盾构隧道施工原理及方法课件
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盾构法隧道工程课件
总结词
复杂地质条件下的过江通道
详细描述
该案例探讨了某过江通道盾构隧道工程的施工挑战，包括复杂的地质条件、水文 环境、大断面设计等方面的技术难题，以及相应的解决方案和实施效果。
某大型水利工程盾构隧道工程案例
总结词
水利工程中的盾构隧道应用
详细描述
该案例以某大型水利工程为例，介绍了盾构隧道在水利工程中的应用，涉及水利枢纽、引水工程等方面的盾构隧 道设计和施工要点。
01
03
目前，盾构法隧道施工技术已经广泛应用于全球各地 的地铁、铁路、公路、市政等工程建设领域，成为一
种高效、安全、环保的隧道施工方法。
04
随着科技的不断进步，盾构机械和施工技术也在不断 改进和创新，适应了各种复杂地质和环境条件下的隧 道工程建设需求。
02
盾构法隧道设计
盾构法隧道结构设计
盾构隧道结构设计应考虑地质条 件、埋深、环境因素、使用要求 、施工方法等因素，选择合适的
衬砌与注浆
在开挖后的空隙中安装衬砌环， 并进行注浆充填，以减少地层沉
降。
开挖与推进
控制盾构机向前推进，同时进行 土方开挖和运出。
04
盾构法隧道工程风险与 控制
盾构法隧道工程风险识别
盾构隧道施工风险识别
盾构隧道穿越风险识别
包括地质条件、地下水、周边环境等 因素引起的施工风险。
包括穿越河流、湖泊、建筑物、地下 管线等障碍物时的风险。
防水设计还应考虑排水系统的 作用，合理设置排水沟、集水 坑等设施，防止积水对隧道造 成危害。
03
盾构机与盾构施工
盾构机的种类与特点
土压平衡盾构机
泥水盾构机
通过调整推进系统的压力和螺旋输送机的 转速，使土仓内的土压与前方水土压力平 衡，适用于软土和硬土的开挖。
复杂地质条件下的过江通道
详细描述
该案例探讨了某过江通道盾构隧道工程的施工挑战，包括复杂的地质条件、水文 环境、大断面设计等方面的技术难题，以及相应的解决方案和实施效果。
某大型水利工程盾构隧道工程案例
总结词
水利工程中的盾构隧道应用
详细描述
该案例以某大型水利工程为例，介绍了盾构隧道在水利工程中的应用，涉及水利枢纽、引水工程等方面的盾构隧 道设计和施工要点。
01
03
目前，盾构法隧道施工技术已经广泛应用于全球各地 的地铁、铁路、公路、市政等工程建设领域，成为一
种高效、安全、环保的隧道施工方法。
04
随着科技的不断进步，盾构机械和施工技术也在不断 改进和创新，适应了各种复杂地质和环境条件下的隧 道工程建设需求。
02
盾构法隧道设计
盾构法隧道结构设计
盾构隧道结构设计应考虑地质条 件、埋深、环境因素、使用要求 、施工方法等因素，选择合适的
衬砌与注浆
在开挖后的空隙中安装衬砌环， 并进行注浆充填，以减少地层沉
降。
开挖与推进
控制盾构机向前推进，同时进行 土方开挖和运出。
04
盾构法隧道工程风险与 控制
盾构法隧道工程风险识别
盾构隧道施工风险识别
盾构隧道穿越风险识别
包括地质条件、地下水、周边环境等 因素引起的施工风险。
包括穿越河流、湖泊、建筑物、地下 管线等障碍物时的风险。
防水设计还应考虑排水系统的 作用，合理设置排水沟、集水 坑等设施，防止积水对隧道造 成危害。
03
盾构机与盾构施工
盾构机的种类与特点
土压平衡盾构机
泥水盾构机
通过调整推进系统的压力和螺旋输送机的 转速，使土仓内的土压与前方水土压力平 衡，适用于软土和硬土的开挖。
盾构法施工技术讲义课件图文并茂(2024)
针对复杂地质条件，采用创新性的盾 构施工技术，并进行优化改进，以提 高施工效率和质量。
施工安全与风险控制
阐述盾构法在该复杂地质条件下隧道 工程中的施工安全措施和风险控制方 法。
06
总结与展望
回顾本次课程重点内容
盾构法施工基本原理
盾构法施工流程
介绍了盾构法施工的基本原理，包括盾构 机的构造、推进系统、出土系统等。
利用盾构机上的导向系统，实时监测掘进方向，通过纠偏装置进 行纠偏，确保隧道轴线精度。
管片拼装与防水措施
管片选型与拼装
01
根据设计要求选择合适的管片类型，按照拼装顺序进行拼装，
形成隧道衬砌。
防水措施
02
在管片拼缝处设置橡胶止水带、嵌缝材料等防水措施，确保隧
道防水效果。
管片背后注浆
03
在管片背后进行注浆，填充管片与地层之间的空隙，提高隧道
对未来盾构法施工技术发展的展望
技术创新
随着科技的不断进步，盾构法施工技术将不断创新，例如 研发更高效的盾构机、优化施工流程等，以提高施工效率 和质量。
