盾构法概念及盾构的基本组成和基本参数.pptx

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1、概述概述在在流砂、淤泥流砂、淤泥类类、软软弱地弱地层层及复及复杂杂的城市地的城市地层层中修建地下中修建地下铁铁道道时时，采采 用用盾构法施工，是一种有效的措施。盾构法施工，是一种有效的措施。这这种方法能种方法能确保施工安全和作确保施工安全和作业业机械化，机械化，施工速度快施工速度快。2盾构法概念及盾构的基本组成和基本参数 盾构法概念及盾构的基本盾构法概念及盾构的基本组组成和基本参成和基本参数数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数2.2.基本工作原基本工作原理理盾构施工盾构施工时时，先在隧

2、道某段的一端建造，先在隧道某段的一端建造竖竖井，井，盾构在盾构在竖竖井内井内组组装装 完成完成;然后从然后从竖竖井的井的墙墙壁开孔壁开孔处处出出发发，在地在地层层中沿着隧道中沿着隧道设计设计路路线线推推进进，在推在推进过进过程中不断地从开挖面排出适量的土体程中不断地从开挖面排出适量的土体。盾构推盾构推进进中所中所受到的地受到的地层层阻力通阻力通过过盾构千斤盾构千斤顶传顶传至盾构尾部已至盾构尾部已拼拼 装的装的预预制制衬衬砌管片上，再砌管片上，再传传至至竖竖井的后靠壁井的后靠壁。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数19701970年年代代日日本本及及德德国国针

3、针对对在在城城市市建建设设区区域域的的松松软软含含水水地地层层中中由由于于 盾盾构构施施工工所所引引起起的的地地表表沉沉陷陷、研研究究高高精精度度钢钢筋筋混混凝凝土土衬衬砌砌和和接接缝缝防防水水等等 技技术术问问题题，并并研研制制了了各各种种新新型型的的衬衬砌砌和和防防水水技技术术，以以及及局局部部气气压压式式、泥泥 水加水加压压式和土式和土压压平衡式等新型盾构及相平衡式等新型盾构及相应应的工的工艺艺和配套和配套设备设备。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数1.1.国外国外发发展展简简介

4、介近近1010多年来世界上多年来世界上采用盾构法采用盾构法建造的几座著名隧道建造的几座著名隧道：英法海峡隧道英法海峡隧道(全全长长48.5km48.5km，海底段海底段37.5km37.5km)日本日本东东京湾公路隧道京湾公路隧道(长长9.4km9.4km)丹麦斯多丹麦斯多贝贝尔尔特大海峡隧道特大海峡隧道(长长7.9km)7.9km)基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数2.2.我国盾构技我国盾构技术术的的发发展展我国于我国于19561956年在海州年在海州露天露天矿矿用直径用直径2.6m2.6m的盾构在砂土的盾构在砂土层层开开凿凿了了疏疏 水巷道水巷道。上海

5、从上海从19601960年用不同年用不同类类型盾构成了一批地型盾构成了一批地铁铁区区间间隧道、水底公隧道、水底公路路 隧道、地下人防通道、引水隧道、排水隧道、隧道、地下人防通道、引水隧道、排水隧道、电缆电缆隧道等工程隧道等工程。19801980年，年，上海上海进进行了地行了地铁铁1 1号号线试验线试验段施工，研制了一台直段施工，研制了一台直径径 6.41m6.41m的刀的刀盘盘式盾构，在淤泥式盾构，在淤泥质质粘土地粘土地层层中掘中掘进进隧道隧道1230m1230m。19871987年年上海隧道股份公司研制成功了我国上海隧道股份公司研制成功了我国第一台直径第一台直径4.35m4.35m的的加加

6、泥式土泥式土压压平衡盾构，平衡盾构，穿越黄浦江底粉砂穿越黄浦江底粉砂层层，掘，掘进长进长度度583m583m。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数2.2.我国盾构技我国盾构技术术的的发发展展我国盾构隧道施工技我国盾构隧道施工技术术在在19901990年代以来得到了年代以来得到了较较大大发发展展。19901990年上海地年上海地铁铁1 1号号线线工程全工程全线线开工，开工，18km18km区区间间隧道采用隧道采用7 7台直台直径径34.34.m m土土压压平衡盾构掘平衡盾构掘进进。每台盾构月掘每台盾构月掘进进200m200m以上以上。19971997年广州地年

