8第三章 盾構(gòu)施工技術(shù) 第1-3節(jié)ppt課件

1、山東科技大學(xué)土建學(xué)院 喬衛(wèi)國 教授 第三章 盾構(gòu)施工技術(shù) 第一節(jié) 概述一、盾構(gòu)施工法概念 盾構(gòu)施工法是在鋼制筒形殼體盾構(gòu)掩護下，在地層中進展挖土和拼裝預(yù)制襯砌構(gòu)件，并以液壓千斤頂逐漸向前頂進殼體的一種暗挖隧道施工方法。 盾構(gòu)掘進機shield machine 特點在盾構(gòu)維護下，進展地層掘進、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水、盾尾間隙注漿充填等作業(yè)，并需隨時排除地下水和控制地面沉降。 是工藝技術(shù)要求高、綜合性強的一類施工方法。二、盾構(gòu)法主要施工程序1、建造盾構(gòu)任務(wù)井2、盾構(gòu)掘進機安裝就位4、初推段掘進施工5、掘進機設(shè)備轉(zhuǎn)換6、盾構(gòu)延續(xù)掘進施工8、盾構(gòu)進入接納井，并運出地面7、接納井洞口土體加固3、出

2、洞口土體加固三、盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺陷優(yōu)點：1、作業(yè)場地小，因噪音、振動引起的環(huán)境影響??；2、在盾構(gòu)維護下開挖和襯砌，施工平安；3、隧道施工不影響地面交通或水上航道；4、地下施工不受氣候影響；5、自動化程度高、勞動強度低、施工速度快普通6m/d,最高12m/d。缺陷：1、施工設(shè)備費用較高直徑6m土壓平衡盾構(gòu)機約500萬美圓，直徑6m復(fù)合盾構(gòu)機約800萬美圓；2、短于750m隧道施工不經(jīng)濟；3、覆土較淺時，地表沉降較難控制；4、襯砌構(gòu)造防水要求高；5、曲率半徑較小的曲線段施工較困難。適用范圍： 適用于各類軟土地層和軟巖地層的隧道掘進，尤其適用于城市地下隧道工程。 水底公路隧道； 地鐵區(qū)間隧道； 排水

3、污水隧道； 引水隧道； 公用管線隧道。打 浦 路隧 道 斷 面 圖打 浦 路隧 道 斷 面 圖已建成的地鐵人行通道地鐵區(qū)間隧道市政工程隧道過江電纜隧道三、盾構(gòu)法隧道技術(shù)的開展歷史1、國外盾構(gòu)隧道的開展 * 1818年，法國的布魯諾(Brunel)從蛀蟲鉆孔得到啟示，提出盾構(gòu)掘進隧道想象，并獲得發(fā)明專利。* 18251843年，布魯諾在倫敦泰吾士河下用盾構(gòu)法建筑458m長的矩形隧道11.3m6.7m,世界上第一條盾構(gòu)隧道。* 1830年，英國的羅德發(fā)明“氣壓法輔助處理隧道涌水。* 1869年，英國的巴勞(Barlow)初次采用圓形盾構(gòu)和鑄鐵管片，在泰吾士河下建筑外徑2.2m的隧道。* 1874年

4、，英國的格雷塞德(Greathead)較完好提出了氣壓盾構(gòu)法施工工藝，首創(chuàng)盾尾空隙壓漿的輔助工法，并用于倫敦地鐵南線內(nèi)徑3.2m隧道施工。* 18801890年，在英國和加拿大間的圣克萊河下用盾構(gòu)法建成直徑6.4m、長1800m的水底鐵路隧道。* 1896年，開場運用刀盤式機械掘進盾構(gòu)。* 20世紀(jì)初，美國、英國、德國、蘇聯(lián)、法國等國開場采用盾構(gòu)法修筑地鐵和水底公路隧道。* 1940年后，蘇聯(lián)用直徑6.09.5m盾構(gòu)在莫斯科和列寧格勒建筑地鐵。* 19391942年，日本初次用盾構(gòu)施工國鐵關(guān)門隧道工程盾構(gòu)直徑7.18m，隧道長度725.8m。* 1967年，英國開發(fā)勝利首臺泥水加壓平衡盾構(gòu)。*