智能化发展
未来盾构法施工技术将更加注重智能化发展，例如引入人 工智能、大数据等技术，实现自动化施工和智能化管理。
绿色环保
随着环保意识的提高，未来盾构法施工技术将更加注重绿 色环保，例如减少施工噪音、降低能耗等，以实现可持续 发展。
盾构法施工流程与步骤
施工前准备工作
01
02
03
地质勘察
对施工区域进行详细的地 质勘察，了解地层分布、 岩土性质、地下水位等。
设计方案
根据地质勘察结果，制定 盾构机选型、施工参数、 管片设计等方案。
施工场地准备
平整场地、搭建临时设施 、准备施工材料等。
施工安全与风险控制
阐述盾构法在该复杂地质条件下隧道 工程中的施工安全措施和风险控制方 法。
06
总结与展望
回顾本次课程重点内容
盾构法施工基本原理
盾构法施工流程
介绍了盾构法施工的基本原理，包括盾构 机的构造、推进系统、出土系统等。
利用盾构机上的导向系统，实时监测掘进方向，通过纠偏装置进 行纠偏，确保隧道轴线精度。
管片拼装与防水措施
管片选型与拼装
01
根据设计要求选择合适的管片类型，按照拼装顺序进行拼装，
形成隧道衬砌。
防水措施
02
在管片拼缝处设置橡胶止水带、嵌缝材料等防水措施，确保隧
道防水效果。
管片背后注浆
03
在管片背后进行注浆，填充管片与地层之间的空隙，提高隧道
对未来盾构法施工技术发展的展望
技术创新
随着科技的不断进步，盾构法施工技术将不断创新，例如 研发更高效的盾构机、优化施工流程等，以提高施工效率 和质量。
智能化发展
未来盾构法施工技术将更加注重智能化发展，例如引入人 工智能、大数据等技术，实现自动化施工和智能化管理。
绿色环保
随着环保意识的提高，未来盾构法施工技术将更加注重绿 色环保，例如减少施工噪音、降低能耗等，以实现可持续 发展。
盾构法施工流程与步骤
施工前准备工作
01
02
03
地质勘察
对施工区域进行详细的地 质勘察，了解地层分布、 岩土性质、地下水位等。
设计方案
根据地质勘察结果，制定 盾构机选型、施工参数、 管片设计等方案。
施工场地准备
平整场地、搭建临时设施 、准备施工材料等。
盾构隧道施工PPT课件
盾构施工法的缺点 （1）覆土较浅时，开挖面稳定困难； （2）曲率半径较小的曲线段施工比较困难； （3）在饱和水层中，防水技术要求高； （4）盾构施工地区地表沉降还不能完全防止。
第一节 盾构构造与分类
按形状分： 圆形；矩形；椭圆形；马蹄形 半圆形；双圆形；三圆形
按开挖面的施工方式分： 敞胸盾构；闭胸盾构
开口率：开口大小与盾构断面的比值。 开口率过大时进土量增加，会引起周围地层沉降，反 之，就会增大盾构的切入阻力，使地面隆起。 盾构开口率一般为2%-0.8%；在极软弱地层中，开口 率也可小于0.3%。
局部挤压式盾构工作原
３.网格式盾构
网格式盾构
（二）半机械化盾构 （三）机械化盾构
机械化盾构：是在盾构切口环部分紧贴开挖工 作面装上与盾构直径相仿的旋转刀盘进行全断面开挖 的盾构，分有:
适应条件： （１）适应于软弱地层，切口环插入地层。
刀盘与切口环在同一位置
刀盘外围突出于切口环特点：
超挖刀容易安装，方向容易控制。
切削刀盘和开挖面的形 状
垂直平面形
圆锥形
半球形
2.土体的运输装置 被切削下来的土体，通过搅拌，必要时加入作浆
材料，利用螺旋输送机将土体运出。
螺旋输送机
螺旋输送机将土体运出后，在盾构外运输方式有：
砂土时：
粘土时：
作用于盾构外围的土压和水压
２.盾构正面阻力
作用于盾构 正面的土压 和水压。
３.切口插入阻力： ４.管片与盾尾之间摩擦阻力： 盾构千斤顶总推力经验公式：
（三）出土系统
包括： 切削装置和运输装置
１.土体的切削装置
（２）超挖刀容易安装。 刀盘必须具备足够的扭矩，以克服土体阻力、机械阻力 及盾构扭矩等，可以通过与盾构外径的经验公式求得。
地铁盾构隧道施工技术的理论与实践PPT课件
16
加注泡沫
人闸
17
液压马达
同步注浆泵
18
盾构机主控室控制面板
19
盾构机主控室、司机操作间
20
2、盾构发展趋势
（1) 盾构机在国内应用情况
20世纪90年代，大直径的泥水式、土压 平衡式盾构机在中国开始得到成功的应用。 目前全国五大城市（北京、上海、广州、南 京和深圳）地铁和管线工程大多采用日本、 德国和法国生产的盾构机进行施工，约有26 台左右。还有天津（2台）、广州三号线（11 台），北京5号线（3台）、上海（8台）等新 增或即将投入使用有20多台盾构机。目前地 铁施工采用的盾构机约有50台。
