盾构隧道施工技术措施77页PPT

盾构法施工的优缺点及应用范围
优点
• 施工速度快 • 对地面影响小 • 适用于多种地质条件
缺点
• 设备投资大 • 维护和管理成本高 • 对环境保护要求严格
应用范围
• 城市地铁和隧道 • 水利工程 • 交通基础设施
盾构法在城市地下工程中的应用实例
地铁工程
盾构法被广泛应用于城市地铁线路 的施工。
道路隧道
盾构法施工的未来发展趋势
1
智能化技术应用
盾构机与人工智能、无人驾驶技术相结合，
可持续发展
2
提高施工效率和安全性。
注重节能减排和资源回收利用，推动盾构法
施工朝着可持续发展方向发展。
3
新材料和设备
研发新型耐磨材料和高效盾构机，提高施工 质量和效率。
2
安全管理
制定详细的安全计划和操作规程，保障施工人员的安全。系统，提高质量和安全管理水平。
盾构法施工中常见问题及处理方法
1 地层突变
采用合适的处理方法，如先导钻孔和注浆加固。
2 地下水渗漏
采取抗渗措施，如喷射混凝土或安装防渗设备。
3 地质灾害风险
进行地质勘探和风险评估，确保施工过程安全。
《盾构法施工技术》PPT 课件
通过本次PPT课件，我们将详细介绍盾构法施工技术，包括定义、作用以及在 城市地下工程中的应用实例。
盾构机的组成和工作原理
组成
盾构机由刀盘、主轴、推进系统、脱泥系统等部件组成。
工作原理
盾构机利用刀盘旋转挖掘，同时推进壁构件，形成地下隧道。
技术创新
现代盾构机与智能化技术相结合，实现自动驾驶和实时监测。
盾构法可以用于道路隧道的建设， 减少对地面交通的干扰。
水利工程

地铁区间隧道工法系列
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盾构法系列
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盾构机的 种类
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土 压 平 衡 盾 构 机 照 片
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泥水盾构的工作原理
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1.2土压平衡盾构工作原理
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1.3盾构机破岩基本原理
滚刀用于破碎硬岩和软土中的较大石块，其破岩原理如 下： 滚刀的刀刃截面为楔形。在推力作用下，滚刀随着刀盘 的转动和自身的旋转而在开挖面上压切产生出沟槽，每 一个刀刃在岩石上压切出一条沟槽。相邻两条沟槽在半 径方向上的差距B即刀尖距，一般在4～12cm之间随岩石 类型而异。在圆周方向上第二个沟槽的刀刃比第一个刀 刃延迟一定的角度。这样，保证了每两个沟槽之间的岩 石具有一个临空面。 在向沟槽施加压力P、P1、P2的时候，如果侧向剪切分 力Q高到足以使槽间岩石破碎时，由于岩石具有的脆性， 槽间的岩石就形成碎块而掉落。
前体
组装 后体 下部
组装 螺旋机
组装 刀盘
组装 后体 上部
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盾构始发示意图
安装 止水 帘幕
盾构 组装
盾构 调试
凿除 洞门
安装 负环 管片
初始 掘进
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盾构区间掘进示意图
开挖 同步 注浆
出土 安装 管片
倒土 装管片 装沙浆
列车 返回
下一 循环
泥水
电缆隧道
刮刀的切削原理比较简单，刮刀依靠刀盘传来的推力切 入开挖面上的土体，只要刀盘有足够的扭矩驱动，在切 向力的作用下刮刀即可将土体沿着前刀面切除。

3 施工安全性高
盾构法施工相比传统施工方法，能够提供更高的施工安全性，减少人员伤亡和事故发生 的可能性。
盾构法施工的缺点
1 技术要求高，设备成本大
盾构法施工需要高水平的技术和专业设备，投资成本较大。
2 空气质量受污染
盾构法施工会产生粉尘和排放废气等污染物，对施工现场和周边环境的空气质量有一定 影响。
《隧道盾构法施工》PPT 课件
# 隧道盾构法施工 盾构法是一种利用大型盾构机在地下开挖和加固隧道的施工方法。 盾构机通过逐步开挖隧道，并在开挖面区域完成先进的支护和衬砌工作。
什么是盾构法施工
盾构机是一种大型的机械设备，用于在地下建筑中开挖和加固隧道。 盾构法施工利用盾构机来逐步开挖隧道，同时在隧道开挖面区域完成先进的支护和衬砌工作。
盾构法施工的流程
1
盾构机开挖
- 掘进头机尾挖掘法
- 全面挖掘法
2
支护和衬砌工作
- 导向器
- 接头固定钢筋
- 垫圈支撑
- 钢筋网片
- 混凝土浇筑
盾构法施工的优点
1 适用于各种地质条件
盾构法施工适用于各种地质条件，能够应对不同类型的土壤和岩层。
2 施工速度快，效率高
盾构法施工速度快，能够高效地开挖和加固隧道，减少施工时间。
3 施工对环境影响大
盾构法施工会对地下土壤和地下水Hale Waihona Puke 统造成一定的干扰和影响。结论
采用盾构法施工隧道，可以保证工程质量，提高施工效率和安全性。然而，同时必须注意对环境的保护和污染 控制，以及对施工人员的安全保障。

