盾构机的构造工作原理精品课件
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盾构机的构造与工作原理通用课件
辅助设备
注浆设备
注浆设备用于填充隧道 管片与围岩之间的空隙 ，提高隧道的稳定性和
防水性能。
管片拼装机
管片拼装机用于拼装隧 道管片。它能够自动定 位和拼装管片，提高隧
道施工效率。
通风设备
通风设备用于提供新鲜 空气和排除隧道内的灰 尘和有害气体，保障施
工安全。
照明设备
照明设备用于提供足够 的照明，确保施工过程
切削原理
01
滚刀切削
利用滚刀对土体进行破碎和切削。
切削盘切削
利用切削盘对土体进行破碎和切削 。
03
02
齿刀切削
利用齿刀对土体进行破碎和切削。
软土切削
利用软土切削装置对软土进行切削 和输送。
04
04
盾构机维护与保养
日常维护
每日检查
对盾构机的关键部位进行日常检 查，包括刀盘、推进系统、注浆 系统等，确保各部件正常运转。
推进系统负责提供盾构机前进的动力。它 通常包括液压千斤顶和推进油缸，通过给 隧道施加压力，使盾构机前进。
支撑系统
排渣系统
支撑系统用于保持盾构机的稳定。它通常 包括支撑靴和支撑梁，在挖掘过程中支撑 隧道顶部和侧壁，防止隧道塌陷。
排渣系统负责将挖掘出的渣土排出。它包 括传送带和渣土箱，将渣土传送至隧道口 并装载到运输车辆中。
中的视线良好。
控制系统
监控系统
监控系统用于实时监测盾构机的运行状态和隧道施工情况，以便及时 发现和处理问题。
控制系统
控制系统用于控制盾构机的各项操作，如推进、切削、注浆等。它通 常采用自动化和智能化技术，提高施工效率。
通讯系统
通讯系统用于保障施工过程中的通讯联络畅通，确保信息传递及时准 确。
盾构操作培训ppt课件
盾构机分类及应用领域
分类
根据地质条件、隧道断面形状和尺 寸等因素，盾构机可分为土压平衡 盾构机、泥水平衡盾构机、硬岩掘 进机等类型。
应用领域
盾构机广泛应用于城市地铁、市政 管道、水利隧道、交通隧道等领域。 随着技术的不断发展，盾构机的应 用领域还将不断扩大。
02 盾构机操作规范与安全事 项
操作前准备工作
道衬砌结构。
壁后注浆
通过注浆孔向管片背后注入浆 液，填充管片与土体之间的空 隙，提高隧道稳定性。
05
盾构机接收
当盾构机到达接收井时，进行 设备拆除、洞口处理等收尾工 作。
06
05 盾构机故障诊断与排除方 法
常见故障类型及原因分析
电气系统故障
包括电机、传感器、 控制器等电气元件 的损坏或失灵。
推进系统故障
检查并更换损坏的电机、传感器、控 制器等电气元件。
刀盘驱动系统故障排除
更换磨损或断裂的轴承、齿轮、皮带 等传动部件。
推进系统故障排除
检查并更换损坏的推进油缸、推进泵、 推进阀等部件。
盾体结构故障排除
对盾体进行加固、修复或更换受损部 件，确保盾体结构安全稳定。
维修建议
定期对盾构机进行维护保养，及时发 现并处理潜在故障，确保盾构机正常 运行。
定期对盾构机进行维护 保养，确保设备处于良
好状态。
04
停机维护与保养规范
停机前应对盾构机进行全面检查，确保各 部件无故障、无损坏。
做好维护保养记录，详细记录维护保养的 时间、内容、更换的零部件等信息，以便 后续跟踪和管理。
在维护和保养过程中，应注意安全，避免 因操作不当造成人员伤害或设备损坏。
按照盾构机维护保养手册的要求，对设备 进行定期维护和保养。
盾构机结构简介 ppt课件
图2-8
刀间距示意图
福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件
（二）前体
前体又叫切口环，是开挖土仓和挡土部分，位于盾构的最前端，结构 为圆筒形，前端设有刃口，以减少对底层的扰动 在圆筒垂直于轴线、约在其中段处焊有压力隔板，隔板上焊有安装主驱动、 螺旋输送机及人员舱的法兰支座和四个搅拌棒，还设有螺旋机闸门机构及气 压舱（根据需要），此外，隔板上还开有安装5个土压传感器、通气通水等 的孔口。不同开挖形式的盾构机前体结构也不相同。
举例参数：最大扭矩：I4500KN.m II-1970KN.m 脱 困扭矩：5300KN.m 输出转速： 0-6.1r/min 主轴承外径： F2600mm 质量：6.64t 寿 命：10000h
图2-10
主驱动结构图
福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件
（三）中体
中体又叫支承环是盾构的主体结构，承 受作用于盾构上的全部载荷。是一个强度和 刚性都很好的圆形结构，地层力、所有千斤 顶的反作用力、刀盘正面阻力、盾尾铰接拉 力及管片拼装时的施工载荷均由中体来承受。 ? 中体内圈周边布置有盾构千斤顶和铰接油缸， 中间有管片拼装机和部分液压设备、动力设 备、螺旋输送机支承及操作控制台。 举例参数：F6240mm（直径）X2580mm（长 度）X40mm（板厚）X31.4t（质量）
图2-20 管片安装机结构示意图
福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件
（七）皮带输送机
皮带机用于将螺旋输送机输出的碴土传送到盾构后配套的碴车里。皮 带机由皮带机支架、前随动轮、后主动轮、上下托轮、皮带、皮带张紧装置、皮 带刮泥装置、和带减速器的驱动电机等组成。安装布置在后配套连接桥和拖车的 上面。为安全起见，其上设有3处急停开关。 举例参数：驱动形式：电机、皮带机长度：45m、皮带宽度：800mm、皮带运行 速度：2.5m/s、最大输送能力：750m3/h、电机功率：30KW。
盾构培训ppt课件(2024)
有效性。
2024/1/26
17
应急处理措施和预案
制定盾构施工应急预案，明确应急组 织、通讯联络、现场处置等方面要求 。
