盾构施工技术
盾构设备及关键施工技术
•盾构设备及关键施工技术概述•盾构设备的组成及工作原理•盾构施工的关键技术目录•盾构施工的质量控制•盾构施工的案例分析•盾构技术的发展趋势与展望盾构设备定义盾构设备特点盾构设备的定义与特点盾构设备的发展历程第一代盾构第二代盾构第三代盾构现代盾构盾构设备的分类及应用盾构设备的组成盾构设备的工作原理盾构设备通过推进系统实现向前推进，推进系统包括推进油缸、推进电机、推进原理盾构设备通过控制系统实现设备的联动和控制，控制系统包括PLC、传感控制系统盾构设备通过支撑系统实现土体支撑，支撑系统包括支撑油缸、支撑垫板等。
支撑原理通风原理盾构设备通过照明系统实现隧道内照明，照明系统包括照明灯具、照明电照明原理0201030405盾构设备的维护与保养030201勘察技术评估技术地质勘察与评估技术结构设计根据地质勘察与评估结果，设计合理的隧道结构形式，包括隧道形状、大小、埋深等。
结构计算对隧道结构进行受力分析，计算出结构的承载能力，确保隧道施工过程中的安全性。
隧道结构设计技术利用盾构设备对土体进行挖掘，根据隧道结构设计要求，控制挖掘速度和方向。
拼装技术将预制好的隧道结构块在盾构设备的后方进行拼装，形成完整的隧道结构。
掘进技术盾构掘进与拼装技术VS施工监测与反馈技术监测技术反馈技术严格控制盾构掘进参数总结词：参数监控详细描述：在盾构施工过程中，对盾构掘进参数进行严格控制是保证施工质量的关键。
这些参数包括推进速度、出土量、注浆压力和注浆量等。
通过实时监测这些参数，可以确保盾构掘进过程中的各项指标处于合理范围内，从而避免因参数波动引起的质量问题。
提高拼装精度的方法总结词详细描述加强施工现场安全管理该案例展示了地铁盾构施工的典型应用，具有广泛的代表性和实用性。
总结词该案例选取了某市地铁线路作为研究对象，介绍了盾构设备的选择、关键施工技术的实施以及施工过程中遇到的问题和解决方案。
通过对该案例的详细分析，可以深入了解盾构施工在地铁建设中的应用及遇到的问题，为类似工程提供参考和借鉴。
盾构技术总结摘要范文
随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断深化，盾构技术在隧道工程中的应用日益广泛。
盾构法施工以其高效、环保、安全等优势，成为地下空间开发的重要手段。
以下是对盾构技术发展历程、关键技术、应用现状及未来展望的总结摘要。
一、盾构技术发展历程盾构技术起源于19世纪末，历经百余年的发展，从最初的单一模式逐步演变为多种类型，如土压平衡盾构、泥水盾构、双模式盾构等。
近年来，随着我国基础设施建设的快速发展，盾构技术取得了显著进步，尤其在超大直径盾构、长距离隧道、复杂地质条件下的施工等方面取得了重要突破。
二、盾构关键技术1. 盾构设备设计：盾构设备是盾构法施工的核心，包括盾构机本体、刀盘、推进系统、驱动系统、导向系统等。
随着技术的不断进步，盾构设备的设计更加注重高效、节能、环保和智能化。
2. 地质勘察与隧道设计：地质勘察是盾构施工的前提，通过地质勘察可以了解隧道所处的地质条件，为隧道设计提供依据。
隧道设计主要包括隧道断面设计、支护结构设计、防水设计等。
3. 盾构施工技术：盾构施工技术主要包括盾构掘进、隧道衬砌、同步注浆、地下连续墙施工等。
其中，盾构掘进技术是盾构施工的关键环节，包括掘进参数控制、掘进速度控制、盾构姿态控制等。
4. 盾构施工信息化技术：随着信息化技术的快速发展，盾构施工信息化技术也得到了广泛应用，如盾构机远程监控、地质实时探测、施工数据管理等。
三、盾构技术应用现状盾构技术在隧道工程中的应用已遍布全球，尤其在地铁、市政、公路、铁路等领域取得了显著成果。
我国盾构技术已达到国际先进水平，在超大直径盾构、长距离隧道、复杂地质条件下的施工等方面具有明显优势。
四、盾构技术未来展望1. 超大直径盾构技术：随着城市化进程的加快，超大直径盾构技术在隧道工程中的应用将更加广泛。
未来，超大直径盾构技术将朝着更高效、更智能、更环保的方向发展。
2. 长距离隧道施工技术：长距离隧道施工技术是盾构技术发展的一个重要方向。
未来，长距离隧道施工技术将注重提高施工效率、降低施工成本、确保施工安全。
盾构构造与施工技术实训总结
盾构构造与施工技术实训总结一、前言盾构技术是近年来发展迅速的一种地下隧道开挖技术。
盾构机作为盾构施工的核心设备，具有高效、安全、环保等优点，已经成为城市地下工程建设的重要手段。
本文主要阐述盾构施工实训中所学到的盾构构造和施工技术。
二、盾构机结构及其工作原理1. 盾构机结构盾构机主要由刀盘、推进系统、控制系统和泥浆处理系统等组成。
2. 盾构机工作原理盾构机在推进过程中，先利用刀盘破碎土层，然后通过推进系统将土层推向后方。
同时，泥浆处理系统将破碎后的土层带到地面进行处理。
三、盾构施工流程及注意事项1. 盾构施工流程（1）洞口准备；（2）安装预制管片；（3）启动盾构机；（4）掘进；（5）铺设钢筋网；（6）喷射混凝土；（7）安装管片。
