盾构机基本原理与分类
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隧道盾构施工应知应会
图1.3.1 盾构机 图1.3.2 TBM
1 盾构概述
1.4盾构定义分类
按断面形状 按照断面形状分为：单圆盾构、复圆盾构（双圆盾构和三圆盾构）、非圆盾构（椭圆盾构、矩 形盾构、马蹄形盾构、半圆盾构）。
按支护地层形式 按照支护地层形式分为：自然支护、机械支护、气压式、泥水平衡、土压平衡五种。
按开挖面与作业室之间隔板的构造分类 按开挖面与作业室之间隔板构造分为：全敞开式、部分敞开式和闭胸式三种。
2017
盾构施工应知应会
目录
1 盾构概述 2 盾构施工知识点 3 泥水盾构 4 公司及其他单位盾构施工主要管理制度 5 盾构施工常见事故案例
02
第一章 盾构概述
盾构概述
基本概念
起源与发展
盾构与TBM区别
盾构定义分类
盾构构造
土压平衡盾构掘进模式
泥水盾构掘进模式 盾构机选型
土压平衡与泥水盾构区别 盾构破岩机理
1 盾构概述
1.2盾构起源与发展
（1）1806年，马克·布鲁诺尔（Marc Isambrd Brunel）在蛀虫钻孔并用分泌物涂在四周的启示下， 最早的提出了盾构掘进隧道的原理并注册了专利；1818年进行了改进； ☆1866年，莫尔顿在申请专利中第一次使用了“盾构”（Shield）这一术语；盾构最初被称为小 筒（cell）或者圆筒（cylinedr）；
1 盾构概述
控制措施：①防止卡盾：坚持每环检查边刀；边刀 更换标准为磨损不超15mm。
1 盾构概述
控制措施：②解决滞排：限定刀盘可通过碴块 粒径，大的碴块破碎后再进入土仓；加大仓内 搅拌、冲刷。（设备本身除刀盘及其支撑系统 本身应具备一定的碴土搅拌能力，还应在隔板 上加设主动搅拌棒增强搅拌效果）
盾构操作培训教材PPT(共 81张)
润土参数等。
1、提高土壤的工作性能,使土壤形成塑性变形，以提供均匀可控的支撑压力使工作面稳 定； 2、减少渗漏，加强工作面的密封性； 3、降低内磨擦力，减少土壤在刀盘、运输机、运输带的磨损，降低能耗； 4、降低土体的黏度，防止堵塞发生； 5、在岩土隧道及矿山施工中起抑制粉尘作用。
不同地层中泡沫的使用量
南宁轨道交通2号线9标苏芦盾构工区
盾构操作培训
盾构培训
第一章 盾构机 第二章 盾构操作 第三章 掘进技术
第一章 盾构机
一. 盾构分类 二. 盾构施工 三. 中铁号盾构主机结构 四. 螺旋输送机 五. 管片安装机 六. 后配套 七. 辅助设备 八. 导向系统
一. 盾构分类
全敞开式
-手掘式、半掘式、机械式
•循环泵
超挖刀泵
冷却水泵
增压泵
润滑油脂泵（多点泵）
污水泵
齿轮油泵
通风机
机
HBW（主轴承密封油脂） 辅助泵
控制泵
刀盘补油泵
机
铰接泵
螺机补油泵
主驱动1 主区动2 主区动3 螺旋输送
推进泵 管片安装
注浆泵
该界面显示了盾构机各个功能系统所有的运行参数，包括铰接系统、 注浆系统、推进系统、螺旋输送机系统、主驱动系统、刀盘检测、部分膨
该界面主要实现盾壳膨润土、盾尾密封、盾尾密封前部后部压力显示。 界面中的控制按钮与实物按钮类似，按下后显示为绿色时表明处于启动状
盾尾密封与油脂供脂
在盾尾与管片之前存在30mm～40mm的间隙，为了防止外 部的泥浆和水通过间隙进入盾构机内部，在盾尾和管片之间有 三道钢丝刷，在钢丝刷之间注入盾尾密封油脂使之密封又能相 对运动。
1不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。 2能够经济合理地保证隧道安全施工。
1、提高土壤的工作性能,使土壤形成塑性变形，以提供均匀可控的支撑压力使工作面稳 定； 2、减少渗漏，加强工作面的密封性； 3、降低内磨擦力，减少土壤在刀盘、运输机、运输带的磨损，降低能耗； 4、降低土体的黏度，防止堵塞发生； 5、在岩土隧道及矿山施工中起抑制粉尘作用。
不同地层中泡沫的使用量
南宁轨道交通2号线9标苏芦盾构工区
盾构操作培训
盾构培训
第一章 盾构机 第二章 盾构操作 第三章 掘进技术
第一章 盾构机
一. 盾构分类 二. 盾构施工 三. 中铁号盾构主机结构 四. 螺旋输送机 五. 管片安装机 六. 后配套 七. 辅助设备 八. 导向系统
一. 盾构分类
全敞开式
-手掘式、半掘式、机械式
•循环泵
超挖刀泵
冷却水泵
增压泵
润滑油脂泵（多点泵）
污水泵
齿轮油泵
通风机
机
HBW（主轴承密封油脂） 辅助泵
控制泵
刀盘补油泵
机
铰接泵
螺机补油泵
主驱动1 主区动2 主区动3 螺旋输送
推进泵 管片安装
注浆泵
该界面显示了盾构机各个功能系统所有的运行参数，包括铰接系统、 注浆系统、推进系统、螺旋输送机系统、主驱动系统、刀盘检测、部分膨
该界面主要实现盾壳膨润土、盾尾密封、盾尾密封前部后部压力显示。 界面中的控制按钮与实物按钮类似，按下后显示为绿色时表明处于启动状