配置必要的应急救援设备和器材，确 保在紧急情况下能够及时响应。
2024/1/26
针对可能发生的突发事件，制定相应 的应急处理措施，如火灾、坍塌、涌 水等。
定期组织应急演练和培训，提高员工 的应急处置能力和协同配合能力。
2024/1/26
刀盘和刀具故障
地质条件复杂、刀具磨损严重等原因导致刀 盘卡滞、刀具异常磨损等故障。
21
故障排除方法和步骤
液压系统故障排除
清洗液压油箱、更换液压油、维修或更换液压泵 等损坏部件。
推进系统故障排除
维修或更换泄漏的推进油缸、清洗或更换推进泵 等关键部件。
ABCD
2024/1/26
电气系统故障排除
2024/1/26
管片拼装机
用于在盾尾进行管片的拼装，形成隧道结构。
螺旋输送机和皮带机
用于将挖掘出的土体运出隧道。
辅助系统
包括液压系统、电气系统、控制系统等，为盾构机提供 动力和控制，确保设备的正常运行。
10
CHAPTER 03
盾构施工技术要点
2024/1/26
11
施工前准备工作
现场勘察
对施工场地进行详细的 地质勘察，了解地质条 件、水文状况及周边环
境。
2024/1/26
设计方案
根据勘察结果，制定盾 构机选型、施工线路、 支护结构等设计方案。
设备准备
按照设计方案，准备相 应的盾构机、配套设备
、施工材料等。
12
人员组织
组建专业的施工团队， 包括操作手、技术人员 、安全人员等，并进行
2024/1/26
17
应急处理措施和预案
制定盾构施工应急预案，明确应急组 织、通讯联络、现场处置等方面要求 。
配置必要的应急救援设备和器材，确 保在紧急情况下能够及时响应。
2024/1/26
针对可能发生的突发事件，制定相应 的应急处理措施，如火灾、坍塌、涌 水等。
定期组织应急演练和培训，提高员工 的应急处置能力和协同配合能力。
2024/1/26
刀盘和刀具故障
地质条件复杂、刀具磨损严重等原因导致刀 盘卡滞、刀具异常磨损等故障。
21
故障排除方法和步骤
液压系统故障排除
清洗液压油箱、更换液压油、维修或更换液压泵 等损坏部件。
推进系统故障排除
维修或更换泄漏的推进油缸、清洗或更换推进泵 等关键部件。
ABCD
2024/1/26
电气系统故障排除
2024/1/26
管片拼装机
用于在盾尾进行管片的拼装，形成隧道结构。
螺旋输送机和皮带机
用于将挖掘出的土体运出隧道。
辅助系统
包括液压系统、电气系统、控制系统等，为盾构机提供 动力和控制，确保设备的正常运行。
10
CHAPTER 03
盾构施工技术要点
2024/1/26
11
施工前准备工作
现场勘察
对施工场地进行详细的 地质勘察，了解地质条 件、水文状况及周边环
境。
2024/1/26
设计方案
根据勘察结果，制定盾 构机选型、施工线路、 支护结构等设计方案。
设备准备
按照设计方案，准备相 应的盾构机、配套设备
、施工材料等。
12
人员组织
组建专业的施工团队， 包括操作手、技术人员 、安全人员等，并进行
盾构培训课件
安全检查制度
建立定期的安全检查制度，对施工现场、设备、人员等进 行全面检查，及时发现和排除安全隐患，确保施工过程的 顺利进行。
危险源辨识与风险评估方法
危险源辨识
通过对盾构施工现场的深入调查 和分析，识别出可能导致安全事 故的危险源，如设备故障、地质
条件变化、人为因素等。
风险评估
针对识别出的危险源，采用科学 的风险评估方法，对其可能导致 的后果和发生概率进行评估，确 定风险等级，为后续的风险控制
盾构机日常检查与维护保养
01
02
03
盾构机日常检查
列出日常检查的项目、检 查方法及注意事项，如液 压系统油位、电气系统接 线、刀具磨损情况等。
盾构机定期维护
阐述定期维护的周期、维 护内容及注意事项，如更 换液压油、清洗散热器、 检查紧固螺栓等。
盾构机保养流程
介绍保养流程的步骤、保 养标准及保养过程中的注 意事项，如清洗机身、更 换滤芯、加注润滑脂等。
提高实践能力和解决问题的能力
鼓励从业人员通过参与实际项目和案例研究，提 高自己的实践能力和解决问题的能力。
3
加强团队合作和沟通能力
强调在盾构施工中，团队合作和沟通能力的重要 性，建议从业人员注重培养自己的团队协作精神 和沟通技巧。
THANKS
感谢观看
03
盾构机操作与维护
Chapter
盾构机操作系统介绍
盾构机控制系统
讲解盾构机控制系统的组成、功能及工作原理，包括主控系统、 液压控制系统、电气控制系统等。
盾构机导航系统
介绍导航系统的组成、功能及工作原理，包括导向系统、姿态测量 系统、位置测量系统等。
盾构机数据监测与记录系统
阐述数据监测与记录系统的组成、功能及工作原理，包括传感器、 数据采集与处理模块、数据存储与传输模块等。
建立定期的安全检查制度，对施工现场、设备、人员等进 行全面检查，及时发现和排除安全隐患，确保施工过程的 顺利进行。
危险源辨识与风险评估方法
危险源辨识
通过对盾构施工现场的深入调查 和分析，识别出可能导致安全事 故的危险源，如设备故障、地质
条件变化、人为因素等。
风险评估
针对识别出的危险源，采用科学 的风险评估方法，对其可能导致 的后果和发生概率进行评估，确 定风险等级，为后续的风险控制
盾构机日常检查与维护保养
01
02
03
盾构机日常检查
列出日常检查的项目、检 查方法及注意事项，如液 压系统油位、电气系统接 线、刀具磨损情况等。
盾构机定期维护
阐述定期维护的周期、维 护内容及注意事项，如更 换液压油、清洗散热器、 检查紧固螺栓等。
盾构机保养流程
介绍保养流程的步骤、保 养标准及保养过程中的注 意事项，如清洗机身、更 换滤芯、加注润滑脂等。
提高实践能力和解决问题的能力
鼓励从业人员通过参与实际项目和案例研究，提 高自己的实践能力和解决问题的能力。
3
加强团队合作和沟通能力
强调在盾构施工中，团队合作和沟通能力的重要 性，建议从业人员注重培养自己的团队协作精神 和沟通技巧。