其它如引水隧道，市政隧道，过江隧道 等都有应用盾构机进行施工。
21
表1-2 国内五大城市地铁工程使用的盾构机
地 点
型式规格
北 ⑴土压平衡式φ6.19米 京 ⑵土压平衡式φ3.3米
上 ⑴土压平衡式，φ6.34米
海
⑵泥水式，φ11.22米 ⑶土压平衡式，φ6.34米
广 ⑴土压平衡式，φ6.14米 州 ⑵泥水式，φ6.14米
⑶土压平衡式，φ6.25米
南 ⑴土压平衡式，φ6.34米 京 ⑵土压平衡式，φ6.40米
深 ⑴土压平衡式，φ6.20米
圳
⑵土压平衡式，φ6.14米 ⑶土压平衡式，φ6.25米
数量 （台）
制造公司（国别）
附注
1
Herrenknecht（德国海瑞克） ⑴用于地铁5号线工程
1
IHI（日本石川岛播磨）
⑵亮马河北路污水隧道
盾构隧道施工技术的 理论与实践
1
盾构施工技术
2
1、盾构机简介 2、盾构机的选型 3、盾构机始发 4、盾构机掘进 5、盾构施工管理
加注泡沫
人闸
17
液压马达
同步注浆泵
18
盾构机主控室控制面板
19
盾构机主控室、司机操作间
20
2、盾构发展趋势
（1) 盾构机在国内应用情况
20世纪90年代，大直径的泥水式、土压 平衡式盾构机在中国开始得到成功的应用。 目前全国五大城市（北京、上海、广州、南 京和深圳）地铁和管线工程大多采用日本、 德国和法国生产的盾构机进行施工，约有26 台左右。还有天津（2台）、广州三号线（11 台），北京5号线（3台）、上海（8台）等新 增或即将投入使用有20多台盾构机。目前地 铁施工采用的盾构机约有50台。
其它如引水隧道，市政隧道，过江隧道 等都有应用盾构机进行施工。
21
表1-2 国内五大城市地铁工程使用的盾构机
地 点
型式规格
北 ⑴土压平衡式φ6.19米 京 ⑵土压平衡式φ3.3米
上 ⑴土压平衡式，φ6.34米
海
⑵泥水式，φ11.22米 ⑶土压平衡式，φ6.34米
广 ⑴土压平衡式，φ6.14米 州 ⑵泥水式，φ6.14米
⑶土压平衡式，φ6.25米
南 ⑴土压平衡式，φ6.34米 京 ⑵土压平衡式，φ6.40米
深 ⑴土压平衡式，φ6.20米
圳
⑵土压平衡式，φ6.14米 ⑶土压平衡式，φ6.25米
数量 （台）
制造公司（国别）
附注
1
Herrenknecht（德国海瑞克） ⑴用于地铁5号线工程
1
IHI（日本石川岛播磨）
⑵亮马河北路污水隧道
盾构隧道施工技术的 理论与实践
1
盾构施工技术
2
1、盾构机简介 2、盾构机的选型 3、盾构机始发 4、盾构机掘进 5、盾构施工管理
《盾构隧道施工》PPT课件
2007年9月27日
4
盾构法隧道施工
1 盾构始发
(1) 竖井形状 形状与其深度、大小、挡土墙形式及支撑方式等因素有关。
平面形状 圆形
正多边行 矩形
其他多边形
优缺点比较 内空利用率差，刚性好，适于大深度、大口径 内空利用率差，刚性好，适于大深度、大口径 内空利用率好，成本低，刚性差，适于浅井、小口径 可以把几个井合并成为一个井，节约用地，降低成本
2007年9月27日
盾构出洞
12
盾构法隧道施工
3 盾构掘进
（1）正确使用千斤顶的配置，确保所需的推力和掘进方向 掘进方向是由推力的大小和施加的位置所决定的。须事先
考虑曲线、坡度等来选择千斤顶的个数和位置。在曲线、坡 度、蛇行修正等地方，只用单侧的千斤顶掘进。
（2）保证开挖面的稳定 闭胸式盾构，避免发生过量出土和压力舱内堵塞，要求开
密封垫圈。 ①始发台座 提供组装盾构的场地并支承组装好的盾
构，保证盾构稳定始发。 ②反力设备 主要由反力架和临时组装管片构成，
用来支撑盾尾，提供盾构始发时所需要的顶 进反力。
③入口及密封垫圈 入口是指确保盾构掘进轴线精度，通常
修建内径略大于盾构外径的环形筒状物，即 始发导口。作用是限制盾构机切削摆动。
2007年9月27日
23
盾构法隧道施工
（5）衬砌（管片）防水 ①管片自身的抗渗性和制作精度
上海地铁管片生产质量标准
项目重要性 重要
重要 重要 重要
次要
检验内容 管片宽度
单位 mm
弧弦长
mm
管片厚度
mm
管片抗渗性和强度
管片蜂窝麻面和查漏 %
质量标准 ±1.0
1.0 ±3.0
盾构施工工艺课件
大直径盾构施工技术
总结词
随着城市交通和基础设施建设的需求不断增加，大直径盾构 施工技术将得到广泛应用，以满足大型隧道和地下空间的建 设需求。
详细描述