5、 1974年，日本開發(fā)勝利首臺土壓平衡盾構(gòu)。* 19871991年，英國、法國采用11臺盾構(gòu)掘進50km長的英法海峽隧道，發(fā)明單臺盾構(gòu)延續(xù)掘進21km的記錄。* 19892019年，日本采用8臺世界最大直徑14.14m泥水加壓盾構(gòu)，掘進東京灣海峽隧道，2條隧道各長15.1km。英法海峽隧道表示圖2、我國盾構(gòu)法隧道技術(shù)的開展* 50年代，東北阜新海州露天煤礦初次采用直徑2.6m手掘式盾構(gòu)在沙土層施工疏水巷道。* 1957年，北京市政工程局采用2臺直徑2.0m和2.6m手掘式盾構(gòu)進展城市下水道施工。* 1963年，上海隧道工程股份在軟土地層進展直徑4.2m手掘和網(wǎng)格盾構(gòu)的淺推進和深推進工程實驗。*

6、 1965年，上海采用直徑10.22m網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)掘進國內(nèi)首條水底公路隧道打浦路隧道，掘進長度1322m。* 19851988年，上海采用自行研制的直徑11.33m網(wǎng)格型水力出土盾構(gòu)掘進機施工延安東路隧道，掘進長度1476m。* 19851986年，上海引進日本川崎重工制造的直徑4.33m小刀盤土壓平衡盾構(gòu)掘進芙蓉江路排水隧道1656m。* 19871989年，上海研制了國內(nèi)首臺直徑4.35m土壓平衡盾構(gòu)，掘進完成穿越黃浦江底的市南站電纜隧道583m。技術(shù)成果獲國家科技提高一等獎。* 19911993年，上海與法國FCB公司協(xié)作設(shè)計制造7臺直徑6.34m土壓平衡盾構(gòu)，完成上海地鐵1 號線78k

7、m區(qū)間隧道掘進施工。* 20192019年，上海引進日本三菱重工直徑11.22m泥水加壓盾構(gòu)掘進延安東路隧道南線工程1300m主隧道。* 20192019年，廣州引進日本1 臺直徑6.14m土壓平衡盾構(gòu)和2臺直徑6.14m泥水加壓盾構(gòu)，完成廣州地鐵1 號線8.8km區(qū)間隧道掘進施工。* 2019年，上海研制國內(nèi)首臺3.8m3.8m組合刀盤型矩形土壓平衡盾構(gòu)，掘進104m地鐵2號線陸家嘴車站過街人行地道。* 2019年，北京市政總公司引進日本石川島播磨直徑3.6m土壓平衡盾構(gòu)，完成亮馬河排水隧道工程。2000年，廣州地鐵2號線采用改制的直徑6.14m復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)，進展風(fēng)化巖地層中的區(qū)間隧道

8、掘進施工。武漢長江隧道， 2019年11月2019年12月試通車。全長3630m，設(shè)計為左右道隔離雙向4車道公路隧道。采用風(fēng)格NFM公司消費的11.38m泥水加壓平衡盾構(gòu)和復(fù)合刀具，實現(xiàn)長間隔不換刀掘進。 上海長江隧道， 長江首條公鐵隧道。 2019年12月28日啟動， 08年9月6日雙線貫穿。 全長8950m，水域隧道 長7500m，雙管雙向6 車道，單管外徑15.0m, 內(nèi)徑13.7m，采用德國 海瑞克公司泥程度衡 盾構(gòu)機，直徑15.43m， 目前世界上直徑最大的 盾構(gòu)機盾構(gòu)隧道。北橋南隧越江工程上海長江隧道上海長江隧道 南京長江隧道，2019年1月開挖，2021年8月22日貫穿。雙向六車

9、道，長3825m，采用德國海瑞克公司消費的直徑14.93m泥程度衡盾構(gòu)機。南京長江隧道 運用 各國盾構(gòu)隧道中， 上下水隧道70% ， 地鐵和水底隧道15% ， 煤氣、電力、通訊隧道15% 。 盾構(gòu)技術(shù)開展方向 大埋深、高水壓、大直徑、長間隔、高速度、 異園化、機械化、自動化、可視化、智能化。第二節(jié) 盾構(gòu)的構(gòu)造 盾構(gòu)根本構(gòu)造： 盾構(gòu)殼體 推進系統(tǒng) 拼裝系統(tǒng) 出土系統(tǒng)一、盾構(gòu)殼體組成_切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾三部分1、切口環(huán)1位置盾構(gòu)最前端， 切入土層，掩護開挖 作業(yè)，長度2m； 2外形 3設(shè)備挖土設(shè)備刀盤、挖土機、排土設(shè)備、擋土千斤頂、活動平臺等4氣壓式、泥程度衡式、土壓平衡式盾構(gòu)，在切口環(huán)與支承環(huán)

