地铁盾构隧道地铁盾构隧道施工技术简介施工技术简介1、1 盾构掘进机的特点盾构掘进机的特点1、2 盾构技术的发展盾构技术的发展主要内容主要内容1、概述、概述2、盾构机选型盾构机选型2.1盾构分类盾构分类 3、盾构施工组织盾构施工组织2.2适用范围适用范围4、组装、调试；进出洞、组装、调试；进出洞2.3选型特点选型特点2.4 盾构机选型及定购依据盾构机选型及定购依据2.5刀盘面板分类刀盘面板分类3.1 场地与交通疏解场地与交通疏解3.2 掘进速度与施工长度掘进速度与施工长度3.3 盾构与车站施工干扰盾构与车站施工干扰 3.4 盾构管片供应盾构管片供应3.5 盾构通过特殊地段盾构通过特殊地段3.6 盾构铺轨基地盾构铺轨基地4.1组装及调试流程组装及调试流程4.2 盾构进、出洞盾构进、出洞5、盾构掘进技术、盾构掘进技术5.1泥水平衡盾构掘进泥水平衡盾构掘进5.2 土压平衡盾构掘进土压平衡盾构掘进6、盾构管片制作应用举例、盾构管片制作应用举例1.1盾构掘进机的特点盾构掘进机的特点1、概述、概述 盾构掘进机盾构掘进机（简称盾构）是地面下（简称盾构）是地面下暗挖施工隧道暗挖施工隧道的的专用工程机械专用工程机械，具有一个可以移动的钢结构外壳，具有一个可以移动的钢结构外壳(盾盾壳壳)，内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置，内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置，可以进行可以进行开挖、支护、衬砌开挖、支护、衬砌等多种作业等多种作业一体化施工一体化施工，广泛应用广泛应用于于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程工程建设。目前，在欧美等工业发达国家使用盾构机进行建设。目前，在欧美等工业发达国家使用盾构机进行施工的城市隧道施工的城市隧道占占90%90%以上以上。1.1盾构掘进机的特点盾构掘进机的特点1、概述、概述现代盾构掘进机集液压、机电控制、测控、计算机、材料等各类技术于一体，属于技术密集型产品，其生产主要集中在日本、德国、英国、美国、加拿大等少数发达国家，其中又以德国、美国、日本技术最为先进。盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行，工艺技术要求高、综合性强（土建、机械)。1.2 盾构技术的发展盾构技术的发展 1、概述、概述盾构作为一种安全、快速的隧道掘进技术，经历了四个发展阶段：以布鲁诺尔（Brunel，1818)盾构为代表的初期盾构；以机械式、气压式、网格式盾构代表的第二代盾构；以闭胸式盾构为代表（泥水式、土压式）的第三代盾构；以异型化、多功能、综合化为各自特色的第四代盾构。1.2 盾构技术的发展盾构技术的发展 1、概述、概述第一代盾构第一代盾构:BrunelBrunel盾构盾构伦敦伦敦BlackwallBlackwall盾构隧道盾构隧道1.2 盾构技术的发展盾构技术的发展 1、概述、概述第二代盾构第二代盾构:网格式盾构网格式盾构插刀盾构插刀盾构1.2 盾构技术的发展盾构技术的发展 1、概述、概述第二代盾构第二代盾构:网格式盾构可分为干出土与水力出土两种类型，结构简单、操作方便，便于排除正面障碍物。基本构造分为：盾构壳体、推进系统、拼装系统及出土系统、控制系统等。水力出土特点：网格：适合水力冲刷的网格和封板组成切口支承形式。泥水舱：盾构切口后部的隔墙板与网格间为泥水舱，该舱可供土体冲刷成泥水，舱底设置泥水排出管口。冲刷水枪：用于冲刷土体的旋转水枪。水力输送机具：舱内的泥水通过管路进行输送排放。