盾尾密封与油脂供脂
在盾尾与管片之前存在30mm～40mm的间隙，为了防止外 部的泥浆和水通过间隙进入盾构机内部，在盾尾和管片之间有 三道钢丝刷，在钢丝刷之间注入盾尾密封油脂使之密封又能相 对运动。
1不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。 2能够经济合理地保证隧道安全施工。
第14讲盾构机分类及选型-
颗粒直径 d单位mm
Slurry
0,6 2,0
6,0
20,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 60,0
机械工程学院
18
2020/6/27
不同地质条件下全断面掘进机选型
机械工程学院
0,25
柔软
0,50
软
0,75
硬
1,00
坚硬
粘土
粉土
EPB模式
添加剂
防止堵塞
EPB
敞开模式
(10)按盾构隧道衬砌施工方法分类
衬砌施工方法不 二次衬砌法（管片为一次衬砌，另行浇注二次衬砌）
同的盾构方法
一次衬砌法（仅保留管片一次衬砌，略去二次衬砌）
包缠保护膜盾构工法（为提高隧道衬砌的止水性和耐久性，在盾构机内对管片外
盾构
侧进行包缠保护膜施工）
现场浇注混凝土
盾尾内空架设钢筋浇注混凝土做衬法(照片6.1.12)
3.3 隧道管片参数
项目 管片类型
分块形式 外径(O.D.) 内径(I.D.) 厚度 管片宽度 单片管片最大重量
参
数
备注
普通预制增强水泥管片安装衬砌，包括纵向封顶块
5 +1个封顶块
6.00 m
5.40 m
300mm
1.5m
约4t
机械工程学院
23
2020/6/27
3.４ 盾构机总体参数（方案）
盾构机总体设计范围及主要尺寸
（1）工期条件的制约 （2）造价因素的制约 （3）环境因素的制约 （4）基地条件的制约 （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
机械工程学院
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3 盾构机选型举例
Slurry
0,6 2,0
6,0
20,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 60,0
机械工程学院
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不同地质条件下全断面掘进机选型
机械工程学院
0,25
柔软
0,50
软
0,75
硬
1,00
坚硬
粘土
粉土
EPB模式
添加剂
防止堵塞
EPB
敞开模式
(10)按盾构隧道衬砌施工方法分类
衬砌施工方法不 二次衬砌法（管片为一次衬砌，另行浇注二次衬砌）
同的盾构方法
一次衬砌法（仅保留管片一次衬砌，略去二次衬砌）
包缠保护膜盾构工法（为提高隧道衬砌的止水性和耐久性，在盾构机内对管片外
盾构
侧进行包缠保护膜施工）
现场浇注混凝土
盾尾内空架设钢筋浇注混凝土做衬法(照片6.1.12)
3.3 隧道管片参数
项目 管片类型
分块形式 外径(O.D.) 内径(I.D.) 厚度 管片宽度 单片管片最大重量
参
数
备注
普通预制增强水泥管片安装衬砌，包括纵向封顶块
5 +1个封顶块
6.00 m
5.40 m
300mm
1.5m
约4t
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3.４ 盾构机总体参数（方案）
盾构机总体设计范围及主要尺寸
（1）工期条件的制约 （2）造价因素的制约 （3）环境因素的制约 （4）基地条件的制约 （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
机械工程学院
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3 盾构机选型举例
盾构机工作流程简
1：纤维的韧性保证了盾构脂的抗压强度，同时纤维的长度不 能影响盾构脂的泵送性能；生物可降解性确保产品流入土壤无 环保问题。 2：特种抗水复配填料保证盾构脂的抗水性能，同时调节产品 的比重，合适的比重对产品的防水、用量有较大影响。 3：高粘性基础油增强盾构脂与盾尾刷、密封面的附着力，是 产品阻水、阻浆的重要保证，同时不影响产品的泵送性能，这 是一个平蘅。 4：复配稠化剂确保纤维、填料、基础油被稠化剂高强度地结 合在一起，在压力下不分离，这是以上组份发挥作用的基础。
大的情况下，用盾构机施工更为经济合理，因而盾构机广泛用于地铁隧道、
越江隧道、铁路隧道、水电隧道、市政公路隧道等工程的建设。
二、盾构机的工作原理与分类
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）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、衬砌等作业就在护盾的掩护下安全地进 行。 盾构机的分类方法很多：根据工作原理，盾构机可以分为手掘式盾构机、