10、之間設(shè)置密閉隔板。垂直形刀盤開挖，穩(wěn)定土層手掘傾斜形較不穩(wěn)定土層手掘階梯形不穩(wěn)定土層手掘2、支承環(huán)1位置是銜接切口環(huán)與盾尾的中間部分；2構(gòu)造盾構(gòu)構(gòu)造的主體，較強剛性的圓環(huán)構(gòu)造。設(shè)環(huán)向、程度、豎直支撐； 接受荷載：地層土壓力、千斤頂頂力、管片拼裝等施工荷載；3設(shè)備推進千斤頂沿構(gòu)造外沿布置、支配控制室、襯砌拼裝機；4長度取決于推進千斤頂長度，普通為襯砌環(huán)寬加0.20.3m。3、盾尾1構(gòu)造盾構(gòu)外殼鋼板延伸，掩護隧道管片拼裝；2盾尾安裝密封安裝，防地下水、加壓泥水、襯砌背后注漿漿液從盾尾流入隧道； 密封資料性能要求：富彈性、耐磨損、 耐撕裂、耐壓力、止水好。 密封安裝類型：橡膠密封：L形、U形鋼絲束密

11、封：彈簧鋼板、鋼絲束、密封油脂二、推進系統(tǒng) 組成液壓系統(tǒng)液壓站、控制系統(tǒng)、 千斤頂群。 作用盾構(gòu)的前進、方向調(diào)整(抑制推進阻力) 千斤頂布置在支承環(huán)周圈布置， 單臺推力，1000kN2000kN， 行程比管片寬度長1020cm。 推進速度：50100mm/min 油壓：3040MPa(高液壓系統(tǒng))三、拼裝系統(tǒng) 管片拼裝機把管片按設(shè)計位置和外形進展拼裝的機械安裝； 組成由舉重臂和真圓堅持器組成；四、出土系統(tǒng)1、皮帶保送機 用于手掘式或半機械化盾構(gòu)；2、螺旋保送機 用于土壓平衡盾構(gòu) 或手掘式、半機械化盾構(gòu)；3、泥漿泵 用于泥水加壓平衡盾構(gòu)。半機械化盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)螺旋保送機出土土箱運土

12、井口土箱吊運管片吊運下井管片程度運輸泥程度衡盾構(gòu)泥程度衡盾構(gòu)第三節(jié) 盾構(gòu)分類 盾構(gòu)分類劃分的根據(jù)有多種，主要按斷面外形和發(fā)掘方法分類。一、按盾構(gòu)的斷面外形分類1.圓形盾構(gòu)2.半圓形盾構(gòu)3.馬蹄形盾構(gòu)4.矩形盾構(gòu)5.眼鏡形盾構(gòu)6.雙圓盾構(gòu)1、圓形盾構(gòu)運用最廣能接受較大外壓、便于推進和管片安裝、盾構(gòu)轉(zhuǎn)動不影響斷面利用。2、橢圓形 特殊隧道鐵路隧道3、矩形斷面斷面利用率高，但盾構(gòu)剛度小，受力不佳，糾偏困難，少用。3.8M3.8M矩形土壓盾構(gòu)及工程運用上海地鐵二號線一期工程陸家嘴路車站出入口工程4、雙園盾構(gòu)用于區(qū)間隧道建筑。雙圓盾構(gòu)隧道技術(shù)在上海地鐵工雙圓盾構(gòu)隧道技術(shù)在上海地鐵工程中的運用程中的運用

13、上海地鐵8號線黃興路開魯路2.6km區(qū)間隧道采用雙圓盾構(gòu)，上海隧道工程股份引進了2 臺6300W10900雙圓盾構(gòu)掘進機，于2019年8月始發(fā)推進，于2019年12月底完成866m區(qū)間隧道掘進。6300W10900雙圓盾構(gòu)掘進機的刀盤為輻條式，開口率較大80以上。雙圓盾構(gòu)掘進機盾構(gòu)尺寸盾構(gòu)尺寸 盾構(gòu)外徑盾構(gòu)外徑 6520mm 6520mm 11120mm11120mm盾構(gòu)內(nèi)徑盾構(gòu)內(nèi)徑 6540mm 6540mm 盾構(gòu)機全長盾構(gòu)機全長 3cm/min 3cm/min 盾構(gòu)機千斤頂盾構(gòu)機千斤頂 設(shè)備數(shù)設(shè)備數(shù) 2020臺臺+12+12臺臺總推力總推力68600KN68600KN刀盤裝置刀盤裝置 支持

