(整理)异型盾构隧道新技术
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。
盾构隧道施工技术的发展趋势
盾构隧道施工技术的发展趋势随着城市化进程的加快和交通建设的不断推进，隧道工程在城市交通建设中扮演着至关重要的角色。
盾构隧道作为一种高效、安全的施工方法，广泛应用于城市地下交通、水利工程、地下管线等领域。
本文将从以下几个方面探讨盾构隧道施工技术的发展趋势。
一、全自动化技术将得到进一步应用随着科技的快速发展，全自动化技术在盾构隧道施工中的应用正变得越来越普遍。
传统的人工操作盾构机会面临劳动强度大、工作环境恶劣、施工效率低等问题。
而全自动化技术的应用可以实现盾构机的远程控制、数据监测和故障排除等功能，提高施工效率和质量，减少人员伤亡风险。
二、智能化监控系统将成为主流随着传感器、摄像头、激光雷达等技术的不断进步和成本的降低，智能化监控系统将成为盾构隧道施工中的主流技术。
通过实时监测施工过程中的土层变化、地下水位、应力变化等参数，可以及时发现问题并采取相应措施，确保施工的安全和稳定。
此外，智能化监控系统还可以提供精确的施工数据，为后续的设计和维护提供支持。
三、环保节能技术将得到广泛应用在盾构隧道施工过程中，排放的废水、废气和噪音对周围环境造成了不可忽视的影响。
环保节能技术的应用可以有效减少对环境的负面影响。
例如，通过使用高效的过滤装置和废水处理设备，可以降低废水中的悬浮物和有害物质的排放；通过使用噪音隔离设备和降噪材料，可以减少施工过程中的噪音污染；通过使用节能设备和优化施工工艺，可以降低能源消耗。
四、机器人技术将在盾构隧道施工中得到广泛应用盾构隧道施工中存在着一些人工难以达到或存在安全风险的作业环节，例如巨石破碎、瓷质管片的安装等。
随着机器人技术的发展，机器人在盾构隧道施工中的应用将得到进一步推广。
机器人具有高精度、高效率、高安全性等特点，可以替代人工进行一些危险或复杂的作业，提高施工效率和质量。
五、新材料将推动盾构隧道技术的发展新材料的应用将推动盾构隧道施工技术的发展。
例如，高强度混凝土、高渗透性防水剂、高韧性环氧地坪等新材料的应用可以提高隧道结构的强度和耐久性；高阻力泥浆和盾构刀具的改进可以提高盾构机对地层变化的适应能力。
隧道施工技术的最新进展
隧道施工技术的最新进展隧道施工技术一直是工程建设领域中备受关注的话题，随着科技的不断发展和创新，隧道施工技术也在不断取得新的突破和进展。
本文将就隧道施工技术的最新进展进行探讨，介绍一些目前在隧道施工领域中被广泛应用的新技术和新方法。
一、盾构隧道施工技术盾构隧道施工技术是目前隧道工程中应用最广泛的一种方法，其优点在于施工速度快、施工质量高、对周围环境的影响小等。
在盾构隧道施工技术中，随着盾构机的不断改进和升级，其施工效率和适用范围也在不断提高。
目前，一些新型的盾构机在施工过程中采用了智能化控制系统，能够实现对隧道施工过程的精准控制，提高施工效率和质量。
二、冻结法施工技术冻结法施工技术是在特殊地质条件下应用较多的一种隧道施工方法，其原理是通过在地下隧道周围注入冷却剂，使地下水结冻，形成一层冻土屏障，从而实现隧道的施工。
近年来，随着冷却剂和冷却设备的不断改进，冻结法施工技术在应对复杂地质条件下的隧道施工中表现出色，取得了一定的成效。
三、地下爆破技术地下爆破技术是传统的隧道施工方法之一，但随着爆破技术的不断发展，地下爆破技术也在不断创新和改进。
现代地下爆破技术采用了先进的爆破药剂和爆破装置，能够实现对爆破过程的精确控制，减少对周围环境的影响，提高爆破效率和安全性。
