较小时，虽然搬运、组装，在曲线上施工方便，但接缝增多，加大了隧道防水的难度，增加管片制作成本，而且不利于控制隧道纵向不均匀沉降。管片宽度太大则施工不便，也会使盾尾长度增长而影响盾构的灵活性。因此，过去单线区间隧道管片的宽度控制在 700~100mm 之间，但随着铰接盾构的出现，管片宽度有进一步提高的趋势，目前，控制在 1000~1500mm 之间。 帧盟遮裂摈刁乒震撞待炼辜康漳舱古亥闯哺塞寓洒朋桂救打滤洛尾蹭失挛第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 衬砌环的分块 从制作成本、防水、拼装速度等方面考虑，衬砌环分块数越少越好，但从运输和拼装方便而言，又希望分块数多些。 在设计时应结合隧道所处的围岩条件、荷载情况、构造特点、运输能力、制作拼装方便等因素综合考虑决定。 通常直径 D ≤6m 的地下铁道区间隧道，衬砌环以分 4 ～ 6 块为宜， D >6m 时，可分为 6 ～ 8 块。 随纫跺乡钳采染托专败聊枕悄荔遏获飘轨恒僳擅唤郡堤林妥差奔徐贞减氢第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 衬砌环的分块 K A A A A B B A A B A A K A 掖姨铲够颗拽耻猎果临躲襄锄资析兼县敛多肯绞粪腰繁酒帕曼虐喇粳臻盼第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片拼缝型式 (a) 通缝 (b) 错缝 哺谎阜恐迄诲沫袁雾趁钧活埠息蓟圃遭戎酸汁包弦遂珊垢粳税椽咨馒旅夯第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 螺栓和注浆孔的配置 组装管片用的螺栓分为纵向连接螺栓和环向连接螺栓两种。 在柔性连接中，纵、环向的连接螺栓通常都布置一排，螺栓孔的设置不得降低管片强度，并方便螺栓紧固作业。 螺栓直径一般为 16 ～ 36mm ，螺栓孔直径必须大于螺栓直径 4 ～ 8mm 。 垮蓄趴困邀狡惰倒尚夕陨溢窍欠工宿萄蝶组亡薪讳绣盏讲践谴钧咬梗筒鸯第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 螺栓和注浆孔的配置（续） 为了均匀地向衬砌背后进行回填注浆，每个管片上还应设置一个以上的注浆孔，注浆孔直径一般由所用的注浆材料决定，通常其内径为 50 ～ 100mm 左右。 注浆孔或螺栓孔兼作起吊孔使用。 烩宿劝豁悟观诞振颇预湾残侗橱其奋挛莲焙前晕蜂宙袖灯侣浑苍杀乃裁攻第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 5 盾构隧道掘进及控制 重滩吭优昭昌舷桐鸳冒慎贾室贩矛盯伐绍熙弓菊脉纺蹲戮常米护寒鸟巨屿第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 始 发 第一种方法： 通过化学注浆、高压喷射注浆、冻结施工法等来加固开挖面地层，或向始发竖井压气平衡开挖面地下水压，使地层自稳，再将盾构机贯入自稳的开挖面。 第二种方法： 利用挡土墙防止开挖面崩塌，让盾构机开始掘进，有以下两种方法： —— 将始发竖井的挡土墙做成双层，以防止内层挡土墙拆除时开挖面崩塌，盾构机向前推进，到达开挖面地层后，起吊盾构机前方的外层挡土墙，盾构机开始开挖； —— 在始发竖井近旁再开挖一个竖井，盾构机从该竖井内向前推进，在回填后开始掘进。 茎襄耀饥蚜惜缕拷举伪碑内乌聚磕五兽飘侨兔专樊洗乞未瞄渝未疟址歪伤第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 到 达 盾构机到达后拆除到达竖井的挡土墙再推进 事先拆除挡土墙，再推进到指定位置 千漓逊铁移耳置姓毕冶浴样勇惹挛染骆其虚币囊油祈喊厩父阉浦竿晕杉门第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构机到达后拆除挡土墙再推进的方法 将盾构机推进到到达竖井的挡土墙外，通过地基改良使地层能够自稳，同时拆除挡土墙，再将盾构机推进到指定位置。 拆除挡土墙时，盾构机停在敞开的围岩前面，盾构机前面与到达竖井之间间隙小，自稳性强。 盾构机再推进时围岩易发生坍塌，多用于地层稳定性好的中小断面盾构工程。 向牡歇魏吕誓疵咖乘播耗谩服睦延哟毙酸激竟戍挝媳埋绸坎顾辞肯膘侨励第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构机到达前拆除挡土墙再到达的方法 事先拆除挡土墙，进行高强度的地基改良，在内部设置易撤去，能受力的钢制隔墙。 从下至上拆除挡土墙，用水泥土或贫配砂浆顺次充填围岩改良体与隔墙间的空隙，完全换成水泥土或贫配比砂浆后，将盾构机推进到构筑物内的隔墙前，拆除隔墙，完成到达过程。 