大直径盾构施工技术能够挖掘更大的隧道，具有更高的施工 效率和安全性。通过优化盾构机的设计、提高刀具的耐磨性 和寿命，以及加强施工过程中的监测和维护，可以有效降低 施工成本和提高工程质量。
解决方案
采用土压平衡盾构机，优化掘进参数，加强 同步注浆和二次注浆。
某隧道盾构施工案例
01
案例概述
某城市隧道采用盾构法施工，以减 少对周边环境的影响。
施工难点
长距离掘进、控制盾构姿态和管片 拼装质量。
03
02
盾构机选型
根据隧道断面和长度，选择适合的 盾构机型号。
解决方案
采用高强度管片、加强测量监控和 调整盾构参数。
。
水底隧道
盾构施工在水底隧道建 设中同样适用，能够实 现长距离、大直径的隧
道建设。
2023
PART 02
盾构机的组成与工作原理
REPORTING
盾构机的组成
推进系统
包括主推油缸、后支撑油缸等 ，用于提供盾构机前进的推力 和方向控制。
拼装系统
用于拼装隧道管片，通常由管 片拼装机和运输小车组成。
切削装置
渗漏和管片裂缝
隧道管片接缝或混凝土结构本 身可能存在渗漏或裂缝问题， 影响隧道防水性能和使用寿命 。
盾构机故障
盾构机在掘进过程中可能发生 机械故障或液压系统故障，影
响施工进度和安全。
盾构施工问题的原因分析
地质条件复杂
盾构施工穿越的地质条件复杂多变， 如软硬不均、岩层突变等，增加了施 工难度和风险。
盾构施工技术ppt课件
6
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
2） 复合式土压平衡盾构机
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。
Injection
70%
50%
Screw conveyor 0%
Discharge
16
Earth Pressure
Plug area
Without injection With injection
100%
80% 0%
70%
50%
土压平衡盾构渣土压力分布图
Tunnelling Equipment
2. 泥水盾构 刀盘及切口环
32
二、盾构机的始发
盾构始发所需准备工作如下： 始发基座安装就位，并安装临时轨道 盾构机吊装、组装完成并调试验收 测量控制点及监测点布设完成并测取初始值 始发反力架安装就位 始发洞门防水帘布安装完毕并完成始发洞门破除
33
安装始发基座 盾构吊装组装调试
安装反力架 安装洞门密封
凿除洞门
29
SMW工法
适用于砂层、淤泥、粘土层，加固宽度小，造价较低，是此类地层最安全可靠的加固方法之一。 该方法成桩效果好，止水性好，对周围地层影响小。
优点：加固质量高，桩体连续、强度高（粘土中0.5～1MPa，砂和卵石中0.5～3MPa），适用 于各类软土地层。
缺点：对于上软下硬地层不适应，造价偏高。
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
2） 复合式土压平衡盾构机
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。
Injection
70%
50%
Screw conveyor 0%
Discharge
16
Earth Pressure
Plug area
Without injection With injection
100%
80% 0%
70%
50%
土压平衡盾构渣土压力分布图
Tunnelling Equipment
2. 泥水盾构 刀盘及切口环
32
二、盾构机的始发
盾构始发所需准备工作如下： 始发基座安装就位，并安装临时轨道 盾构机吊装、组装完成并调试验收 测量控制点及监测点布设完成并测取初始值 始发反力架安装就位 始发洞门防水帘布安装完毕并完成始发洞门破除
33
安装始发基座 盾构吊装组装调试
安装反力架 安装洞门密封
凿除洞门
29
SMW工法
适用于砂层、淤泥、粘土层，加固宽度小，造价较低，是此类地层最安全可靠的加固方法之一。 该方法成桩效果好，止水性好，对周围地层影响小。
优点：加固质量高，桩体连续、强度高（粘土中0.5～1MPa，砂和卵石中0.5～3MPa），适用 于各类软土地层。
缺点：对于上软下硬地层不适应，造价偏高。
盾构施工方法ppt课件
精选课件ppt
39
二、土压平衡盾构法施工工艺
目前在盾构工程中普遍 采用的多为闭胸式盾构机， 其中以泥水平衡式与土压 平衡式盾构机最为普及。 而且由于盾构工程大部分 位于人口密集的城区，从 减少施工污染、降低施工 造价等多方面综合考虑， 又以土压平衡盾构法施工 为主。
