盾构隧道技术
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨篇一隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨摘要：隧道盾构施工技术是一种现代化的地下工程技术，具有高效、安全、环保等优点，被广泛应用于城市轨道交通、铁路、公路等领域。
本文首先介绍了隧道盾构施工技术的概念和优点，然后分析了其发展趋势，最后探讨了其应用现状和未来发展前景。
一、隧道盾构施工技术概述隧道盾构施工技术是一种集机械、材料、地质等多种学科于一体的综合性工程技术。
它利用盾构机械在地下推进，通过盾构外壳的支撑作用和刀盘的切削作用，开挖和拼装隧道。
隧道盾构施工技术具有以下优点：高效：盾构机械的推进速度较快，可以实现快速施工，缩短工期。
安全：盾构机械具有较高的稳定性和可靠性，可以减少施工风险。
环保：隧道盾构施工技术在施工过程中对周围环境的影响较小，具有较好的环保性能。
二、隧道盾构施工技术发展趋势随着科技的不断进步和工程实践的不断发展，隧道盾构施工技术也在不断发展和完善。
其发展趋势主要包括以下几个方面：大直径盾构的应用：随着城市轨道交通和大型管道等工程的需要，大直径盾构的应用越来越广泛。
大直径盾构可以满足更大断面、更高使用要求的隧道施工需求。
复杂地质条件下的盾构施工：在复杂地质条件下，如软土、砂卵石、岩溶等地质条件下，盾构施工的技术要求越来越高。
针对不同地质条件，研发和应用相应的盾构技术和设备是未来的发展趋势。
智能化盾构施工：随着人工智能技术的发展，智能化盾构施工将成为未来的发展趋势。
通过引入传感器、监控系统等技术，实现对盾构施工的实时监控和智能控制，提高施工效率和安全性。
绿色施工：隧道盾构施工技术在绿色施工方面具有较大的潜力。
通过优化施工方案、采用环保材料和技术等手段，降低施工对环境的影响，实现节能减排和可持续发展。
三、隧道盾构施工技术的应用探讨隧道盾构施工技术在城市轨道交通、铁路、公路等领域得到了广泛应用。
在城市轨道交通方面，由于城市环境复杂，盾构施工具有较好的适应性。
在铁路方面，盾构施工可以满足长距离、大断面的隧道施工需求。
盾构隧道工程技术-doc
盾构隧道工程技术-doc盾构隧道工程技术-doc第一节盾构施工概况一．盾构法基本概念盾构法是在地面下暗挖隧道的一种施工方法。
当代城市建筑、公用设施和各种交通日益繁杂，市区明挖隧道施工，对城市生活的干扰问题日趋严重，特别在市区中心遇到隧道埋深较大，地质复杂的情况，若用明挖法建造隧道则很难实现。
在这种条件下采用盾构法对城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道建设具有明显优点。
此外，在建造穿越水域、沼泽地和山地的公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往因它在特定条件下的经济合理性及技术方面的优势而得到采用。
盾构法施工的概貌如图1所示。
构成盾构法施工的主要内容是：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开孔处出发，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隧道衬砌结构，再传到竖井或基坑的后靠壁上，盾构是这种施工方法中最主要的独特的施工机具。
它是一个能支承地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以拼装一至二环预制的隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的空隙中压注足够的浆体，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。
使用盾构法，往往需要根据穿越土层的工程地质水文地质特点辅以其他施工技术措施。
主要有：1．疏干掘进土层中地下水的措施；2．稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；3．隧道衬砌的防水堵漏技术；4．配合施工的监测技术；5．气压施工中的劳动防护措施；6．开挖土方的运输及处理方法等。
