盾构施工方法课件

《盾构法施工 》PPT课件
欢迎来到《盾构法施工 》PPT课件。让我们一起探索盾构法施工的原理、工作 流程和工程示例，以及施工安全与环保。
施工原理和概述
1 盾构法施工原理
通过隧道盾构机在地下掘进，以构建新的隧 道结构。
2 概述
探索盾构法施工的基本概念、应用领域以及 与传统施工方法的比较。
盾构机构成和工作原理
3 质量控制
盾构法施工可在整个过程 中实施有效的质量控制， 提高了工程的质量。
盾构法施工流程
1
勘察和设计
对施工区域进行勘察，规划隧道的设计。
2
设备准备
购置和调试盾构机，准备其他所需的施工设备和材料。
3
施工实施
开始盾构法施工，掘进地下隧道并进行必要的支护措施。
4
质量检验
对隧道结构进行质量检验，确保其符合规范和安全要求。
盾构法施工的工程示例
பைடு நூலகம்城市地铁
探索城市地铁中使用盾构法施工 的案例，如上海地铁、伦敦地铁 等。
挑战性的隧道
了解在复杂地质条件下使用盾构 法施工的隧道案例，如海底隧道 和山区隧道。
长距离隧道
介绍长达数十公里的盾构法施工 隧道，如英吉利海峡隧道。
施工安全与环保
1 安全措施
详细阐述盾构法施工过程中采取的安全措施，以保护工人和周围环境。
2 环境保护
探讨盾构法施工过程中的环保措施，如噪音控制和水土保持。
总结和展望
总结
回顾盾构法施工的主要内容和优势，强调其在 现代建筑中的重要性。
展望
展望未来盾构法施工的发展趋势和应用领域， 如地下交通、地下储存等。
机械结构
深入了解盾构机的构成，包括推进系统、控制 室、刀盘和尾部支撑系统。

一、盾构法的主要优点
⑤ 施工不受风雨等气候条件影响。 ⑥ 隧道的施工费用不受覆土量多少影响,适宜于建
造覆土较深的隧道。在土质差水位高的地方建设 埋深较大的隧道，盾构法有较好的技术经济优越 性。 ⑦ 当隧道穿过河底或其他建筑物时，不影响施工。 ⑧ 只要设法使盾构的开挖面稳定，则隧道越深、地 基越差、土中影响施工的埋设物等越多，与明挖 法相比，经济上、施工进度上越有利。
封闭式盾构
为了能在极软弱的地层中应用,可采用封闭式盾构施工是 在距开挖面稍后一点的地方设置隔墙，在隔墙上设置可调 面积的开口,将被压缩了的土砂排出的一种方法;
在砂，粘土未分选的冲积层中最适用。 由于是从开口处排出压密、凝缩了的土砂，故不适用硬土 层中。如果含砂率高，有可能推进困难;如果液性指数高， 土壤将流出，工作面不稳定。
二、盾构法存在的不足
① 当隧道曲线半径过小时,施工较为困难。 ② 在陆地建造隧道时，如隧道覆土太浅，开挖面
稳定甚为困难，甚至不能施工，而在水下时，如 覆土太浅则盾构法施工不够安全，要确保一定厚 度的覆土。 ③ 竖井中长期有噪声和振动，要有解决的措施。 ④ 盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层 时，对劳动保护要求较高，施工条件差。
1932年原苏联开始用直径为6.6~9.5m的盾构先
后在其斯科、列宁格勒、基辅等城市修建地下铁道 的区间隧道及车站。
1922年日本开始用盾构法修筑国铁奥羽线折渡隧
道。
1943年修建关门水底隧道直径达6.0m,长1100
多米。
1956年在海州露天矿用直径2.66m的盾构在砂土
层开凿了疏水巷道;
1957年起北京采用直径2.0m、2.6m的盾构施工
Hale Waihona Puke 二、盾构法存在的不足⑤ 盾构法隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全 防止,特别在饱和含水松软的土层中，要采取严 密的技术措施才能把沉陷限制在很小的限度内， 目前还不能完全防止以盾构正上方为中心土层的 地表沉降。

盾构施Байду номын сангаас的特点
01
02
03
自动化程度高
盾构机采用自动化控制系 统，可以连续进行挖掘和 衬砌作业，提高了施工效 率。
对周围环境影响小
盾构施工在地下进行，避 免了地面施工对周围环境 的影响，如噪音、尘土等。
安全性高
盾构机具有完善的支护系 统，能够保证施工安全。
盾构施工的历史与发展
盾构施工起源于19世纪中期的 欧洲，最初用于排水管道的铺设。
01
02
03
04
案例概述
某城市隧道采用盾构法进行施 工，以减少对周边环境的影响。
施工难点
针对该隧道穿越复杂地层的特 点，提出了相应的技术措施。
环境保护
在施工过程中采取了多种措施， 以减少对周边生态环境的破坏。
经济效益
对采用盾构法施工的隧道与常 规施工方法进行了经济比较。
某大型水利工程盾构施工案例
案例概述
某大型水利工程采用盾构法进 行输水隧洞施工。
盾构机选型
根据工程需要和水文地质条件， 选择了合适的盾构机型号。
施工组织
对盾构机运输、安装、调试以 及施工过程中的组织管理进行 了说明。
安全保障
针对盾构施工可能存在的风险， 提出了相应的安全保障措施。
THANKS
感谢观看
施工前的设备准备
盾构机选型
根据工程地质条件和施工要求，选择合适的盾构机类型，确保掘进效率和安全。
配套设备
准备盾构施工所需的配套设备，如注浆泵、管片运输车、通风设备等，确保施 工顺利进行。
施工前的组织准备
人员培训
对参与盾构施工的人员进行培训，提高操作技能和安全意识。
组织协调