THANKS
感谢观看
03
盾构机操作与维护
Chapter
盾构机操作系统介绍
盾构机控制系统
讲解盾构机控制系统的组成、功能及工作原理，包括主控系统、 液压控制系统、电气控制系统等。
盾构机导航系统
介绍导航系统的组成、功能及工作原理，包括导向系统、姿态测量 系统、位置测量系统等。
盾构机数据监测与记录系统
阐述数据监测与记录系统的组成、功能及工作原理，包括传感器、 数据采集与处理模块、数据存储与传输模块等。
盾构培训ppt课件8
CHAPTER 02
盾构施工技术要点
施工前准备工作
01
02
03
04
地质勘察
详细了解地质情况，为盾构机 选型、施工参数设定提供依据
。
设计文件审查
熟悉设计文件，掌握隧道结构 形式、埋深、覆土厚度等关键
参数。
施工场地布置
合理规划施工场地，满足盾构 机安装、调试、掘进等需求。
设备材料准备
提前采购盾构机及配套设备、 管片、注浆材料等，确保施工
加强盾构机操作和维护管理，确保设 备处于良好状态，提高设备性能和掘 进效率。
加强与科研机构和高校的合作与交流 ，引进先进的盾构技术和设备，提高 我国盾构施工的水平和能力。
CHAPTER 05
盾构施工未来发展趋势
技术创新方向
智能化技术
复合式盾构技术
随着人工智能和机器学习技术的发展 ，盾构机将进一步实现智能化，提高 施工效率和安全性。
通过本次培训，我对盾构技术有了更深入的理解，特别是 在盾构机的构造和工作原理方面。
盾构施工过程中的技术挑战
我认识到在盾构施工过程中，会面临许多技术挑战，如土 压平衡的控制、刀具磨损的处理等，需要不断学习和实践 才能掌握。
与同行交流的收获
通过与同行的交流，我了解到了一些新的盾构技术和施工 方法，对我的工作和学习都有很大的帮助。
盾构培训ppt课件8
CONTENTS 目录
• 盾构机基本原理与构造 • 盾构施工技术要点 • 盾构施工中的常见问题及解决方案 • 盾构施工案例分析 • 盾构施工未来发展趋势 • 课程机基本原理与构造
盾构机工作原理
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，其工作原理是利用 盾构机的刀盘对地层进行切削，同时利用千斤顶推动盾构机 向前移动。
盾构机的构造及工作原理培训课件
面板 钢格栅
辐条 泡沫口
辐条
面板式刀盘
盘型滚刀 重型撕裂刀 刮刀 中心刀
辐条式刀盘
辐条
泡沫口
辐条
外周强化刀 先行撕裂刀 刮刀 中心刀
VS
Ø 面板式刀盘在中途换刀时安全可靠，但开挖土体进入土 仓时易粘结易堵塞，在刀盘上易形成泥饼。 Ø 辐条式刀盘仅有几根辐条，辐条后设有搅拌叶片，土砂 流动顺畅，不易堵塞。但不能安装滚刀，且中途换刀安全 性差，需加固土体，费用高。 Ø 辐条式刀盘对砂、土等单一软土地层的适应性比面板式 刀盘较强；但由于不能安装滚刀，在风化岩及软硬不均地 层或硬岩地层，宜采用面板式刀盘。
1 盾构的“类型” 2 盾构的“机型” 3 土压平衡盾构的结构原理 4 泥水盾构的结构原理 5 盾构开挖面平衡机理
1 盾构的“类型”
Ø 盾构的“类型”是指与特定的盾构施工环境，特别是与特定 的基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的盾构的种类。 Ø 根据施工环境，隧道掘进机的“类型”分为软土盾构、硬岩 掘进机(TBM)、复合盾构三类。因此，盾构的“类型”分为软土 盾构和复合盾构两类。
3.2 土压平衡盾构的工作原理
刀盘旋转切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土 仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上， 然后输送到停在轨道上的碴车上。盾构在推进油缸的推力作用下 向前推进。盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用， 承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳 外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。
刀盘驱动
刀盘支撑
刀盘支承方式有3种： Ø 中心支承式（适用于中小型直径盾构） Ø 中间支承式（适用于中大型直径盾构） Ø 周边支承式（适用于小型直径盾构）
《盾构机实用知识》课件
隧道衬砌与防水
盾构机在挖掘隧道后，需要进行衬 砌和防水处理，以确保隧道的稳定 性和使用寿命。
盾构机在市政管道建设中的应用
01
02
03
排水管道建设
盾构机能够快速挖掘排水 管道，有效解决城市排水 问题。
燃气管道建设
盾构机在建设燃气管道方 面具有高效、安全的特点 ，能够满足城市燃气供应 的需求。
供热管道建设
防止渗漏
通过注浆等措施防止隧道渗漏 。
保障安全
盾构机具备多种安全保护装置 ，保障施工安全。
03
盾构机的应用场景
盾构机在地铁建设中的应用
地铁隧道挖掘
盾构机是地铁建设中的主要施工 设备，能够高效地挖掘隧道，提 供足够的空间供地铁列车运行。
土方开挖与运输
盾构机在挖掘隧道的同时，能够将 挖掘出的土方进行有序的堆放和运 输，确保施工现场的整洁和安全。
02
盾构机工作原理
盾构机的基本组成
盾体
盾体是盾构机的主体，起到支 撑和保护作用，内部安装有各 种设备。
排土系统
将切削下来的土体排出，保持 盾构机内部清洁。
刀盘
用于切削和破碎土体，是盾构 机挖掘工作的主要部分。
推进系统
通过液压千斤顶推动刀盘前进 ，实现盾构机的挖掘前进。
辅助系统
包括注浆、通风、供电、供水 等辅助设施，保障盾构机正常 运转。
盾构机的历史与发展
总结词
盾构机起源于19世纪，随着科技的不断进步，盾构机在 设计和功能上也不断得到改进和完善。