2007年9月27日
4
盾构法隧道施工
1 盾构始发
(1) 竖井形状 形状与其深度、大小、挡土墙形式及支撑方式等因素有关。
平面形状 圆形
正多边行 矩形
其他多边形
优缺点比较 内空利用率差，刚性好，适于大深度、大口径 内空利用率差，刚性好，适于大深度、大口径 内空利用率好，成本低，刚性差，适于浅井、小口径 可以把几个井合并成为一个井，节约用地，降低成本
2007年9月27日
盾构出洞
12
盾构法隧道施工
3 盾构掘进
（1）正确使用千斤顶的配置，确保所需的推力和掘进方向 掘进方向是由推力的大小和施加的位置所决定的。须事先
考虑曲线、坡度等来选择千斤顶的个数和位置。在曲线、坡 度、蛇行修正等地方，只用单侧的千斤顶掘进。
（2）保证开挖面的稳定 闭胸式盾构，避免发生过量出土和压力舱内堵塞，要求开
密封垫圈。 ①始发台座 提供组装盾构的场地并支承组装好的盾
构，保证盾构稳定始发。 ②反力设备 主要由反力架和临时组装管片构成，
用来支撑盾尾，提供盾构始发时所需要的顶 进反力。
③入口及密封垫圈 入口是指确保盾构掘进轴线精度，通常
修建内径略大于盾构外径的环形筒状物，即 始发导口。作用是限制盾构机切削摆动。
2007年9月27日
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盾构法隧道施工
（5）衬砌（管片）防水 ①管片自身的抗渗性和制作精度
上海地铁管片生产质量标准
项目重要性 重要
重要 重要 重要
次要
检验内容 管片宽度
单位 mm
弧弦长
mm
管片厚度
mm
管片抗渗性和强度
管片蜂窝麻面和查漏 %
质量标准 ±1.0
1.0 ±3.0

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

盾构隧道全内衬混凝土现在多采用钢模台车结 合泵送混凝土施工，其施工要点有：
全内衬台模定位立模 浇筑工艺设备准备 预埋件设置 上拱顶混凝土浇筑质量的保证措施 拆模、清理、台模移位
土压平衡式盾构
定义：土压平衡式盾构机用开挖出的土料作为支撑开挖面 稳定的介质， 适用条件：土料具有良好的塑性变形，软稠度，内摩擦角 小及渗透率小。
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
由于一般土壤不能完全满足这些特性，所以要进行改 良。改良的方法通常为：加水，膨润土，粘土，聚合物和 泡沫等，
根据土质情况选用。通过这些改良措施，扩大了土压 平衡式盾构机的应用范围。
土压平衡式盾构
土压平衡式盾构机的主要部件
土压平衡盾构机的基本装置是切削刀盘，开挖室以及螺旋输送机等。
土压平衡式盾构
1 切削刀盘
五、盾构机的结构
设置盾构外壳的目的是保护掘削、 排土、推进、施工衬砌等所有作业设 备、装置的安全，故整个外壳用钢板 制作，并用环形梁加固支承。盾构壳 体从工作面开始可分为切口环、支承 环和盾尾三部分。
五、盾构机的结构
盾构纵剖图
切口环、支承环、盾尾三部分组成 切口环：是盾构的前导部分，在其内部和前方可以设置各种类 型的开挖和支承地层的装置 支承环：是盾构的主要承载结构，沿其内周边均匀地装有推动 盾构前进的千斤顶，以及开挖机械的驱动装置和排土装置 盾尾：是衬砌作业的场所，其内部设置衬砌拼装机

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

“蛀虫打洞”—盾构法隧道施工工艺
盾构机分类
盾构法施工主要程序
建造竖井或基坑， 作为盾构施工的 出发和接收工作 井，并进行盾构 施工的出发和工 作井，并进行盾 构进、出洞口土 体加固处理
在始发井内组装 盾构机
推进、出土、运 土、初砌拼装、 盾尾注浆、轴线 测量
拆卸盾构机
工作井施工
安装盾构掘进机 盾构掘进施工
盾构进入接收井
工作井的施工
盾构机的安装、始发掘进
盾构机的安装
在工作井中安装盾构之前，一般先 要设置盾构基座及反力架。 土压平衡盾构由盾壳、刀盘、刀盘 驱动、螺旋输送机、皮带输送机、 管片拼装机、人闸、液压系统等组 成。
反力架
基座
同步注浆
同步注浆
盾构推进的同时需要对管壁背后进 行注浆，以保持管片与土体紧密。
管片拼装
管片拼装
A形管片（标准环）、B型管片 （邻接环）和K型管片
管片的组成
封顶块的插入盾构接收进洞Fra bibliotek盾构进洞
盾构接收（进洞）准备工作就续后， 盾构机向前推进，在前端刀盘露出 土体直至盾构壳体顺利推上接收基 座的过程称为“盾构接收进洞”。
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1.地表纵向沉降
刘建航（1991）在Peck法的基础上，总结了上海地 铁隧道纵向沉降分布的一般规律。
惠珊精彩作品惠珊精彩作品
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Hale Waihona Puke z地表面O
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惠珊精彩作品惠珊精彩作品
盾构掘进方向
5.衬砌的形式和构造
椭圆
马蹄形
惠珊精彩作品惠珊精彩作品
矩形
3.盾构机(Shield Machine)
3.2 盾构机类型
（1）按断面形式分：圆形、椭圆形、马蹄形、 矩形、双圆搭接形、三圆搭接形。
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双圆形
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三圆搭接
3.盾构机(Shield Machine)
3.2 盾构机类型 （2）按出土器械的机械化程度分：手掘式、半机 械掘削式、机械掘削式。
5.3 衬砌的分类 （一）按材料及形式分类 2.铸铁管片 饱和含水不稳定地层中修建隧道时较多采用。
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管片较轻，耐蚀性好，机械加工后管片精度高，能 有效地防渗抗漏。 金属消耗量大，机械加工量也大，价格昂贵。 易脆性破坏的特性，不宜用作承受冲击荷重的隧道。
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铸铁管片的适用场所
5.3 衬砌的分类
(三) 按形成方式分类
1.装配式衬砌 由分块的预制管片在盾尾拼装而成。
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按照管片所在位置及拼装顺序不同可将管片划分为 标准块、邻接块和封顶块。 特点：工厂化生产、机械化安装；立即受荷；接缝 防水。