图1 盾构施工概貌1－盾构；2－盾构千斤顶；3－盾构正面网格；4－出土转盘；5－出土皮带运输机；6－管片拼装机；7－管片；8－压浆泵；9－压浆孔；10－出土机；11－由管片组成的隧道衬砌结构；12－在盾尾空隙的压浆；13－后盾管片；14－竖井。
盾构隧道施工技术培训课件(PPT10)
应急预案制定和演练活动组织
应急预案制定
根据盾构隧道施工特点和可能发生的 突发事件，制定相应的应急预案，明 确应急组织、通讯联络、现场处置等 方面的要求。
应急演练活动组织
定期组织应急演练活动，提高员工的 应急处置能力和协同作战能力。同时， 根据演练结果对应急预案进行修订和 完善，确保其有效性。
06
控制系统
由PLC控制器、人机界面和各种传感器组成， 用于实时监测并调整盾构机各项参数，确 保掘进精度和安全。
刀盘驱动系统
由电机、减速器和刀盘组成，用于驱动刀 盘旋转切削土体。
注浆系统
由注浆泵、注浆管路和注浆嘴组成，用于 向隧道衬砌背后注入浆液，防止地层变形 和渗漏。
管片拼装机
由拼装机头、拼装机架和控制系统组成， 用于在后盾内拼装管片。
针对不合格品产生的原因，制定相应的预防 措施，避免类似问题的再次发生，并持续改 进施工过程中的质量控制措施。
07
总结回顾与展望未来发 展趋势
本次培训重点内容回顾
盾构隧道施工基本原理与工 艺流程
盾构机类型、结构及其功能 特点
02
01
地质条件对盾构施工影响及
应对措施
03
盾构隧道施工中的关键技术 难题与解决方案
管片拼装质量检查
对管片拼装过程中的错台、破损、渗漏等问 题进行检查，确保隧道结构安全。
验收标准明确及执行流程规范
验收标准明确
根据设计文件、施工图纸及相关规范，明确盾构隧道施工的验收标准，包括隧道线形、管片拼装质量、渗漏水等 方面的具体要求。
执行流程规范
制定详细的验收流程，包括验收申请、现场核查、问题整改、复验等环节，确保验收工作的规范化和标准化。
不同地质条件下施工方法选择
盾构法隧道施工的发展与应用
盾构法隧道施工的进展与应用一、盾构法隧道施工简述盾构法隧道施工(Shield Tunnelling)，是在地表以下地层中承受盾构机进展暗挖隧道的一种施工方法，可以实现边掘进、边出土，边拼装衬砌构造的工厂化施工。
相对于传统的明挖法和矿山暗挖法隧道施工，盾构法隧道技术具有环境较好，掘进速度较快、隧洞成型质量较好、工作环境较好、不受地表环境条件限制、不受天气限制及人性化等优点,从而使盾构法在地下铁道、大路隧道、水工及市政隧道等方面得到广泛应用。
二、盾构法施工的起源与进展盾构机是盾构法隧道施工的核心，盾构机最初于1818 年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从蛀虫钻孔得到启发，最早提出了用盾构法建设隧道的设想，并在英国取得了专利。
布鲁诺尔设想的盾构机机械内部构造由不同的单元格组成，每一个单元格可容纳一个工人独立工作并对工人起到保护作用。
承受的方法是将全部的单元格牢靠地装在盾壳上。
当时设计了两种方法，一种是当一段隧道挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠向前推动；另一种方法是每一个单元格能单独地向前推动。
第一种方法后来被承受，并得到了推广应用，演化为成熟的盾构法。
此后，布鲁诺尔逐步完善了盾构构造的机械系统，设计成用全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳，衬彻紧随其后的方式。
1825 年，他第一次在伦敦泰晤土河下开头用框架机构的矩形盾构修建隧道。
经过18 年施工，完成了全长458m 的第一条盾构法隧道。
1830 年，英国的罗德制造“气压法”关心解决隧道涌水。
1865 年，英国的布朗首次承受圆形盾构和铸铁管片，1866 年，莫尔顿申请“盾构”专利。
在莫尔顿专利中第一次使用了“盾构”〔shield〕这一术语。
1869 年用圆形盾构在泰吾士河下修建外径2.2m 的隧道。
1874 年，工程师格瑞海德觉察在强渗水性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，以泥浆的形式出土。