14、方式支持方式 中心軸支持式中心軸支持式旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)數(shù)0.8rpm0.8rpm設(shè)備扭矩設(shè)備扭矩5046KN-m5046KN-m（常用）（常用）7570KN-m7570KN-m（最大）（最大）驅(qū)動方式驅(qū)動方式電動機驅(qū)動電動機驅(qū)動設(shè)備數(shù)設(shè)備數(shù)2 2臺臺拼裝裝置拼裝裝置旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)角度 左右左右 各各220220 設(shè)備數(shù)設(shè)備數(shù)2 2臺臺仿形刀仿形刀設(shè)備數(shù)設(shè)備數(shù)2 2臺臺2 2超挖量超挖量200mm200mm土壓計數(shù)土壓計數(shù)隔倉部隔倉部5 5個個雙圓盾構(gòu)掘進機主要參數(shù)雙圓盾構(gòu)掘進機主要參數(shù) 雙圓盾構(gòu)管片拼裝雙圓盾構(gòu)管片拼裝雙圓盾構(gòu)管片拼裝流程雙圓盾構(gòu)管片拼裝流程雙圓隧道施工雙圓隧道施工雙圓管片拼裝雙圓管片

15、拼裝 二、按發(fā)掘方式分為三大類 1.手掘式盾構(gòu) 1普通手掘式 在切口環(huán)前檐及部分擋土千斤頂維護下，人工開挖盾構(gòu)前方土層的方法。 該方法適用于開挖穩(wěn)定土層。 特點：盾構(gòu)構(gòu)造簡單；施工操作、管理簡單；便于糾偏；但勞動強度大，效率低，人員易受正面塌方危險。2擠壓式盾構(gòu) 靠強大推力將前方土層全部或部分?jǐn)D入盾構(gòu)周圍外側(cè)而向前推進。 在盾構(gòu)的前方設(shè)置胸板，以擋住正面的土體。 分為：全擠壓式和部分?jǐn)D壓式半擠壓式。a.全擠壓式盾構(gòu)任務(wù)面胸板全部封鎖不出土，而將盾構(gòu)經(jīng)過區(qū)域的土擠入到外部。適用于軟塑土質(zhì)。b.部分?jǐn)D壓式盾構(gòu)要部分翻開胸板，部分土體從胸板土孔擠入盾構(gòu)。3網(wǎng)格式盾構(gòu)盾構(gòu)正面裝有鋼板網(wǎng)格。推進時，土層

16、切成條狀順各網(wǎng)格擠入盾構(gòu)內(nèi)，經(jīng)過保送機運走，停頓推進時網(wǎng)格起擋土作用。網(wǎng)格盾構(gòu)中網(wǎng)格的作用防止開挖面塌塌，減小地面沉降變形，在土體較穩(wěn)定的土層中適用。另外：盾構(gòu)切口的網(wǎng)格上可布置液壓啟動閘門，可根據(jù)需求隨時調(diào)理開挖面進土部位和進土量，以控制地面變形和糾偏。打浦路越江隧道工程10. 2打 浦 路隧 道 斷 面 圖打 浦 路隧 道 斷 面 圖延安東路隧道工程11.3m網(wǎng)格水力出土盾構(gòu)網(wǎng)格水力出土盾構(gòu) 2、半機械化盾構(gòu) 在手掘式盾構(gòu)的正面裝上挖土機械，以替代人工開挖。 適用于良好地地質(zhì)條件。 特點：半機械式盾構(gòu)，盾構(gòu)造價低，效率也較高。3.機械式盾構(gòu)在盾構(gòu)切口環(huán)部分部分裝上與盾構(gòu)直徑相仿的旋轉(zhuǎn)刀盤進

17、展全斷面開挖的盾構(gòu)。機械化盾構(gòu)按穩(wěn)定開挖面方式不同分： 部分氣壓式； 全氣壓式盾構(gòu)； 泥水加壓式盾構(gòu)； 土壓平衡式盾構(gòu)。1部分氣壓式盾構(gòu)部分氣壓式盾構(gòu)在盾構(gòu)的切口環(huán)和支承環(huán)之間裝有封鎖隔板，在盾構(gòu)的切口環(huán)和支承環(huán)之間裝有封鎖隔板，使切口環(huán)構(gòu)成一個封鎖倉。倉內(nèi)通入緊縮使切口環(huán)構(gòu)成一個封鎖倉。倉內(nèi)通入緊縮空氣，以平衡開挖面的土壓力，維護其穩(wěn)空氣，以平衡開挖面的土壓力，維護其穩(wěn)定。定。缺陷：在封鎖倉、盾尾、管片接縫處易漏氣。缺陷：在封鎖倉、盾尾、管片接縫處易漏氣。被泥水加壓盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)取代。被泥水加壓盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)取代。2泥水加壓盾構(gòu)泥水加壓盾構(gòu)原理原理向盾構(gòu)封鎖隔艙里注入調(diào)和泥向盾構(gòu)封鎖