1.2 盾构技术的发展盾构技术的发展 1、概述、概述第三代盾构第三代盾构:土压平衡盾构土压平衡盾构泥水平衡盾构泥水平衡盾构1.2 盾构技术的发展盾构技术的发展 1、概述、概述第四代盾构第四代盾构:复合式盾构复合式盾构任意截面盾构任意截面盾构2.1 盾构分类盾构分类2、盾构机选型、盾构机选型全开敞式盾构：全开敞式盾构：全开敞式盾构：全开敞式盾构：手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构半开敞式盾构：半开敞式盾构：半开敞式盾构：半开敞式盾构：挤压挤压挤压挤压式盾构、网格盾构式盾构、网格盾构式盾构、网格盾构式盾构、网格盾构封封封封 闭闭闭闭 式盾构：式盾构：式盾构：式盾构：土土土土压压压压平衡盾构、泥水加平衡盾构、泥水加平衡盾构、泥水加平衡盾构、泥水加压压压压平衡盾构平衡盾构平衡盾构平衡盾构盾构机的机型种类很多。根据地层条件和具体施工方法的不同，隧道盾构机可分为硬岩隧道掘进机(即TMB)、软岩隧道盾构机。而按开挖面的闭合程度，可分为开敞式、半开敞式和封闭式。2.1 盾构分类盾构分类2、盾构机选型、盾构机选型 开敞式开敞式又可细分为又可细分为人工开挖人工开挖盾构、盾构、半机械开挖半机械开挖盾构、盾构、机械开挖机械开挖盾构；盾构；半开敞式半开敞式有有挤压盾构挤压盾构和和网格盾构网格盾构之分，而之分，而封闭式封闭式则可进一步分为则可进一步分为泥水加泥水加压平衡盾构压平衡盾构(含含直接控制型直接控制型、间接控制型间接控制型两种两种)、土压平衡盾构土压平衡盾构(包括包括普通普通型型、加泥型加泥型、加水型加水型、泥浆型泥浆型等种类等种类)。还有将两种类型复合在一起的。还有将两种类型复合在一起的复复合型合型，也包括，也包括泥水型泥水型、土压型土压型、敞开型敞开型等多种，此外，还有适用于城市等多种，此外，还有适用于城市地下工程，如地下工程，如市政供排水市政供排水、电缆管道电缆管道建设的建设的微型盾构微型盾构。而目前作为。而目前作为主流主流技术技术的，主要有的，主要有泥水加压平衡盾构机泥水加压平衡盾构机、土压平衡盾构机土压平衡盾构机、复合型盾构机复合型盾构机、TMBTMB掘进机掘进机和和微型盾构机微型盾构机五种。五种。2.2 盾构机的适用范围盾构机的适用范围2、盾构机选型、盾构机选型泥水加压平衡盾构机泥水加压平衡盾构由盾壳、开挖机构、推进机构、送排泥浆机构、拼装机构及附属装置组成。是目前各种盾构中最复杂、价格最贵的一种。适用范围较大，多用于含水率高的软弱土质中，是一种低沉降、较安全的施工机械，对稳定的地层优点尤为明显，其工作效率要高于土压平衡盾构机，但随着土砂百分比的增加，会出现泥水分离难度增大的不足。泥水平衡盾构机的主要生产厂商有：日本川崎重工、三菱重工、小松盾构以及德国的海瑞克公司等。2.2 盾构机的适用范围盾构机的适用范围2、盾构机选型、盾构机选型土压平衡盾构机土压平衡盾构机土压平衡盾构是在泥水加压盾构基础上开发的一种新型盾构。主要由盾壳、开挖机构、推进机构、排土机构、拼装机构及附属装置组成。土压平衡盾构通过对压管理，保持土压或土碴量的相对平衡与稳定来进行工作。广泛适用于对冲积粘土、洪积粘土砂质土、砂、砂砾、卵石等地质的施工，不需分离装置，占地面积少，施工时的覆土层可相对较浅。主要生产厂商有：日本川崎重工、德国海瑞克公司、加拿大罗浮特(lovat)公司等。2.2 盾构机的适用范围盾构机的适用范围2、盾构机选型、盾构机选型组合式盾构机：组合式盾构机开挖面稳定，施工方法可视土质情况的变化而转换，因此适应范围较广，根据需要可以从土压平衡转换为泥水加压方式，土料输送可由螺旋输料器转为泥浆及管道输送。有一定知名度的产品有川崎重工推出的直径为10.2m组合式盾构机产品；德国的海瑞克出品的直径为14.2m的盾构机。全断面硬岩掘进机（TBM掘进机）：全断面硬岩掘进机是由盾构技术发展而来。通常适用于硬基地层。特点是稳定性良好、施工速度快、隧道成型好、对周围环境影响小。微型盾构机：行业内通常把直径小于3m的盾构称为微型盾构。主要用于市政供排水管道，电缆管道等的建造。2.3盾构选型的特点盾构选型的特点2、盾构机选型、盾构机选型 1 1、与其它隧道施工方法不同，、与其它隧道施工方法不同，盾构机盾构机是根是根据每一个施工区段的据每一个施工区段的地质地质条件、条件、地下水地下水条件、条件、隧道隧道断面大小断面大小、区间线路区间线路条件、条件、周围建筑物环周围建筑物环境境等条件进行等条件进行设计制作设计制作。