盾尾
密封刷
密封脂
管片
水、土、沙 浆料 管片 管片
盾构施工对盾尾密封脂的要求
1：具有优异的抗水性能，在施工中不会被水冲走，也不会被水 稀释、溶解，同时还不会与水发生反应。
2：具有良好的润滑性能，要在密封刷与管片表面起到润滑作用， 延长密封刷的使用寿命。
3：具有很好的防护作用，保护盾尾不被水、泥浆等物质腐蚀。
YK系列盾尾油脂采用高性能的深度精制基础油和无机稠
化剂，复配多种功能添加剂制成的盾构机专用耐磨防护 密封油脂。具有以下特点： 优异的抗水压性能； 优异的粘附环境无害，安全环保。
大的情况下，用盾构机施工更为经济合理，因而盾构机广泛用于地铁隧道、
越江隧道、铁路隧道、水电隧道、市政公路隧道等工程的建设。
二、盾构机的工作原理与分类
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）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、衬砌等作业就在护盾的掩护下安全地进 行。 盾构机的分类方法很多：根据工作原理，盾构机可以分为手掘式盾构机、
盾尾
密封刷
密封脂
管片
水、土、沙 浆料 管片 管片
盾构施工对盾尾密封脂的要求
1：具有优异的抗水性能，在施工中不会被水冲走，也不会被水 稀释、溶解，同时还不会与水发生反应。
2：具有良好的润滑性能，要在密封刷与管片表面起到润滑作用， 延长密封刷的使用寿命。
3：具有很好的防护作用，保护盾尾不被水、泥浆等物质腐蚀。
YK系列盾尾油脂采用高性能的深度精制基础油和无机稠
化剂，复配多种功能添加剂制成的盾构机专用耐磨防护 密封油脂。具有以下特点： 优异的抗水压性能； 优异的粘附环境无害，安全环保。
盾构的种类及选型
第四章盾构的种类及选型4.1 盾构机的种类盾构的分类方法较多，可按盾构切削断面的形状；盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能；挖掘土体的方式；掘削面的挡土形式；稳定掘削面的加压方式；施工方法；适用土质的状况等多种方式分类。
见表4.1。
1. 按挖掘土体的方式分类按挖掘土体的方式，盾构可分手掘式盾构、半机械式盾构及机械式盾构三种。
①手掘式盾构：即掘削和出土均靠人工操作进行的方式。
②半机械盾构：即大部分掘削和出土作业由机械装置完成，但另一部分仍靠人工完成。
③机械式盾构：即掘削和出土等作业均由机械装备完成。
2. 按掘削面的挡土形式分类按掘削面的挡土形式，盾构可分为开放式、部分开放式、封闭式三种。
①开放式：即掘削面敞开，并可直接看到掘削面的掘削方式。
②部分开放式：即掘削面不完全敞开，而是部分敞开的掘削方式。
③封闭式：即掘削面封闭不能直接看到掘削面，而是靠各种装置间接地掌握掘削面的方式。
3. 按加压稳定掘削面的形式分类按加压稳定掘削面的形式，盾构可分为压气式、泥水加压式，削土加压式，加水式，加泥式，泥浆式六种。
①压气式：即向掘削面施加压缩空气，用该气压稳定掘削面。
②泥水加压式：即用外加泥水向掘削面加压稳定掘削面。
③削土加压式（也称土压平衡式）：即用掘削下来的土体的土压稳定掘削面。
④加水式：即向掘削面注入高压水，通过该水压稳定掘削面。
⑤泥浆式：即向掘削面注入高浓度泥浆（ ＝1.4g/cm3）靠泥浆压力稳定掘削面。
⑥加泥式：即向掘削面注入润滑性泥土，使之与掘削下来的砂卵混合，由该混合泥土对掘削面加压稳定掘削面。
4. 组合分类法这种分类方式是把2、3两种分类方式组合起来命名分类的方法（见表4.2）。
这种分类法目前使用较为普遍，是隧道标准规范盾构篇中推荐的分类法。
这种方式的实质是看盾构机中是否存在分隔掘削面和作业舱的隔板。
全开放式盾构不设隔板，其特点是掘削面敞开。
掘削土体的形式可为手掘式、半机械式、机械式三种。
这种盾构适于掘削面可以自立的地层中适用。
盾构机分类及选型-
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（２）
• 扩大刀盘中央部分的开 口，重视泥土从刀盘中心 部进入土仓
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（３）
在土仓内隔壁上装备前后滑动式固定搅拌翼，并可从其前端添加泥浆
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（４）
装备在刀盘内侧可以覆盖整个区域的搅拌翼
• （1）工期条件的制约 • （2）造价因素的制约 • （3）环境因素的制约 • （4）基地条件的制约 • （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
2019年12月31日11时6 分
