泥水加压平衡盾构机参考课件
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盾构操作培训ppt课件
盾构机分类及应用领域
分类
根据地质条件、隧道断面形状和尺 寸等因素，盾构机可分为土压平衡 盾构机、泥水平衡盾构机、硬岩掘 进机等类型。
应用领域
盾构机广泛应用于城市地铁、市政 管道、水利隧道、交通隧道等领域。 随着技术的不断发展，盾构机的应 用领域还将不断扩大。
02 盾构机操作规范与安全事 项
操作前准备工作
道衬砌结构。
壁后注浆
通过注浆孔向管片背后注入浆 液，填充管片与土体之间的空 隙，提高隧道稳定性。
05
盾构机接收
当盾构机到达接收井时，进行 设备拆除、洞口处理等收尾工 作。
06
05 盾构机故障诊断与排除方 法
常见故障类型及原因分析
电气系统故障
包括电机、传感器、 控制器等电气元件 的损坏或失灵。
推进系统故障
检查并更换损坏的电机、传感器、控 制器等电气元件。
刀盘驱动系统故障排除
更换磨损或断裂的轴承、齿轮、皮带 等传动部件。
推进系统故障排除
检查并更换损坏的推进油缸、推进泵、 推进阀等部件。
盾体结构故障排除
对盾体进行加固、修复或更换受损部 件，确保盾体结构安全稳定。
维修建议
定期对盾构机进行维护保养，及时发 现并处理潜在故障，确保盾构机正常 运行。
定期对盾构机进行维护 保养，确保设备处于良
好状态。
04
停机维护与保养规范
停机前应对盾构机进行全面检查，确保各 部件无故障、无损坏。
做好维护保养记录，详细记录维护保养的 时间、内容、更换的零部件等信息，以便 后续跟踪和管理。
在维护和保养过程中，应注意安全，避免 因操作不当造成人员伤害或设备损坏。
按照盾构机维护保养手册的要求，对设备 进行定期维护和保养。
泥水平衡盾构施工技术教材
一、泥水盾构施工技术 3、功能组成
(1) 盾构掘进系统 掘进系统包括泥水加
压平衡盾构掘进部分和 使其运转的动力设备、 装载动力设备以及与掘 进机同时前进的后方车 架。泥水加压平衡盾构 掘进部分由刀盘、盾壳 、刀盘动力驱动马达、 推进千斤顶和管片拼装 机等设备组成。
右图是Φ6260 泥水平 衡式盾构机主体结构简 图
一、泥水盾构施工技术 3、功能组成 (2) 泥水加压和循环系统
泥浆循环模式包括： ①旁通模式（待机模式）：拼装管片时用，将开挖面的
泥浆隔离； ②开挖模式：通过流量泵来控制泥浆的压力、流量； ③反循环模式：泥浆逆向流动，在开挖室堵塞或清理管 路时使用； ④隔离模式：与地面泥浆系统完全隔离，在管路延伸时 使用； ⑤长时间停机：开挖室保压、此时泥浆液面自动校正。
左 图 为 新 浆 制 作 流 程 图
一、泥水盾构施工技术 3、功能组成
(3) 控制系统（含自动导向系统）
泥水加压式盾构法, 是用泥水加压密闭的开挖面, 不能直观目视开挖面状态及切削状况。为此, 采用 PLC控制管理送排泥状态、开挖面泥水室压力以及 泥水处理设备等运转状况来进行推测, 以便及时处理 突如其来的异常情况。泥水加压式盾构的控制管理 系统, 不是单纯的信息中心, 而是作为整体运转所不 可缺少的一个体系。将这些信息集中在一起并迅速 作出反应的某一处理称为中央控制, 操作人员的操作 技能是兼下达土木、电气、机械等综合判断指令的 技术于一体, 并在数据分析中起到显著的作用。
②及时把切削土砂形成的混合泥浆输送到地面进行 分离和处理，再将回收的泥浆调整利用。
③泥水系统与盾构机的选型、掘进速度、地质条件 等紧密联系在一起的，不同的地质工况条件取决 了不同的泥水系统模式。
一、泥水盾构施工技术 1、原理
泥水盾构操作及常见问题处理方法PPT幻灯片课件
中铁隧道集团二处有限公司 二〇一五年十月 ·郑州
1
一、泥水盾构简介 二、泥水盾构的结构原理 三、泥水盾构各系统的组成 四、泥水盾构地质适应范围 五、泥水盾构操作技术 六、泥水盾构常见问题处理方法
2
泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield）， 简称SPB盾构或泥水盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与 刀盘之间形成泥水仓,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水仓内，在 开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水 压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以 泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的 泥水进行质量调整，再输送到开挖面。
计有中心冲刷装置外，在外环隔板上也
冲
刷
配有冲刷装置，保证刀盘背部所有开口
覆
盖
都有喷口能够覆盖到。冲刷装置为由扬
所
有
程70m高压冲刷泵提供高压泥浆（泵出
滚
刀
口压力可调）。泥岩地段连续使用，在
轨
迹
其他地段间断使用。根据已有施工以验
，只要进浆压力大于泥水仓压力3bar，
即可将冲洗浆液送到刀盘背部，防泥饼
效果较好。
由于盾构直径 小长度长，则 必然灵敏度差 主动铰接力1200T ，所以必须设 置铰接油缸， 以提高盾构动 作的灵敏度， 满足本工程的 最小曲线半径 的掘进要求。
中盾和尾质铰接处采用两道双唇密 封，密封性能可靠