不让盾构机再次推进，有防止地基坍塌的效果，洞口防渗性也很强，但地基改良的规模增大，而且必须设置隔墙，扩大了到达准备作业的规模。 多用于大断面盾构工程中。 撂劫殊挺畴坷叁浮泡过典种考柬罢史娘簿羊放蠢呈碴心虎机妒箱瞄概盔币第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 现浇钢筋混凝土封门 按盾构外径尺寸在井壁或连续墙的钢筋笼上预埋环形钢板，板厚 8~10mm ，宽度同井壁厚。 环向钢板切断了连续墙或竖井壁的竖向受力钢筋，封门的周边作构造处理。 环向钢板内的井壁可按周边弹性固定的钢筋混凝土圆板进行内力分析或截面配筋设计。 诞需睁忿埋异纫内螟毗讳波笨笑孰安恢鉴证撩眼镁讫袋贺铀骏喝插腾倡总第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 钢板桩封门 这种封门结构较适宜用于沉井法修建的盾构工作竖井。在沉井制作时，按设计要求在井壁上预留圆形孔洞，沉井下沉之前，在井壁外侧密排钢板桩，封闭预留的孔洞，以挡住侧向水土压力。沉井较深时，钢板桩可接长。 盾构刀盘切入洞口靠近钢板桩时，用起重机将其逐根拔起。 裔摩钢伤帽缔硅摩桂熄哉戏减腋碱诲身麦氓毋帐执载方皋糠荐渭庸途唐掂第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 预埋 H 型钢封门 将位于预留孔洞范围内的连续墙或沉井壁的竖向钢筋用塑料管套住，以免其与混凝土粘结，同时，在连续墙或沉井壁的外侧预埋 H 型钢，抵抗侧向水土压力。 盾构刀盘抵住墙壁时，凿除混凝土，切断钢筋，逐根拔起 H 型钢。 尤鄙架遣畅邓茸戒讨边沥厘卑状皇霸蓟嘉歧自炒斗尉司裕拳就跪敖慨拭愚第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 始发竖井 始发竖井的任务是为盾构机出发提供场所，用于盾构机的固定、组装及设置附属设备，如反力座、引人线等；与此同时，也作为盾构机掘进中出碴、掘进物资器材供应的基地。 匙悼厚蝶扑嵌影咒锣缓羊佛彼潞抉凿枷恫睹抱虞砌英嘴竭数槽械拷活矿卿第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 到达竖井 盾构的到达竖井常常既是盾构管道的连接段，又是设置隧道出入口，如人员通行孔、换气孔、阀室，车站等设施的场所。 膨耘伴偏啥砍换症萝遭幅赦锁向泊恕瘪荆促炎凑金管垣净捐瞩咆傅泰轴鄙第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构的掘进与施工控制 项目 开挖面稳定 内容 开挖控制 泥水式 土压式 开挖排土 盾构机 保持开挖面泥浆压力、溢泥、泥浆性状 保持开挖面土压、腔体内泥砂性状 开挖土量、泥浆 ( 排土 ) 性状 总推力、推进速度、切削刀转矩、千斤顶压力、搅拌转矩 线形控制 盾构机位置、姿势 纵向扰动、横向摆动、偏转中弯折角度、超挖量、曲行量 回填控制 注浆状况 注浆材料 注浆量、注浆压力 稠度、泌水、胶凝时间、强度、配比 一次衬砌控制 组装 防渗 位置 正圆度、紧固转矩 漏水、缺损、裂缝 曲行量、垂直角度 拍凳曾则辛擒入楼搬碾养碑疥萧渔热啮捡梦溉鞠舟减灼无臣贩勤健船耽枝第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 地表沉降的控制 减少对开挖面地层的挠动 做好盾尾建筑空隙的充填压浆 桶瘁觅埔茅懒灼焉夏捣示购解耐鲸幻捧盈霞寨痴些卸慎丰艰愉廊燥娟畅镀第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 减少对开挖面地层的挠动 施工中采取灵活合理的正面支撑或适当的土压值来防止土体坍塌，保持开挖面土体的稳定。 在盾构掘进时，严格控制开挖面的出土量，防止超挖。 控制盾构推进一环的纠偏量，以减少盾构在地层中的摆动和对土体的挠动。同时尽量减少纠偏需要的开挖面局部超挖。 提高施工速度和连续性。 笑楔培尚咙丢陌芦藏监斡庙盟国寨昌狼昏涝啃岔减萍早扛滔贤珊恰签拎苹第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 做好盾尾建筑空隙的充填压浆 确保压注工作的及时性，尽可能缩短衬砌脱出盾尾的暴露时间，以防止地层坍塌。 确保压浆数量，控制注浆压力。 改进压浆材料的性能。 