盾构法简介

• 盾构法(Shield Method)是暗挖法施工 盾构法(Shield Method)是暗挖法施工 中的一种全机械化施工方法， 中的一种全机械化施工方法，它是将 盾构机械在地中推进， 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， 内的坍塌，同时在开挖面前方用切削 装置进行土体开挖， 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， 出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进， 并拼装预制混凝土管片， 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。 构的一种机械化施工方法。
• 技术指标 盾构法的技术指标应符合《隧道标准规范（ 盾构法的技术指标应符合《隧道标准规范（盾构篇 及解说》 的规定。 ）及解说》 （日）的规定。 • 适用范围 适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 • 已应用的典型工程 近年来，我国城市地铁隧道、 近年来，我国城市地铁隧道、污水隧道及管线隧道 的修建越来越广泛地采用盾构法。广州、深圳、 的修建越来越广泛地采用盾构法。广州、深圳、南 京和北京地铁隧道的修建均采用了盾构法。 京和北京地铁隧道的修建均采用了盾构法。典型的 盾构隧道工程：上海地铁盾构隧道、 盾构隧道工程：上海地铁盾构隧道、深圳地铁盾构 隧道、广州地铁盾构隧道、南京地铁盾构隧道、 隧道、广州地铁盾构隧道、南京地铁盾构隧道、北 京地铁五号线盾构隧道、 京地铁五号线盾构隧道、北京清河污水盾构隧道等
缺点
1、断面尺寸多变的区段适应能力差； 断面尺寸多变的区段适应能力差； 新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。 2、新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。
一次完成的隧道
施工准备
采用盾构法施工时， 采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖 基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（ 基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（室） 和拆卸井（ ），特别长的隧道 特别长的隧道， 和拆卸井（室），特别长的隧道，还应设置中间检修 工作井（ 工作井（室）。 拼装井的井壁上设有盾构出洞口， 拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和 盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6 盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6 2.0米 以满足铆、焊等操作的要求。井的长度， ～2.0米，以满足铆、焊等操作的要求。井的长度， 除了满足盾构内安装设备的要求外， 除了满足盾构内安装设备的要求外，还要考虑盾构推 进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座， 进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座，以 及垂直运输所需的空间。 及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度 还要照顾设备车架转换的方便。 ，还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼 装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板，盾构 装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板， 推出工作井后即开始隧道掘进施工盾构拆卸井设有盾 构进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。 构进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。
中国西部首台地铁盾构机在成 都下线
• 成都南车隧道装备公司于2007年在龙泉驿区建 成都南车隧道装备公司于2007年在龙泉驿区建 2007 专业从事隧道掘进机的研制、生产， 厂，专业从事隧道掘进机的研制、生产，目前 已初步形成了年产15台隧道掘进机的生产能力。 15台隧道掘进机的生产能力 已初步形成了年产15台隧道掘进机的生产能力。 现在的订单总金额已达到6亿元， 现在的订单总金额已达到6亿元，其中明年就 台盾构机订单，分别在西安、郑州、 有6台盾构机订单，分别在西安、郑州、广州 三座城市使用。据介绍， 三座城市使用。据介绍，今天下线的首台地铁 盾构机价值5000万元左右，直径为6.26 5000万元左右 6.26米 盾构机价值5000万元左右，直径为6.26米、总 重量达400多吨、全长80多米。 400多吨 80多米 重量达400多吨、全长80多米。成都造盾构机 除主机主轴承使用国外进口产品外， 90%钢 除主机主轴承使用国外进口产品外，近90%钢 结构部分都是由公司自己生产制造，在电力、 结构部分都是由公司自己生产制造，在电力、 液压、通风、泡沫、注浆等系统上， 液压、通风、泡沫、注浆等系统上，绝大部分 也都是“成都造” 也都是“成都造”。
盾构法的适用条件
在松软含水地层， 在松软含水地层，或地下线 路等设施埋深达到10m 10m或更深 路等设施埋深达到10m或更深 可以采用盾构法， 时，可以采用盾构法，即， 1.线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工 1.线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工 作井； 作井； 2.隧道要有足够的埋深 覆土深度宜不小于6m 隧道要有足够的埋深， 6m； 2.隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m； 3.相对均质的地质条件 相对均质的地质条件； 3.相对均质的地质条件； 4.如果是单洞则要有足够的线间距 如果是单洞则要有足够的线间距， 4.如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与 其它建（ 筑物之间所夹土（ 其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理 的最小厚度为水平方向1.0m 竖直方向1.5m 1.0m， 1.5m； 的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m； 从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m 300m。 5. 从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。 盾构既是一种施工机具， 6. 盾构既是一种施工机具，也是一种强有力的临时 支撑结构。 支撑结构。