盾构法隧道施工技术措施
隧道盾构法施工技术与措施教程
1
盾构法施工的优点
1、场地作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小； 2、隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响，适宜于
建造覆土深的隧道； 3、穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的
影响； 4、穿越地面建筑群和地下管线密集区时，周围可不受施工影响； 5、自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。
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工
作井: 盾构隧道掘进完成后进入接收井,满足盾构拆卸
或转场吊装移位的工作空间要求 竖井施工方法:
沉井法、地下连续墙围护、钢板桩围护
隧道盾构法施工技术与措施教程
6
常见的洞门结构形式
常见的洞口封门形式主要有： • 外封门形式 • 内封门形式 • 特殊封门（井内外封门） • SMW工法施工洞口封门 • 地下连续墙施工洞口封门 • 钻孔灌注桩施工洞口封门
隧道盾构法施工技术与措施教程
16
二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制
• 2、影响盾构轴线控制的原因
• （1）地层土体对盾构产生的偏向
盾构在地层下向前推进过程中将受到盾构切口贯入土层的阻力、盾构正 面阻力、盾构四周土体与盾构壳体间的摩阻力，盾构自重与下卧土层的摩阻力 等组成。
上述阻力，由于收到地层土质变化、隧道埋深变化、地面建筑物等因素， 形成阻力不均匀的作用于盾构正面及四周，从而导致盾构推进时偏向。
•
盾构推进是采用盾构法建造隧道三大主要工序的第一道工序。盾构借助于设在其
支承环上千斤顶的顶力，向前推进，直至行进一定距离，使盾尾内形成一个能容纳管
片宽度的空间，使隧道建造在这一空间内。

复合型土压平衡盾构简图
中心滚刀
盘形滚刀
切割刀
刀盘 中心管 三排滚柱轴承驱动马达 人行闸门 铰接纠偏 推进油缸纠偏油缸 拼装机 整圆机构 螺旋输送机 皮带输送机
刀具更换
1必须预先确定刀具更换的地点与方法，并作好相关 准备工作。
2宜选择在工作井或地质条件较好、地层较稳定的地 段进行。
3在不稳定地层更换刀具时，必须采取地层加固、压 气法等措施，确保开挖面稳定。
0.65 0.15
-1.35 -1.95
反弹 <6c-1>
1.29 -0.36 -0.76
N=11
-3.95
-4.95 C1ds
-5.85
<9c-2>
N=14
2 N=13 1 fc=77.60MPa
3 N=12
N=14 -10 反弹
K2d1
1 fc=88.10MPa
2 fc=92.00MPa
-13
-15.56
加气管 注浆孔
油脂加注管
内部结构
围护 结构
止水橡胶带和铰链板
盾构推进方向 气囊
钢丝刷
盾构接收
1 接收前应制定接收施工方案，内容包括接收掘进、管 片拼装、壁后注浆、洞门外土体加固、洞门围护破除、 洞门钢圈密封等。
2盾构到达接收工作井100m前，必须对盾构轴线进行测 量并作调整,保证盾构准确进入接收洞门。
泥材用量因地层粒度组成形状的不同而不同。通 常按有效间隙率的1.2～2倍考虑。一般为100～ 300l/m3。
加泥后泥土的坍落度可按5～20cm的范围管理。 加泥后泥土的渗水系数以10-5～10-6cm/s为好。
土压平衡盾构掘进
1 根据隧道工程地质和水文地质条件、隧道埋深、 线路平面与坡度、地表环境、施工监测结果、盾 构姿态以及盾构初始掘进阶段的经验设定盾构滚 转角、俯仰角、偏角、刀盘转速、推力、扭矩、 螺旋输送机转速、土仓压力、排土量等掘进参数。

盾构隧道施工技术措施
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。—什福科