7、广州地铁铁1 1号号线线用用1 1台土台土压压平衡盾构和平衡盾构和2 2台泥水加台泥水加压压盾构盾构完完 成了成了8.8km8.8km区区间间隧道的施工隧道的施工。2.2.我国盾构技我国盾构技术术的的发发展展20082008年年4 4月月中中铁铁隧道集隧道集团团研制成功了我国第一台具有自主知研制成功了我国第一台具有自主知识识产产权权的复合式土的复合式土压压平衡盾构平衡盾构。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数小型盾构进进入入2121世世纪纪以来，在我国各个城市的以来，在我国各个城市的地地 下下铁铁道的建道的建设设中，区中，区间间隧道已普遍采用盾构隧道已普遍采

8、用盾构法法 施工施工。截截止止20182018年年，我我国国一一跃跃成成为为全全球球最最大大的的全全 断断面面隧隧道道掘掘进进机机生生产产国国和和最最大大的的市市场场，中中国国品品 牌盾构机已牌盾构机已抢抢占国内占国内80%80%的市的市场场份份额额。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数2.2.缺缺点点(1)(1)对对埋深有一定的要求，埋深有一定的要求，当覆土太浅当覆土太浅时时，开挖面，开挖面难难以以稳稳定定；(2)(2)当曲当曲线线半径半径过过小小时时，盾构盾构转转弯弯较为较为困困难难

9、；(3)(3)盾构施工盾构施工时时，由于，由于压压力力难难控制，将可能引起地表隆起和沉陷，控制，将可能引起地表隆起和沉陷，需需 要采取要采取严严格的技格的技术术措施来控制地面沉陷措施来控制地面沉陷；(4)(4)盾构法采用的装配式盾构法采用的装配式衬衬砌，砌，易漏水，故易漏水，故对对其防水性能要求高其防水性能要求高。3.3.适用条适用条件件(1)(1)地地质质条件：条件：是一种是一种适用于适用于软软土或土或软软岩岩的施工机的施工机械械(2)(2)盾构埋深：盾构埋深：一般埋深一般埋深应应大于大于1.0D(D1.0D(D为为盾构的直径盾构的直径)(3)(3)地地铁铁区区间间：特特别别适合在适合在城市

10、中心区施城市中心区施工工(4)(4)地地铁车铁车站：站：可用，如三拱塔柱式、立柱式可用，如三拱塔柱式、立柱式车车站站等等盾构的基本组成沿沿长长度基本上可度基本上可分分为为三部分三部分：1.1.前部前部切口切口环环或切削刀或切削刀盘盘2.2.中部中部支承支承环环3.3.后部后部盾盾尾尾基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数盾构机构造因盾构机构造因类类型的不同，其部件和系型的不同，其部件和系统结统结构会各有不同，构会各有不同，但但 主要部件及其原理大同小异。主要由以下几部分主要部件及其原理大同

11、小异。主要由以下几部分组组成成：基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数2 推进系统推推进设备进设备由由盾构千斤盾构千斤顶顶和液和液压压装置装置组组成成。1.1.盾构千斤盾构千斤顶顶是盾构推是盾构推进进和和调调整方向的主要整方向的主要设备设备，千斤，千斤顶顶必必须须具有足具有足够够的的顶进顶进能能 力，以克服盾构推力，以克服盾构推进时进时所遇到阻力。所遇到阻力。这这些阻力主要有些阻力主要有:盾构前面地盾构前面地层层的正面阻力、盾构外表面与地的正面阻力、盾构外表面与地层间层间的摩擦力、盾构的摩

12、擦力、盾构内内表面与表面与衬衬砌砌间间的摩擦力的摩擦力。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数2.2.液液压压装装置置液液压压装置由装置由输输油油泵泵、高、高压压油油泵泵、控制油、控制油泵泵及一系列管路和操及一系列管路和操纵纵 阀阀件构成件构成。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数4 管片拼装系统1.1.主要构成与功能要主要构成与功能要求求(1)(1)主要构主要构成成管片拼装系管片拼装系统统位于盾尾区域，位于盾尾区域，用于安装用于安装衬衬砌管片砌管片(钢

13、钢筋混凝土管片筋混凝土管片)。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数5 主要辅助系统1.1.同步注同步注浆浆系系统统盾盾构构机机掘掘进进的的同同时时，通通过过同同步步注注浆浆系系统统将将浆浆液液同同步步注注入入管管片片和和开开 挖挖洞洞身身之之间间的的环环形形间间隙隙之之中中，以以提提高高隧隧道道的的防防水水性性，防防止止施施工工区区域域地地表表 沉沉降降。另另一一方方面面，由由于于充充填填及及时时，对对刚刚拼拼好好的的几几环环管管片片的的支支撑撑和和承承托托作作 用加用加强强。同同步步注