• 中国于第一个五年计划期间，首先在 中国于第一个五年计划期间， 辽宁阜新煤矿， 2.6米的手掘式 辽宁阜新煤矿，用直径 2.6米的手掘式 盾构进行了疏水巷道的施工。 盾构进行了疏水巷道的施工。中国自 行设计、制造的盾构， 行设计、制造的盾构，直径最大为 11.26米 最小为3.0 3.0米 2006年三部国 11.26米,最小为3.0米。2006年三部国 盾构”机器刚刚在首钢下线， 产“盾构”机器刚刚在首钢下线，每 部长90 90米 450吨 直径6.25 6.25米 部长90米、重450吨、直径6.25米，这 是首钢和德国海瑞克公司合作生产的 也是中国首次自产的“盾构” ，也是中国首次自产的“盾构”机。 另外， 盾构”机相当昂贵， 另外，“盾构”机相当昂贵，引进德 国的设备一般两三亿元人民币。 国的设备一般两三亿元人民币。不过 国产的可以节约20 成本。 20％ ，国产的可以节约20％成本。
盾构法施工的优缺点
优点
1、安全开挖和衬砌，掘进速度快； 安全开挖和衬砌，掘进速度快； 盾构的推进、出土、 2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作 施工劳动强度低。 业，施工劳动强度低。 不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施； 3、不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施； 穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、 4、穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候 条件影响，施工中没有噪音和扰动； 条件影响，施工中没有噪音和扰动； 5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术 和经济方面的优越性。 和经济方面的优越性。
盾构法
简介
盾构法的历史和发展
• 用盾构法修建隧道已有 150余年的历史。 150余年的历史 余年的历史。 • 最早进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔，他由观察船蛆在船的木头 M.I.布律内尔 最早进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔， 中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发， 1818年开 中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发，在1818年开 始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河下， 1825年在英国伦敦泰晤士河下 始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河下，用一个矩形盾 构建造世界上第一条水底隧道 11.4米 水底隧道( 6.8米 构建造世界上第一条水底隧道(宽11.4米、高6.8米)。 在修建过程中遇到 很大的困难，两次被河水淹没，直至1835 1835年 使用了改良后的盾构， 很大的困难，两次被河水淹没，直至1835年，使用了改良后的盾构，才 1843年完工 年完工。 于1843年完工。 • P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底,用一个直径2.2米的圆形盾构建造隧道 P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底 用一个直径2.2 巴洛于1865年在泰晤士河底, 2.2米的圆形盾构建造隧道 1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中 英国人J.H. 年在英国伦敦地下铁道城南线施工中， J.H.格雷特黑德第 。1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中，英国人J.H.格雷特黑德第 一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工， 一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工，并第一次在衬砌背后 压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙， 压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙，创造了比较完整的气压盾构法施工 工艺，为现代化盾构法施工奠定了基础，促进了盾构法施工的发展。 工艺，为现代化盾构法施工奠定了基础，促进了盾构法施工的发展。20 世纪30 40年代 仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19 30～ 年代， 19条水底 世纪30～40年代，仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19条水底 的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。 1897～ 的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。从1897～ 1980年 在世界范围内用盾构法修建的水底道路隧道已有21 21条 1980年，在世界范围内用盾构法修建的水底道路隧道已有21条。德、日 苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道 地下铁道和各种大型地下管道的施工 、法、苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道和各种大型地下管道的施工 1969年起 在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法， 年起， 。1969年起，在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法，盾构 直径最小的只有1米左右,适用于城市给水排水管道、煤气管道、 直径最小的只有1米左右,适用于城市给水排水管道、煤气管道、电力和 通信电缆等管道的施工。 通信电缆等管道的施工。 •
始 发
井
施工工序
• 盾构法施工的工序较为复杂且施工精度及技术含量很高， 盾构法施工的工序较为复杂且施工精度及技术含量很高， 其主要施工步骤为： 其主要施工步骤为： • (1) 在盾构法施工隧道的起始端和终端各建一个工作井 分别称为始发井和到达井(或称拼装室、拆卸室) ，分别称为始发井和到达井(或称拼装室、拆卸室)； • 盾构在端头井内拼装就位； (2) 盾构在端头井内拼装就位； • 洞口地层加固； (3) 洞口地层加固； • 依靠盾构千斤顶推力( (4) 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( 作井后壁上)将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出(此工 序为盾构出洞) 序为盾构出洞)； • 盾构在地层中沿着设计轴线推进， (5) 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； 断出土和安装衬砌管片； • 及时向衬砌背后的空隙注浆， (6) 及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定 衬砌环位置； 衬砌环位置； • 盾构进入终端工作井并被拆除(此工序为盾构进洞) (7) 盾构进入终端工作井并被拆除(此工序为盾构进洞)， 如施工需要，可穿越工作并或盾构过站再向前推进。 如施工需要，可穿越工作并或盾构过站再向前推进。