详细描述
盾构机的历史可以追溯到19世纪，当时人们开始使用简 单的机械工具进行隧道挖掘。随着科技的不断进步，盾 构机的设计和功能也不断得到改进和完善。现代盾构机 集成了多种先进技术，如液压传动、自动控制、传感器 技术等，使得盾构机的性能得到极大的提升。目前，盾 构机已经成为隧道建设中的主流施工机械，其应用范围 也在不断扩大。
盾构机在挖掘隧道后，需要进行衬 砌和防水处理，以确保隧道的稳定 性和使用寿命。
盾构机在市政管道建设中的应用
01
02
03
排水管道建设
盾构机能够快速挖掘排水 管道，有效解决城市排水 问题。
燃气管道建设
盾构机在建设燃气管道方 面具有高效、安全的特点 ，能够满足城市燃气供应 的需求。
供热管道建设
防止渗漏
通过注浆等措施防止隧道渗漏 。
保障安全
盾构机具备多种安全保护装置 ，保障施工安全。
03
盾构机的应用场景
盾构机在地铁建设中的应用
地铁隧道挖掘
盾构机是地铁建设中的主要施工 设备，能够高效地挖掘隧道，提 供足够的空间供地铁列车运行。
土方开挖与运输
盾构机在挖掘隧道的同时，能够将 挖掘出的土方进行有序的堆放和运 输，确保施工现场的整洁和安全。
02
盾构机工作原理
盾构机的基本组成
盾体
盾体是盾构机的主体，起到支 撑和保护作用，内部安装有各 种设备。
排土系统
将切削下来的土体排出，保持 盾构机内部清洁。
刀盘
用于切削和破碎土体，是盾构 机挖掘工作的主要部分。
推进系统
通过液压千斤顶推动刀盘前进 ，实现盾构机的挖掘前进。
辅助系统
包括注浆、通风、供电、供水 等辅助设施，保障盾构机正常 运转。
盾构机的历史与发展
总结词
盾构机起源于19世纪，随着科技的不断进步，盾构机在 设计和功能上也不断得到改进和完善。
详细描述
盾构机的历史可以追溯到19世纪，当时人们开始使用简 单的机械工具进行隧道挖掘。随着科技的不断进步，盾 构机的设计和功能也不断得到改进和完善。现代盾构机 集成了多种先进技术，如液压传动、自动控制、传感器 技术等，使得盾构机的性能得到极大的提升。目前，盾 构机已经成为隧道建设中的主流施工机械，其应用范围 也在不断扩大。
盾构机结构简介 ppt课件
举例参数：形式：一端悬浮中 心轴式、外径：F900mm、导程： 600mm、驱动功率：315KW、最大 扭矩：215kN.m、转速：022.4r/min（无级调速）、最大出 土能力：300m3/h、最大通过块度： 300mm、闸门耐压：0.3MPa（液压 式）。
图2-19 螺旋输送机驱动
福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件
缺点
① 盾构机械造价较高。 ② 在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大。 ③ 隧道曲线半径过小或埋深较浅时难度较大。 ④ 设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂。
福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件
为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同， 盾构机可分为三种类型、四种模式：
三种类型： ① 软土盾构机； ② 硬岩盾构机； ③ 混合型盾构机。 四种模式：图2-1 盾构机总图 ① 开胸式； ② 半开胸式（半闭胸式、欠土压 平衡式）； ③ 闭胸式（土压平衡式）； ④ 气压式。
福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件
6280mm
开 挖 直 径
硬岩盘口部分 图2-3 刀盘
福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件
（1）下面是海瑞克公司的刀盘结构和参数：结构形状：平面圆角 形刀盘。铸造和焊接混合型。 外形尺寸：F6280mm F6130mm（刀圈外经）Ｘ1410mm总厚（刀盘厚580mm） 刀盘质量：57000kg开口率：28% 超挖刀行程：50mm 刀盘转0-6.1r/min 最 大扭矩：I-4500KN.mm II-1970KN.mm 脱困扭：5300KN.mm 结构：刀盘前端面有8条辐板（开有8个对称的长条孔），其上配有滚刀 （齿刀）座、刮刀座和2根搅拌棒，刀盘与驱动装置是用法兰连接，法兰与刀 盘之间是靠四根粗大的辐条相连。为保证刀盘的抗扭强度和整体刚度，刀盘 中心部分、辐条和法兰是采用整体铸造，周边部分和中心部分采用先拴接后 焊结的方式连接。（以前该件需从国外进口，现在已国产化）。为保证刀盘 在硬岩掘进时的耐磨性，刀盘的周边焊有耐磨条，面板上焊有栅格状的 Hardox耐磨材料。刀盘上装有4路泡沫管并分8个出口，各口都装有单向阀。 装有塔形滚刀超挖刀一套，配油管2根,其行程为：50mm。刀盘上可装双刃滚 刀4把，单刃滚刀31把，正面齿刀64把。边缘齿刀16把。
盾构设备及关键施工技术ppt精选课件
螺闸门
编辑版pppt
螺闸门泵组
螺旋机回转泵
18
一、盾构的基本部件、作用原理
1.6盾尾密封系统 为防止衬砌环与盾构之间施工空隙涌水、漏泥而设置，
由盾尾密封和油脂加注装置等组成的系统。
盾尾密封示意图
盾尾密封刷
盾尾密封装置结构图
编辑版pppt
盾尾油脂泵
19
一、盾构的基本部件、作用原理
1.7推进液压缸
用来推动盾构前进的液压缸，能克服盾构推进 时所遭遇的阻力。
砾层。
编辑版pppt
49
三.案例
1.2地质、水文条件