10
2.4 盾尾密封
泥水盾构盾尾设置4道密封刷，提高了盾尾 密封性能。
11
2.5 气垫仓底部冲刷装置
15
2.9 液压泵站
液压站采用力士乐远 程动态恒压变量泵，位 于二号拖车上，控制阀 采用电液换向阀进行方 向的切换，每组控制阀 组配有电比例流量、压 力阀，可以对推进方向 进行精确调整。破碎机 设计独立的液压泵站。
1
一、泥水盾构简介 二、泥水盾构的结构原理 三、泥水盾构各系统的组成 四、泥水盾构地质适应范围 五、泥水盾构操作技术 六、泥水盾构常见问题处理方法
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泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield）， 简称SPB盾构或泥水盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与 刀盘之间形成泥水仓,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水仓内，在 开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水 压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以 泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的 泥水进行质量调整，再输送到开挖面。
计有中心冲刷装置外，在外环隔板上也
冲
刷
配有冲刷装置，保证刀盘背部所有开口
覆
盖
都有喷口能够覆盖到。冲刷装置为由扬
所
有
程70m高压冲刷泵提供高压泥浆（泵出
滚
刀
口压力可调）。泥岩地段连续使用，在
轨
迹
其他地段间断使用。根据已有施工以验
，只要进浆压力大于泥水仓压力3bar，
即可将冲洗浆液送到刀盘背部，防泥饼
效果较好。
由于盾构直径 小长度长，则 必然灵敏度差 主动铰接力1200T ，所以必须设 置铰接油缸， 以提高盾构动 作的灵敏度， 满足本工程的 最小曲线半径 的掘进要求。
中盾和尾质铰接处采用两道双唇密 封，密封性能可靠
10
2.4 盾尾密封
泥水盾构盾尾设置4道密封刷，提高了盾尾 密封性能。
11
2.5 气垫仓底部冲刷装置
15
2.9 液压泵站
液压站采用力士乐远 程动态恒压变量泵，位 于二号拖车上，控制阀 采用电液换向阀进行方 向的切换，每组控制阀 组配有电比例流量、压 力阀，可以对推进方向 进行精确调整。破碎机 设计独立的液压泵站。
盾构机结构原理PPT课件
盾构机结构原理PPT 课件
目录
• 盾构机概述 • 盾构机结构组成 • 盾构机工作原理 • 盾构机应用与案例 • 盾构机维护与保养
01
盾构机概述
盾构机定义
盾构机是一种使用盾构法进行隧道施 工的大型掘进机械，主要由刀盘、盾 体、人舱、螺旋输送机、管片拼装机 、管片运输车等部分组成。
盾构机的主要作用是在地下挖掘出一 条隧道，并在挖掘过程中对隧道进行 衬砌和支护，以保证隧道施工的安全 和稳定。
20世纪初，盾构机开始在日本得到广 泛应用，并逐渐发展成为一种成熟的 施工方法。
02
盾构机结构组成
主机系统
01
02
03
04
主机是盾构机的核心部分，包 括刀盘、盾体、刀具等。
刀盘是盾构机挖掘土体的主要 部件，通常采用硬质合金或碳
化钨等材料制成。
盾体是保护操作人员和盾构机 内部设备的重要结构，通常采
盾构机分类
根据盾构机的用途，可分为地 铁盾构机、市政管道盾构机、 公路盾构机等。
根据盾构机的掘进方式，可分 为开敞式盾构机和气压式盾构 机。
根据盾构机的直径，可分为小 直径盾构机和大直径盾构机。
盾构机发展历程
盾构机最早起源于欧洲，但最早的盾 构机比较简单，仅适用于软土地层。
随着科技的不断进步，现代盾构机已 经实现了自动化、智能化，并广泛应 用于地铁、市政管道、公路等领域。
03
盾构机工作原理
工作原理简介
盾构机是一种隧道掘进的专用工 程机械，通过刀盘旋转切削土体， 同时使用盾构壳体保护作业面和
运输渣土。
盾构机的工作原理基于一个封闭 的作业系统，通过土压平衡、泥 水加压等工法维持开挖面的稳定，
并控制地层变形。
盾构机的工作过程包括挖掘、排 渣、运渣、拼装等环节，各环节 相互配合，实现隧道的高效掘进。
目录
• 盾构机概述 • 盾构机结构组成 • 盾构机工作原理 • 盾构机应用与案例 • 盾构机维护与保养
01
盾构机概述
盾构机定义
盾构机是一种使用盾构法进行隧道施 工的大型掘进机械，主要由刀盘、盾 体、人舱、螺旋输送机、管片拼装机 、管片运输车等部分组成。
盾构机的主要作用是在地下挖掘出一 条隧道，并在挖掘过程中对隧道进行 衬砌和支护，以保证隧道施工的安全 和稳定。
20世纪初，盾构机开始在日本得到广 泛应用，并逐渐发展成为一种成熟的 施工方法。
02
盾构机结构组成
主机系统
01
02
03
04
主机是盾构机的核心部分，包 括刀盘、盾体、刀具等。
刀盘是盾构机挖掘土体的主要 部件，通常采用硬质合金或碳
化钨等材料制成。
盾体是保护操作人员和盾构机 内部设备的重要结构，通常采
盾构机分类
根据盾构机的用途，可分为地 铁盾构机、市政管道盾构机、 公路盾构机等。
根据盾构机的掘进方式，可分 为开敞式盾构机和气压式盾构 机。
根据盾构机的直径，可分为小 直径盾构机和大直径盾构机。