3
盾构机还具有支护功能，通过注浆、安装支撑等 措施，确保隧道施工过程中的稳定性和安全性。
盾构法施工特点
01
盾构法施工效率高、进度快，适用于大规模的隧道 工程建设。
02
盾构法施工对周围环境影响较小，能够减少地面沉 降、塌陷等问题。
03
盾构法施工成本较高，需要大型的盾构机等设备， 且对施工人员的技术要求较高。
THANKS
感谢观看
地下管线保护
应急预案
对地下管线进行调查，采取适当的保护措 施，防止施工对其造成破坏。
制定应急预案，配备应急救援人员和设备 ，确保在发生事故时能够及时处理。
安全管理制度与操作规程
人员培训
对盾构施工人员进行安 全培训，提高安全意识 。
安全检查制度
定期进行安全检查，及 时发现和消除安全隐患 。
操作规程制定
盾构机推进与出土
土压力控制
根据工程实际情况，控制盾构机推进 过程中的土压力，保持隧道稳定。
出土与运输
将挖掘出的土方及时运出施工现场， 保持现场整洁，防止土方堆积影响施 工安全。
04
盾构法施工质量控制
施工质量控制标准
隧道线形控制
确保隧道施工过程中的 线形与设计线形一致，
满足工程精度要求。
盾构姿态控制
02
盾构机种类与构造
盾构机种类
按掘进方式
敞开式盾构、半敞开式盾构、密闭式盾构
按盾构尾部是否固定
固定式盾构、移动式盾构
按切削刀盘位置
正（前）切式盾构、反（后）切式盾构
按推进方式
机械推进盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构、混合式盾构
盾构机构造
切削刀盘类型
辐条式刀盘、面板式刀盘、组合式刀盘

◢井下安装盾构（始发井）
盾构推进进洞（接收井）◣
(2)同步注浆和壁后注浆设备
盾尾建筑空隙 = 盾构外径 - 隧道外径 充填盾尾空隙的方法:
1) 同步注浆:在盾构尾部外壳上设2~6根同步
注浆管, 在盾构推进的同时进行注浆充 填空隙 2) 壁后注浆:在管片上留有注浆孔,随时可进 行壁后注浆
盾尾同步注浆管和壁后注浆孔示意图
3)洞门密封及止水装置的安装 洞口密封采用右图所示的折叶 式密封压板。其施工分两步进 行施工，第一步在始发端墙施 工过程中，做好始发洞门预埋 件的埋设工作。在埋设过程中 预埋件与端墙结构钢筋连接在 一起。第二步在盾构正式始发 之前，清理完洞口的碴土后及 时安装洞口密封压板及橡胶帘 布板。
(4)负环管片安装
保证施工安全的技术指标。
土仓压力：是土压平衡或泥水平衡掘进中最能体
现掌子面稳定状况的一项操作指标，是利用刀盘的
一系列操作（推力、转速及贯入度等）与螺旋输送
机的转速合理匹配来完成的一种动态的平衡。其数
据是通过土仓壁上的土压传感器采集反馈的。一般 以最上方的传感器数据作为控制指标，在实际土压 平衡模式操作过程中，土仓压力设置宜略高于掌子 面的水土压力（理论计算值）。
4、盾构法施工的适用范围
适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道 掘进，尤其适用于城市地下隧道工程。 水底公路隧道；
地铁区间隧道；
排水污水隧道； 引水隧道； 公用管线隧道。
5、盾构隧道断面形状
盾构隧道的断面形状一般为 圆形，也可采用矩形、马蹄形、 椭圆形、双圆形、多圆形等。 圆形隧道最大直径已达14.14m。
盾构后车架上的注浆设备
(3) 隧道衬砌
1)衬砌构造(圆形隧道管片拼装图)

清水槽
p1 泥浆调整槽
大刀盘 泥水室
密度计
流量计
V
p2
供浆管
伸缩管 p3
p4
排浆管
图5-5-10 直接控制型泥水加压盾构泥浆自动控制输送系统
在盾构推进时，进、排泥管需不断延长，管阻亦随之增 大。为了保证管内的流速恒大于临界流速，排泥浆泵P2的 转速应随时调整，故排泥浆泵P2必须是自动调速的。当P2 泵达到最大扬程时，再加P3、P4接力泵。
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
刀头的固定方式
焊接式
稳定开挖面技术的历史，是从“无”到 “气”,再演变到泥水式的“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。
盾构技术的发展动向：超大断面盾构、多圆 盾构、异型盾构，加上在衬砌和开挖方面使用 了挤压混凝土衬砌技术，以及自动测量技术， 计算机自动管理系统等。
a.手掘式盾构机 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。
图 5-5-2 手掘式盾构构造
b.半机械式盾构机 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。
图5-5-3 半机械式盾构构造
c.机械式盾构机 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。