（1）盾构穿越断面地层大部分为圆砾层,富含地下 水,地层透水性很强； （2）盾构段总长1961m，穿越断面地层主要为含 砂量很低的圆砾层，部分地段夹有中细砂。地勘报 告中显示圆砾最大粒径为17cm，平均粒径5~10cm； （3）盾构穿越地层地下水比较丰富，且工程位置与 清河相距较近（约30m），地下水与清河存在水力 联系。 工程地质条件和水文条件对盾构施工影响较大，是 本工程的特点和难点。
本区间隧道上覆地层主要为杂填土①层、粉质粘土④－1层、粉 细砂④－2层、中粗砂④－3层，砾砂④－4层和圆砾④－5层，洞 身穿越地层主要为粉质粘土⑤－1层、中粗砂④－3层，中粗砂⑤－ 3层，砾砂④－4层、砾砂⑤－4层，和圆砾④－5层、圆砾⑤－5层。
编辑版pppt
56
怀～中区间场地内无地表水，在勘察深度内均
中间全线一次穿越， 没有更换刀具
编辑版pppt
53
➢2 含水小粒径砂卵石，且含砂量大 于30%地层案例：
沈阳地铁一号线13标
编辑版pppt
54
2.1工程概况 沈阳地铁一号线13标工程施工场地位于沈阳市和平区与
盾构机工作原理及施工工艺简介ppt课件
5、壁后注浆
注浆要做到：及时、量足、浆液体积收缩小。注浆量一般取130%~180%，浆液配比要合理，控制还注浆 压力。（注浆压力过大，管片外的土层被浆液扰动面造成较大的后期沉降，并容易跑浆。反之：注浆压力过小， 浆液填充速度过慢，填充不足，也会使地表变形增大）。
37
盾构掘进
盾构施工主要施工措施
1、减少地层损失的措施
P P.2.1 P F
M
M
P
M
P
V24
D P P.2.i P
V22 V23
V08
V10
P.3
V11
V12
P
泥 水 盾 构 出 渣 系 统
泥水处理系统
泥水环流系统示意图
19
盾构机的制造
管 片 拼 装 机
管片拼装机采用环形齿轮结构形式，旋转速度可 在0.2-1.5rpm之间无级调速，回转角度±220度， 可满足宽度1.2m和1.5m管片的拼装要求。
盾构 掘进
人工补测 盾构机姿态控制 开挖6m，接送排泥管（泥水盾构） 列车装管片，进洞 是否到达掘进循环进尺 是
否
管片拼装，复拧螺栓 开挖6m，延伸轨道
盾构 接收
继续下1环的掘进 盾构机托架、反力架安装
盾构机到达
洞门凿除 端头加固，洞门密封环板的安装 28
盾构始发
盾构始发准备
盾构工作井施工
围护结构
同 步 注 浆 和 二 次 注 浆 系 统
二次注浆通过管片注浆孔对管片衬砌背
部进行二次补充注浆。
25
盾构机的制造
采用专用的自动测量系 统和掘进管理系统，能够满 足实时连续地检测管片的姿 态和坐标；自动测量盾构机 中心线与隧道设计轴线的偏 差等数据，并能够在隧道掘 进机控制室内与地面监控室 的监视屏幕上以图形的方式 实时显示，同时具备数据的 分析、处理、存储、检索、 打印等功能。
盾构机结构原理PPT课件
盾构机结构原理PPT 课件
目录
• 盾构机概述 • 盾构机结构组成 • 盾构机工作原理 • 盾构机应用与案例 • 盾构机维护与保养
01
盾构机概述
盾构机定义
盾构机是一种使用盾构法进行隧道施 工的大型掘进机械，主要由刀盘、盾 体、人舱、螺旋输送机、管片拼装机 、管片运输车等部分组成。
盾构机的主要作用是在地下挖掘出一 条隧道，并在挖掘过程中对隧道进行 衬砌和支护，以保证隧道施工的安全 和稳定。
20世纪初，盾构机开始在日本得到广 泛应用，并逐渐发展成为一种成熟的 施工方法。
02
盾构机结构组成
主机系统
01
02
03
04
主机是盾构机的核心部分，包 括刀盘、盾体、刀具等。
刀盘是盾构机挖掘土体的主要 部件，通常采用硬质合金或碳
化钨等材料制成。
盾体是保护操作人员和盾构机 内部设备的重要结构，通常采
盾构机分类
根据盾构机的用途，可分为地 铁盾构机、市政管道盾构机、 公路盾构机等。
根据盾构机的掘进方式，可分 为开敞式盾构机和气压式盾构 机。
根据盾构机的直径，可分为小 直径盾构机和大直径盾构机。
盾构机发展历程
盾构机最早起源于欧洲，但最早的盾 构机比较简单，仅适用于软土地层。
随着科技的不断进步，现代盾构机已 经实现了自动化、智能化，并广泛应 用于地铁、市政管道、公路等领域。
03
盾构机工作原理
工作原理简介
盾构机是一种隧道掘进的专用工 程机械，通过刀盘旋转切削土体， 同时使用盾构壳体保护作业面和
运输渣土。
盾构机的工作原理基于一个封闭 的作业系统，通过土压平衡、泥 水加压等工法维持开挖面的稳定，
并控制地层变形。
盾构机的工作过程包括挖掘、排 渣、运渣、拼装等环节，各环节 相互配合，实现隧道的高效掘进。
目录
• 盾构机概述 • 盾构机结构组成 • 盾构机工作原理 • 盾构机应用与案例 • 盾构机维护与保养
01
盾构机概述
盾构机定义
盾构机是一种使用盾构法进行隧道施 工的大型掘进机械，主要由刀盘、盾 体、人舱、螺旋输送机、管片拼装机 、管片运输车等部分组成。
盾构机的主要作用是在地下挖掘出一 条隧道，并在挖掘过程中对隧道进行 衬砌和支护，以保证隧道施工的安全 和稳定。
20世纪初，盾构机开始在日本得到广 泛应用，并逐渐发展成为一种成熟的 施工方法。
02
盾构机结构组成
主机系统
01
02
03
04
主机是盾构机的核心部分，包 括刀盘、盾体、刀具等。
刀盘是盾构机挖掘土体的主要 部件，通常采用硬质合金或碳
化钨等材料制成。
盾体是保护操作人员和盾构机 内部设备的重要结构，通常采
盾构机分类
根据盾构机的用途，可分为地 铁盾构机、市政管道盾构机、 公路盾构机等。
根据盾构机的掘进方式，可分 为开敞式盾构机和气压式盾构 机。
根据盾构机的直径，可分为小 直径盾构机和大直径盾构机。
盾构机发展历程
盾构机最早起源于欧洲，但最早的盾 构机比较简单，仅适用于软土地层。
随着科技的不断进步，现代盾构机已 经实现了自动化、智能化，并广泛应 用于地铁、市政管道、公路等领域。
03
盾构机工作原理
工作原理简介
盾构机是一种隧道掘进的专用工 程机械，通过刀盘旋转切削土体， 同时使用盾构壳体保护作业面和