同时，地下爆破技术还广泛应用于隧道掘进和岩石开采等领域，为工程建设提供了重要支持。
四、隧道掘进机技术隧道掘进机是隧道施工中常用的设备之一，随着隧道掘进机技术的不断创新和改进，其在隧道施工中的作用日益凸显。
目前，一些新型的隧道掘进机采用了先进的液压系统和控制系统，能够实现对隧道掘进过程的精准控制，提高施工效率和质量。
同时，隧道掘进机还广泛应用于软土隧道和岩石隧道等不同地质条件下的隧道施工，为工程建设提供了便利。
五、无人机技术在隧道施工中的应用无人机技术作为近年来快速发展的新兴技术之一，也在隧道施工领域得到了广泛应用。
通过无人机可以对隧道施工现场进行实时监测和勘察，为施工过程提供数据支持和安全保障。
盾构法隧道异型断面施工技术初探
盾构法隧道异型断面施工技术初探摘要：随着隧道工程建设的发展，工程建设的规模越来越大，对施工技术水平的要求也随之越来越高。
近年来，盾构法在隧道工程施工中得到了广泛的应用并取得了长足的发展。
扩径盾构法与盾构法基础上的人工扩挖法是隧道异型断面施工的两个常用方法。
本文分析了这两种方法在工程中的实际应用，重点对盾构法基础上进行人工扩挖的步骤及异型断面施工的主要技术问题进行了分析，以供同仁参考借鉴。
关键词：盾构法；隧道工程；异形断面；施工技术Abstract: With the development of the tunnel construction, the scale of construction projects is increasing the level of construction technology also will be getting higher and higher. In recent years, the Shield Law in the tunnel construction has been widely used and has made considerable development. Expanded diameter of shield and shield method based on artificial method is to dig a tunnel profiled construction of two commonly used methods. This paper analyzes the practical application of these two methods in the project, focusing on the the shield method based on artificial dig steps and the main technical problem of the construction of the profiled analysis for colleagues to provide references.Key words: Shield Law; tunnel project; special cross-section; construction technology引言：近年来，盾构法在隧道工程施工中的应用逐渐增多。
隧道工程技术的新发展
隧道工程技术的新发展隧道工程技术一直是工科领域的一个重要分支，也是国家重点发展的战略性产业之一。
近年来，随着科技的不断进步和发展，隧道工程技术也日新月异，并且不断推出新的技术成果和应用。
本文主要探讨隧道工程技术的新发展及其应用情况。
一、隧道施工新技术传统隧道施工采用的是“掘进－支护”工法，这种工法不仅施工过程时间长，且支护系统繁杂，对劳动力的要求高。