盾构机发展历程
盾构机最早起源于欧洲，但最早的盾 构机比较简单，仅适用于软土地层。
随着科技的不断进步，现代盾构机已 经实现了自动化、智能化，并广泛应 用于地铁、市政管道、公路等领域。
03
盾构机工作原理
工作原理简介
盾构机是一种隧道掘进的专用工 程机械，通过刀盘旋转切削土体， 同时使用盾构壳体保护作业面和
运输渣土。
盾构机的工作原理基于一个封闭 的作业系统，通过土压平衡、泥 水加压等工法维持开挖面的稳定，
并控制地层变形。
盾构机的工作过程包括挖掘、排 渣、运渣、拼装等环节，各环节 相互配合，实现隧道的高效掘进。
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析 PPT
分离站
调浆池
送泥泵
排泥泵
中继泵
泥水平衡盾构基本配置
➢泥水盾构主要由以下五大系统构成： 一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进的盾构掘进系统； 可调整泥浆物性，并将其送至开挖面，保持开挖面稳定的
泥水循环系统； 综合管理送排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况
的综合管理系统； 泥水分离处理系统； 壁后同步注浆系统。
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析比较
2018年8月25日
土压盾构机
土压平衡盾构的概念
➢土压平衡盾构是在机械式盾 构的前部设置隔板，在刀盘 的旋转作用下，刀具切削开 挖面的泥土，破碎的泥土通 过刀盘开口进入土舱，使土 舱和排土用的螺旋输送机内 充满切削下来的泥土，依靠 盾构推进油缸的推力通过隔 板给土舱内的土碴加压，使 土压作用于开挖面以平衡开 挖面的水土压力。
出。
一管理。
土压盾构施工的基本特点
泥水盾构施工的基本特点
土压盾构地质适应范围
➢土压平衡盾构主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层 等粘稠土壤的施工。该类型土壤在螺旋输送机内压缩形成防水土 塞，使土舱和螺旋输送机内部产生土压力来平衡掌子面的土压力 和水压力。
➢土压平衡盾构用开挖土料作为支撑开挖面稳定的介质，要求具有 良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。一般土壤不 能完全满足这些特性，要进行改良。改良的方法通常为：加水、 膨润土、粘土、CMC、聚合物和泡沫等，根据土质情况选用。
➢皮带输送机将渣土从螺旋输送机的出渣口运到渣车内。
泥水盾构机
泥水加压平衡盾构的概念
• 泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield），简称 SPB盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水 舱,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水舱内，在开挖面上用泥浆形成 不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开 挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通 过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送 到开挖面。
调浆池
送泥泵
排泥泵
中继泵
泥水平衡盾构基本配置
➢泥水盾构主要由以下五大系统构成： 一边利用刀盘挖掘整个开挖面、一边推进的盾构掘进系统； 可调整泥浆物性，并将其送至开挖面，保持开挖面稳定的
泥水循环系统； 综合管理送排泥状态、泥水压力及泥水处理设备运转状况
的综合管理系统； 泥水分离处理系统； 壁后同步注浆系统。
土压盾构和泥水盾构施工工艺分析比较
2018年8月25日
土压盾构机
土压平衡盾构的概念
➢土压平衡盾构是在机械式盾 构的前部设置隔板，在刀盘 的旋转作用下，刀具切削开 挖面的泥土，破碎的泥土通 过刀盘开口进入土舱，使土 舱和排土用的螺旋输送机内 充满切削下来的泥土，依靠 盾构推进油缸的推力通过隔 板给土舱内的土碴加压，使 土压作用于开挖面以平衡开 挖面的水土压力。
出。
一管理。
土压盾构施工的基本特点
泥水盾构施工的基本特点
土压盾构地质适应范围
➢土压平衡盾构主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层 等粘稠土壤的施工。该类型土壤在螺旋输送机内压缩形成防水土 塞，使土舱和螺旋输送机内部产生土压力来平衡掌子面的土压力 和水压力。
➢土压平衡盾构用开挖土料作为支撑开挖面稳定的介质，要求具有 良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。一般土壤不 能完全满足这些特性，要进行改良。改良的方法通常为：加水、 膨润土、粘土、CMC、聚合物和泡沫等，根据土质情况选用。
➢皮带输送机将渣土从螺旋输送机的出渣口运到渣车内。
泥水盾构机
泥水加压平衡盾构的概念