运输渣土。
盾构机的工作原理基于一个封闭 的作业系统，通过土压平衡、泥 水加压等工法维持开挖面的稳定，
并控制地层变形。
盾构机的工作过程包括挖掘、排 渣、运渣、拼装等环节，各环节 相互配合，实现隧道的高效掘进。
盾构的基本构造课件
但由于安装了开挖装置，故实际上难以 设置前面千斤顶等挡土装置，大多在开 挖过程中开挖面敞开得很大，对开挖面 的稳定条件需进行研究。
《盾构的基本构造》PPT课件
三、机械系统盾构
1 敞开式机械盾构
在手掘式盾构的切口环部分，安装与盾 构直径大小相同的旋转大切削刀盘，可 用机械连续地、全断面开挖的盾构，称 为机械式盾构。
《盾构的基本构造》PPT课件
4、挤压推进，切削土加压推进中，开挖 面能否自立稳定。 5、开挖面在加入水压、加泥压、泥水压 作用下，能否自立稳定。 6、经济性。 综合考虑
《盾构的基本构造》PPT课件
3 封闭式盾构的基本构造
概括说来，盾构机由通用机构和专用机 构组成。通用机构包括外壳、掘削机构、 挡土机构、推进机构、管片组装机构、 附属机构等组成
而后者随机种不同而异。对土压盾构，
其专用机构为排土机构、搅拌机构、添
加材注入装置；对泥水盾构而言，则主
要指排泥机构和搅拌机构。
《盾构的基本构造》PPT课件
一、盾构的外形和材料
1.盾构的外形
盾构的外形就是指盾构的断面形状，有 圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半 圆形或与隧道断面相似的特殊形状等。
《盾构的基本构造》PPT课件
敞开式机械切削式盾构
《盾构的基本构造》PPT课件
2 盾构的种类与选型
一、手掘系统盾构 1.手掘式盾构
手掘盾构是最原始的一类盾构，其构造 简单，配备较少，造价低，目前在地质 条件较好的工程中仍广泛使用。
盾构顶部有活动前檐以支护上部土体。
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手掘 挤压 械 盾构 盾构
盾构
机械 加 盾构 压盾
构
削土加 压式
加水 式
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三、机械系统盾构
1 敞开式机械盾构
在手掘式盾构的切口环部分，安装与盾 构直径大小相同的旋转大切削刀盘，可 用机械连续地、全断面开挖的盾构，称 为机械式盾构。
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4、挤压推进，切削土加压推进中，开挖 面能否自立稳定。 5、开挖面在加入水压、加泥压、泥水压 作用下，能否自立稳定。 6、经济性。 综合考虑
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3 封闭式盾构的基本构造
概括说来，盾构机由通用机构和专用机 构组成。通用机构包括外壳、掘削机构、 挡土机构、推进机构、管片组装机构、 附属机构等组成
而后者随机种不同而异。对土压盾构，
其专用机构为排土机构、搅拌机构、添
加材注入装置；对泥水盾构而言，则主
要指排泥机构和搅拌机构。
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一、盾构的外形和材料
1.盾构的外形
盾构的外形就是指盾构的断面形状，有 圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半 圆形或与隧道断面相似的特殊形状等。
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敞开式机械切削式盾构
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2 盾构的种类与选型
一、手掘系统盾构 1.手掘式盾构
手掘盾构是最原始的一类盾构，其构造 简单，配备较少，造价低，目前在地质 条件较好的工程中仍广泛使用。
盾构顶部有活动前檐以支护上部土体。
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手掘 挤压 械 盾构 盾构
盾构
机械 加 盾构 压盾
构
削土加 压式
加水 式
盾构机原理介绍ppt课件
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9
10
螺旋输送机系统
螺旋机系统的主要功能为将刀盘切削下来的土从土 仓内排出，并且通过自动控制螺旋机转速来控制出 土量，达到土仓内土压平衡的目的（即土仓内的进 土量与出土量相等，维持盾构刀盘正面的土压力， 将地面沉降控制到最小）。螺旋机结构一般采用有 杆式，其驱动方式采用液压驱动，通过改变电液控 制泵的控制电流来改变泵的输出流量，从而改变螺 旋机油马达的转速。筒体后部出土口处设有一液压 油缸驱动的闸门，该闸门在断电情况下通过所配备 的储能器进行闸门的紧急关闭。
23
同步注浆系统
同步注浆系统的主要功能为在盾构掘进过程 中，注入浆液充填管片脱出盾尾后产生的建 筑空隙，减少地面沉降。同步注浆系统采用 一台柱塞泵将浆液搅拌筒内的浆液通过各分 路向盾尾外部注出。同步注浆系统的控制方 式有手动控制和自动控制，自动控制又分为 压力控制和流量控制。
24
25
注水注泥系统
注水注泥系统的主要功能为在一些特殊土质 情况下，为减小刀盘扭矩，注入水或泥水， 进行土体的改良。注水注泥系统采用电动注 泥泵，将水或泥水通过中心回转节向刀盘正 面注出。刀盘正面的注水口具有防止外部泥 砂进入的装置。2627管片吊运系统
管片吊运系统的主要功能为将管片从管片运 输小车上吊下运输至管片拼装位置。管片吊 运系统在车架内采用单梁电动葫芦，在盾构 机本体与车架之间采用双梁电动葫芦。
盾构机原理介绍
.