第一个机械化盾构专利是1876 年英国人约翰·荻克英森·布伦敦和姬奥基·布伦敦申请的。
高速铁路隧道工程盾构施工关键技术及案例分析
高速铁路隧道工程盾构施工关键技术及案例分析一、引言随着交通运输的发展和人民生活水平的提高，高速铁路建设成为了现代城市化进程中不可或缺的重要组成部分。
而在高速铁路建设中，隧道工程起着非常重要的作用。
隧道工程盾构施工作为目前最主流的施工方法之一，其关键技术的研究和案例分析对于提高施工效率、保证工程质量具有重要意义。
本文旨在探讨高速铁路隧道工程盾构施工的关键技术，并通过案例分析加深对这些技术的理解和应用。
二、盾构施工技术概述1. 盾构机概述：介绍盾构机的分类、结构和工作原理。
2. 盾构施工步骤：详细描述盾构施工的步骤，包括准备工作、初期工程、主体工程和尾部工程等。
3. 盾构掘进方法：介绍常见的盾构掘进方法，如液压推进和地压平衡推进等。
4. 盾构施工的优势和限制：分析盾构施工的优势和限制，对比与其他施工方法的差异。
三、高速铁路隧道工程盾构施工关键技术1. 地质勘察和工程设计：详细介绍地质勘察的目的、方法和技术要求，探讨如何将勘察结果应用于工程设计中。
2. 盾构机选择和配置：讨论盾构机的选型原则、配置方案和关键参数，以及与地质条件的匹配关系。
3. 盾构施工过程管理：重点介绍盾构施工过程中的质量、进度和安全管理措施，包括施工准备、施工实施和施工收尾等。
4. 盾构施工中的关键问题及解决方法：分析盾构施工过程中可能出现的关键问题，如地面沉降、水文问题和风险管理等，提出相应的解决方法。
四、案例分析1. 案例一：某高速铁路隧道工程盾构施工案例分析，对该工程的地质条件、盾构机选择、施工过程管理和关键问题进行详细描述和分析。
2. 案例二：另一高速铁路隧道工程盾构施工案例分析，重点介绍该工程中的工程设计、地质勘察和施工过程管理的关键技术。
五、结论通过对高速铁路隧道工程盾构施工关键技术的研究和案例分析，我们可以得出以下结论：1. 盾构施工技术在高速铁路隧道工程中具有广泛应用的优势，能够提高施工效率和保证工程质量。
2. 地质勘察和工程设计是盾构施工的基础，对于选择适合的盾构机和合理配置具有重要意义。
盾构技术
盾构技术一、概述1.盾构技术的概念盾构技术是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法。
它使用地铁盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。
其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将地铁盾构机吊入安装，地铁盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。
2.盾构技术的特点使用盾构技术进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构技术施工更为经济合理。
3.盾构技术的工作原理盾构技术施工法主要由稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。
其中开挖面的稳定方法是其工作原理的主要方面，也是区别于硬岩掘进法或比硬岩掘进法复杂的主要方面。
大多数硬岩岩体稳定性较好，不存在开挖面稳定问题。
二、相关1.盾构机的概念盾构机，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。
2.盾构机的原理盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。
该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。
挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
3.盾构机的分类（1）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）。
盾构技术手册