近年来，新型隧道施工技术开始得到广泛应用，如隧道钻孔管洞和盾构法等。
（一）钻孔管洞工法钻孔管洞工法是通过在隧道工作面上钻孔，然后将管道嵌入孔洞内，再把泥土从管道中排出的一种隧道施工方法，相比传统支护方法，这种工法速度快，成本低，可以大大减少人力投入，效率也更高，广泛应用于隧道工程中。
（二）盾构法盾构方法是在地下建筑物中施工的一种方法，其主要原理是在施工面上设置一台盾构机，通过驱动盾构机来实现隧道掘进。
这种策略能够克服传统隧道施工中遇到的困难，使隧道工程的施工周期缩短，效率提高，同时具有可靠性高的特点。
二、隧道设计新技术在隧道设计中，智能化技术和工程建模技术越来越广泛地应用于地下设施的模拟和测试。
这些新技术的应用不仅可以更准确地预测和评估隧道结构的稳定性和安全性，还可以帮助设计人员更好地优化隧道设计方案，提高设计效率和可靠性。
（一）人工智能技术人工智能技术在隧道设计中的应用主要集中在预测和评估隧道结构的稳定性和安全性方面。
这种技术可以识别地层信息，通过机器学习算法，预测崩塌和滑坡风险，并指导隧道设计方案的优化。
此外，人工智能技术还可以优化隧道施工方案，提高施工效率。
（二）虚拟现实技术虚拟现实技术在隧道设计中的应用主要是通过建模和模拟隧道工程场景来预测隧道结构的稳定性和安全性。
这种技术可以使用三维可视化技术构建隧道模型，并进行模拟和测试，以发现隧道设计中的潜在问题。
此外，虚拟现实技术还可以帮助隧道设计人员更好地了解隧道工程施工进程，从而更好地调整设计方案。
盾构法隧道施工技术与进展
抗渗检测设备
管片检漏试验
三环试拼装
三环试拼装及接缝测量
管片堆场
管片堆场堆放
错缝拼装隧道
盾构工作井及钢封门（SMW）
盾 构 出 洞
盾构进洞前凿除封门（地下墙）
盾构进洞
盾构进洞
盾尾进洞
四、盾构隧道施工工法新技术
1 大口径圆形盾构工法
1.1 东京湾跨海公路隧道 1.2 东京地铁7号线
（三）盾构法的适用范围
可以穿越各种复杂工程、水文地质特性的地 层，适用范围广泛。
（1）大直径、双圆、多圆盾构的适用范围： 直径10m左右的大型盾构多用于修建水底公 路隧道和铁路隧道，还可以用于建造暗埋地 铁车站。
（2）中直径盾构的适用范围：直径6m左右 的中型盾构适用于修建地下铁道的区间隧道。
（3）小直径盾构的适用范围：直径3m左右 的小型盾构较多用于引水、排水、电缆、通 讯及其它市政公用设施综合管道的建设中。
• 周围建筑物的保 护
• 长距离施工 • 急曲线施工 • 障碍物
盾构机选型流程图（三）
[比较论证] 安全
• 开挖面稳定 • 环境保护 • 地基变形 • 操作环境
经济
• 推进 • 衬砌
• 盾构 • 相关措施
工期
• 推进 • 衬砌
• 相关措施
综合评价 方法的选择
三、盾构法隧道施工技术
1）高强、耐久性管片制造 2）通、错缝拼装比较，纵横向变形分析 3）进出工作井难题与对策 4）纠偏 5）特殊条件沉降控制 6）流砂、砂质粉土变形机理及危害 7）掘进过程中遇到桩、大石块、超浅覆
（4）在饱和含水地层中，盾构法施工所用的拼装衬砌，要达到整体结构防水性 的技术要求较高。
（5）盾构液压系统、自动控制系统、自动监测系统操作复杂，要求施工人员技 术素质高
盾构施工技术在隧道工程中的应用与改进
盾构施工技术在隧道工程中的应用与改进隧道工程是现代城市发展中重要的基础设施建设项目之一。
而在隧道工程中，盾构施工技术作为一种高效、精确、安全的施工方法被广泛应用。
本文将探讨盾构施工技术在隧道工程中的应用与改进。
首先，盾构施工技术在隧道工程中的应用包括隧道的开挖、支护与衬砌。