所以，盾构机。所以，盾构机不是不是通通用机械用机械，而是针对于某种，而是针对于某种特定地质特定地质条件的条件的专用专用机械机械。也就是说一般。也就是说一般很难很难将盾构机转用到设计将盾构机转用到设计隧道以外的工程中加以隧道以外的工程中加以利用利用。2.3 盾构选型的特点盾构选型的特点2、盾构机选型、盾构机选型 2 2、盾构机盾构机在地下的施工是在地下的施工是不可后退不可后退的。当盾构的。当盾构机在地下开始掘进施工后，就机在地下开始掘进施工后，就很难很难对盾构机的结对盾构机的结构组成进行构组成进行修改修改。除。除刀头刀头等部位可以通过特殊的等部位可以通过特殊的设计得到设计得到更换更换以外，盾构刀盘、压力舱、排土器、以外，盾构刀盘、压力舱、排土器、推进系统等很难在施工过程中进行修改。推进系统等很难在施工过程中进行修改。由此可见，由此可见，盾构机盾构机的的设计、制作设计、制作从根本上决定了隧道施从根本上决定了隧道施工的工的成功与否成功与否，是盾构隧道施工的关键环节。为了设计最，是盾构隧道施工的关键环节。为了设计最为合理的盾构机械就必须进行周密的盾构选型工作。为合理的盾构机械就必须进行周密的盾构选型工作。2.4 盾构机选型及定购的依据盾构机选型及定购的依据2、盾构机选型、盾构机选型土质土质条件、岩性条件、岩性开挖面开挖面稳定稳定隧道隧道埋深、地下水位埋深、地下水位设计隧道的设计隧道的断面断面环境条件、沿线场地环境条件、沿线场地衬砌衬砌类型类型工期；造价工期；造价辅助辅助工法工法设计设计路线、线形、坡度路线、线形、坡度电气电气等其他等其他设备条件设备条件地上、地下建筑物埋设物水井、废井旧建筑物、临时建筑其它计 划环境条件障碍物噪声、振动地基变形地下水利用施工垃圾处理住房、文物等调查项目周围条件土地利用状况将来计划道路种类、交通状况施工用地状况河川、湖沼等的状况地质条件地层构成地下水位（头）分布缺氧气体、有害气体的有无各层的工程性质（强度特性、变形特性、透水性）设计条件整理断面形状尺寸延长覆土线路工期盾构机选型流程图盾构机选型流程图2、盾构机选型、盾构机选型2.4 盾构机选型及定购的依据盾构机选型及定购的依据盾构机选型流程图盾构机选型流程图地下水污染、地下水枯竭振动、噪声日照、景观交通障碍物处理开挖土的处理开挖土的搬运施工用地论证项目开挖面稳定性自立性地层构成支护方式地基条件影响范围水平、铅直变形临近建筑物变形环境保护其 他可能适用的方式选择土压平衡式泥土压式土 压 式泥水加压式手 掘 式半 机 械 式机 械 式闭胸式敞胸式续上图2、盾构机选型、盾构机选型2.4 盾构机选型及定购的依据盾构机选型及定购的依据续上图方法的选择比较论证安 全 开挖面稳定 地基变形 环境保护 操作环境经 济 推进 衬砌 盾构 相关措施工 期 推进 衬砌 相关措施综合评价施工措施的论证长距离施工急曲线施工障碍物注：选择开挖方式时请参照解说表盾构形式与土质开挖面的稳定地基变形出发到达部的保护周围建筑物的保护2、盾构机选型、盾构机选型2.4 盾构机选型及定购的依据盾构机选型及定购的依据盾构机选型流程图盾构机选型流程图2.4 盾构机选型及定购的依据盾构机选型及定购的依据2、盾构机选型、盾构机选型盾构选型与地层关系盾构选型与地层关系（1 1）少水地层、砂卵石地层）少水地层、砂卵石地层）少水地层、砂卵石地层）少水地层、砂卵石地层宜选择宜选择宜选择宜选择开敞式网格盾构开敞式网格盾构开敞式网格盾构开敞式网格盾构 少水少水少水少水或或或或无水地层无水地层无水地层无水地层，地层具，地层具，地层具，地层具有较好的自稳性，降水下沉有较好的自稳性，降水下沉有较好的自稳性，降水下沉有较好的自稳性，降水下沉量小（如沈阳、成都等地层）量小（如沈阳、成都等地层）量小（如沈阳、成都等地层）量小（如沈阳、成都等地层），土体颗粒对刀盘刀具磨损，土