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40
土压平衡盾构法施工工艺流程
，确保第一环临时管片的准确位置
精选课件ppt
53
通过盾构施工控制达到五种平衡状态
1、土压力的平衡（开挖过程控制） 2、进尺与出土量的平衡（即时控制） 3、注浆量与建筑孔隙量的平衡（填充控制） 4、盾构掘进参数变化量的平衡（掘进参数控制） 5、盾构与管片两者各项姿态间的平衡（轴线控制）
精选课件ppt
精选课件ppt
20
2.2盾构机械设备
一、盾构机定义 二、盾构机构造 三、盾构机分类及型式 四、盾构配套设施
精选课件ppt
21
一、盾构机定义
盾构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、同步衬砌注浆、拼装隧道衬砌管片、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“定制式”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、地下公路、城市市政、水电等隧道 工程。
33
子母盾构
精选课件ppt
34
转向盾构
精选课件ppt
35
盾构配套设施——与盾构机组成完备的施工系统
浆液 搅拌站
垂直运输系统 龙门吊
水平运输系统 电机车
精选课件ppt
地面监控室
盾构施工技术ppt课件
土压盾构机施工技术
让世界更畅通
盾构施工技术
1
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
盾构施工技术
2
一、盾构机简述
盾构施工技术
3
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
盾构施工技术
4
一、盾构机的分类
硬岩隧道掘进机(TBM)
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。
主动铰接
被动铰接
盾构施工技术
24
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
盾构施工技术
25
二、土压盾构机施工技术
盾构施工技术
9
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
盾构施工技术
德系
10
二、盾构机的基本构造及工作原理
1.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
让世界更畅通
盾构施工技术
1
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
盾构施工技术
2
一、盾构机简述
盾构施工技术
3
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
盾构施工技术
4
一、盾构机的分类
硬岩隧道掘进机(TBM)
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。
主动铰接
被动铰接
盾构施工技术
24
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
盾构施工技术
25
二、土压盾构机施工技术
盾构施工技术
9
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
盾构施工技术
德系
10
二、盾构机的基本构造及工作原理
1.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
《地下工程盾构法》课件
04
盾构施工中的工程实例
某地铁盾构隧道工程
总结词
大型城市地铁项目
详细描述
该工程是为了满足城市日益增长的交通需求，采用盾构法建造地铁隧道。工程规 模大，线路长，涉及多个站点和换乘站。在施工过程中，需要解决复杂的地质条 件、环境保护和交通疏导等问题。
某城市污水管道盾构工程
总结词
环保与治理项目
详细描述
05
未来展望
盾构技术的发展趋势
大型化、高效化
环保化、节能化
随着地下工程规模的扩大，盾构机将 向更大直径、更高推力、更高效率的 方向发展。
随着环保意识的提高，盾构机将更加 注重节能减排和环境保护，如采用低 噪音、低振动等设计。