盾构机作为盾构施工的核心设备，具有自动化、智能化的特点，可以高效、准确地进行隧道开挖作业。
盾构机的施工过程中，通过结合工程地质资料和勘察数据，能够灵活调整掘进参数，实现掘进方向的精确控制，从而避免地层变形和塌陷等不良现象的发生。
其次，盾构施工技术在隧道工程中的改进主要体现在盾构机的创新和优化。
随着科技的不断进步，盾构机逐渐实现了自动化、高效率和节能环保的目标。
例如，盾构机在掘进过程中采用激光测量技术，能够对地层变形进行实时监测和控制；盾构机的刀盘结构和切割方式得到了改进，使得隧道工程的掘进速度和质量得到了显著提升；同时，采用电液控制技术和先进的传感器设备，提高了盾构机的稳定性和安全性。
此外，盾构施工技术在隧道工程中的应用还包括隧道的支护与衬砌。
盾构掘进过程中，会产生较大的水土压力，为了保证施工的安全性，需要采取合适的支护措施。
传统的支护方式主要包括钢架支撑和混凝土喷射支护，但这些方式存在工期长、施工难度大等问题。
而盾构施工技术在支护方面的改进，则主要体现在采用预支护和模块化支护等创新技术。
预支护技术通过在掘进段前方进行预置支护工程，有效减小了施工风险，并提供了更好的施工条件。
模块化支护技术则通过模块化结构的设计和制造，大大简化了施工过程，提高了施工效率。
随着盾构施工技术的不断发展和改进，隧道工程的施工效率和质量得到了明显提升。
但同时也面临着一些挑战和问题。
例如，盾构机的运维成本较高，需要专业的运维团队进行维护和管理；盾构施工过程中还存在地层变形和沉降等风险，需要加强监测和控制措施；盾构施工技术在复杂地质条件下的应用还相对较少，需要进一步研究和改进。
盾构隧道施工方法及技术措施
第八章盾构隧道施工措施及技术措施§11端头加固§1.1端头加固概述盾构进出洞门外土体为软弱含水旳土层，盾构机在进出洞时，工作面将处在开放状态，这种开放状态将持续较长时间。
若不提前加固处理，地下水、涌水等就会进入工作井，就会导致软弱地层不稳定，严重状况下会引起洞门塌方。
为保证施工安全及盾构机顺利始发及出洞，必须对洞门外土体进行加固处理。
本标段盾构始发及抵达共有4个端头需要加固，详细加固措施见表8-1-1表8-1-1 盾构进出洞端头加固措施一览表1.1.1加固旳原则（1）根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层状况，确定加固措施和范围。
（2）在充足考虑洞门破除时间和措施旳基础上，选择合适旳加固措施和范围，保证洞门破除和盾构机进、出洞旳安全。
1.1.2加固规定根据始发及抵达端头地层性质及地面条件，选择加固措施，加固后旳土体应有良好旳自立性，密封性、均质性，采用搅拌桩加固旳土体无侧限抗压强度不不不小于0.8MPa，渗透系数k≤1×10-8cm/sec。
（2）渗透系数＜1.0×10-5cm/s。
1.2端头旳施工1.2.1施工原理旋喷法施工是运用钻机把带有特殊喷嘴旳注浆管钻进至土层旳预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端旳喷射装置，向四面以高速水平喷入土体，借助流体旳冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同步钻杆一面以一定旳速度旋转，一面低速渐渐提高，使土体与水泥浆充足搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀，具有一定强度旳桩体，从而使地层得到加固。
1.2.2机械设备旋喷法施工重要机具设备包括：高压泵、泥浆泵、钻机、浆液搅拌器、空压机、旋喷管和高压胶管等；辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及多种管材、阀门、接头安全设施等。