3 盾构机选型举例
3.１武汉地铁的路线与地质
2019年12月31日11时6 分
二号线穿越汉口和武昌，隧 道穿越地质种类比较全面： 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。
2019年12月31日11时6 分
螺旋机防止水喷涌对策（旋转出渣机）
2019年12月31日11时6 分
螺旋机更换零件及特点
更换零件
螺旋机前部套筒 ： 2层套筒（更换修补） 前部螺旋机 ： 可分割结构
2019年12月31日11时6 分
填补空洞用注入管配置
注入配管
前 方 ： 4处 前体外周 ： 4处 后体外周 ： 4处
同的盾构方法
一次衬砌法（仅保留管片一次衬砌，略去二次衬砌）
包缠保护膜盾构工法（为提高隧道衬砌的止水性和耐久性，在盾构机内对管片外
盾构
侧进行包缠保护膜施工）
现场浇注混凝土
盾尾内空架设钢筋浇注混凝土做衬法(照片 6.1.12)
防止粘土附着对策（２）
• 扩大刀盘中央部分的开 口，重视泥土从刀盘中心 部进入土仓
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（３）
在土仓内隔壁上装备前后滑动式固定搅拌翼，并可从其前端添加泥浆
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（４）
装备在刀盘内侧可以覆盖整个区域的搅拌翼
• （1）工期条件的制约 • （2）造价因素的制约 • （3）环境因素的制约 • （4）基地条件的制约 • （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
2019年12月31日11时6 分
3 盾构机选型举例
3.１武汉地铁的路线与地质
2019年12月31日11时6 分
二号线穿越汉口和武昌，隧 道穿越地质种类比较全面： 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。
2019年12月31日11时6 分
螺旋机防止水喷涌对策（旋转出渣机）
2019年12月31日11时6 分
螺旋机更换零件及特点
更换零件
螺旋机前部套筒 ： 2层套筒（更换修补） 前部螺旋机 ： 可分割结构
2019年12月31日11时6 分
填补空洞用注入管配置
注入配管
前 方 ： 4处 前体外周 ： 4处 后体外周 ： 4处
同的盾构方法
一次衬砌法（仅保留管片一次衬砌，略去二次衬砌）
包缠保护膜盾构工法（为提高隧道衬砌的止水性和耐久性，在盾构机内对管片外
盾构
侧进行包缠保护膜施工）
现场浇注混凝土
盾尾内空架设钢筋浇注混凝土做衬法(照片 6.1.12)
盾构施工技术及质量控制(PPT,68页)
2022/9/13
8
一、盾构法隧道简述
起源和发展史——第四代盾构
2022/9/13
9
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。
20
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。
21
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
25
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
2022/9/13
26
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
27
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。
地铁盾构施工技术ppt课件
2.两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。 3.TBM比盾构技术更先进，更复杂。
其实 TBM和盾构除了这些本质的差别外，笼统 的来说，都是一样，都是隧道全断面掘进。只是 不同的工作环境应用不同的机械构造罢了。
最新课件
18
五、盾构机的选型
盾构机选型主要是确定盾构类型、外形尺寸、 驱动形式、铰接方式、推力、扭矩、刀盘、刀 具配置、开口率、密封方式、同步注浆配置、 螺旋机功率等等。
10.数据采集系统 11.导向系统（VUT导向系统和PPS导向系统）
最新课件
35
六、典型盾构介绍—土压平衡盾构机
土压平衡盾构（面板式和辐条式）
最新课件
36
六、典型盾构介绍—泥水平衡盾构机
泥水平衡盾构优点
对地层的扰动小、沉降小 适用于高地下水压，如江底、河底、海底隧道
施工 适用大直径盾构施工 适用土质范围广 掘进中盾构机体的摆动小
盾构机推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。
以盾构为核心的建造隧道的施工方法称为盾构工 法.