1
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3
刀盘系统
盾构刀盘系统为盾构机最为重要的系统之一， 其主要功能为将盾构机前方的土体进行切削、 搅拌，便于排土，同时也起到减小盾构推进 阻力、保持开挖面土体稳定等重要作用。刀 盘结构一般采用辐条加面板式，驱动采用电 驱动或液压驱动。
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螺旋输送机系统
螺旋机系统的主要功能为将刀盘切削下来的土从土 仓内排出，并且通过自动控制螺旋机转速来控制出 土量，达到土仓内土压平衡的目的（即土仓内的进 土量与出土量相等，维持盾构刀盘正面的土压力， 将地面沉降控制到最小）。螺旋机结构一般采用有 杆式，其驱动方式采用液压驱动，通过改变电液控 制泵的控制电流来改变泵的输出流量，从而改变螺 旋机油马达的转速。筒体后部出土口处设有一液压 油缸驱动的闸门，该闸门在断电情况下通过所配备 的储能器进行闸门的紧急关闭。
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同步注浆系统
同步注浆系统的主要功能为在盾构掘进过程 中，注入浆液充填管片脱出盾尾后产生的建 筑空隙，减少地面沉降。同步注浆系统采用 一台柱塞泵将浆液搅拌筒内的浆液通过各分 路向盾尾外部注出。同步注浆系统的控制方 式有手动控制和自动控制，自动控制又分为 压力控制和流量控制。
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注水注泥系统
注水注泥系统的主要功能为在一些特殊土质 情况下，为减小刀盘扭矩，注入水或泥水， 进行土体的改良。注水注泥系统采用电动注 泥泵，将水或泥水通过中心回转节向刀盘正 面注出。刀盘正面的注水口具有防止外部泥 砂进入的装置。2627管片吊运系统
管片吊运系统的主要功能为将管片从管片运 输小车上吊下运输至管片拼装位置。管片吊 运系统在车架内采用单梁电动葫芦，在盾构 机本体与车架之间采用双梁电动葫芦。
盾构机原理介绍
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刀盘系统
盾构刀盘系统为盾构机最为重要的系统之一， 其主要功能为将盾构机前方的土体进行切削、 搅拌，便于排土，同时也起到减小盾构推进 阻力、保持开挖面土体稳定等重要作用。刀 盘结构一般采用辐条加面板式，驱动采用电 驱动或液压驱动。
盾构机的结构工作原理
1 盾构机的工作原理1．1盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。
1．2掘进中控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。
1．3管片拼装盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。
2 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用盾构机的最大直径为6．28m，总长65m，其中盾体长8．5m，后配套设备长56．5m，总重量约406t，总配置功率1 577kW，最大掘进扭矩5 300kN·m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。
盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾休、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。
2.1盾体盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。
前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。
承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。
前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。
盾构机的构造与工作原理
1828年1月12日泰晤土河水涌入盾构机
• 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。
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。
3、盾构设备保有情况
• 由于近年来我国基础建设和城市轨道交通发展迅 速，盾构设备装备大幅度提升。 • 专家预计：到2020年前，我国的盾构需求量约为 300多台。 • 据不完全统计，截至目前，国内保有的盾构机在 170台左右，其中小松32台、三菱34台、海瑞克45 台(不含7米以上盾构机)，其余的有法码通、FCB 、维尔特、川崎、石川岛。
盾构机的分布情况
小松：主要在上海、北京、沈阳、西安使用。 三菱：主要在上海、北京、天津、沈阳、广州、 南京、深圳使用。 海瑞克：主要在北京、天津、广州、深圳、成都 、南京、沈阳使用。 维尔特：在广州、深圳使用，法码通、FCB在上海 使用。 川崎、石川岛：在上海、天津、北京使用。
中铁工程总公司系统盾构机情况表
二、盾构机概述
• 盾构机是掘进机的一种类型。 • 掘进机的定义是：用机械能破碎隧道掌子 面、随即将破碎物质连续向后输出并获得 预期的洞型、洞线的机器。
• 盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢 质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推 进。这个钢组件在初步或最终隧道衬砌建 成前，主要起防护开挖出的土体、保证作 业人员和机械设备安全的作用，这个钢质 组件被称为盾构。 • 盾构的另一个作用是能够承受来自地层的 压力，防止地下水或流沙的入侵。
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• 1987年，上海市隧道工程公司承建市南站 过江电缆隧道工程，成功设计了我国第一 台直径4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机， 由上海造船厂制造。
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（2）平稳发展阶段(20世纪80年代中-2000年) ：
• 这一时期，随着改革开放和经济发展，地 铁建设也由服务于战备转为服务于经济发 展。继北京、天津修建地铁外，上海、广 州也相继修建了地铁工程。地铁施工技术 突破了原有浅埋明挖法的限制，盾构法施 工方法被引入地铁施工中。
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• 这台盾构有一个由几块板构成的半球形的 旋转刀盘，开挖的土料落入径向装在刀盘 上的料斗中，料斗将渣料转运至胶带输送 机上，再将它转运到后面从盾构中运出， 这一构想后来被用于修建地铁隧道工程。
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• 1917年，日本引进盾构施工技术，是欧美 国家以外第一个引进盾构法的国家。
• 1963年，土压平衡盾构首先由日本Sato Kogyo公司开发出来。
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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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
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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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• 当时设计了两种方法，一种是当一段隧道 挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠 向前推进；另一种方法是每一个单元格能 单独地向前推进。
• 第一种方法后来被采用，并得到了推广应 用，演变为成熟的盾构法
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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。
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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。
• 在以后的年代里，很多厂商以土压盾构、 压力保持盾构、软泥盾构、土壤压力盾构 、泥压盾构等名称生产了“土压平衡盾构”。 所有这些名称的盾构都应有了同一种工法 国际上称为“土压平衡系统”（EPBS）。
• 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。
蛀虫钻孔得到启示，最早提出了用盾构法 建设隧道的设想，并在英国取得了专利。
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布鲁诺尔注册专利的盾构
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• 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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• 1980年，上海开始进行盾构法隧道地铁试 验工程，采用直径6.412m网格式机械出土 盾构机施工。掘进长度为565m，采用泥水 加压和局部气压施工。
• 1980年11月开始地铁试验一期、二期盾构 推进，1982年12月推进结束；
• 1983年6月开始地铁试验三期盾构推进， 1984年10月推进结束，隧道总长1130m。
