盾构法简介

城市轨道交通工程盾构法按支护地层的形式分类，主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平稳支护式5种类型、按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。

按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构又分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。

盾构的刀盘主要由刀盘体、刀具、磨损检测器、搅拌棒、泡沫及膨润土管路等零部件组成。

刀盘体由钢结构焊接而成，刀具可分为：滚刀、切刀、边缘刮刀、仿形刀、保径刀、先行刀、中心刀等。

刀盘具有三大功能：开挖功能、稳定功能、搅拌功能。

土压平衡盾构的刀盘有两种形式：面板式和辐条式。

盾构法施工条件1.适用地层范围：除硬岩外的相对均质的地质条件。

2.隧道埋深：隧道应有足够的埋深，覆土深度不宜小于1D（洞径）。

3.地下水防治：采用密闭式盾构时，除了始发和接收区以及开仓换刀时需要之外，一般不需要辅助施工法。

4.截面形状：标准形状为圆形。

也可采用异形截面。

5.对环境的影响：接近既有建（构）筑物施工时，有时需要辅助措施；盾构施工现场布置：在施工用地范围内，对施工现场的道路交通、材料仓库、材料堆场、临时房屋、大型施工设备、集土（泥）坑、拌浆系统、临时水电管线、消防器材垂直运输设备等做出合理的规划布置。

盾构施工一般分为始发、正常掘进和接收三个阶段。

始发是指盾构自始发工作井内盾构基座上开始掘进，到完成初始掘进（通常50~100m)止。

始发结束后要拆除临时管片、临时支撑和反力架，分体始发时还要将后续台车移入隧道内，以便后续正常掘进。

接收是指自掘进距接收工作井100m到盾构到达接收工作井内接收基座上止。

常用洞口土体加固方法：化学注浆法、砂浆回填法、深层搅拌桩法、高压旋喷注浆法、冷冻法等。

冻结法有造价高、解冻后存在沉降等缺点，旗喷桩加固虽然效果好，但其造价远高于深层桩。

所以，除工作井较深、洞门处土层为水头较高的承压水层外，洞门土体加固较为广泛采用的是深层搅拌法、并在搅拌桩加固体与连续墙间无法加固的间隙处用旋喷法进行补充加固。

189 - 189 -盾构法施工概述盾构法是以盾构为核心在地面以下暗挖隧洞的一种施工方法。

盾构法始于英国，自 1925 年 布鲁诺尔(Brunel)在伦敦泰晤士河下首次用一台矩形盾构开挖水底隧洞以来，已有 170 余年历史。

在一百多年中，世界各国制造了数以千计的各种类型、各种直径的盾构，盾构掘进机从低级发展到高级，从手工操作到计算机监控机械化施工，使盾构掘进机及其施工技术得到了不断发展和完善。

现代盾构已经发展成为集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧洞衬砌、测量导向纠偏等功能的大型的施工机械设备。

● 盾构法作为一种先进的隧洞施工工法具有：（1） 对环境干扰少，对交通及居民生活影响小；（2） 盾构推进、出土、衬砌等工序循环进行，易于管理，施工人员少；（3） 施工不受地形地貌，江河水域等地表环境条件限制；（4） 施工不受天气条件（雨雪等）限制；（5） 出土量少，对周围环境及地表沉降影响小；（6） 在土质差，地下水位高的地方建大埋深隧洞具有优越性。

由于这些优点，盾构法特别适宜于城市隧洞和穿江越海的施工，目前盾构工法已在城市隧洞的构筑中确定了稳固的统治地位。

● 盾构法是一项综合性的施工技术。

构成盾构法的主要内容有：（1） 先在隧洞某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。

（2） 盾构机主机和配件吊装下井，在预定位置组装成整机并调试使其性能达到设计要求。

（3） 盾构从竖井或基坑的墙壁开口处出发，在地层中沿着设计轴线推进。

盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。

盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧洞及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。

（4） 盾构到达预定终点的竖井或基坑时掘进结束，然后检修盾构或解体盾构运出。

● 盾构是进行土方开挖正面支护和隧洞衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。

隧道工程盾构法施工方案一、盾构法的基本原理盾构法是一种以盾构机为主要施工设备，以人工控制和辅助机械作业，依靠管片拱成隧道结构的地下隧道开挖方法。

盾构机是一种专门用于地下开挖和地下作业的设备，主要由推进系统、控制系统、液压系统和输送系统等组成。

当盾构机在地下推进施工时，首先通过锚杆或液压支撑进行初次固定，然后在控制系统的指导下，通过刀盘掘进、压力室的泥浆控制及输送系统将盾构机后方的泥浆输送到地上。

盾构法的优点主要体现在以下几个方面。

首先，盾构法可以减少对地表环境的干扰，降低地表振动和噪音的影响。

其次，盾构法对地质条件适应性强，可以适用于各种地质环境的隧道施工。

再次，盾构法施工速度快，可以大大缩短工期，提高施工效率。

最后，盾构法可以保证隧道的质量和安全，降低施工的风险。

二、工程准备1. 地质勘察与分析在进行盾构法施工前，需要进行全面的地质勘探与分析工作，了解地下岩土情况、地下水情况、断层构造等详细信息，并绘制相应地质图、地质剖面图和地下水位图。