最新课件
4
二、盾构法施工及其特点
盾构法施工优点
安全性、高效率、危害小、环境影响小、经济性
盾构法施工缺点
重复利用率低、施工复杂、适用性受限、工作条 件差、地表变形不易控制
最新课件
5
二、盾构法施工及其特点
➢③适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的注入量 土仓内的泥土压力与地层压力与水压力。
最新课件
29
六、典型盾构介绍—土压平衡盾构机
最新课件
30
六、典型盾构介绍—土压平衡盾构机
最新课件
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六、典型盾构介绍—土压平衡盾构机
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32
隧道盾构掘进示意图
其实 TBM和盾构除了这些本质的差别外，笼统 的来说，都是一样，都是隧道全断面掘进。只是 不同的工作环境应用不同的机械构造罢了。
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五、盾构机的选型
盾构机选型主要是确定盾构类型、外形尺寸、 驱动形式、铰接方式、推力、扭矩、刀盘、刀 具配置、开口率、密封方式、同步注浆配置、 螺旋机功率等等。
10.数据采集系统 11.导向系统（VUT导向系统和PPS导向系统）
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六、典型盾构介绍—土压平衡盾构机
土压平衡盾构（面板式和辐条式）
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六、典型盾构介绍—泥水平衡盾构机
泥水平衡盾构优点
对地层的扰动小、沉降小 适用于高地下水压，如江底、河底、海底隧道
施工 适用大直径盾构施工 适用土质范围广 掘进中盾构机体的摆动小
盾构机推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。
以盾构为核心的建造隧道的施工方法称为盾构工 法.
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二、盾构法施工及其特点
盾构法施工优点
安全性、高效率、危害小、环境影响小、经济性
盾构法施工缺点
重复利用率低、施工复杂、适用性受限、工作条 件差、地表变形不易控制
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5
二、盾构法施工及其特点
➢③适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的注入量 土仓内的泥土压力与地层压力与水压力。
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六、典型盾构介绍—土压平衡盾构机
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六、典型盾构介绍—土压平衡盾构机
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六、典型盾构介绍—土压平衡盾构机
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隧道盾构掘进示意图
盾构法
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。
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。
⑤多圆盾构(Multi—CircularFaceShield)
多圆盾构是近年日本开发的新型盾构，其中的双圆盾 构可以用来修建区间隧道，一次开挖完成双线区间隧道， 可以比两个单独的圆形隧道降低工程成本工10%，减少开 挖面积15%。三圆盾构既可用来修建地铁车站隧道，拆下 中间盾构后又成为两个单独盾构，可以修建区间隧道。
压式，削土加压式，加水式，加泥式，泥浆式六种。 ① 压气式：即向掘削面施加压缩空气，用该气压稳定 掘削面。 ② 泥水加压式：即用外加泥水向掘削面加压稳定掘削
面。
③ 削土加压式（也称土压平衡式）：即用掘削下来的 土体的土压稳定掘削面。
按盾构切削断面形状分类 按盾构切削断面形状，盾构可分为圆形、非圆形 两大类。圆形又可分为单圆形、半圆形、双圆搭接
☼ （二）盾壳 ☼ 功能是承受盾构上部的土压和水压，并作为盾构主承 系统和部件的安装基础。 ☼ 1、切口环
☼ 切口环与刀盘共同形成渣土仓或气压室以封闭开挖面， 给地层提供支护
☼ 2、支承环 ☼ 位于盾构的中部，是盾壳的主体、是起决定性作用的 承力结构
☼ 3、盾尾
☼ 由环状外壳和安装在内侧的密封结构组成。 起支撑隧道周边、防止地下水与注浆材料挤入隧 道内；同时也是管片拼装机的安装基础及空间。
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。
⑤多圆盾构(Multi—CircularFaceShield)
多圆盾构是近年日本开发的新型盾构，其中的双圆盾 构可以用来修建区间隧道，一次开挖完成双线区间隧道， 可以比两个单独的圆形隧道降低工程成本工10%，减少开 挖面积15%。三圆盾构既可用来修建地铁车站隧道，拆下 中间盾构后又成为两个单独盾构，可以修建区间隧道。
压式，削土加压式，加水式，加泥式，泥浆式六种。 ① 压气式：即向掘削面施加压缩空气，用该气压稳定 掘削面。 ② 泥水加压式：即用外加泥水向掘削面加压稳定掘削
面。
③ 削土加压式（也称土压平衡式）：即用掘削下来的 土体的土压稳定掘削面。
按盾构切削断面形状分类 按盾构切削断面形状，盾构可分为圆形、非圆形 两大类。圆形又可分为单圆形、半圆形、双圆搭接
☼ （二）盾壳 ☼ 功能是承受盾构上部的土压和水压，并作为盾构主承 系统和部件的安装基础。 ☼ 1、切口环
☼ 切口环与刀盘共同形成渣土仓或气压室以封闭开挖面， 给地层提供支护
☼ 2、支承环 ☼ 位于盾构的中部，是盾壳的主体、是起决定性作用的 承力结构
☼ 3、盾尾
☼ 由环状外壳和安装在内侧的密封结构组成。 起支撑隧道周边、防止地下水与注浆材料挤入隧 道内；同时也是管片拼装机的安装基础及空间。
盾构机推力过大原因分析与应对措施
盾构机推力过大原因分析与应对措施作为一种管道施工机械设备，泥水加压平衡盾构机除本身的液压、电气系统故障外，影响盾构推进速度的主要问题在于参数特征上表现的推力过大。
文章对导致盾构机推力过大的原因进行分析，并提出应对措施。
标签：盾构机;推力过大;原因;措施前言：目前，在管道穿越现场施工中发现，受各种因素影响，致使盾构机推力过大而出现了诸多问题，如盾构机自然下沉、引发地面沉降，高负荷运行加速磨损老化、能耗大幅增加等。
盾构机被迫停机，势必严重影响施工进度。
而由于停机造成的隧道温度升高和施工环境恶化，亦将严重影响工人的工作状态和人身安全。