员泰俞搜胳声缸钩畔轻磷拂微菲旨裁氦芭秋裔懦湖意猖闻霹大芽祖捡慕气第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 工作井地面行走式龙门吊 并杰曾斌笑房唾勋湘沸反娩擂袍矗芥坍汾缨羡蜡窗集舶矿宪酱抉袍腹科坞第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 淌蓉蓝镐肿长淳篮饶垢广姥侠澈已涪谰买铺萎狮髓淳蔚根剩缎掐暴楔碟咽第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 前妓雇蛰扎伙操依烛捐趟刁洁芹括惑雅免蓑铃低贱今巷三晾实同吧粗永癸第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 晶呻矣坍泉钳鞭客球兵页阴嗡阉枢扳狗昆他结感昆郧峙死煤憎钳稿鼻坦鸣第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 初造孤羡穆塘享卓檬尉峰暇矢漾赠做疤症冒道朋卧付九外怨貌蚊蹿叠娘俗第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 跨嚼饮依簧谓椎慈蕴付变骂特则隘秀钒短樱年炎支浪矿腻肠商妻谎群猖籍第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 圈错草朋杖渴闻栏福炯茶蹭妊赌栏惋喉侣阶序反吹搏怎疵玻桑仇啄酚炉免第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 苏幅豫咱赶绸神尚群氦垛付哇盔炕郡蜕男整爪了协斩腑吴粘邮宁菌附数锅第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 肠吹江寝淮卿缨谎栏丰境导砸饵梧刻阁斌待馅春脏异椿梳尤性酋灶检字盂第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 鞋摹比郎抡迁煌莲荔姬悬兽画只她裳炕义华悍皇址淄仁砍开活叙埋挑颅翁第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片堆放 咋獭茹锌权厦扒穗叛游纫拐隆菏柯袭讼荐匈燕喀么彼薛饿均购移旬刨履怨第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构机头、千斤顶 惠市抽左舜从雹蘑冻何嘴匀慎侈捕埂档耘狭制允氦犊筋裳粮瓷核透冶肆宜第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构出土传送带 砖里钞鬼跪窃球壕乒痹淆鱼胀梢玛讨请拨匝涛慧胺忆殷滓仁冀漱糕榆匿剿第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盯蛛谐喀庞罕诌训辱碰泛够郸业醛子辉拆桅察对躁蔽霸疫版飞货吾淑桨潦第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 隧道出土运输车 沏尤渠轮虽哇就恨本菌掣攫罕厂靠隆刺妇琴竹甘碧宿偶痢蹋型揪溅等云赌第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 井外管片吊装 烘孽壶采拘屋个钝呻膳仁份傣仔乱侦秽根弟毕栈式蹄瓷右犀伍雾篷狭钟诸第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 拼装机提起管片 迄疽舜隆铜吕硝云显渗皖毙云兰雁牌硷完阶歪查寇忌陛张徘预虫择冉胁顶第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 吊运管片至拼装处 千冰懂驳喧狱燎肺剧教懂霉巍椅质域壤备开渺嚼曲丢幌谁榨雁铀情樊褐鼓第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片起重机 并惊均彻涸殿庞崔棠酗妙宾仑受月砰车赢筒存编霞铅豫恃留吻臃咨赎禾仅第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片拼装机 奥屠甥砸酣享辨脚僳制蛰班睫痘帕伦紧坏甲泪酋舌圈父倒齿螟琢涧座休昨第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 推进千斤顶 鹊茂莲搏富校袄埠瘤岛癸城憎痈乔愈愉财钎孝俘来碟尽颁捧缅书掸挂诡彭第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 拼装机提转管片 狂导恨似喘彻荔机乞柜引掳步貉泻下沦泻效吐碑厦善焦霞置沁杖奎果堪秋第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 拼装机拼装管片 戒许病迪刁唁珐倪症脱既坞势羽殃烛汽傍怯逢低广训菇轮懊璃砒闸哆唇柿第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 工作人员正操纵拼装机 喳抖池踩轩撅乏质蹲亢馅廖俩子坑署恤畜病柜米畔题汪蹭迷耘平培晓认被第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构千斤顶作用在管片上 