18、隔艙里注入調(diào)和泥漿，經(jīng)過泥水壓力與外部土壓和水壓漿，經(jīng)過泥水壓力與外部土壓和水壓平衡。平衡。排土方式排土方式刀盤切削下來的沙土，進刀盤切削下來的沙土，進入泥水艙，經(jīng)攪拌安裝攪拌構(gòu)成高濃入泥水艙，經(jīng)攪拌安裝攪拌構(gòu)成高濃度泥漿，經(jīng)過排泥管道由泥漿泵排出，度泥漿，經(jīng)過排泥管道由泥漿泵排出，送至地面進展泥水分別，然后泥漿送送至地面進展泥水分別，然后泥漿送入地下盾構(gòu)泥水室，循環(huán)運用。入地下盾構(gòu)泥水室，循環(huán)運用。泥水作用泥水作用泥水壓力與開挖面水土壓力平衡；在地層外表構(gòu)成一層不透水泥膜，使泥水產(chǎn)生有效壓力；加壓泥水浸透到地層，可使浸透區(qū)域開挖面穩(wěn)定。 泥水壓力比地下水壓高0.2MPa。 泥水容重1.051

19、.25g/cm3。 特點可抵抗水壓，延續(xù)排土； 對地層順應(yīng)性廣。 但是盾尾漏水，開挖向形狀不明， 需較好的動態(tài)控制技術(shù)泥水壓力、 泥水流量、泥水濃度等測定、控制 技術(shù)，以確定挖土、排土量， 需求專門泥水分別設(shè)備設(shè)備貴、 占用場地。 適用條件適用范圍廣：脆弱的淤泥質(zhì)土層，松動的砂土層、砂礫層、卵石砂礫層等土層。 留意：松動卵石層、鞏固土層會產(chǎn)生漏水，泥水應(yīng)加膠合劑堵漏。泥程度衡盾構(gòu)泥程度衡盾構(gòu)泥水處置系統(tǒng) 3土壓平衡盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu) 該盾構(gòu)是在上述兩種機械化盾構(gòu)的根底上該盾構(gòu)是在上述兩種機械化盾構(gòu)的根底上開展起來的，防止漏氣漏水的缺陷。開展起來的，防止漏氣漏水的缺陷。 原理原理用刀盤切削下來的土

20、，經(jīng)刀盤后用刀盤切削下來的土，經(jīng)刀盤后的葉片攪拌充溢封鎖倉，并堅持一定壓力，的葉片攪拌充溢封鎖倉，并堅持一定壓力，以平衡開挖面土壓力，減少開挖面土體擾以平衡開挖面土壓力，減少開挖面土體擾動，控制地表沉降。動，控制地表沉降。 排土排土螺旋保送機出土。螺旋保送機充螺旋保送機出土。螺旋保送機充溢泥土，經(jīng)過調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速、推進速度、溢泥土，經(jīng)過調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速、推進速度、螺旋機轉(zhuǎn)速來調(diào)整切削土量和出土量，并螺旋機轉(zhuǎn)速來調(diào)整切削土量和出土量，并堅持土艙壓力，使之與開挖面水土壓力堅堅持土艙壓力，使之與開挖面水土壓力堅持平衡。持平衡。 分類根據(jù)開挖面的穩(wěn)定機理分為： 削土加壓式、加水式、高濃度 泥水加壓式、加泥式

21、4類。 削土加壓式在土艙內(nèi)噴入水、空氣或添加 混合資料，保證土艙內(nèi)土砂流動性； 加水式向開挖面參與壓力水，保證土的 流動性，平衡地下水壓力； 高濃度泥水加壓式向開挖面參與高濃度泥 水，經(jīng)過泥水與發(fā)掘土攪拌，保證土 的流動性，平衡開挖面土壓和水壓； 加泥式向開挖面注入粘土資料和泥漿，使 發(fā)掘土具有止水性和流動性，平衡 開挖面土壓和水壓。 目的添加發(fā)掘土流動性、止水性，防止其 在土艙內(nèi)壓實固結(jié)。 優(yōu)點適用性較廣有無水、粘結(jié)性、非粘結(jié)性、含礫石多種復(fù)雜土層； 施工速度快； 無泥水處置設(shè)備，價錢低。 缺陷開挖面情況不明，難處置； 刀、刀盤磨損大，壽命短。 適用條件最適用于脆弱的沖積土層； 礫石層或砂土