智能化、自动化
随着人工智能和自动化技术的发展， 盾构机的操作将更加智能化、自动化 ，减少人工干预，提高施工效率。
盾构法在地下工程中的应用
地铁建设
盾构法是地铁建设中最常用的 方法之一，具有施工速度快、
不影响地面交通等优点。
管道建设
盾构法也可用于建设排水、燃 气等管道，尤其适用于穿越河 流、道路等复杂地形的管道建 设。
地下停车场
利用盾构法可以快速、高效地 建设地下停车场。
其他地下工程
如人防工程、地下商场等也可 以采用盾构法进行建设。
盾构机是一种集开挖、支护、排土、衬砌等多种功能于一体的隧道施工机械， 主要由刀盘、盾体、拼装衬砌、推进系统、排土系统等部分组成。
工作原理
盾构机通过刀盘切削土层，由推进系统将切削下来的土渣运出，同时由拼装衬 砌系统拼装预制混凝土管片形成隧道，盾体起到支撑作用，防止隧道坍塌。
盾构施工的步骤和流程
施工准备
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盾构法的发展历程
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最近，盾构技术的发展动向是：开发了超大断 面的盾构机和MF盾构机以及DOT盾构机等多断面盾 构机，加上在衬砌和开挖方面使用了ECL施工法的 技术，采用管片自动组装装置，以及采用自动测量 技术进行开挖控制，用计算机进行各种施工管理实 现管理系统化等的开发研究。对提高盾构施工的安 全性、适应性和经济性展示了更为广阔的应用前景。
盾构机 通用装置
管 片
管片的组装顺序
B K B A
K管片(封顶块)的嵌入
B K
B
A A A
B
K
B
半径方向插入型
2.盾构施工的特点
• 对周围环境的影响较小 • 占用的施工场地小 • 对邻近建筑物的影响小
• 盾构机是根据每一施工区段设计的专用设备
• 盾构施工不可退后 • 对施工的要求精度高
5. 盾构机和盾构法的发展史
b.半机械式盾构机 如图5-5-3所示，半机械式盾构机进行开挖及装 运石碴都采用专用机械，配备液压铲土机、臂式刀盘 等挖掘机械和皮带运输机等出碴机械，或配备具有开 挖与出碴双重功能的机械，以图省力。
图5-5-3 半机械式盾构构造
半机械式盾构机 为防止开挖面顶面塌陷，盾构机内装备了活动前檐 和半月形千斤顶。由于安装了挖掘机，再设置工作面 千斤顶等支挡设备是较困难的。 与手掘式盾构机一样，应有确保开挖面稳定的措施。 适应土质以洪积层的砂、砂砾、固结粉砂和粘土为主。 也可用于软弱冲积层，但须同时采用超前加固，或采 取降低地下水位、改良地基等辅助措施。
初期的盾构法是用手掘式或机械开挖式盾构机， 结合使用压气施工方法保证开挖面稳定，进行开挖， 在地下水较丰富的地区，用注浆法进行止漏，而对 软弱地层，则采用掌子面封闭式施工。经过多年对 盾构技术的研究开发和应用，已演变成现在非常盛 行的泥水平衡式和土压平衡式两种盾构机。这两种 机型的最大优点是在开挖功能中考虑了稳定开挖面 的措施，将盾构施工法中的三大要素的前两者联系 融为一体，无需辅助施工措施。并通过使用不同类 型的刀具，就能适应地质情况变化范围较广的地质 条件。
c.机械式盾构机
如图5-5-4所示，机械式盾构机前面装备有旋转 式刀盘，增大了盾构机的挖掘能力，开挖的土砂通过 旋转铲斗和排土可以连续进行，缩短了工期，减少了 作业人员。在开挖自稳性好的围岩时，机械式盾构机 适应的土质与手掘式盾构机、半机械式盾构机一样， 须采用辅助施工方法。
图 5-5-4 机械式盾构构造
图 5-5-2 手掘式构构造
手掘式盾构机 这种盾构机适应的土质是自稳性强的洪积层压实 的砂、砂砾，固结粉砂和粘土。对于开挖面不能自稳 的冲积软弱砂层、粉砂和粘土，施工时必须采用稳定 开挖面的辅助施工法，如气压施工法、改良地基、降 低地下水位等措施。目前手掘式盾构机一般用于开挖 断面有障碍物、巨砾石等特殊场合，而且应用逐渐减 少。
盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传 至盾构尾部已经拼装好的衬砌管片上。盾构机是这种 施工方法中主要的施工机具。
碴土储舱和料 龙门吊车 斗 泥浆处理设 备
竖井 车站 皮带运输机 盾构机
电瓶 车
斗车 泥浆注入车 管片运输车螺旋输送机
图 5-5-1 盾构法施工概貌图
2. 盾构法施工的原理和过程
(1)全开敞式