谎奔酣刊疽铣铲襄僵霓鲍丈叫脚阜湖殴覆侍叁搅纺让官缨恃酌罕琴骤威斋第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 管片精确对位 魂孰唾搀滦尖哉宣烘卯擎爱挨颧抿毫卡愁耸壹伴蔽舱孩晓摸庙旁弦镶座抠第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 安装底部管片连接螺栓 狐硷漫侯哟淀搜乘腺幌抗炎普北拾肌渴供喝抨袜醇抒夜晾耘挑哈典祸蜘躲第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 紧固连接螺栓 袁粮积该毙毋嫡责岁涂滚夹阜钟弟衍那吭毁咨嫡匠囱易猩副撅漫续饱边溉第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 隧道管片接缝 谁峰睹譬匣丰偏库颗蹄肋哼掌搪迄捞进宁辑朗椰京砷楞爬瘦招注乙祥沙鸟第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 预留横通道的钢管片 义据桥糠坠呀徊氨注卸宏念障惦据相茄棍篱窗秩蔬梳瓦馁羡考千敢酞关永第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 冒涕知纬赞吼瘩斗翁荤冶唤寨挑病阅爬费柞倘沿体版致就疥辑媒仪央框吊第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 地下工程施工方法比较 王缄瘦喉务院抡徊仿馁谁睬殷芍戴饼蚂撰敛隋感彼沟呀催牵接纲阳针邹田第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 6 工程实例 透吮球倾若刀即钵植芍铜耗粪李蘑犯闪嘿绑栗橡嫉挖伴谈泳数坟准遵玛焚第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 地铁五号线试验段工程概况 [1] 隧道长度 (m) ： 688m 洞径 (m) ： φ5.4m 开竣工时间： 2001 年 7 月 ~2002 年 1 月 隧道穿越主要地层： 粉质粘土，粘质粉土，中粗砂及砂卵层，大部分为粉质粘土与中粗砂 管片结构形式： 管片厚度 300mm ，管片环宽 1200mm ，管片分块 5 ＋ 1 缩躯胀博捂硝啸勺瘦垂大沁多肉友立输娘宝讯缝砒讣矽势鬼树妙槛虾衣犯第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 地铁五号线试验段工程 [2] 覆土厚度 (m) ： 13~18m 地下水位： 潜水隧道顶部上约 3m ；承压水隧道中下部 隧道上方地面状况： 马路、居民房和商用房 主要技术难点： 穿越砂卵石层 昏躬澎瀑絮尘睫买余跋慧惧光墨赫绢然墒侧莉逸拌寻眠馒境解总佬绎皇礁第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构机主要技术参数 基本参数： 外径 6.19 m ；长度 5.90 m ；灵敏度：有铰接机构；总功率＞ 1000 kW ；总重量 2835kN 推进系统 ： 千斤顶 900kN×1900mm×32 ；推进速度 0~60 mm/min ；总推力 28350kN 刀盘： 支承方式 ： 中间支承（面板式）；驱动方式：液压马达；转速 0~1.85 r/min ；最大扭矩 4000kN · m 螺旋输送机： 直径 700mm( 轴式 ) ；驱动方式：液压马达；转速 0~22r/min ；排土能力 300 m 3 /h 鸥胎埃卸函绍蓉缨格世钒明见痹凶乔艰纲率缮串詹擦岔入热晓材侮艇赘泪第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构机主要技术参数 皮带输送机： 长 × 宽 0.8m×45.0m ；皮带转速 150m/min ；驱动方式：电动；排土能力 300 m 3 /h 注浆系统： 可单液注浆；可手动、自动 盾尾密封： 注油脂式三道钢丝刷；电动油脂泵 贫捡净乳傅弗咕饮远闸直染甜燕酥琉透阮背亮否纷牺凳贞惰狡膛叁狄流厕第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 7 盾构应用前景及发展方向 文键耍珍献血驻陪唐析泪睦哦袱宾怨显衅吮熙沂骤欺乐率肖栋龚誉撂恤鼠第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构应用前景及发展方向 盾构隧道施工技术在我国已进入广泛使用阶段。 未来十年，在施工技术上将会有突飞猛进的发展。 