• 泥水加压平衡盾构（slurry pressure balance shield），简称 SPB盾构。是在机械式盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水 舱,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水舱内，在开挖面上用泥浆形成 不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开 挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通 过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送 到开挖面。
盾构机ppt课件
每一个框架分成3个舱每一个舱里有一个工人共有36个工国外盾构技术的发展1830年英国的罗德发明气压法辅助解决隧1874年工程师格瑞海德发现在强渗水的地层中很难用压缩空气支撑隧道工作面因此开发了用液体支撑隧道工作面的盾构通过液体流泥浆的形1876年英国人约翰荻克英森布伦敦和姬奥基布伦敦机械化盾构专利
一、盾构法的起源和发展简介
13
C类：机械式闭胸盾构
• 正面封闭舱中加压，刀盘切削土体的，称 局部气压盾构；
• 正面密封舱中设泥浆或泥浆加气压平衡装 置的称泥水平衡盾构、泥水加压式平衡盾 构；
• 正面密封舱中设土压或土压加泥水式平衡 装置的，称土压平衡盾构或加泥式土压平 衡盾构。
14
D类：TBM盾构
• 在硬岩中（＞50MPa）使用的隧道掘进机 （TBM），分敞开型和密闭型，盾构正面 的切削由大刀盘加滚刀组成的复合刀盘。
1825年，他第一次在伦敦泰晤土河下开始用一个断面高6.8m、宽11.4m，并由12个邻接的 框架组成的矩形盾构修建隧道。每一个框架分成3个舱，每一个舱里有一个工人，共有36个工 人。
第一条隧道施工的盾构机
1
1828年1月12日泰晤土河水涌入盾构机
2
国外盾构技术的发展
1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助解决隧 道涌水。
• 还有控制系统、液压系统、电力系统、通风系 统、密封润滑系统、隧道导向系统、报警装置；
• 以及服务于盾构工作要求的后配套设备、运输 设备、注浆设备等辅助设备。
23
24
4刀盘
25
4.2刀盘的材料
• 刀盘的结构材料为Q345B 、16MnR、 GS52或 相当于这种材料的铸钢。
26
刮刀 ：
• 刮刀安装在碴土通道的一侧。 • 高质量的碳质刀刃, • 宽度 100mm。 • 可以从刀盘后面更换刀具。
一、盾构法的起源和发展简介
13
C类：机械式闭胸盾构
• 正面封闭舱中加压，刀盘切削土体的，称 局部气压盾构；
• 正面密封舱中设泥浆或泥浆加气压平衡装 置的称泥水平衡盾构、泥水加压式平衡盾 构；
• 正面密封舱中设土压或土压加泥水式平衡 装置的，称土压平衡盾构或加泥式土压平 衡盾构。
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D类：TBM盾构
• 在硬岩中（＞50MPa）使用的隧道掘进机 （TBM），分敞开型和密闭型，盾构正面 的切削由大刀盘加滚刀组成的复合刀盘。
1825年，他第一次在伦敦泰晤土河下开始用一个断面高6.8m、宽11.4m，并由12个邻接的 框架组成的矩形盾构修建隧道。每一个框架分成3个舱，每一个舱里有一个工人，共有36个工 人。
第一条隧道施工的盾构机
1
1828年1月12日泰晤土河水涌入盾构机
2
国外盾构技术的发展
1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助解决隧 道涌水。
• 还有控制系统、液压系统、电力系统、通风系 统、密封润滑系统、隧道导向系统、报警装置；
• 以及服务于盾构工作要求的后配套设备、运输 设备、注浆设备等辅助设备。
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4刀盘
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4.2刀盘的材料
• 刀盘的结构材料为Q345B 、16MnR、 GS52或 相当于这种材料的铸钢。
26
刮刀 ：
• 刮刀安装在碴土通道的一侧。 • 高质量的碳质刀刃, • 宽度 100mm。 • 可以从刀盘后面更换刀具。
土压平衡盾构及泥水平衡盾构的结构原理
2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的构造原理傅德明demingfu126.XX市土木工程学会2011.5.211土压平衡盾构的构造原理1.1 土压平衡盾构的根本原理土压平衡盾构属封闭式盾构。
盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。
当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压根本一样，故掘削面实现平衡(即稳定)。
示意图如图6.1所示。
由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱，运至地表。
由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。
1.1.1 稳定掘削面的机理及种类土压盾构稳定掘削面的机理，因工程地质条件的不同而不同。