22、層中，需加泥土。運用現(xiàn)狀運用現(xiàn)狀 地鐵區(qū)間隧道工程的施工曾經(jīng)越來地鐵區(qū)間隧道工程的施工曾經(jīng)越來越多地采用先進、平安地土壓平衡盾越多地采用先進、平安地土壓平衡盾構(gòu)掘進。構(gòu)掘進。 上海、廣州、北京、深圳、南京、上海、廣州、北京、深圳、南京、天津，目前有天津，目前有5050余臺土壓盾構(gòu)用于地余臺土壓盾構(gòu)用于地鐵 區(qū) 間 隧 道 施 工 ， 其 中鐵 區(qū) 間 隧 道 施 工 ， 其 中 9 09 0 為 為6.14m6.34m6.14m6.34m的土壓盾構(gòu)，上海的土壓盾構(gòu)，上海地鐵還引進地鐵還引進5 5臺臺6.3m6.3mW10.9W10.9雙圓型雙圓型土壓盾構(gòu)進展雙圓隧道掘進施工。土壓盾構(gòu)進展雙圓隧

23、道掘進施工。上海地鐵6.34m土壓平衡盾構(gòu) 盾構(gòu)外徑盾構(gòu)外徑6.34m6.34m，長，長6.54m6.54m，前端為大刀盤，有，前端為大刀盤，有6 6條輪輻，各裝有條輪輻，各裝有兩排切削刀頭。刀盤有兩排切削刀頭。刀盤有1212條輪輻面板，正面開口率為條輪輻面板，正面開口率為3030。 盾構(gòu)本體盾構(gòu)本體 外徑外徑 6350mm 6350mm 盾尾內(nèi)徑盾尾內(nèi)徑 6240mm 6240mm 最大推力最大推力 33320kN 33320kN 推進速度推進速度 3cm/min 3cm/min 切削刀盤切削刀盤 最大扭矩最大扭矩 4635kN-m 4635kN-m 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 0-0.8r/min 0-0.

24、8r/min 螺旋輸送機螺旋輸送機 螺桿直徑螺桿直徑 700mm 700mm 扭矩扭矩 0-15kN-m 0-15kN-m 排土量排土量 200m200m3 3/h /h 拼裝機拼裝機 回轉(zhuǎn)速度回轉(zhuǎn)速度 0-1.5r/min 0-1.5r/min 回轉(zhuǎn)角度回轉(zhuǎn)角度 210210 提升重量提升重量 82kN 82kN 提升行程提升行程 650mm 650mm 平移行程平移行程 1050mm 1050mm 6.34m6.34m土壓平衡盾構(gòu)主要任務(wù)參數(shù)土壓平衡盾構(gòu)主要任務(wù)參數(shù) 與法國與法國FCBFCB公司協(xié)作設(shè)計制造的公司協(xié)作設(shè)計制造的6.34M6.34M土壓平衡盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)盾構(gòu)掘進施工管理盾構(gòu)

25、掘進施工管理 土壓值取為土壓值取為0.18MPa0.18MPa0.20MPa0.20MPa，盾構(gòu)推力普通為盾構(gòu)推力普通為10 000kN10 000kN12 000kN12 000kN，推進速度為推進速度為1.5cm/min1.5cm/min2.5cm/min2.5cm/min。同步注漿量為同步注漿量為2.5m32.5m33.5m33.5m3，注入率，注入率注入量注入量/ /盾尾空隙量達盾尾空隙量達140140200200。注漿壓力普通采用注漿壓力普通采用0.3MPa0.3MPa0.4MPa0.4MPa。 7 7號盾構(gòu)吊裝就位號盾構(gòu)吊裝就位2 2號盾構(gòu)設(shè)備車架號盾構(gòu)設(shè)備車架盾構(gòu)設(shè)備車架盾構(gòu)設(shè)備

26、車架盾構(gòu)準(zhǔn)確進入接納井盾構(gòu)準(zhǔn)確進入接納井地鐵隧道裝修照片 2019年上海地鐵2號線24.12km區(qū)間隧道開場掘進施工，地鐵1號線工程所用的7臺6.34m土壓盾構(gòu)經(jīng)維修以后，繼續(xù)用于2號線區(qū)間隧道掘進，同時又從法國FMT公司和上海的結(jié)合體購置2臺土壓盾構(gòu)，上海隧道工程股份制造1臺土壓盾構(gòu)，合計10臺土壓盾構(gòu)用于隧道施工。 于2000年開工興建的上海地鐵4號線工程區(qū)間隧道仍運用這10臺6.34m土壓平衡盾構(gòu)施工。2019年，向日本三菱重工購置4臺6.34m土壓平衡盾構(gòu)，合計14臺盾構(gòu)掘進施工。 20192019年，上海地鐵8號線、6號線、9號線相繼建立，由于1990年購置的7臺土壓盾構(gòu)曾經(jīng)掘進9k

