盾构法隧道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
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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。

盾构法隧道工程图文
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
பைடு நூலகம்
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
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
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢！

盾构施工法的缺点 （1）覆土较浅时，开挖面稳定困难； （2）曲率半径较小的曲线段施工比较困难； （3）在饱和水层中，防水技术要求高； （4）盾构施工地区地表沉降还不能完全防止。
第一节 盾构构造与分类
按形状分： 圆形；矩形；椭圆形；马蹄形 半圆形；双圆形；三圆形
按开挖面的施工方式分： 敞胸盾构；闭胸盾构
开口率：开口大小与盾构断面的比值。 开口率过大时进土量增加，会引起周围地层沉降，反 之，就会增大盾构的切入阻力，使地面隆起。 盾构开口率一般为2%-0.8%；在极软弱地层中，开口 率也可小于0.3%。
局部挤压式盾构工作原
３.网格式盾构
网格式盾构
（二）半机械化盾构 （三）机械化盾构
机械化盾构：是在盾构切口环部分紧贴开挖工 作面装上与盾构直径相仿的旋转刀盘进行全断面开挖 的盾构，分有:
适应条件： （１）适应于软弱地层，切口环插入地层。
刀盘与切口环在同一位置
刀盘外围突出于切口环特点：
超挖刀容易安装，方向容易控制。
切削刀盘和开挖面的形 状
垂直平面形
圆锥形
半球形
2.土体的运输装置 被切削下来的土体，通过搅拌，必要时加入作浆
材料，利用螺旋输送机将土体运出。
螺旋输送机
螺旋输送机将土体运出后，在盾构外运输方式有：
砂土时：
粘土时：
作用于盾构外围的土压和水压
２.盾构正面阻力
作用于盾构 正面的土压 和水压。
３.切口插入阻力： ４.管片与盾尾之间摩擦阻力： 盾构千斤顶总推力经验公式：
（三）出土系统
包括： 切削装置和运输装置
１.土体的切削装置
（２）超挖刀容易安装。 刀盘必须具备足够的扭矩，以克服土体阻力、机械阻力 及盾构扭矩等，可以通过与盾构外径的经验公式求得。

2007年9月27日
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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
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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。
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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

盾构法隧道工程.
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非

隧道工程 刀具在完整岩石中破岩过程如下图
(1)在完整、密实、均一的岩石中，刀具的刀刃在巨大推力作用下切入岩体，形成割痕。刀刃顶部的 岩石在巨大压力下急剧压缩，随着刀盘的回转，滚刀滚动，这部分岩石首先破碎成粉状，积聚在刀刃 顶部范围内形成粉核区。 (2)刀刃侵入岩石和刀刃的两侧劈入岩体，在岩石结合力最薄弱处产生多处微裂纹。 (3)随着滚刀切入岩石深度的加大，岩粉不断充入微裂纹；再由于微裂纹端部容易应力集中，微裂纹 逐渐扩展成显裂纹。 (4)当显裂纹与相邻刀具作用产生的显裂纹交汇，或显裂纹发展到岩石表面时，就形成了岩石断裂体。 (5)在产生断裂体的同时，各断裂体相互之间会形成一些粒度较小的碎裂体。在断裂体从掌子面落入 洞底进入铲斗时，由于断裂体与刀盘相互间的碰撞作用，又会产生新的碎裂体和岩粉。
1)掘进作业：回转刀盘——伸出辅助推进缸，撑在管片上掘进，将整个掘 进机向前推进一个行程。
2)换步作业：刀盘停止回转——收缩辅助推进缸——安装混凝土管片。 重复上述动作实现掘进。此时管片安装与掘进不能同时进行，成洞速度减 半。
2．开敞式掘进机的掘进循环步骤
开敞式掘进机使用在洞壁岩石能自稳并能经受水平(或X形)支撑的巨大支 撑力的条件下，其作业循环如图所示。
由公式(7-1)可知，在机长L、转弯半径R一定时，可以缩短掘进行程S 来减少水平位移量△。即在转弯时采取短行程多循环的方式来避免由于过大
(1)掘进循环开始时，水平支撑已移动到主机架的前端，将撑靴撑紧在洞壁 上。仰拱刮板与仰拱处的岩面轻微接触，收回后下支撑，此时大刀盘可以 转动，推进千斤顶将转动的大刀盘向前推进一个行程，此即是掘进状态。 (2)在向前推进到达推进千斤顶行程终点处，结束开挖，大刀盘停止转动， 放下后下支撑，同时仰拱刮板支撑大刀盘，此时整个机器的重量全部由前、 后支撑支承。 (3)收回两对水平支撑靴，移动水平支撑到主机架的前端。掘进机掘进方向 的调整可以通过后下支撑进行水平、垂直的调整，达到调整目标。 (4)当水平支撑移到前端限位后，又重新撑紧在洞壁上。此时收回后下支撑， 仰拱刮板与仰拱又转换成浮动接触状态。此时掘进机即处于准备进行下一 个掘进循环。

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。
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盾构掘进方向
5.衬砌的形式和构造
椭圆
马蹄形
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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。