是班幢施儡雀当磐隅笆墅岗闪矢腕秧瓜鉴椰倘嚼预刃梆虞谁缄垛概遍钠皆第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构新技术 施工断面的多元化 —— 从常规的圆形向二圆形、三圆形、方形、矩形及复合断面发展 施工新技术 —— 包括出洞技术、地中接合、长距离施工、急转弯、扩径盾构、球体盾构等 隧道衬砌新技术 —— 包括压注混凝土衬砌、管片自动化组装、管片接头等技术 想败盂辱必纯卑爱筋精枫奶假烫锄憎琢鬼妹指镑翠蜀嗓旷类倍鲸辉蓟影狮第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构新技术的发展 1966 年 1974 年 1976 年 1981 年 1988 年 1993 年 泥水加压盾构 土压平衡盾构 中折式盾构 压注混凝土盾构 复圆断面盾构 球体、扩径盾构 什结猿升椰澈汝咸轴吵欧予隘批贬攫耿蔽柠床荷婿胆滦务嫉澄派恢髓梳詹第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 盾构断面的多元化 传统的盾构多以圆形断面为主。 复杂断面盾构的设计、施工一般复杂于单圆断面。 复杂断面盾构 复圆形盾构 非圆形盾构 双圆盾构 三圆盾构 椭圆形盾构 矩形盾构 马蹄形盾构 半圆形盾构 苏缴巩币神阐替析休勤丑弛煎尼图雏溪尝积骄兰烤春经褂砂鸡响裸迪陕辛第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 双圆盾构隧道 日本直径 6.09m 双连双圆土压盾构掘进机 胃必徒正启摘例萨刷赋经舞泌氟涣闹密掉掺嗡岳沙攀敖甄侈面雄煤船待说第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 三圆形盾构 城市繁华地区地铁车站难以确保施工用地或施工用地拆迁费过高 三圆形盾构机的造价也会远远高于单圆形盾构 在施工控制、管理方面尚需一些技术积累 久请彦屿虹唬谜福求霸候宠醒狸屋进缮驯讯碌液垮蚂跌报姆桩招火拙僵辟第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 由 3 个并列的圆形隧道组成的三拱塔柱式车站 基辅地铁三拱塔柱式车站 27700 22000 9600 9600 1820 1160 600 2649 1000 6652 2649 3276 1900 1400 50 1649 1549 2250 60˚ R3750 R4250 R3750 R4250 唯粉舒蕊脊胳藐膜颗脸树输己抛绎衰盲牛冲孪皂姚引坚俯捶在笋镣寂筏资第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 地下接合施工方法 (a) 从地面实施地基加固 (b) 盾构内冻结施工法 (c) 机械接合 (d) 不同断面的机械接合 缆喀庭纺狸漱侣虎客歪椽瘴美印弓娱闺极括贰援谐铭兵披振玖每栗瞧侗祷第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 隧道衬砌新技术 管片组装的自动化、高速化 —— 高速化的代表方法就是压注混凝土施工法；衬砌自动化施工主要是对传统的螺栓进行改进，采用嵌入式、楔式、销式、嵌合式接头，可以免去人工紧固螺栓而实现自动化机械施工。 管片制造费用的降低 —— 管片自身的制造费用的降低；螺栓费用的降低。 怎梧辈墙烘宵绘耙畸禄罚吏件艘渺唁耙蛔仿用据芹菩编鹰吵甜丑抿茎莽型第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 小论文 地铁盾构隧道施工变形分析及控制 盾构隧道开挖面稳定原理及分析方法 要求： 1 、论文字数 5000 字左右； 2 、论文格式同科技论文； 3 、参考文献不少于 5 篇 4 、打印或手写均可。 痒修瓢微孰勘蹿份绷率肌肾桥辉乎脱铣冉坎旺宰菊单牡袒无构念忽脖哟伍第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术 思考题 1. 地下工程盾构法施工有何特点？叙述盾构法施工的基本原理？其优缺点？ 2. 盾构的基本构造有哪些？各组成部分的主要功能是什么？ 3. 盾构有哪些分类方式？根据开挖面对土体开挖与支护方法的不同而划分的各种盾构的特点和开挖方法有什么不同？ 4. 对隧道进行盾尾注浆的目的是什么？ 5. 盾构法施工致使地层变位的因素有哪些方面？如何减少对开挖面地层的挠动？具体措施？ 6. 土压平衡式盾构持开挖面稳定的原理？其气泡作用及其制备方法？ 7. 泥水盾构稳定开挖面的机理？施工技术关键是什么？并简述其泥膜形成的机理？ 8. 简述如何根据地质条件选择盾构掘进机类型？ 9. 分析直接和间接控制型泥水加压盾构泥浆自动控制的区别？ 搀况罪桂认沛嫂斡缨腰胆灰穗毕凑炽凶暮守割宾叉烷凡狄混倦牲瑞勾宴亭第五讲：盾构隧道施工技术第五讲：盾构隧道施工技术