盾构技术手册盾构技术手册一、盾构技术概述1.1 盾构技术的定义1.2 盾构技术的应用领域1.3 盾构技术的发展历程二、盾构机械系统2.1 盾构机械的组成部分2.1.1 盾构机的刀具系统2.1.2 盾构机的推进系统2.1.3 盾构机的支撑系统2.1.4 盾构机的控制系统2.2 盾构机的工作原理2.2.1 盾构机的推进原理2.2.2 盾构机的土层稳定原理三、盾构隧道设计3.1 盾构隧道的工程准备3.1.1 勘察与设计前的准备工作 3.1.2 盾构隧道的设计参数3.2 盾构隧道的设计方法3.2.1 盾构隧道的地质条件划分 3.2.2 盾构隧道的衬砌设计3.2.3 盾构隧道的排水与防水设计四、盾构施工管理4.1 盾构施工组织与管理4.1.1 盾构施工的组织体系4.1.2 盾构施工的施工方案4.2 盾构施工的施工工艺4.2.1 盾构施工的洞口开挖工艺 4.2.2 盾构施工的土层处理工艺4.2.3 盾构施工的顶管与衬砌工艺五、盾构风险与安全管理5.1 盾构施工风险分析5.1.1 盾构施工的地质风险5.1.2 盾构施工的机械风险5.1.3 盾构施工的环境风险5.2 盾构施工的安全管理5.2.1 盾构施工的安全管理制度5.2.2 盾构施工的事故预防与应急处理六、附件附件一、盾构机械技术参数表附件二、盾构隧道设计图纸附件三、盾构施工安全操作手册法律名词及注释1、法律名词A：法律A的定义及解释2、法律名词B：法律B的定义及解释本文档涉及附件：附件一、盾构机械技术参数表附件二、盾构隧道设计图纸附件三、盾构施工安全操作手册。
盾构施工技术(工法介绍)ppt
◢井下安装盾构（始发井）
盾构推进进洞（接收井）◣
(2)同步注浆和壁后注浆设备
盾尾建筑空隙 = 盾构外径 - 隧道外径 充填盾尾空隙的方法:
1) 同步注浆:在盾构尾部外壳上设2~6根同步
注浆管, 在盾构推进的同时进行注浆充 填空隙 2) 壁后注浆:在管片上留有注浆孔,随时可进 行壁后注浆
盾尾同步注浆管和壁后注浆孔示意图
3)洞门密封及止水装置的安装 洞口密封采用右图所示的折叶 式密封压板。其施工分两步进 行施工，第一步在始发端墙施 工过程中，做好始发洞门预埋 件的埋设工作。在埋设过程中 预埋件与端墙结构钢筋连接在 一起。第二步在盾构正式始发 之前，清理完洞口的碴土后及 时安装洞口密封压板及橡胶帘 布板。
(4)负环管片安装
保证施工安全的技术指标。
土仓压力：是土压平衡或泥水平衡掘进中最能体
现掌子面稳定状况的一项操作指标，是利用刀盘的
一系列操作（推力、转速及贯入度等）与螺旋输送
机的转速合理匹配来完成的一种动态的平衡。其数
据是通过土仓壁上的土压传感器采集反馈的。一般 以最上方的传感器数据作为控制指标，在实际土压 平衡模式操作过程中，土仓压力设置宜略高于掌子 面的水土压力（理论计算值）。
4、盾构法施工的适用范围
适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道 掘进，尤其适用于城市地下隧道工程。 水底公路隧道；
地铁区间隧道；
排水污水隧道； 引水隧道； 公用管线隧道。
5、盾构隧道断面形状
盾构隧道的断面形状一般为 圆形，也可采用矩形、马蹄形、 椭圆形、双圆形、多圆形等。 圆形隧道最大直径已达14.14m。
盾构后车架上的注浆设备
(3) 隧道衬砌
1)衬砌构造(圆形隧道管片拼装图)
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1.4泥水处理
泥水处理——对排放泥水作一系列的处 理、调整，使之符合循环再利用标准及 废弃物排放标准的处理、调整过程 具体细分为：
①一次处理 携带掘削土砂的排泥中的砾、砂、淤泥及粘土结 块等粒径大于74μm的粗颗粒，从泥土中分离出去 ，并用运土车装走。 ②二次处理 使一次处理后的多余泥水进一步作土（细粒成分 ）、水分离（凝集脱水），处理成可以搬运的状 态，然后运出。
③含水砂层、砾层或交错层中的承压含水砂层和砾层
④含大砾石的地层
⑤估计埋有漂木和其他物质的地层 ⑥区段内存在软、硬两种土层的地层
3.4特种机型的选择
特种机型的选择主要受①地层制约条件 ②施工条件受限 ③特殊技 术要求
如地层中存在甲烷气体、含漂砾巨石，复线地铁隧道，扩径隧道、 变径隧道、长距离施工隧道、低成本隧道等等