2. 注意事项在进行盾构施工时需要注意以下几点：（1）做好现场安全管理；（2）控制盾构机的推进速度；（3）保证泥浆处理系统的正常运行；（4）控制混凝土喷射厚度。
四、盾构施工中常见问题及解决方法1. 土层坚硬解决方法：更换刀盘或采用液压破碎器。
2. 泥浆处理不畅解决方法：增加泥浆搅拌时间或更换过滤器。
3. 混凝土质量不好解决方法：调整混凝土配合比或更换喷射泵。
五、实训总结与收获通过本次实训，我对盾构机的结构和工作原理有了更深入的了解，并学会了盾构施工的流程和注意事项。
在实际操作中，我也遇到了一些问题，但通过及时处理和调整，最终完成了任务。
此次实训使我对盾构技术有了更全面的认识，并提高了我的操作技能。
六、结论盾构技术是一种高效、安全、环保的地下隧道开挖技术。
在进行盾构施工时需要注意现场安全管理，并控制好各项参数，以保证施工质量。
通过本次实训，我对盾构技术有了更深入的了解，并提高了我的操作技能。
第五章 盾构施工技术
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
3）刀盘的形状
刀盘的纵断面形状有垂直平面形、突芯形、穹顶形、倾斜形和缩 小形五种，如图5-9所示。垂直平面形刀盘以平面状态掘削，同时用 于稳定掘削面；突芯形刀盘的中心装有突出的刀具，掘削的方向性好， 且利于添加剂与掘削土体的拌和；穹顶形刀盘设计中引用了岩石掘进 机的设计原理，主要用于巨砾层和岩层的掘削；倾斜形刀盘的倾角接 近于土层的内摩擦角，利于掘削的稳定，主要用于砂砾层的掘削；缩 小形刀盘主要用于挤压式盾构。
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§5 .1 概述
用盾构法修建隧道始于1818年，至今已有近200年的历史，最 早由法国工程师布鲁诺尔从蛆虫腐蛀船底成洞而得到启发提出盾构 法，并取得了隧道盾构的发明专利。
1874年在英国伦敦城南修建隧道时，格雷托海德创造了比较 完整的用压缩空气来防水的气压盾构施工工艺，使水底隧道施工工 艺有了长足的发展，并为现代化盾构奠定了基础。 19世纪末，盾构法施工传入美国。后来德国、前苏联、日本等 国也都采用并发展盾构法施工工艺，特别是近代，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机械，如机械 式盾构、半机械式盾构、局部气压盾构、泥水加压盾构和土压平衡 （泥土加压）盾构。与此同时，盾构施工配套设备与管理技术也获 得了迅速地发展。
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
2）刀盘与切口环的位置关系
刀盘与切口的位置关系有三种形式，一种是刀盘位于切口环内， 适用于软弱地层；第二种是刀盘外沿突出切口环，适用的土质范围较 宽，适用范围最广；第三种是刀盘与切口环对齐，位于同一条直线上， 适用范围居中，如图5-8所示。
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
盾构法施工
第 6 章盾构施工技术第一节概述一、基本原理盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
先在隧道的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌、再传到竖井或基坑的后靠壁上。
●盾构是进行土方开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具●盾构是一个既能支承地层压力，又能在地层中推进的钢筒结构●钢筒的前面设置各种支撑和挖土装置钢筒的中段周圈内安装顶进千斤顶钢筒的尾部可安置数环隧道衬砌●盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
二、国外盾构施工技术发展概述1. 人工开挖盾构的发明世界上第一条人工开挖盾构隧道是由Mare Brunel和他的儿子—起在伦敦泰晤士河下建成的。
该盾构呈矩形（11.6m宽，7m高），总共只有366m长的隧道耗时20年左右，曾经历很大困难，出现过五次以上涌水。
1869年，James Henry Greathhead采用圆形敞开式盾构在泰晤士河下再建了一条外径为2.18m的行人隧道，该隧道衬砌是铸铁管片，隧道在不透水的粘土层中掘进，无地下水威胁，因此进展相当顺利。
1886年，Greathead在建造伦敦地铁时首次使用了压缩空气盾构，解决了在含水地层中修建隧道的问题。
2.机械化盾构的问世1876年：第一台机械化盾构的专利出现。
第一台机械化盾构的设想是用由几块板构成的半球状刀盘旋转切削土体，然后靠径向转动的土斗将切削下来的土体运到皮带输送机上。
1896年，J．Price的专利比第一台盾构有较大改进，刀盘由若干轮辐构成，电动驱动由长轴传递，其外形也与现代盾构较为接近。