地质勘探的结果将直接影响盾构法施工中的掘进进度、泥浆处理和支护设计等。

2. 管片生产与运输管片的生产应选用符合国家标准并具有相应生产资质的厂家进行生产，生产单位应编制管片质量检测方案和检测报告，并按照现行标准进行检测。

管片的运输应按照设计要求进行合理包装和运输，确保管片在运输过程中不受损坏。

3. 施工场地准备施工场地准备包括场地平整、通风、照明、安全防护设施、临时办公室和生活设施等准备工作。

同时，场地应满足盾构机组装、拆除和维修的要求，保证施工现场的平稳和安全。

4. 泥浆处理设备准备泥浆处理设备是盾构法施工中不可或缺的设备之一，其主要作用是处理从盾构机中输送上来的泥浆。

泥浆处理设备应根据地质条件和泥浆性质选择合适的设备，并设置相应的泥浆处理工艺。

同时，泥浆处理设备应符合环保和安全要求。

5. 安全防护措施在施工前需要做好安全技术交底，确保所有参与施工的人员了解工程的风险点和安全措施，对施工现场进行安全检查，保证施工现场的通风、照明、防护措施齐全。

盾构技术特点、分类及适用范围国培学员: S1.盾构法盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。

盾构掘进机的特点:盾构掘进机（简称盾构）是地面下暗挖施工隧道的专用工程机械, 具有一个可以移动的钢结构外壳(盾壳), 内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置, 可以进行开挖、支护、衬砌等多种作业一体化施工, 广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程建设。

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占90%以上。

2、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)。

盾构施工技术的优缺点:优点:a）具有良好的隐蔽性；b）掘进速度快且施工费用不受埋置深度大而影响；c）适宜在不同颗粒条件下的土层中施工, 尤其在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性；d）多车道的隧道可做到分期施工, 分期运营, 可减少一次性投资。

缺点:a）盾构施工是不可后退的；b）盾构是一种价格昂贵、针对性很强的专用施工机械, 对于每一条用盾构法施工的隧道, 必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造, 一般不能简单的倒用到其它隧道工程中重复使用；3、c）对隧道曲线半径过小或隧道顶部覆土太浅时, 施工困难较大, 而且不够安全, 特别是饱和含水松软土层, 在隧道上方一定范围内地表沉陷尚难完全防止, 拼装衬砌时对衬砌整体防水技术要求很高。

4、盾构施工技术先在隧道的一端建造竖井或基坑, 以供盾构安装就位。

盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发, 在地层中沿着设计轴线, 向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。

盾构法的是利用盾构进行隧道开挖，衬砌等作业的施工方法。

用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。

盾构是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。

盾构是1874年发明，首先用的是气压盾构。

开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。

[1] 盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式，以水力式居多。

水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。

澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的介质。

盾构既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。

盾构机外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大，它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。

它包括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。

大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。

盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工。

用盾构法修建隧道已有150余年的历史。

最早进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔，他由观察船蛆在船的木头中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发，在1818年开始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河下，用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道（宽11.4米、高6.8米）。

在修建过程中遇到很大的困难，两次被河水淹没，直至1835年，使用了改良后的盾构，才于1843年完工。

盾构法施工工序：采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（室）和拆卸井（室），特别长的隧道，还应设置中间检修工作井（室）。

拼装和拆卸用的工作井，其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。

拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。

井的宽度一般应比盾构直径大1.6～2.0米，以满足铆、焊等操作的要求。

当采用整体吊装的小盾构时，则井宽可酌量减小。

盾构法施工技术1盾构法1.1 盾构法简介盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。

盾构（Shield）是一个既可以支承地层中推进的活动钢筒结构。

钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需千斤顶；钢筒尾部可以拼装预制工或现浇隧道衬砌环。

盾构每推进一环距离，应在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。

盾构推进的反力由衬砌环承担。

盾构施工前应先修建一竖井，在竖井处安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。

盾构法施工工艺见图1所示。

图1 盾构法施工示意1.2盾构法施工的优点及适用范围盾构施工法所具有的优点：一、可地盾构支护下安全地开挖、衬砌。

二、掘进速度快。

盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现机械化、自动化作业，施工劳动强度低。

三、施工时不影响地面交通与设施，穿越河道时不影响航运。

四、施工中不受季节，风雨等气候条件影响。

五、施工中没有噪声和振动，对周围环境没有干扰。

六、在松软含水在层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。

盾构施工法最适于在松软含水地层中修建隧道，在江河中修建水底隧道，在城市中修建在下铁道及各种市政设施。

盾构施工法一般适宜于长隧道施工，有些资料显示，对于短于750m的隧道被认为是不经济的。

因为盾构是一种昂贵，针对性很强的专用施工机械，对每一条用盾构法施工的隧道，都需根据地质水文条件、结构断面尺寸专门设计制造，一般不能得意简单的倒用到其它隧道工程中重复使用。

此外，对隧道曲线半径过小或隧道顶覆土太浅时，施工困难较大。

对水底隧道，覆土太浅时施工不够安全。

当盾构施工法有采用全气压方法以疏干和稳定地层时，施工条件差，对劳动保护要求较高。

用盾构法施工时，在隧道上方一定范围内，特别是饱和含水松软土层，地表沉陷尚难完全防止，拼装衬砌对衬砌整体防水技术要求很高。

自1818年布鲁诺首次提出盾构施工法至今，世界各国已制成数千个盾构，盾构法已广泛用于城市地下工程中：修建上下水道、电力、电缆沟隧道，地下铁道，水底隧道等。