3.2 按用途确定盾构机的断面形状
盾构机的断面形状分为：圆形、半圆形、双圆塔接形 、三圆塔接形、马蹄形、椭圆形、矩形。。。
3.3按土质状况确定盾构机型
通常一条隧道沿线的土质条件绝对相同是不可能的，一般多选择适 应施工标段内大多数地层条件的机型。选型取决于下列各种地层条 件：
①软流性粘土 ②易坍塌的砂、砂砾层
③三次处理 把二次处理后的水和坑内排水等pH值高的水处理 成达到排放标准的水，然后排放。
1.5泥水盾构的优缺点
优点： （1）对地层的扰动小、沉 降小 （2）适用于高地下水压、 江底、河底、 海底隧道施工 （3）适于大直径隧道 （4）适于高速化施工 （5）适用土质范围宽 （6）掘金中盾构机体的摆 动小
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隧道新技术—— 盾构隧道
汇压盾构
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盾构选型
1.1泥水盾构原理
泥水压=地下水压+土压+预压
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2.3稳定掘削面的施工管理
稳定掘削面的施工管理以泥土压管理、泥土塑流性管理 、掘土量管理为中心
2.3.1泥土压管理
泥土压的调节办法：（1）调节螺旋输送机的转速 （2）调节盾构千斤顶的推进速度 （3）两者组合控制
泥土压>设定土压 泥土压<设定土压
传送机转速增加或者千斤顶减速 传送机转速减小或者千斤顶加速
2.3.2塑流性管理
（1）土舱内的土压 （2）盾构负荷 （3）螺旋输送机的排土效率 （4）排土性状的测量
2.3.3掘土量的管理
洞内运输方式分为轨道方式和泵压式 轨道方式不为掘削土的性状所限 水泵压式运出土砂的最大砾径不能超过0.8d,d为排泥 管的内径，在中小直径盾构隧道中使用较多 掘土量的测量方法多种多样，但准确掌握掘土量较为困难 ，因此仅靠掘土量的管理来判断掘削面的稳定是不可能的 ，故一般要求实施包括泥土压和地层变形等施工管理数据 在内的综合管理
2.2刀盘的种类
面板型
优点：（1）有利于稳定掘削面 （2）掘削槽口可以限制砾径 （3）有利于拆除障碍物，刀具 更换
缺点：（1）容易出现土舱内掘 削土充不满 （2）在粘性地层中掘进时，切 削槽口处和隔板上容易粘附掘 削土
辐条式 优点：（1）因掘削土的 取入容易，故土舱易被 充满 （2）掘削面上的土压、 水压和土舱内设置的土 压计的检测值的差距小 （3）掘削土在土舱内不 易被压密，故粘附现象 少，刀盘切削扭矩小 缺点：地层中混有巨砾时，巨砾无法通过螺旋输送机，当存在必须 拆除的障碍物时必须慎重
1.2泥水的作用与特性
泥水的作用:①形成泥膜与稳定掘削面 ②运送排放掘削土砂
泥水特性：物理稳定性好、化学稳定性好、 泥水的粒度级配、相对密度、 粘度要适当、流动性好、成膜性好
外径15.43米钱江隧道盾构机内景
钱江隧道盾构机刀盘
1.3可渗比
定义：地层孔隙直径与泥水有效直径 的比值——表征泥水在掘削面上形成 泥膜或不能形成泥膜的条件
南京长江隧道
缺点： （1）成本高 （2）排土效率低 （3）地表施工占地面积大并影响交通、 市容 （4）不适于在硬粘土层中掘进 （5）不适于在松散卵石层中掘进
2.1土压盾构
削土盾构 土压盾构 泥土盾构
靠掘削土自身的塑流性和抗渗性 须混入提高流塑性和抗渗性的添加材
土压盾构和泥水盾构差异是保持密封土舱内 的承压介质不同
2.4土压盾构的优缺点
优点：（1）成本相对泥水盾构要低 （2）出土效率高 （3）使用地层范围宽
缺点：（1）掘削扭矩大 （2）地层沉降大 （3）直径不能过大
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3.1选择机型的原则
盾构机选型考虑因素： ①满足设计要求 ②安全可靠 ③造价低 ④工期短 ⑤对环境影响小
盾构机选型的原则： ①选择与工程地质匹配的机型，确保施工绝对安全 ②可以辅以合理的辅助工法 ③盾构机的性能应能满足工程推进的施工长度和线形的要求 ④选定的盾构机的掘进能力可与后续设备、始发基地等施工设备匹配 ⑤选择对周围环境影响小的机型