早期的盾构技术在英国发明并得到发展并不是偶然的事件，由于19世纪和20世纪上半叶，英国是全球最强盛的工业化国家，而对隧道掘进来讲，伦敦的粘土可说是地球上较理想的土层，因此，由当时最发达的国家率先在较理想的土层中发展盾构技术是合乎技术发展的逻辑的。
盾构施工技术(施工工艺与控制要点)
2022/3/23
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洞门凿除顺序图
2022/3/23
初始掘进参数设定：
盾构掘进参数表（砂层）
序号
项目
始发接收掘进 正常掘进
1
推力
600-800t
1000-1500t
2
掘进速度
15-35mm
20-60mm
3
注浆量
3.2-4m³
3.2-4.8m³
4
刀盘扭矩
12001500KN/m
15001800KN/m
5
刀盘转速
1-1.2rpm
1-1.5rpm
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施工现场取芯
1.4洞门凿除
在洞门破除之前需打设水平探孔，若发现透水现象，应立即 将探水孔塞住，并进行盾构始发端头加固处理。
2022/3/23
⑴ 为保证始发井或接收井支护结构的稳定，凿洞分两阶段进行。 第一阶段在端头井土体加固检验合格、水平探孔打设后开始 凿除，盾构始发设施下井前完成。第二阶段在盾构机组装调 试好和其他始发准备完成后快速进行。
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盾构试掘进
地质是基础 设备是关键 人员是根本
完成盾构试掘进的标志: 1、基本掌握盾构机在当前地层的掘进技术，清晰掘进 参数的设置和相互关系。能够通过掘进参数来调控盾 构姿态、隧道偏差、地面沉降、管片姿态。 -----控制条件 2、盾构机的所有系统设备负载运行和功能正常。 -----功能条件 3、盾构机的推进力反力完全由隧道管片与土体摩阻力 承担。反力架不受推力的反作用。 -----受力条件 4、盾构机及后配套台车完全进入隧道内。机车编制完 成-----空间条件
盾构施工工法大全
第五章盾构法施工第一节概述盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。
采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。
近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。
城市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心，若隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。
而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。
此外，在建造水下公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往以其经济合理而得到采用。
盾构法是一项综合性的施工技术。
盾构法施工的概貌如图5－1所示。
构成盾构法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。
盾构是一个能支承地层压力，又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
盾构是进行土方开挖正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。
主要有：地下水的降低；稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；隧道衬砌结构的制造；地层的开挖；隧道内的运输；衬砌与地层间的充填；衬砌的防水与堵漏；开挖土方的运输及处理方法；配合施工的测量、监测技术；合理的施工布置等。
盾构施工技术及质量控制(PPT,68页)
2022/9/13
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一、盾构法隧道简述
起源和发展史——第四代盾构
2022/9/13
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一、盾构法隧道简述
盾构在我国发展历史及发展现状
我国自20世纪50年代开始涉足盾构法修建隧道和管道工程，最近二十年 开始大规模应用。虽然起步较晚，与国外先进国家仍存在一定差距。但由于 应用前景广阔，主要吸收和采用先进技术和工艺、参考和借鉴国外成功的经 验和失败的教训，所以发展较快，差距正在逐步减小。
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三、盾构施工技术介绍