全开敞式盾构机是指没有隔墙、开挖面敞露状态 的盾构机。根据开挖方式的不同，又分为手掘式、半 机械化式及机械式三种。这种盾构机适用于开挖面自 稳性好的围岩。在遇到开挖面不能自稳的地层时，则 需进行地层超前加固等辅助施工方法，以防止开挖面 坍塌。
a.手掘式盾构机 如图5-5-2所示，手掘式盾构机的正面是开敞的， 通常设置防止开挖顶面塌陷的活动前檐及上承千斤顶、 工作面千斤顶及防止开挖面塌陷的挡土千斤顶。开挖 采用铁锹、镐、碎石机等开挖工具，人工进行。
盾构隧道施工原理及方法
一、盾构法施工的原理及方法
1. 盾构法的基本含义 盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，在护盾 的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从而 构筑成隧道的施工方法”。按照这个定义，盾构施工 法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。 盾构法施工的概貌如图5-5-1所示。在隧道的一端 建造竖井或基坑，将盾构安装就位，盾构从竖井或基 坑的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一 竖井或基坑的孔壁推进。
3. 密封式(平衡)盾构机的组成
盾构机组成
(2) 压力舱 (6) 附属装置 锁定装置 千斤顶选 总推力 盾尾止水装置 压 力 测 型和配置 千斤顶行程 测量装置 搅拌系统 试 壁后注浆装置 工作速度 压力控制 后方台车 开挖面崩坏 压力垫 加浆系统 探测装置 安全锁 (4) 推进装置
超挖装置 油压机油 润滑装置 加浆装置 轴承止水带 真圆保护 刀头 搅拌装置 刀盘开口 接头装置 排浆管路 油压管路 旋转力矩 旋转速度 油压机 起重臂 排土器 支承方式 形式 (1) 刀 盘 (3) 排土、排泥系统 (5) 管片组装装置 (7) 油压装置
二、盾构机的种类和构造
1. 盾构机的种类 盾构机是盾构法施 工的主要施工机械，按开 挖面与作业室之间的隔墙 构造可分为全开敞式、半 开敞式及密封式三种。种 类划分如下所示：
手掘式 全开敞式半机械式 机械式 半开敞式——挤压式 泥水式 土压式 密封式 土压式 泥水加压式 泥水加压式 泥浆式
砾石、岩石等硬质围岩时的刀头
大砾石、岩石时多采用刀轮式刀头
焊接
螺栓式
插入式
焊接式
刀头的固定方式
盾构法施工开挖面稳定技术的历史，是从压气施 工法的“气”演变到泥水式的“水”和土压式的 “土”。“开挖面稳定”和“盾构开挖”的技术已 达到较完善的地步。目前盾构一般指密封式泥水平 衡式和土压平衡式盾构。
(2) 半开敞式 是指挤压式盾构机，它是在开放型盾构的切口环 与支撑环之间设置胸板，以支挡正面土体，但在胸板 上有一些开口，当盾构向前推进时，需要排出的土体 将从开口处挤入盾构内，然后装车外运，见图 5-5-5。 这种盾构适用于软弱粘土层，在推进过程中要引起较 大的地面隆起。
盾构机 通用装置
管 片
管片的组装顺序
B K B A
K管片(封顶块)的嵌入
B K
B
A A A
B
K
B
半径方向插入型
2.盾构施工的特点
• 对周围环境的影响较小 • 占用的施工场地小 • 对邻近建筑物的影响小
• 盾构机是根据每一施工区段设计的专用设备
• 盾构施工不可退后 • 对施工的要求精度高
5. 盾构机和盾构法的发展史
b.半机械式盾构机 如图5-5-3所示，半机械式盾构机进行开挖及装 运石碴都采用专用机械，配备液压铲土机、臂式刀盘 等挖掘机械和皮带运输机等出碴机械，或配备具有开 挖与出碴双重功能的机械，以图省力。
图5-5-3 半机械式盾构构造
半机械式盾构机 为防止开挖面顶面塌陷，盾构机内装备了活动前檐 和半月形千斤顶。由于安装了挖掘机，再设置工作面 千斤顶等支挡设备是较困难的。 与手掘式盾构机一样，应有确保开挖面稳定的措施。 适应土质以洪积层的砂、砂砾、固结粉砂和粘土为主。 也可用于软弱冲积层，但须同时采用超前加固，或采 取降低地下水位、改良地基等辅助措施。
初期的盾构法是用手掘式或机械开挖式盾构机， 结合使用压气施工方法保证开挖面稳定，进行开挖， 在地下水较丰富的地区，用注浆法进行止漏，而对 软弱地层，则采用掌子面封闭式施工。经过多年对 盾构技术的研究开发和应用，已演变成现在非常盛 行的泥水平衡式和土压平衡式两种盾构机。这两种 机型的最大优点是在开挖功能中考虑了稳定开挖面 的措施，将盾构施工法中的三大要素的前两者联系 融为一体，无需辅助施工措施。并通过使用不同类 型的刀具，就能适应地质情况变化范围较广的地质 条件。