通常可分为粘性土和砂质土两类，这里分别进展表达。
1.1.1.1粘性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。
即使粘聚力大的土层，碴土的塑流性也会增大，故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进展控制。
对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。
地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停顿。
解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材，并作连续搅拌，以便提高土体的塑流性，确保碴土的顺利排放。
1.1.1.2砂质土层掘削面的稳定机理就砂、砂砾的砂质土地层而言，因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大；渗透系数大。
当地下水位较高、水压较大时，靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。
再加上掘削土体自身的流动性差，所以在无其它措施的情况下，掘削面稳定极其困难。
为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材，不断搅拌，改变掘削土的成分比例，以此确保掘削土的流动性、止水性，使掘削面稳定。
1.1.1.3土压盾构的种类按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表1。
泥水平衡盾构施工技术概论章龙管课件
细颗粒含量多则碴土能形成不透水的流 塑体，能够充满土仓的每个部位，以便建立 压力并传递到切削面支撑土体，压力平衡可 以实现。
粗颗粒含量高的碴土不能形成具备这种 功能的碴土，因而不能实现土压平衡,只能借 助于泥水平衡盾构大比重的泥浆悬浮液，形 成泥膜并传递压力。
从掘进的角度，泥水平衡盾构机也适用 于细颗粒土层，但细颗粒浆液的泥水分离难 度大，投入大，场地要求高。
31
4、管片安装和盾尾壁后注浆系统
主要作用是为开挖后的空间提供支撑和及时充填盾构机外 壳前移后留下的空间。包括管片安装机、吊机、注浆泵和相 应管路。
管片安装机结构示意图
同步注浆示意图
32
第四章 术
泥水平衡盾构施工关键技
33
盾构始发 盾构到达
34
（一） 盾构始发、到达
一般来说，盾构始发和到达技术的关键在于洞口地基加固范围、效 果和洞圈止水密封的效果。
运输轨线
高压电缆 备用管路 循环水管 排污管
人行走道
40
成型隧洞
（二）泥水压力设置 • 泥水压力采用静止土压力（水土分算）作为控制上限，
主动土压力作为控制下限。穿越密集建筑物时压力设定 值靠近上限。一般根据地层性质，砂土、粉土、粉质粘 土等渗透系数较大的地层，采用水土分算。地面荷载偏 压的情况下，压力设定值宜取超载和无荷载的中间值。 • 判断合理性的依据： • A、压力设定要不断摸索，通过地表沉降及时修正。 • B、在渗透性大的地层，利用泥浆漏失量作为检验压力 设定是否合理为依据是可行的。 • 工程施工过程中，根据各项参数分析，总结出适应于该 工程的泥水压力参考计算公式。
44
盾构控制
盾构掘进同步注浆控制
盾构掘进
45
（四）壁后注浆
粗颗粒含量高的碴土不能形成具备这种 功能的碴土，因而不能实现土压平衡,只能借 助于泥水平衡盾构大比重的泥浆悬浮液，形 成泥膜并传递压力。
从掘进的角度，泥水平衡盾构机也适用 于细颗粒土层，但细颗粒浆液的泥水分离难 度大，投入大，场地要求高。
31
4、管片安装和盾尾壁后注浆系统
主要作用是为开挖后的空间提供支撑和及时充填盾构机外 壳前移后留下的空间。包括管片安装机、吊机、注浆泵和相 应管路。
管片安装机结构示意图
同步注浆示意图
32
第四章 术
泥水平衡盾构施工关键技
33
盾构始发 盾构到达
34
（一） 盾构始发、到达
一般来说，盾构始发和到达技术的关键在于洞口地基加固范围、效 果和洞圈止水密封的效果。
运输轨线
高压电缆 备用管路 循环水管 排污管
人行走道
40
成型隧洞
（二）泥水压力设置 • 泥水压力采用静止土压力（水土分算）作为控制上限，
主动土压力作为控制下限。穿越密集建筑物时压力设定 值靠近上限。一般根据地层性质，砂土、粉土、粉质粘 土等渗透系数较大的地层，采用水土分算。地面荷载偏 压的情况下，压力设定值宜取超载和无荷载的中间值。 • 判断合理性的依据： • A、压力设定要不断摸索，通过地表沉降及时修正。 • B、在渗透性大的地层，利用泥浆漏失量作为检验压力 设定是否合理为依据是可行的。 • 工程施工过程中，根据各项参数分析，总结出适应于该 工程的泥水压力参考计算公式。
44
盾构控制
盾构掘进同步注浆控制
盾构掘进
45
（四）壁后注浆
泥水式盾构机
泥水式盾构机盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，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，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，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进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。
盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构、气压式盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构、混合型盾构、异型盾构）。
现以泥水式盾构机（全称为泥水加压平衡盾构机）为例就其技术发展过程、技术特点等作介绍如下。
泥水式盾构机是通过有一定压力的泥浆来支撑稳固开挖面；由旋转刀盘、悬臂刀头或水力射流等进行土体开挖；开挖下来的土料与泥水混合以泥水状态由泥浆泵进行输运。
泥水式盾构机适用于各种松散地层，有无地下水均可。
采用泥水式盾构机进行施工的隧洞工程都说明它是一种低沉降及安全的施工方法，在稳定的地层中其优点更加明显。
最初的泥水盾构要追溯到一百多年前的Greathead及Haag的专利。
由于高透水性地层用压缩空气支撑隧洞开挖面非常困难，1874年，Greathead开发了用流体支撑开挖面的盾构，开挖出的土料以泥水流的方式排出。
1896年Haag在柏林为第一台德国泥水式盾构申请了专利，该盾构以液体支撑开挖面，其开挖室是有压和密封的。
1959年E.C.Gardner成功地将以液体支撑开挖面应用于一台用于建造排污隧洞的直径为 3.35 m的盾构。
1960年Schneidereit 引进了用膨润土悬浮液来支撑开挖面，而H.Lorenz 的专利提出用加压的膨润土液来稳固开挖面。
1967年第一台有切削刀盘并以水力出土、直径为3.1m的泥水盾构在日本开始使用。
在德国，第一台以膨润土悬浮液支撑开挖面的盾构由Wayss & Freytag开发并投入使用。
泥水加压平衡盾构机
通过调节泥水加压系统的压力，使泥 水压力与地层压力保持平衡，从而保 持工作面的稳定。
应用领域
01
02
03
04
地铁建设
在地铁建设中，泥水加压平衡 盾构机广泛应用于地铁隧道的
掘进施工。
铁路建设
在铁路建设中，泥水加压平衡 盾构机可用于铁路隧道、桥梁
等工程的掘进施工。
公路建设
在公路建设中，泥水加压平衡 盾构机可用于高速公路、城市
某大型水利工程的泥水加压平衡盾构机实践
总结词：高效挖掘
详细描述：在某大型水利工程中，泥水加压平衡盾构机展现了高效挖掘能力。通过优化刀具设计和泥浆循环系统，大幅提高 了挖掘效率，缩短了工期，降低了工程成本。
国际上先进的泥水加压平衡盾构机介绍
总结词：技术领先
详细描述：国际上先进的泥水加压平衡盾构机采用了最先进的技术和材料，具有更高的稳定性和耐用 性。同时，这些盾构机还配备了智能化控制系统，能够实现远程监控和自动控制，进一步提高施工效 率和安全性。
特点
泥水加压平衡盾构机具有高效率、高 精度、低地层损失、低环境污染等优 点，广泛应用于地铁、铁路、公路、 水利等隧道工程建设。
工作原理
泥水循环
泥水加压平衡盾构机通过泥水循环系 统将切削下来的泥土和地下水进行分 离，分离后的泥土被输送到土方堆放 处，而水则被循环利用。
压力控制
切削与推进
切削盘将地层切削下来，并通过推进 系统将切削下来的泥土和盾构向前推 进。
泥水加压平衡盾构机
目录
• 泥水加压平衡盾构机概述 • 泥水加压平衡盾构机的结构 • 泥水加压平衡盾构机的操作与维护 • 泥水加压平衡盾构机的发展趋势与未来展
望 • 泥水加压平衡盾构机的案例分析
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总装车间(60000平米). • 在亚太地区,总部在新加坡,中国北京代表处;
另:广州市有2个大的总装车间(保税区和南沙); 与国内多家大型企业合作完成盾构的组装制造. (上海隧道、大重、武汉重工、广重、首钢、上海振华港机集团、沪东造船) 再有,广州保税区设备件库. 中国地区有工作人员150人
• 已生产盾构1200余台,2000年进入中国大陆,已经供应了50台. • 生产的隧道掘进设备从100mm ~ 15.44m,从软土地层到300MPa强度的岩石地层.
• 传输到膨润土悬浮液的支持压力精确率为 ±0.1bar。
• 泥浆管路内的浮动变化将被准确、迅速平衡。
25
双仓泥水盾构的压力调节
图1
26
单仓泥水盾构的压力调节
图2
27
对比分析
• 隧道开挖
• 混合式盾构机技术能够保证支撑压力的精确率 为+/- 0.1bar。在隧道开挖过程中，外界压力
的变化不会对开挖面的稳定造成影响，见上图 1。
泥水加压平衡盾构机 (slurry( mix)shield)
Herrenknecht AG 2006.4
1
海瑞克公司简介
• 1977年由马丁.海瑞克博士创立,公司总部位于德国南部的施瓦诺市,靠近法国和瑞士. • 公司现有员工1500人,总部1000人,主要的设计和管理人员集中在此. 同时有几个大的
• 压缩空气调节系统的功能
21
双气路调压回路
工作气路 备用气路
调节器调节作用的实现无需电力，因此能够持久提供支持压力。 调节器安装了两个独立的单元来防止可能出现的干扰， 并用于维保停机阶段和断电情况（高压电缆延伸时）。
22
混合式盾构机技术
• 混合式盾构机技术是最安全、最先进的隧道开挖技术。 在不稳定地质状况、高压力下，混合式盾构机的以下几 方面的技术能够保证隧道的安全开挖。
29
素材和资料部分来自 网络，如有帮助请下载!