泥水平衡盾构工法技术介绍
2022/9/13
泥水循环系统
开挖的土砂以泥浆形式输 送到地面，通过泥浆处理 设备进行分离，分离后的 泥水进行重新调浆冲刷管， 再输送到开挖面。 泥水盾构适用的地质范围 从软弱砂质土层到砂砾层 都可以使用。
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
一般每环管片有6-8块管片组成，分为A、B、K型，分别为标准 块，邻接块、封顶块。 可由球墨铸铁、钢结构、钢筋砼、钢板与钢筋砼的复合材料等 制成的管片（衬砌）
c 负环顶部作为运输开口时,必须用钢材加固该开口。
管片拼装技术介绍
管 片 拼 装 流 程
2022/9/13
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
螺栓紧固流程
管片拼装 时紧固
检验紧固
二次复紧
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三、盾构施工技术介绍
管片拼装技术介绍
错缝拼装
2022/9/13
通缝拼装
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三、盾构施工技术介绍
盾构始发是指在始发井内利用临时组装的管片、反力台架等设备， 使盾构机离开基座经井壁穿墙洞沿指定路线推进的一系列作业。
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环片拼装机
气锁室 密封隔舱板
压力夹舱
推进千斤顶
密封油脂装置
泥水平衡盾构机的主要结构
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精选课件
泥水平衡盾构机的工作原理
开挖泥水舱
气压调节舱
气压调节管
进泥管
排泥管
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精选课件
三、盾构机的选型
泥水盾构与土压平衡盾构的选择
泥水盾构特点
土压平衡盾机特点
场地要求较高； 施工费用相对多；
场地要求较低； 施工费用相对少；
全
断
面
隧
均一地层盾
构机
道
掘
进
盾构机
机
（软土、软岩）
复合地层盾 构机
地层盾构机 岩层盾构机 混合盾构机
土压平衡型 盾构机
泥水盾构机
开胸模式 欠土压模式
闭胸模式 加气压模式
泥水模式 加气压模式
隧道掘进 地层分类与盾构
机总称
机之间的关系
盾构机的适应 5 性分类
盾构机选型 (二类)
盾构机选模式 (六种) 精选课件
主动铰接
被动铰接
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精选课件
刀盘驱动系统选型
刀盘驱动一般分为：变频电机驱动和液压马达驱动，如下表：
驱动方式 传动效率 发热量
变频电机驱动
高
小
隧道内工作 环境
好
液压马达驱动 较低
较大
较差
重量 轻 较重
短时冲击和过载承受 能力
复合地层中 使用
调速范围
一般
少
宽
略好
多
较宽
25
精选课件
二、土压盾构机施工技术
螺旋输送机
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管片安装机
精选课件
土压盾构工作原理
盾构法基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢组件在初步 或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，这个钢质组件 被称为盾构。
盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵。
切削刀
滚刀
齿刀
21
精选课件
仿行刀 撕裂刀
22
刮刀
精选课件
螺旋机选型
目前市场上螺旋机主要分两种：轴式螺旋机（通过力小，强度大）；和带式螺旋机（通过力 大，强度小）；
轴式螺旋机
带式螺旋机
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精选课件
铰接系统选型
主动铰接：为减小铰接油缸受力铰接尽靠前，一般在中部往前。 被动铰接：盾尾通过铰接油缸挂在前部，无需专门操作。
主要用于长沙、昆明、南京、南昌、南宁等中风化、微风化砂质泥质板岩、中风化泥质粉砂岩、砾砂、角 砾、块石、圆砾、碎石等交互复合地层，及用于成都、兰州、广州、深圳等中粗砂、松散卵石、密实卵石、 上软下硬、岩层等地层。
8
精选课件
2.泥水平衡盾构机
1）通过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。 2）开挖的渣土以泥浆形式输送到地面，经过分离再循环至开挖面。
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精选课件