实践表明，通过注人膨润土、泡沫剂、分散剂及高分子聚合物极大地改善了开挖面土体的塑流性，有效地降低了盾构的扭矩和推力，减轻了机械负荷和磨损，可提高工效。
因此，有必要对盾构机推力过大原因进行分析，制定具体解决方案，保证油气管道穿越工程的顺利进行。
1、盾构机分类1.1、手掘式盾构手掘式盾构构造简单，配套设备较少，因而造价低。
其开挖面可以根据地质条件全部敞开，也可以采取正面支撑随开挖随支撑。
在某些疏散的砂性地层，还可以按照土的摩擦角将开挖面分为几层，这时就把盾构称为棚式盾构。
1.2、挤压式盾构挤压式盾构分为全挤压及半挤压两种，前者是将手掘式盾构的开挖工作面用胸板封闭起来，把土层挡在胸板外，这样就比较安全可靠，没有水、砂涌入及土体坍塌的危险，并省去了出土工序;后者是在封闭上局部开孔，当盾构推进时，土体从孔中挤入盾构，装车外运，劳动条件比手掘式盾构大为改善，效率也成倍提高。
1.3、半机械式盾构半机械式盾构系在手掘式盾构正面装上挖土机械来代替人工开挖。
根据地层条件，可以安装反伊挖土机或螺旋切削机。
如果土质坚硬，可安装软岩掘进机的切削头子。
半机械式盾构的适用范围基本上和手掘式一样，其优缺点除可减轻工人劳动强度外，均与手掘式相似。
2、盾构机工作原理以M1051盾构机为例：M1051盾构机属于泥水加压平衡系列盾构机，动力为电驱液系统，成型隧道直径3.08m，总推力10000kN。
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盾构构造及应用
绪论
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盾构构造及应用
1
绪论
1、盾构及其基本工作原理 2、盾构法的优缺点 3、盾构施工开挖及支撑方式 4、盾构机的分类 5、盾构的发展简史
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第一节 盾构及其基本工作原理
一、盾构的定义
（3）隧道工作面形式可根据其稳定性进行优化，特 别是土层需要支撑的情况下。
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二、盾构施工的支撑方式
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2、我国盾构机的发展历程
• 纵观我国盾构法隧道的发展历程，大体上 可以分为三个阶段：
1、自然工作面支撑 即隧道工作面的稳定性是借助掘进暂时停
顿期间它固有的稳定性或借助桁架上的土 层行程的斜坡而稳定的。
适用于地层：由于不适于抵御水压，因此只 适用于干的或排干的地层
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2、机械工作面支撑 （1）板条支撑 （2）活动工作面支撑 （3）封闭切削轮支撑
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(4)．适用于大深度、大地下水压施工，相对
而言施工成本低。
(5)．施工不受天气（风、雨、……）条件限
制。
(6)．挖土、出土量少、利于降低成本。
(7)．盾构工发构筑的隧道的抗地震性好。
(8)．适用地质情况范围宽，软土、砂卵土、
软岩、直到岩层均可使用。
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（3）盾构机制造周期长，造价较昂贵，盾构的拼装、 转移等较复杂，建造短于750m的隧道经济性差。
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第三节 盾构开挖与支撑方式
一、盾构施工的开挖方式
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• 1886年，格瑞海德在伦敦地下施工中将压 缩空气方法与盾构掘进相组合使用，在压 缩空气条件下施工，标志着在承压水地层 中掘进隧道的一个重大进步，20世纪初， 大多数隧道都是采用格瑞海德盾构法修建 的。
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• 布鲁诺尔发明盾构法之后的另一个技术进 步是用机械开挖代替人工开挖。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。
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• 1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助 解决隧道涌水。
• 1866年，莫尔顿申请“盾构”专利。盾构最初 称为小筒（cell）或圆筒（cylinder），在莫 尔顿专利中第一次使用了“盾构”（shield） 这一术语。
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手动掘削 机械部分断面开挖 全断面开挖
以上支撑方式只适用于抵御土压等低渗透性地层 掘进
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3、压缩空气支撑 原理：空气压力与地下水的静压力保持平衡，
土压由自 然或机械的支撑承受。 要保证压力平衡 ，否则顶部过剩的压力 “喷发”的危险 已被泥水盾构取代。
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日本东京湾海底隧道盾构机示意图
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日本东京湾海底隧道泥水式盾构机
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1992年，日本研制成世界上第一台三圆泥水加压式盾构，并成功地用于 大阪市地铁7号线“商务公园站”车站工程施工。
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第四节 盾构机的分类
1、按地层种类分 （1）硬岩盾构
（TBM） （2）软岩盾构 （3）软土盾构 （4）硬软岩土盾
构（复合盾构）
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2 、按盾构机横截面大小分类
（1）超小型盾构
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• 此系统按照以下模式工作：
• 首先，借助螺杆将鞍型框架压入前方 的土中。从上部撤除隧道工作面上的 木料并掘土6英寸，然后，隧道工作面 重新用木料覆盖并用螺杆支撑，紧接 着盾构后部砌砖，把它作为整个机架 的支座。
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38Leabharlann 布鲁诺尔构想的盾构机机械内部结构由不同