浆液搅拌采用污水泵自循环式旳搅拌罐，钻机采用XY-100型振动钻机，空压机采用SA-5150W空压机，参数为20m3/min。
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异型盾构隧道新技术1．自由断面盾构法（1） 原理概要所谓自由断面盾构法就是在一个普通圆形盾构主刀盘的外侧设置数个规模比主刀盘小的行星刀盘。
随主刀盘的旋转行星刀盘在外围作自转的同时绕主刀盘公转，行星刀盘公转的轨道由行星刀盘扇动臂的扇动角度确定。
通过对行星刀盘扇动臂的调节可开挖各种非圆形断面的隧道。
也就是说，通过对行星刀盘公转轨道的设计可选择如矩形断面，椭圆形断面，马蹄形断面，卵形断面等非圆形断面。
此盾构法尤其适用于地下空间受限制的如穿梭于既成管线和水道之间的中小型隧道工程。
图-3.1 自由断面盾构构造图图-3.2 可开挖的非圆形断面扇动臂钢外壳盾尾同步注浆装置管片拼装机管片尾部止水板人孔伸缩装置（2） 特点与一般盾构法相比，自由盾构法的特点如下：1) 可开挖多种非圆形断面的隧道，选择细长型断面对宽度或深度受限制的地下空间更有效的得到利用。
2) 可根据不同的使用目的合理选择不同断面，比如共同沟和电力管线等选择矩形断面，公路和铁路隧道则选择马蹄形断面等。
3) 隧道断面的最大纵横尺寸之比为椭圆形1.5：1.0，矩形1.2：1.0，马蹄形1.35：1.0。
假定各隧道断面的横向宽度等于圆形断面的直径（3.16m ），假定圆形断面的面积为1.0，则椭圆形为1.7，矩形为1.5，马蹄形则为1.6。
4) 行星刀盘上的刀具以梅花状布置，扇动臂采用计算机自动控制。
（a ）行星刀盘 （b ）扇动臂的控制图-3.2 行星刀盘及扇动臂的控制（3） 工程实例迄今自由断面盾构法已在下水道工程中运用。
下列照片为1例试验性施工和1例实际工程的施工例。
试验施工中使用的盾构机宽3.16m ，高4.66m 的土压式平衡单点铰接盾构。
试验施工直线段长度36m ，曲线段半径R=60m 长度16m 。
实际工程段盾构机宽3.16m ，高4.66m 的土压式平衡2点铰接盾构，累积开挖长度565m ，曲线段最小曲率半径R=20。
（a ） 纵向椭圆形盾构机 （b ）试验施工隧道（直线段）（c ）实际工程隧道（曲线）照片-3.1 施工实例扇动千斤顶扇动千斤顶行星刀盘扇动臂导向臂导向臂出刃角进刃角超硬刃角2．偏心多轴盾构法（1） 原理概要偏心多轴盾构采用多根主轴，垂直于主轴方向固定一组曲柄轴，在曲柄轴上再安装刀架。
运转主轴刀架将在同一平面内作圆弧运动，被开挖的断面接近于刀架的形状。
因此，可根据隧道断面形状要求设计刀架是矩形，圆形，圆环形，椭圆形或马蹄形。
下图为开挖圆形断面和矩形断面的偏心多轴盾构原理示意图。
（a ）圆形断面 （b ）矩形断面图-1.1 偏心盾构的原理示意图（2） 特点与一般盾构相比偏心多轴盾构具有以下特点：1) 可根据需要选择刀架形状开挖任意断面的隧道。
2) 刀架转动半径小，可选择较小的驱动扭矩。
因采用多个转动轴同时驱动刀架，所以盾构机显得紧凑玲珑，易装，易拆，易运等特点，适用于大断面隧道开挖。
3) 刀架转动半径小，刀具的行走距离也小。
从刀片的磨损角度上来说，比一般盾构至少可多开挖3倍以上的距离，适合于长距离隧道的开挖。
4) 刀架驱动装置小，盾构机内施工操作空间大，可根据需要在盾构机内配置土体改良设备，向整个隧道断面的任何位置进行土体改良，适合于曲率半径小，隧道间隔小，土质差等施工条件差的施工（见图-1.2）。