14、注浆浆系系统统一一般般有有 单单液液(砂砂浆浆)注注浆浆系系统统和和双双液液 同步注同步注浆浆系系统统两种形式两种形式。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成2.2.盾尾密封系盾尾密封系统统(1)(1)功能：功能：盾尾密封系盾尾密封系统设统设在在 盾构机壳体最尾部，目的盾构机壳体最尾部，目的是是为为了了 防止盾体外的泥防止盾体外的泥浆浆、水等从盾、水等从盾尾尾 与管片交接与管片交接处进处进入盾体入盾体。(2)(2)构成：盾尾密封系构成：盾尾密封系统统一一般般 由由焊焊接在盾尾内接在盾尾内侧侧的的3 3道道钢丝钢丝刷刷

15、型型 盾尾密封盾尾密封刷和盾尾油盾尾密封盾尾密封刷和盾尾油脂脂 注射系注射系统组统组成成。盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数3.3.皮皮带带运运输输机系机系统统皮皮带带运运输输机系机系统统安装在盾构台安装在盾构台车车上方，上方，功能是运功能是运输输从螺旋从螺旋输输送机排送机排出出 的渣土到渣土运的渣土到渣土运输车输车。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数4.4.数据采集系数据采集系统统盾构机盾构机发发展到今天，展到今天，已已经发经发展成机、展成机、电电、液、一体化，自、液、一体化，自动动化程化

16、程度度 非常高的施工非常高的施工设备设备。在盾构施工在盾构施工过过程中，系程中，系统统可以通可以通过过PLCPLC采集盾构机上的采集盾构机上的传传感器感器数数 据，据，然后将数据然后将数据传传送送给给操作室的操作触摸屏，操作室的操作触摸屏，在上在上进进行数据的行数据的记录记录、储储 存、存、显显示和分析示和分析。收收集集的的数数据据按按照照一一定定格格式式记记 录录在在电电脑脑硬硬盘盘内内。用用户户可可以以随随时时导导 出分析、出分析、备备份份。基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成5.5.控制系控制系统统对对盾盾构构施施工工掘掘进进过过程程进进行行实实 时时画画面面显显示示控控制制与与

17、数数据据输输出出等等管管理理 工工作作。盾盾构构控控制制系系统统分分盾盾构构控控制制室室 和地面控制室和地面控制室。盾盾构构控控制制室室布布置置在在台台车车上上，内内设设有有监监控控台台来来控控制制盾盾构构掘掘进进时时各各 种旋种旋钮钮。地地面面控控制制室室主主要要监监控控地地下下和和 地面的各个施工地面的各个施工环节环节。盾构的基本参数盾构的基本参数盾构主要盾构主要监监控画面控画面推推进进画面画面主油箱画面主油箱画面监监控系控系统统画面画面集中集中润润滑画面滑画面同步注同步注浆浆画面画面刀刀盘盘画面画面5.5.控制系控制系统统基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基

18、本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数6.6.后配套台后配套台车车系系统统主要主要为为盾构机各种后配套盾构机各种后配套设备设备的台的台车编组车编组。台台车车一一侧设计侧设计有人行走道有人行走道、安装照明装置、通、安装照明装置、通讯电话讯电话等装置等装置。D d 2(x)盾构直径盾构直径计计算算图图盾尾空隙是指盾壳盾尾空隙是指盾壳钢钢板内表面与管片板内表面与管片衬衬砌外表面之砌外表面之间间的空隙的空隙。盾尾空隙可由下式盾尾空隙可由下式计计算算：x ML/d根据根据实际经验实际经验，盾尾空隙一般取盾尾空隙一般取202040mm40mm。基本概念基本概念盾构的

19、基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数基本概念基本概念盾构的基本盾构的基本组组成成盾构的基本参数盾构的基本参数2.2.盾构盾构长长度和灵敏度和灵敏度度盾构盾构长长度与直径之比度与直径之比(L/D)(L/D)称称为为盾构灵敏度盾构灵敏度，其，其值值越小，盾构操越小，盾构操作作 越灵活，一般越灵活，一般：小型盾构小型盾构(D=2(D=23m)3m)的灵敏度的灵敏度约为约为1.51.5左右左右；中型盾构中型盾构(D=3(D=36m)6m)的灵敏度的灵敏度约为约为1.01.0左右左右；大型盾构大型盾构(D(D6m)6m)的灵敏度的灵敏度约为约为0.750.75左右左右。盾构盾构总长总长度由切口度由切口环环、支承、支承环环和盾尾三部分和盾尾三部分组组成成，不包括盾构，不包括盾构内内 部部设备设备超出盾尾的部分，如后方平台、螺旋超出盾尾的部分，如后方平台、螺旋输输送机等送机等。