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。采 用的方法是将所有的单元格牢靠地装在盾 壳上。
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• 此后，布鲁诺尔逐步完善了盾构结 构的机械系统，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。
第一条隧道施工的盾构机
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• 泰晤士河下的隧道工程施工期间遇 到了许多困难，在经历了五次以上 的特大洪水后，直到1843年，经过 18年施工，完成了全长458m的第一 条盾构法隧道。
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1828年1月12日泰晤土河水涌入盾构机
• 1963年，土压平衡盾构首先由日本Sato Kogyo公司开发出来。
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1963年Sato Kogyo公司土压平衡盾构
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• 1974年第一台土压平衡盾构在东京被采用 。该盾构由日本制造商IHI（石川岛播磨） 设计，其外径3.72m，掘进了1900m的主管 线。
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第二节 盾构法的优缺点
一。盾构法的优点 (1)．对环境影响小 ①出土量少，周围地层沉降小，对周围构造
物的影响小； ②不影响地表交通及商店营业，无需切断、
搬迁地下管线等各种地下设施； ③对周围居民生活、出行影响小； ④无空气、噪音、振动污染问题。
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(2)．盾构掘进不受地形、地貌、江河水域等
地表环境条件的限制。
(3)．地表占地面积小，故征地费用少。
2008年3月31日发布的《盾构法隧道 施工与验收规范》定义：盾构是盾构 掘进机的简称，是在钢壳体保护下完 成隧道掘进、拼装作业，由主机和后 配套组成的机电一体化设备
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第一节 盾构及其基本工作原理
二、盾构法施工的基本原理 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。
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二。盾构施工法缺点
（1）需要隧道衬砌管片预制、运输、衬砌、衬砌结 构防水及堵漏、施工测量、场地布置、机械安装 等施工技术的配合，系统工程协调复杂；
（2）施工过程变化断面尺寸困难；只能前进，不能 后退，当隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时， 施工难度大，在饱和含水的松软地层中施工，地 表沉陷风险较大；
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悬臂掘进盾构
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3、机械式开挖
机械式开挖又称全断面机械开挖。紧贴开挖面的 旋转刀盘进行全断面开挖，即从掘削到出土作业 均由机械完成。
主要优点：
（1）开挖的隧道面精准，无超挖。
（2）在掘进过程中，隧道断面轮廓保持不变。
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1865年，英国的布朗首次采用圆形盾构和铸 铁管片，1869年用圆形盾构在泰吾士河下修 建外径2.2m的隧道。在地下水方面没遇到什 么困难。
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• 1874年，工程师格瑞海德发现在强渗水性 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。
绪论
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盾构构造及应用
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绪论
1、盾构及其基本工作原理 2、盾构法的优缺点 3、盾构施工开挖及支撑方式 4、盾构机的分类 5、盾构的发展简史
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第一节 盾构及其基本工作原理
一、盾构的定义
（3）隧道工作面形式可根据其稳定性进行优化，特 别是土层需要支撑的情况下。
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二、盾构施工的支撑方式
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2、我国盾构机的发展历程
• 纵观我国盾构法隧道的发展历程，大体上 可以分为三个阶段：
1、自然工作面支撑 即隧道工作面的稳定性是借助掘进暂时停
顿期间它固有的稳定性或借助桁架上的土 层行程的斜坡而稳定的。
适用于地层：由于不适于抵御水压，因此只 适用于干的或排干的地层
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2、机械工作面支撑 （1）板条支撑 （2）活动工作面支撑 （3）封闭切削轮支撑
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(4)．适用于大深度、大地下水压施工，相对
而言施工成本低。
(5)．施工不受天气（风、雨、……）条件限
制。
(6)．挖土、出土量少、利于降低成本。
(7)．盾构工发构筑的隧道的抗地震性好。
(8)．适用地质情况范围宽，软土、砂卵土、
软岩、直到岩层均可使用。
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（3）盾构机制造周期长，造价较昂贵，盾构的拼装、 转移等较复杂，建造短于750m的隧道经济性差。
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第三节 盾构开挖与支撑方式
一、盾构施工的开挖方式
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• 1886年，格瑞海德在伦敦地下施工中将压 缩空气方法与盾构掘进相组合使用，在压 缩空气条件下施工，标志着在承压水地层 中掘进隧道的一个重大进步，20世纪初， 大多数隧道都是采用格瑞海德盾构法修建 的。