5) 采用十字形交叉式刀片，此刀片的前后刀刃的角度相等，所以可进行全方位开挖。
可破碎大直径碎石和开挖高强度纤维加强混凝土墙（80MPa ）（见图-1.3）。
曲柄轴刀架曲柄轴刀架转动中心驱动轴驱动轴固定轴固定轴刀片刀片旋转式传送带旋转式传送带图-1.2 土体改良示意图 图-1.3 十字形交叉式刀片 （3） 工程实例到目前为止，偏心多轴盾构法已在水道，地铁和其它管线等许多地下工程中得到了运用。
下列照片为实际工程中使用的3例偏心多轴盾构机。
盾构（a ）：用于某下水道工程的盾构宽4.38m ，高3.98m ，施工长度共计809m 。
隧道的覆土深度为2.37m ～4.15m ，最浅处为盾构宽度的0.6倍。
双线隧道最小间隔为60cm 。
盾构（b ）：用于横浜MM21线地铁工程的盾构直径为φ7.15m ，施工长度共计880m 。
隧道的覆土深度为10.0m ～18.0m ，曲线段曲率半径R=1000m 。
盾构（c ）：用于营团地铁11号线地铁工程的盾构直径为φ9.60m ，施工长度共计907m 。
隧道的覆土深度为13.6m ～15.5m ，曲线段曲率半径R=1037m 。
（a ） 某下水道干线工程 （b ）横浜MM21线地铁工程（c ）营团地铁11号线地铁工程 （宽度4.38m ⨯高度3.98m ） （直径φ7.15m ） （直径φ9.60m ）照片-1.1 施工实例3．MF 盾构法（1） 原理概要MF （Multi Face ）盾构由多个圆形断面的一部分错位重合而成，可同时开挖多个圆形断面的盾构法。
隧道有效面积较开挖面积相等的单圆断面而言要大，是一种较为经济合理的断面形式。
2个或多个大小不同的圆形断面通过一定规则的叠合可提供任意断面形式的隧道，在隧道线路规划时对线形的选择有更多的灵活性。
上下空间受限制的情况下则可选择横向叠合式。
MF 盾构法更适用于地铁车站，共同沟和地下停车场等大断面隧道的开挖。
下图为MF 盾构法应用范围示意图。
土体改良范围盾构机钢壳注浆残留钢板桩图-2.1 MF 盾构的应用范围（2） 特点MF 盾构法的特点如下：1) 由MF 盾构法建成的隧道基本结构形式为圆形，所以它保持了圆形断面的力学特性。
2) 隧道可由多个小型圆断面叠合形成，开挖量小断面利用率高。
3) 在隧道线路规划时对线形的选择有更多的灵活性，可根据需要选择横向MF盾构或纵向MF 盾构，更加适用于地下空间受到限制的隧道建设。
4) 根据土质情况和施工条件以及对周围环境影响的需要，采用泥水盾构或土压已建隧道/管线已建隧道/管线纵向MF盾构法隧道横向MF盾构法隧道<纵向MF盾构法><横向MF盾构法>地下停车场地铁车道地铁车站盾构。
5)盾构由多个独立控制的圆形断面组成，可根据不同地质条件进行土体开挖管理。
6)通过调整各刀盘的转速和转向，利用开挖时作用在盾构上的反力可有效的控制盾构的姿势，纠偏也相对容易。
7)采用横向多圆盾构法可用于地铁车站，地铁车辆机务区段的开挖。
（3）工程实例MF盾构在地铁工程中运用较多。
横向2圆断面主要用于地铁线路段的隧道，横向3圆以上断面用于地铁车站和地铁机务段的隧道施工。
下列照片为实际工程中使用的2例MF盾构和由此施工法开挖的隧道。
横向2圆断面地铁线工程的开挖宽度为12.19m，2个圆断面的直径均为φ7.42m，施工长度为619m。
横向3圆断面地铁车站工程的开挖宽度为17.44m，其中中间圆断面直径φ8.85m，两侧圆断面直径φ8.14m，施工长度为275m。