2、敞开模式 盾构机切削下来的碴土进入土仓内，即刻被螺旋输
送机排出。土仓内仅有极少量碴土，基本处于清空状态， 态，掘进中刀盘和螺旋输送机所受的反扭力较小。
土仓压 力分布
Ⅳ.Ⅴ类围岩、 部分Ⅲ类围岩
Open模式
第五页，共51页。
3、半敞开模式
〈5〉 〈6〉
压缩空气
〈7〉
土仓压 力分布
部分Ⅲ类围岩, 重要建筑物
第三十九页，共51页。
盾构到达破除洞门
第四十页，共51页。
安装接收 基座
盾构机定 位及接收 洞门位置 复核测量
盾构到达 施工内容
地层加固
安装洞门 圈密封 设备
洞门处理
第四十一页，共51页。
洞门部分凿除
洞门密封的安装
掘进参数 的调整
接收托架的安装与固定 到达段的掘进
掘进方向 的控制
洞门剩余部分凿除
拓展能力
1 盾构机的 1 与人沟通能力
开挖与推进模式；2 团队协作能力
2 盾构开挖
与推进的方法
检验效果 1 知识 2 能力
第十页，共51页。
操作开始
第十一页，共51页。
教师总结、作业布置
教师总结：
学生在操作中掌握了
盾构土压平衡开挖和推进模式施工技术
课业布置：写本次操作课程总结材 料（包括盾构机的开挖与推进模式，
写本次现场操作的总结材料任务四职业能力目标任务的能力目标1盾构到达施工能力2预防和处理盾构到达工序中常见问题的能力1盾构到达后拆除接收井的围护结构再推进的2事先对接收井端头进行地基改良后盾构到达前拆除接收井的围护结构再到达3利用接收井自身结构施工的条件在接口处设置素砼挡土墙盾构直接破除1请同学们观看广州地铁三号线到达盾构到达施工图片2让学生分组讨论盾构到达工作内容3让学生分组讨论盾构到达施工工艺流程4教师总结盾构到达破除洞门安装接收基座安装洞门圈密封设备洞门处理地层加固盾构机定位及接收洞门位置复核测量盾构到达施工内容洞门密封的安装接收托架的安装与固定贯通后步上接收托架到达段的掘进掘进参数的调整碴土的清理掘进方向的控制洞门剩余部分凿除观看资料1通过资料讨论盾构到达的主要施工技术

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。

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。
精选课件ppt
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

三、盾构推进施工工艺
1、建造盾构工作井 2、盾构掘进机安装就位 3、出洞口土体加固 4、初推段掘进施工 5、掘进机设备转换 6、盾构连续掘进施工 7、接收井洞口土体加固 8、盾构进入接收 井， 并运出地面
1、盾构始发准备工作：
盾构掘进施工的竖井
始发工作井: 满足盾构掘进机安装和出洞施工的要求接收
3）中盾
中盾又称支撑环，前盾和中盾是用螺栓上紧并焊接 在一起的。
在中盾内布置了推进缸支座和管片安装机架。管片 安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接 起来。推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中盾。 为稳定岩石和用掘进设备进行试掘进，在中盾的盾 壳上焊接了带球阀的超前钻机孔。中盾和盾尾之间 使用的是预紧密封。如果密封出现问题，虽然有脂 润滑，水还是能够进入盾壳；那么铰接密封有一个 可膨胀的应急气囊密封临时保护，防止水的进入。 气囊最大膨胀压力为10bar。注意：如用气囊应急 密封时，则不允许掘进。
⑻对盾构隧道沿线的建（构）筑物、管线等设施现有状 况及其承受变形的能力已完成调查，并且制订好切实可 行的防御措施；
⑼施工现场技术交底（含各施工工艺和步骤）已按要求 完成；
⑽人员、机械、材料按要求到位（盾构以及大型起重 设备拼装就位，并通过相关部门验收）；
发射架的安装应注意始发段隧道所处的线路平、纵面曲线 条件，确保盾构中心轴线的坡度与隧道设计轴线坡度相适 应，考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心轴线可比设计轴 线略抬高10~20mm，特别注意在对始发基座固定前应按设 计进行准确的定位，严格控制标高及中心轴线等。定好位 后对发射架加设支撑加固和固定，防止其移动。盾构发射 架应具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。
⑤进、始发口土体加固
为保证盾构安全始发、接收，隧道进、出口土体必须有良 好的自立性和密实性，使洞口土体在盾构经过该段时不坍 塌，地下水不涌入端头井内，为此必须对洞口土体进行加 固。加固方法一般采用旋喷桩加固和冷冻法加固。