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• 布鲁诺尔发明盾构法之后的另一个技术进 步是用机械开挖代替人工开挖。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。
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• 1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助 解决隧道涌水。
• 1866年，莫尔顿申请“盾构”专利。盾构最初 称为小筒（cell）或圆筒（cylinder），在莫 尔顿专利中第一次使用了“盾构”（shield） 这一术语。
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手动掘削 机械部分断面开挖 全断面开挖
以上支撑方式只适用于抵御土压等低渗透性地层 掘进
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3、压缩空气支撑 原理：空气压力与地下水的静压力保持平衡，
土压由自 然或机械的支撑承受。 要保证压力平衡 ，否则顶部过剩的压力 “喷发”的危险 已被泥水盾构取代。
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日本东京湾海底隧道泥水式盾构机
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第四节 盾构机的分类
1、按地层种类分 （1）硬岩盾构
（TBM） （2）软岩盾构 （3）软土盾构 （4）硬软岩土盾
构（复合盾构）
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2 、按盾构机横截面大小分类
（1）超小型盾构
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• 此系统按照以下模式工作：
• 首先，借助螺杆将鞍型框架压入前方 的土中。从上部撤除隧道工作面上的 木料并掘土6英寸，然后，隧道工作面 重新用木料覆盖并用螺杆支撑，紧接 着盾构后部砌砖，把它作为整个机架 的支座。
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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。采 用的方法是将所有的单元格牢靠地装在盾 壳上。
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• 此后，布鲁诺尔逐步完善了盾构结 构的机械系统，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。
第一条隧道施工的盾构机
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• 泰晤士河下的隧道工程施工期间遇 到了许多困难，在经历了五次以上 的特大洪水后，直到1843年，经过 18年施工，完成了全长458m的第一 条盾构法隧道。
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1828年1月12日泰晤土河水涌入盾构机
• 1963年，土压平衡盾构首先由日本Sato Kogyo公司开发出来。
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1963年Sato Kogyo公司土压平衡盾构
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• 1974年第一台土压平衡盾构在东京被采用 。该盾构由日本制造商IHI（石川岛播磨） 设计，其外径3.72m，掘进了1900m的主管 线。
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第二节 盾构法的优缺点
一。盾构法的优点 (1)．对环境影响小 ①出土量少，周围地层沉降小，对周围构造
物的影响小； ②不影响地表交通及商店营业，无需切断、
搬迁地下管线等各种地下设施； ③对周围居民生活、出行影响小； ④无空气、噪音、振动污染问题。
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(2)．盾构掘进不受地形、地貌、江河水域等
地表环境条件的限制。
(3)．地表占地面积小，故征地费用少。
2008年3月31日发布的《盾构法隧道 施工与验收规范》定义：盾构是盾构 掘进机的简称，是在钢壳体保护下完 成隧道掘进、拼装作业，由主机和后 配套组成的机电一体化设备
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第一节 盾构及其基本工作原理
二、盾构法施工的基本原理 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。
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二。盾构施工法缺点
（1）需要隧道衬砌管片预制、运输、衬砌、衬砌结 构防水及堵漏、施工测量、场地布置、机械安装 等施工技术的配合，系统工程协调复杂；
（2）施工过程变化断面尺寸困难；只能前进，不能 后退，当隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时， 施工难度大，在饱和含水的松软地层中施工，地 表沉陷风险较大；
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悬臂掘进盾构
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3、机械式开挖
机械式开挖又称全断面机械开挖。紧贴开挖面的 旋转刀盘进行全断面开挖，即从掘削到出土作业 均由机械完成。
主要优点：
（1）开挖的隧道面精准，无超挖。
（2）在掘进过程中，隧道断面轮廓保持不变。
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1865年，英国的布朗首次采用圆形盾构和铸 铁管片，1869年用圆形盾构在泰吾士河下修 建外径2.2m的隧道。在地下水方面没遇到什 么困难。
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• 1874年，工程师格瑞海德发现在强渗水性 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。