一 准备工作 二 盾构机的始发 三 盾构机的掘进 四 盾构机的过站 五 盾构机的接收
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精选课件
一、准备工作
1、场地布置
盾构施工场地布置：
➢ 龙门吊 ➢ 设置渣土坑 ➢ 管片堆放场地及材
料堆放场地 ➢ 一座高压配电房 ➢ 备用变压器 ➢ 一座砂浆拌合站
盾构施工场地布置图
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精选课件
2、端头加固
12
前盾
尾盾
精选课件
连接桥
连接桥
皮带机从动滚筒
皮带机
管片吊机 13
管片吊机轨道
连接桥走道板 精选课件
尾盾
前盾
中盾
主机
连接桥
1号台车
操作室 注浆系统
2号台车
膨润土 液压站
3号台车
油脂系统 配电柜
4号台车
循环水系统 变电站
5号台车
污水站 电线储存架
6号台车
设备预留区 水管卷筒
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精选课件
人员舱
盾尾密封
土压盾构机施工技术
让世界更畅通 1
精选课件
目录
Contents
一、盾构机简述 二、土压盾构机施工技术 三、土压盾构机施工风险控制 四、案例分析
2
精选课件
一、盾构机简述
3
精选课件
一 盾构机的分类 二 盾构机的基本构造及工作原理 三 盾构机的选型
4
精选课件
一、盾构机的分类
硬岩隧道掘进机(TBM)
武汉地区掘进地层主要为粘土、淤泥 及少部分角砾，故选择复合式土压平衡盾 构机。
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精选课件
刀盘选型
面板式：优点是开口率较小，软土口开口率一般在45%左右，复合地层开口率在30%左右，面板开 口小，强度高，易于刀具布置，对正面土体支撑效果较好，土压波动小；缺点是传感器对正面土体 的压力反映不够准确，渣土进入土仓相对困难。
利用盾构施加于开挖舱内渣土的压力 平衡开挖面水土压力
Earth pressure distribution diagram
Excavation chamber
100%
Low pressure gradient
95%
90% 85%
80%
Injection
70%
50%
Screw conveyor 0%
Discharge
1.土压平衡盾构机
1）通过土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。 2）通过螺旋输送机排放渣土。
6
精选课件
1）软土土压平衡盾构机
主要用于软土、砂土、杂填土、粘土、粉质粘土、砂质粘土、淤泥质粘土、粉土、交杂少量砾石等地 层，如北京、上海、西安、南京、长春、苏州等地铁部分标段。
7
精选课件
2） 复合式土压平衡盾构机
Earth Pressure
Plug area
Without injection With injection
100%
80% 0%
70%
50%
Tunnelling Equipment
土压平衡盾构渣土压力分布图
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精选课件
2. 泥水盾构 刀盘及切口环
支撑环前端
支撑环后端
盾尾
切削刀盘
刀盘驱动马达
排浆泵 操作控制台
端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相结合的加固手段，主要取决于地质情况、地下水、 覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等因素。方法主要有旋喷桩法、注浆法、SMW法、搅 拌桩法、冻结法、灌注桩法、连续墙法。
旋喷桩法 对于砂层改良效果好，也适用于淤泥、粉土、粘土层、但砂砾地基和粘着力的的粘土有
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精选课件
泥水平衡盾构机
日系泥水盾构常采用直控式，德系泥水盾构常采用气垫式。
日系
德系土压平衡盾构
主机
驱动部分
人舱
推进油缸
盾尾刷 螺旋输送机
刀盘
刀盘 前盾
防涌门
中盾
11
尾盾
螺旋机出土门 托梁 管片拼装机 拼装机抓取头
精选课件
土压平衡盾构结构
刀盘 中盾
幅条式：优点是开口率大，渣土易进入土仓，不易形成泥饼，刀盘不易被堵，正面土压能较准确 的反映；缺点是正面土压波动较大，容易引起地表沉降，刀盘比较薄弱，不易满足复合地层刀具 的布置和刀盘本身刚度的要求。
面板式刀盘
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辐条式刀盘
精选课件
刀具选型
刀具的布置方式需要充 分考虑工程地质情况，进 行针对性设计，不同的工 程地质特点，采用不同的 刀具配置方案，以获得良 好的切削效果和掘进速度。