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M.I.Brunel 螺旋盾构，1818
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• 1825年，他第一次在伦敦泰晤土河下开始 用一个断面高6.8m、宽11.4m，并由12个邻 接的框架组成的矩形盾构修建隧道。每一 个框架分成3个舱，每一个舱里有一个工人 ，共有36个工人。
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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
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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：
• 起步阶段(20世纪60年代-80年代初)； • 平稳发展阶段(20世纪80年代中-2000年)； • 快速发展阶段。
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（1）起步阶段(20世纪60年代-80年代初)：
• 1962年2月，我国上海市城建局隧道处开始 塘桥试验隧道工程。采用直径4.16m的一台 普通敞胸盾构在两种有代表性的地层下进 行掘进试验，用降水或气压来稳定粉砂层 及软粘土地层。选用由螺栓连接的单层钢 筋混疑土管片作为隧道衬砌，环氧煤焦油 作为接缝防水材料。试验获得成功，采集 了大量盾构法隧道数据资料。
盾构机的构造与工作原理
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内容
一、盾构法隧道的起源及发展史 二、盾构机的概述 三、盾构法施工的特点及工艺流程 四、盾构机的构造 五、盾构机的工作原理
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一、盾构法隧道的起源及发展史
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1、国外盾构法隧道的起源及发展史 • 1818年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从
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。
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1989年，日本最引人注目的泥水盾 构隧道工程开工。东京湾海底隧道 长10km，是世界最长公路专用海底 隧道，用八台直径14.14m泥水加压 式盾构施工。
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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。
• 1987年，上海市隧道工程公司承建市南站 过江电缆隧道工程，成功设计了我国第一 台直径4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机， 由上海造船厂制造。
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（2）平稳发展阶段(20世纪80年代中-2000年) ：
• 这一时期，随着改革开放和经济发展，地 铁建设也由服务于战备转为服务于经济发 展。继北京、天津修建地铁外，上海、广 州也相继修建了地铁工程。地铁施工技术 突破了原有浅埋明挖法的限制，盾构法施 工方法被引入地铁施工中。
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• 这台盾构有一个由几块板构成的半球形的 旋转刀盘，开挖的土料落入径向装在刀盘 上的料斗中，料斗将渣料转运至胶带输送 机上，再将它转运到后面从盾构中运出， 这一构想后来被用于修建地铁隧道工程。
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• 1917年，日本引进盾构施工技术，是欧美 国家以外第一个引进盾构法的国家。
• 1963年，土压平衡盾构首先由日本Sato Kogyo公司开发出来。
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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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
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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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• 当时设计了两种方法，一种是当一段隧道 挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠 向前推进；另一种方法是每一个单元格能 单独地向前推进。
• 第一种方法后来被采用，并得到了推广应 用，演变为成熟的盾构法
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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。
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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。
• 在以后的年代里，很多厂商以土压盾构、 压力保持盾构、软泥盾构、土壤压力盾构 、泥压盾构等名称生产了“土压平衡盾构”。 所有这些名称的盾构都应有了同一种工法 国际上称为“土压平衡系统”（EPBS）。
• 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。
蛀虫钻孔得到启示，最早提出了用盾构法 建设隧道的设想，并在英国取得了专利。
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布鲁诺尔注册专利的盾构
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• 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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• 1980年，上海开始进行盾构法隧道地铁试 验工程，采用直径6.412m网格式机械出土 盾构机施工。掘进长度为565m，采用泥水 加压和局部气压施工。
• 1980年11月开始地铁试验一期、二期盾构 推进，1982年12月推进结束；
• 1983年6月开始地铁试验三期盾构推进， 1984年10月推进结束，隧道总长1130m。
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M.I.Brunel 螺旋盾构，1818
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• 1825年，他第一次在伦敦泰晤土河下开始 用一个断面高6.8m、宽11.4m，并由12个邻 接的框架组成的矩形盾构修建隧道。每一 个框架分成3个舱，每一个舱里有一个工人 ，共有36个工人。
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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
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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：
• 起步阶段(20世纪60年代-80年代初)； • 平稳发展阶段(20世纪80年代中-2000年)； • 快速发展阶段。
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（1）起步阶段(20世纪60年代-80年代初)：
• 1962年2月，我国上海市城建局隧道处开始 塘桥试验隧道工程。采用直径4.16m的一台 普通敞胸盾构在两种有代表性的地层下进 行掘进试验，用降水或气压来稳定粉砂层 及软粘土地层。选用由螺栓连接的单层钢 筋混疑土管片作为隧道衬砌，环氧煤焦油 作为接缝防水材料。试验获得成功，采集 了大量盾构法隧道数据资料。
盾构机的构造与工作原理
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内容
一、盾构法隧道的起源及发展史 二、盾构机的概述 三、盾构法施工的特点及工艺流程 四、盾构机的构造 五、盾构机的工作原理
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一、盾构法隧道的起源及发展史
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1、国外盾构法隧道的起源及发展史 • 1818年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从
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。
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1989年，日本最引人注目的泥水盾 构隧道工程开工。东京湾海底隧道 长10km，是世界最长公路专用海底 隧道，用八台直径14.14m泥水加压 式盾构施工。
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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。