（a）横向2圆盾构地铁线路工程（b）横向3圆盾构地铁车站工程照片-2.1 施工实例4．H&V盾构法（1）原理概要所谓的H&V（Horizontal variation & Vertical variation）盾构法是将几个圆形断面根据需要进行组合，以开挖多种隧道断面形式的一种特殊施工方法。
H&V施工法可同时开挖多条隧道，推进方式有像绳子一样互相纠缠在一起的螺旋式推进和让其中的某一个断面从中独立出去的分叉式推进两种方式。
可根据隧道的施工条件和用途在地下自由的掘进和改变隧道断面形式和走向。
其施工原理主要是采用了一种叉式铰接改向装置。
这种装置可使盾构胴体前端各自沿着相反的方向旋转，以改变盾构的推进方向。
利用这种铰接装置可使盾构机产生转动力矩，达到螺旋式推进的目的。
1)螺旋式推进的原理：相邻两个断面的盾构之间设置铰接式改向装置，使盾构胴体能各自沿着相反的方向螺旋式旋转。
促使盾构螺旋式旋转是有效的运用了盾构轴向偏转的特性，由偏心千斤顶提供旋转外力。
在盾构改向侧迎土面通过局部超挖刀具进行局部开挖，使盾构顺利并稳定的进行螺旋式过渡。
2)分叉式推进的原理：H&V中的各盾构配备有独立的驱动和排土设备。
相邻两个盾构的前胴部分由锚栓连接，后部则由螺栓连接，两者均可在盾构机的内部拆除。
盾构机之间在解除连接后由侧向千斤顶将需要分离的盾构顶出后各自沿着自己的方向推进。
（a）铰接式改向装置（b）螺旋式推进（c）分叉式推进图-10.1 H&V盾构法原理示意图（2）特点H&V盾构法具有以下特点：0)特制的铰接式改向装置，对盾构机的姿态以及方向的控制比较容易。
各盾构的驱动装置和开挖装置相互独立，可根据不同土质情况对开挖面的稳定进行管理，可自由选择采用泥水式盾构还是土压式盾构。
1)从纵向到横向或从横向到纵向，隧道断面在地下可自用的过渡和转换，无须设置工作井，对缩短工期，降低成本有利。
2)可根据需要自由的选择断面形式，而断面的基本形状是圆形所以在构造上保持了单圆盾构良好的力学特性。
线形设计时可不受周边障碍物的限制。
（3）工程实例H&V盾构法通过试验性施工证实此施工法可适用于各种地下工程，并在地铁和下水道中得到了运用。
迄今试验性施工1例，工程施工实例2例。
以下照片为2例工程实例，主要技术指标分别如下：盾构（a）：地铁车站工程施工例，采用2主2子的4圆泥水盾构机，其中主机φ6.56m⨯2台，子机φ1.72m⨯2台。
隧道宽13.18m，高7.06m，施工延长236m。
盾构（b）：下水道工程施工例，采用纵向2圆分叉式泥水盾构机，上部盾构φ3.29m，下部盾构φ2.89m，施工延长154m。
盾构（a）地铁车站盾构（b）下水道照片-10.1 施工实例5．球体盾构法（1）概要球体盾构是利用球体本身可自由旋转的特点，将一球体内藏于先行主机盾构的内部，在球体内部又设计一个后续次机盾构。
先行盾构完成前期开挖后，利用球体的旋转改变隧道的推进方向，进行后期隧道的开挖。
改向后盾构机刀具交换和维修非常方便。
到目前为止在日本已开发了3种用途的球体盾构机并在9个工程中得到了运用。
下面简要介绍有关利用球体盾构法的原理和施工实例。
（2）纵横式连续推进球体盾构纵横式球体盾构是用一台盾构机完成竖向工作井和横向隧道开挖的一种特殊盾构机。
在纵向主机盾构内预先设置一个可旋转的球体，在球体内又收藏了一台专门用于开挖横向隧道的长度较短的次机盾构。
在纵向盾构内设有驱动轴可自由旋转球体，横向盾构的主体切削刀盘兼用于开挖竖向工作井，也就是说，只要在横向盾构的主体刀盘的外侧安装一个环状的超挖刀具，就可以用同一个切削装置开挖两个功能和尺寸不同的地下空间。
纵横式球体盾构共享一个切削驱动装置，主体切削刀和外侧环状刀具之间采用铰接式拉杆连接，通过油压千斤顶可使铰接式拉杆伸缩。