c.机械式盾构机
如图5-5-4所示，机械式盾构机前面装备有旋转 式刀盘，增大了盾构机的挖掘能力，开挖的土砂通过 旋转铲斗和排土可以连续进行，缩短了工期，减少了 作业人员。在开挖自稳性好的围岩时，机械式盾构机 适应的土质与手掘式盾构机、半机械式盾构机一样， 须采用辅助施工方法。
图 5-5-4 机械式盾构构造
图 5-5-2 手掘式构构造
手掘式盾构机 这种盾构机适应的土质是自稳性强的洪积层压实 的砂、砂砾，固结粉砂和粘土。对于开挖面不能自稳 的冲积软弱砂层、粉砂和粘土，施工时必须采用稳定 开挖面的辅助施工法，如气压施工法、改良地基、降 低地下水位等措施。目前手掘式盾构机一般用于开挖 断面有障碍物、巨砾石等特殊场合，而且应用逐渐减 少。
盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传 至盾构尾部已经拼装好的衬砌管片上。盾构机是这种 施工方法中主要的施工机具。
碴土储舱和料 龙门吊车 斗 泥浆处理设 备
竖井 车站 皮带运输机 盾构机
电瓶 车
斗车 泥浆注入车 管片运输车螺旋输送机
图 5-5-1 盾构法施工概貌图
2. 盾构法施工的原理和过程
(1)全开敞式
全开敞式盾构机是指没有隔墙、开挖面敞露状态 的盾构机。根据开挖方式的不同，又分为手掘式、半 机械化式及机械式三种。这种盾构机适用于开挖面自 稳性好的围岩。在遇到开挖面不能自稳的地层时，则 需进行地层超前加固等辅助施工方法，以防止开挖面 坍塌。
a.手掘式盾构机 如图5-5-2所示，手掘式盾构机的正面是开敞的， 通常设置防止开挖顶面塌陷的活动前檐及上承千斤顶、 工作面千斤顶及防止开挖面塌陷的挡土千斤顶。开挖 采用铁锹、镐、碎石机等开挖工具，人工进行。
盾构隧道施工原理及方法
一、盾构法施工的原理及方法
1. 盾构法的基本含义 盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，在护盾 的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从而 构筑成隧道的施工方法”。按照这个定义，盾构施工 法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。 盾构法施工的概貌如图5-5-1所示。在隧道的一端 建造竖井或基坑，将盾构安装就位，盾构从竖井或基 坑的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一 竖井或基坑的孔壁推进。
3. 密封式(平衡)盾构机的组成
盾构机组成
(2) 压力舱 (6) 附属装置 锁定装置 千斤顶选 总推力 盾尾止水装置 压 力 测 型和配置 千斤顶行程 测量装置 搅拌系统 试 壁后注浆装置 工作速度 压力控制 后方台车 开挖面崩坏 压力垫 加浆系统 探测装置 安全锁 (4) 推进装置
超挖装置 油压机油 润滑装置 加浆装置 轴承止水带 真圆保护 刀头 搅拌装置 刀盘开口 接头装置 排浆管路 油压管路 旋转力矩 旋转速度 油压机 起重臂 排土器 支承方式 形式 (1) 刀 盘 (3) 排土、排泥系统 (5) 管片组装装置 (7) 油压装置
二、盾构机的种类和构造
1. 盾构机的种类 盾构机是盾构法施 工的主要施工机械，按开 挖面与作业室之间的隔墙 构造可分为全开敞式、半 开敞式及密封式三种。种 类划分如下所示：
手掘式 全开敞式半机械式 机械式 半开敞式——挤压式 泥水式 土压式 密封式 土压式 泥水加压式 泥水加压式 泥浆式
砾石、岩石等硬质围岩时的刀头
大砾石、岩石时多采用刀轮式刀头
焊接
螺栓式
插入式
焊接式
刀头的固定方式
盾构法施工开挖面稳定技术的历史，是从压气施 工法的“气”演变到泥水式的“水”和土压式的 “土”。“开挖面稳定”和“盾构开挖”的技术已 达到较完善的地步。目前盾构一般指密封式泥水平 衡式和土压平衡式盾构。
(2) 半开敞式 是指挤压式盾构机，它是在开放型盾构的切口环 与支撑环之间设置胸板，以支挡正面土体，但在胸板 上有一些开口，当盾构向前推进时，需要排出的土体 将从开口处挤入盾构内，然后装车外运，见图 5-5-5。 这种盾构适用于软弱粘土层，在推进过程中要引起较 大的地面隆起。