27、m/臺以上，早已超越5km/臺的設(shè)計運用壽命。2019年以來，又陸續(xù)采購10臺6.34m土壓盾構(gòu)，使上海地鐵運用的盾構(gòu)到達24臺。 南京地鐵1號線區(qū)間隧道6.34m土壓平衡盾構(gòu) 南京地鐵1號線全長22.72km，其中有10.9km區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工。隧道外徑6.2m，隧道覆土6m15m，隧道穿越的地層有粉質(zhì)粘土、粉砂、粉土，含水量飽和，透水性強。 南京地鐵隧道實驗段盾構(gòu)法區(qū)間地質(zhì)剖面圖 南京地鐵1號線三山街站珠江路站區(qū)間段隧道由上海隧道工程股份施工，其它2個標(biāo)段分別由中鐵隧道集團公司和上海機施公司施工。3臺6.34m土壓盾構(gòu)分別引進日本三菱和德國海瑞克公司。2019年7月，第1臺盾構(gòu)從三山

28、街站始發(fā)推進，盾構(gòu)的主要任務(wù)參數(shù)與上海土壓盾構(gòu)相近。其推力約為10000k N12000k N，推進速度200250m/月。盾構(gòu)穿越內(nèi)秦淮河時，河底與隧道的最小覆土約為0.7m，采取多種技術(shù)措施，土壓力設(shè)定控制在0.05MPa0.13MPa，使盾構(gòu)順利穿越。 南京地鐵一號線約南京地鐵一號線約16km16km區(qū)間隧道全部采用區(qū)間隧道全部采用6.34m6.34m土壓盾構(gòu)土壓盾構(gòu)掘進施工，分別從日本和德國引進掘進施工，分別從日本和德國引進3 3臺。目前，由上海隧道工程臺。目前，由上海隧道工程公司承包釣魚臺站三山街站區(qū)間隧道已完成上行線。公司承包釣魚臺站三山街站區(qū)間隧道已完成上行線。 北京地鐵北京地鐵

29、5 5號線砂性地層號線砂性地層6.19m6.19m盾構(gòu)隧道實驗段施工盾構(gòu)隧道實驗段施工 北京地鐵5號線北新橋站雍和宮站區(qū)間隧道近688m作為盾構(gòu)實驗段工程，于2000年9月25日始發(fā)推進。隧道外徑6.0m，由6塊管片組成，環(huán)寬1.2m，管片厚0.3m，隧道覆土12m18m，穿越地層為粉質(zhì)粘土、細砂和砂卵石地層，地下水位10m，土砂的含水量較小1823，孔隙比小0.60.7，內(nèi)摩擦角大1837。隧道施工選用德國海瑞克公司的6.19m土壓盾構(gòu)。 北京地鐵北京地鐵5 5號號線地質(zhì)縱剖圖線地質(zhì)縱剖圖盾構(gòu)直徑盾構(gòu)直徑6 200mm開口率開口率38盾構(gòu)長度盾構(gòu)長度7 600mm刀盤扭矩刀盤扭矩5 000K

30、N-m總推力總推力28 580KN刀盤轉(zhuǎn)速刀盤轉(zhuǎn)速03 n/min油缸數(shù)量油缸數(shù)量32只只螺旋機直徑螺旋機直徑900mm推進速度推進速度08cm/min螺 旋 輸 送 機螺 旋 輸 送 機扭矩扭矩225KN-m出土量出土量300 m3/n6.19m土壓盾構(gòu)土壓盾構(gòu)掘進機掘進機 由于粘土含水少，粘結(jié)力大，易粘附于盾構(gòu)刀盤，不易排土，因此盾構(gòu)在粉質(zhì)粘土和粘質(zhì)粉土地層中掘進時注入24泡沫，以光滑刀盤和螺旋保送機。 在砂礫和卵石地層掘進施工，為減少對刀盤、刀具的磨損，提高砂礫、卵石塑流性和止水性，除添加34的泡沫劑外，還注入膨潤土泥漿。 盾構(gòu)的正面土壓控制為0.15MPa0.2MPa，盾尾注漿采用單液

31、同步注漿，地面沉降控制為0.5cm2.0cm。隧道掘進施工還配有SLS-T自動導(dǎo)向系統(tǒng)，具有盾構(gòu)姿態(tài)丈量和管片選型預(yù)測功能。 復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)廣州地鐵混合地層廣州地鐵混合地層6.14m6.14m復(fù)合型土壓復(fù)合型土壓盾構(gòu)掘進施工盾構(gòu)掘進施工 廣州地鐵1號線始建于2019年，全長18.5km，其中8.78km區(qū)間隧道采用2臺泥水加壓盾構(gòu)和1臺復(fù)合型土壓盾構(gòu)施工，盾構(gòu)直徑6.14m6.25m； 廣州地鐵2號線始建于2019年，全長21.34m，其中10.64km區(qū)間隧道采用6臺6.14m復(fù)合型土壓盾構(gòu)掘進施工。 2019年，廣州地鐵一號線工程中有8.825km區(qū)間隧道采用3臺6.14m盾構(gòu)掘進施工