• 碴土运输 • 膨润土泥水传输和支持压力的控制（气垫）彼此分开， • 开挖舱内的膨润土（渗入泥饼）不断更新: • 挖掘的碴土与靠近出渣管（左、右）的膨润土混合，在
TBM底部产生涌流效应从而使碴土易于流动； • 压力舱板上部和中部的其它冲刷点将使开挖舱内集中的
全部水流和新鲜膨润土的重新分配达、混合到最佳状态。 高涌流效应和安装在吸管前面的冲刷管避免了碴土粘结 的危险；
• 承压悬浮液产生的支持压力传输到开挖 舱，这时，整个开挖舱内完全充满承压 的膨润土悬浮液。
• 开挖舱内悬浮液的波动将被精确控制以 保持平衡状态。
20
气垫调节功能
• 空气压力能够在高工作压力范围内自由、 安全地调节（Westerschelde项目压 力高达8.5 bar）。压缩空气调节器通过 压缩气垫来补偿膨润土液位压力的差值 从而使该压力保持平衡。
• 隧道开挖过程中，传统泥水盾构机（单舱）开
挖舱内支持压力较大的变化会带来隧道开挖面 不稳定情况及发生塌陷的危险，见上图2。
• 支持压力较大的波动将导致基床不稳
• 盾构机基床不稳定
• 管片衬砌基床不稳定
28
气垫调压舱及 进入通道
• 维保工作在处于大气压下的气垫调压舱内进行，例如 在检修筛选器（格栅）、碎石机或出渣管，或移开障 碍物。
• 在高压情况下，工作人员通过安装在压力舱板内的人 闸可以安全地进入气垫调压舱。
• 基本上无需为检查刀盘而对隧道开挖面进行土体改良 （但该措施实施与否取决于地质状况）。如可能，承 压渗入泥饼和一个通过气垫调节技术精确控制的压力 降低步骤可以保证人员能够安全进入开挖舱。
• 在检修工作中，气垫控制调节越精确，坍塌的危险就 越小。
• 开挖舱内的土压和水压被膨润土吸收，从而避免了不 受控制的土壤透入，并保证了隧道开挖面的稳定。
• 使用该系统，在良好的操作和注浆条件下，TBM能够 把沉降控制在较小的范围。
• 开挖舱被一个称为分隔舱板的钢板分隔成两个区域。
18
压力仓板
气垫
调压仓
人闸
开挖仓
泥水盾构(混合盾构)
19
工作原理
• 气垫调节舱内的压缩空气气垫产生支持 压力并将该压力传至膨润土悬浮液从而 调节液位高度。
• 国内泥水盾构: 上海崇明岛15.44米2台,
•
南京过江隧道2台,
•
南水北调穿黄工程9米 2台
.
• 管理方针: 设计创新 制造精心 保证质量 按时交货
• 全面的售前\售后服务
2
海瑞克德国施瓦诺总部
3
广州保税区工厂
4
广州南沙开发区工厂
5
盾构机简介
1 简要分类
a.土压平衡式盾构机(EPBM) b. 泥水加压平衡盾构(SLURRY SHIELD ) c. 隧道掘进机(岩石) (TBM ) 此外,有复合盾构 异型盾构
13
泥水盾构(混合) slurry (mix) shield
14
全断面岩石掘进机TBM
•
15
三联盾构
•
16
球型盾构
17Leabharlann 混合式(泥水)盾构机混合式盾构机基本技术原理/气垫调节原理刀盘在 膨润土中旋转、开挖隧道。挖掘的碴土与膨润 土悬浮液混合。在盾壳区域内，刀盘旋转进行 开挖的部分称为开挖舱，压力舱板将它与盾体 区域分隔开来。
23
土仓泥膜的形成
• 渗入泥膜 检查、维保阶段的隧道掌子面和开挖舱 14,200mm 混合式盾构机－易北河隧道
24
压力控制
• 混合式盾构机的开挖区域设计为一个双舱构造： 开挖舱为前舱，气垫调压舱为后舱（工作舱）。
• 气垫控制、调节支持压力。该压力由压缩空气 系统精确地进行控制。
• 开挖舱内的受压悬浮液通过分隔舱板门连到气 闸。开挖舱内完全充满受压的悬浮液后就会产 生支持压力。
盾构选型主要依据土壤的级配曲线,土壤的渗 透系数，水压等
6
土压平衡盾构总装图
7
盾构机各部分名称
刀盘 Cutting wheel cutterhead)
主驱动 Main drive
超前钻 人闸
尾盾
盾尾密封 管片
螺旋机
铰接油缸 推进千斤顶
拼装机
拼装机头
8
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10
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土压平衡盾构(EPBM)
另:广州市有2个大的总装车间(保税区和南沙); 与国内多家大型企业合作完成盾构的组装制造. (上海隧道、大重、武汉重工、广重、首钢、上海振华港机集团、沪东造船) 再有,广州保税区设备件库. 中国地区有工作人员150人
• 已生产盾构1200余台,2000年进入中国大陆,已经供应了50台. • 生产的隧道掘进设备从100mm ~ 15.44m,从软土地层到300MPa强度的岩石地层.
• 传输到膨润土悬浮液的支持压力精确率为 ±0.1bar。
• 泥浆管路内的浮动变化将被准确、迅速平衡。
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双仓泥水盾构的压力调节
图1
26
单仓泥水盾构的压力调节
图2
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对比分析
• 隧道开挖
• 混合式盾构机技术能够保证支撑压力的精确率 为+/- 0.1bar。在隧道开挖过程中，外界压力
的变化不会对开挖面的稳定造成影响，见上图 1。
泥水加压平衡盾构机 (slurry( mix)shield)
Herrenknecht AG 2006.4
1
海瑞克公司简介
• 1977年由马丁.海瑞克博士创立,公司总部位于德国南部的施瓦诺市,靠近法国和瑞士. • 公司现有员工1500人,总部1000人,主要的设计和管理人员集中在此. 同时有几个大的
• 压缩空气调节系统的功能
21
双气路调压回路
工作气路 备用气路
调节器调节作用的实现无需电力，因此能够持久提供支持压力。 调节器安装了两个独立的单元来防止可能出现的干扰， 并用于维保停机阶段和断电情况（高压电缆延伸时）。
22
混合式盾构机技术
• 混合式盾构机技术是最安全、最先进的隧道开挖技术。 在不稳定地质状况、高压力下，混合式盾构机的以下几 方面的技术能够保证隧道的安全开挖。
29
素材和资料部分来自 网络，如有帮助请下载!