32、，其中1臺為復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)，2臺為泥水加壓盾構(gòu)，均為日本川崎重工制造，由青木建立承包施工。烈士陵園站農(nóng)講所站公園前站2970m區(qū)間隧道采用復(fù)合型土壓盾構(gòu)，其刀盤上設(shè)置了兩種刀具，切削粘土的割刀和切削風(fēng)化巖石的盤形滾刀。 2000年，廣州地鐵二號線工程海珠廣場站至江南新村站3423m區(qū)間隧道選用2臺由上海隧道工程公司改制的6.14m復(fù)合型土壓盾構(gòu)掘進施工。盾構(gòu)從珠江底穿越，埋深1628m，掘進地層為含水豐富的弱風(fēng)化巖、強風(fēng)化巖和中風(fēng)化巖。 2019年，廣州地鐵工程購置4臺6.14m德國海瑞克公司制造的復(fù)合型土壓盾構(gòu)，掘進速度8m/d，最快達20m。廣州地鐵二號線復(fù)合盾構(gòu)掘進工程廣州地鐵二號線

33、復(fù)合盾構(gòu)掘進工程 制造商制造商名稱名稱日本川崎重工日本川崎重工上海隧道工程股份公司上海隧道工程股份公司德國海瑞克德國海瑞克外徑（外徑（mm）614061406250長度（長度（mm）815081807600總推力（總推力（KN）323403234030100推進速度推進速度（mm/min）050045080扭矩（扭矩（KN-m）/38104360刀盤轉(zhuǎn)度（刀盤轉(zhuǎn)度（rpm）/03066.14m6.14m復(fù)合盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu) 當(dāng)盾構(gòu)穿越風(fēng)化巖地層時，可根據(jù)地質(zhì)和水文條件、盾構(gòu)選擇不同的掘進方式，如土壓平衡EPB、敞開式oPen和半敞開式semi-open，正確選擇掘進方式可以提高掘進速度和降低本錢。

34、在EPB掘進方式中，遇砂性和風(fēng)化巖地層時，必需注入泡沫劑或膨潤土漿，具有改良切削土砂的塑流性、止水性，防止刀盤構(gòu)成泥餅，減少刀盤扭矩和刀具磨損，提高掘進速度。廣州地鐵的掘進施工速度最高到達400m/月。 土壓平衡盾構(gòu)掘進隧道具有土層順應(yīng)范圍廣、掘進速度快、施工平安、工程質(zhì)量好的優(yōu)點，其施工本錢已與礦山法接近，是適用于各類隧道工程的一種掘進機。 我國各大城市地鐵區(qū)間隧道工程普遍選用土壓平衡盾構(gòu)，并經(jīng)過在各種不同地層中施工構(gòu)成了成熟的工藝技術(shù)。不同的地層條件必需選用不同的刀盤方式、刀具方式和刀具的合理布置，其動力配置和施工參數(shù)也必需順應(yīng)土層條件。 目前，我國地鐵隧道工程所用的土壓平衡盾構(gòu)，大部分是

35、國外廠家制造的。盾構(gòu)是一種集機、電、液、傳感和計算機技術(shù)于一體的先進工程機構(gòu)，我國已起步研制各類土壓盾構(gòu)，并在工程中得到運用，在今后的隧道工程中將越來越多地采用自行設(shè)計制造地土壓平衡盾構(gòu)掘進機。 盾構(gòu)選型 思索要素地質(zhì)條件、經(jīng)濟性、環(huán)境條件 綜合思索、選擇方案 泥程度衡盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)最先進、造價高； 條件允許，盡量選用土壓平衡盾構(gòu)； 手掘式、半機械式盾構(gòu)土體穩(wěn)定、有妨礙物、 隧道長度短，技術(shù)經(jīng)濟效益好；各 種 盾 構(gòu) 工 法 比 較 一 覽 表全 斷 面 開 挖部 分 開 放 型封 閉 型土 壓 式人 工 挖 掘 式半 機 械 挖 掘 式機 械 挖 掘 式閉 胸 式削 土 加 壓 式泥 土 加 壓 式泥 水 加 壓 式工 法 概 要靠人工開挖土砂，以皮帶運輸機等設(shè)備出渣，根據(jù)地層性質(zhì)的不同安裝有突檐或千斤頂擋土機構(gòu)，以穩(wěn)定開挖面 。采用機械進行大部分土砂的開挖和裝運，以千斤頂擋土支撐等機構(gòu)穩(wěn)定開挖面，與人工挖掘式相比，對地層的