• 碴土运输 • 膨润土泥水传输和支持压力的控制（气垫）彼此分开， • 开挖舱内的膨润土（渗入泥饼）不断更新: • 挖掘的碴土与靠近出渣管（左、右）的膨润土混合，在
TBM底部产生涌流效应从而使碴土易于流动； • 压力舱板上部和中部的其它冲刷点将使开挖舱内集中的
全部水流和新鲜膨润土的重新分配达、混合到最佳状态。 高涌流效应和安装在吸管前面的冲刷管避免了碴土粘结 的危险；
• 承压悬浮液产生的支持压力传输到开挖 舱，这时，整个开挖舱内完全充满承压 的膨润土悬浮液。
• 开挖舱内悬浮液的波动将被精确控制以 保持平衡状态。
20
气垫调节功能
• 空气压力能够在高工作压力范围内自由、 安全地调节（Westerschelde项目压 力高达8.5 bar）。压缩空气调节器通过 压缩气垫来补偿膨润土液位压力的差值 从而使该压力保持平衡。
• 隧道开挖过程中，传统泥水盾构机（单舱）开
挖舱内支持压力较大的变化会带来隧道开挖面 不稳定情况及发生塌陷的危险，见上图2。
• 支持压力较大的波动将导致基床不稳
• 盾构机基床不稳定
• 管片衬砌基床不稳定
28
气垫调压舱及 进入通道
• 维保工作在处于大气压下的气垫调压舱内进行，例如 在检修筛选器（格栅）、碎石机或出渣管，或移开障 碍物。
• 在高压情况下，工作人员通过安装在压力舱板内的人 闸可以安全地进入气垫调压舱。
• 基本上无需为检查刀盘而对隧道开挖面进行土体改良 （但该措施实施与否取决于地质状况）。如可能，承 压渗入泥饼和一个通过气垫调节技术精确控制的压力 降低步骤可以保证人员能够安全进入开挖舱。
• 在检修工作中，气垫控制调节越精确，坍塌的危险就 越小。
• 开挖舱内的土压和水压被膨润土吸收，从而避免了不 受控制的土壤透入，并保证了隧道开挖面的稳定。
• 使用该系统，在良好的操作和注浆条件下，TBM能够 把沉降控制在较小的范围。
• 开挖舱被一个称为分隔舱板的钢板分隔成两个区域。
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压力仓板
气垫
调压仓
人闸
开挖仓
泥水盾构(混合盾构)
19
工作原理
• 气垫调节舱内的压缩空气气垫产生支持 压力并将该压力传至膨润土悬浮液从而 调节液位高度。
• 国内泥水盾构: 上海崇明岛15.44米2台,
•
南京过江隧道2台,
•
南水北调穿黄工程9米 2台
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• 管理方针: 设计创新 制造精心 保证质量 按时交货
• 全面的售前\售后服务
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海瑞克德国施瓦诺总部
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广州保税区工厂
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广州南沙开发区工厂
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盾构机简介
1 简要分类
a.土压平衡式盾构机(EPBM) b. 泥水加压平衡盾构(SLURRY SHIELD ) c. 隧道掘进机(岩石) (TBM ) 此外,有复合盾构 异型盾构
13
泥水盾构(混合) slurry (mix) shield
14
全断面岩石掘进机TBM
•
15
三联盾构
•
16
球型盾构
17Leabharlann 混合式(泥水)盾构机混合式盾构机基本技术原理/气垫调节原理刀盘在 膨润土中旋转、开挖隧道。挖掘的碴土与膨润 土悬浮液混合。在盾壳区域内，刀盘旋转进行 开挖的部分称为开挖舱，压力舱板将它与盾体 区域分隔开来。
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土仓泥膜的形成
• 渗入泥膜 检查、维保阶段的隧道掌子面和开挖舱 14,200mm 混合式盾构机－易北河隧道
24
压力控制
• 混合式盾构机的开挖区域设计为一个双舱构造： 开挖舱为前舱，气垫调压舱为后舱（工作舱）。
• 气垫控制、调节支持压力。该压力由压缩空气 系统精确地进行控制。
• 开挖舱内的受压悬浮液通过分隔舱板门连到气 闸。开挖舱内完全充满受压的悬浮液后就会产 生支持压力。
盾构选型主要依据土壤的级配曲线,土壤的渗 透系数，水压等
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土压平衡盾构总装图
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盾构机各部分名称
刀盘 Cutting wheel cutterhead)
主驱动 Main drive
超前钻 人闸
尾盾
盾尾密封 管片
螺旋机
铰接油缸 推进千斤顶
拼装机
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土压平衡盾构(EPBM)