第六讲盾构衬砌结构Word文件下载.docx

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构成盾构法的主要内容是：

先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构成盾构法的主要内容是：

先在隧道某段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，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推进。

盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构向另一竖井或基坑的设计预留孔推进。

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。

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。

盾构法施工盾构法施工什么是盾构技术？

盾构（盾构（shield）是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水）是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市居民区修建隧道的一种机械。

层，特别是河底、海底，以及城市居民区修建隧道的一种机械。

头部可以安全地开挖地层头部可以安全地开挖地层,尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌。

隧道永久衬砌。

盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。

适用条件适用条件在在松软含水地层中松软含水地层中修建隧道、水底隧道及地下铁道时采用各种不同形式的盾修建隧道、水底隧道及地下铁道时采用各种不同形式的盾构施工最有意义；

构施工最有意义；

暗挖施工，不受地面暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节等交通、河道、航运、潮汐、季节等条件条件的影响。

的影响。

发展历史发展历史用盾构法修建隧道用盾构法修建隧道开始于开始于1818年，法国工程师布鲁诺尔；

年，法国工程师布鲁诺尔；

1825年在英国泰晤士河下年在英国泰晤士河下首次用矩形盾构首次用矩形盾构建造隧道；

建造隧道；

近代，近代，日本盾构法日本盾构法得到了迅速发展，用途越来越广，并研制了大量新型盾得到了迅速发展，用途越来越广，并研制了大量新型盾构；

构；

我国于我国于1957年年北京下水道工程中北京下水道工程中首次首次出现出现2.6m小盾构；

小盾构；

上海市上海市延安东路延安东路过江道路隧道过江道路隧道使用使用11.0m直径的大盾构；

直径的大盾构；

双圆式盾构：

上海轨道交通8号线采用的双圆盾构式盾双圆构按形状分类按形状分类大致有大致有圆形（又称半盾构）、矩圆形（又称半盾构）、矩形、马蹄形形、马蹄形等几种。

等几种。

圆形圆形因其抵抗水土压力较理想，因其抵抗水土压力较理想，衬砌拼装简便，构件可以互换，衬砌拼装简便，构件可以互换，较为通用，数量最多。

较为通用，数量最多。

圆形盾构中，圆形盾构中，敞胸盾构和闭胸盾敞胸盾构和闭胸盾构构两大类。

两大类。

盾构的盾构的构造构造和和分类分类盾构壳体盾构壳体推进系统推进系统拼装系统拼装系统出土系统出土系统盾构壳体是由切口环、支承环、盾尾与竖直隔切口环、支承环、盾尾与竖直隔板、水平隔板板、水平隔板组成。

主要构件是盾构千斤顶盾构千斤顶和液压设备液压设备。

衬砌管片安装是在盾尾中进行的，主要设备是衬砌拼装器（亦称举重臂），衬砌拼装器（亦称举重臂），一般安装在支承环上。

可采用有轨、无轨和管道运输的形式；

与盾构挖土系统相匹配。

切口环切口环支承环支承环盾尾盾尾水平隔板水平隔板竖直隔板竖直隔板盾构机类型盾构机类型盾构机按照工作原理及发展史可将盾构分为如下几种盾构：

盾构机按照工作原理及发展史可将盾构分为如下几种盾构：

密封式盾构：

泥水平衡式盾构、土压平衡式盾构密封式盾构：

泥水平衡式盾构、土压平衡式盾构全敞开式盾构：

手掘式、半机械式、机械式全敞开式盾构：

手掘式、半机械式、机械式半敞开式盾构：

挤压式盾构半敞开式盾构：

挤压式盾构挖掘方式构造类型盾构名称开挖面稳定措施适用地层附注人工开挖（手掘式）敞胸普通盾构临时挡板、支撑千斤顶地质稳定或松软均可辅以气压、人工井点降水及其它地层加固措施棚式盾构将开挖面分成几层，利用砂的安息角和棚的磨擦砂性土网格式盾构利用土和钢制网状硌栅的磨擦粘土淤泥闭胸半挤压盾构胸板局部开孔依赖盾构千斤顶推力土砂自然流入软可塑的粘性土全挤压盾构胸板无孔、不进土淤泥半机械式敞胸反铲式盾构手掘式盾构装上反铲挖土机土质坚硬稳定开挖面能自立辅助措施旋转式盾构同上，装上软岩掘进机软岩机械式敞胸旋转刀盘式盾构单刀盘加面板多刀盘加面板软岩辅助措施闭胸局中气压盾构面板和隔板间加气压多水松软地层不再另设辅助措施泥水加压盾构面板和隔板间加压力泥水含水地层、冲积层、洪积层辅助措施土压平衡盾构（加水式、加泥式）面板和隔板间充满土砂容积产生的压力与开挖面处的地层压力保持平衡淤泥、淤泥混砂辅助措施泥水平衡盾构掘进机结构示意图泥水平衡盾构机泥水平衡盾构机泥水气压平衡盾构是通过在支承环前面装置隔板的密封舱中，注入适当压力泥水气压平衡盾构是通过在支承环前面装置隔板的密封舱中，注入适当压力的泥浆使其在开挖面形成泥膜，支承正面土体，通过控制中心泥水液面高度，维持开的泥浆使其在开挖面形成泥膜，支承正面土体，通过控制中心泥水液面高度，维持开挖面压力稳定。

挖面压力稳定。

泥水盾构掘进机对于隧道面可被泥水加压所支撑的土质条件很理想，适泥水盾构掘进机对于隧道面可被泥水加压所支撑的土质条件很理想，适用于应付各种困难地层和控制地表沉降。

挖出的土以泥水形式由管道运输，而砾用于应付各种困难地层和控制地表沉降。

挖出的土以泥水形式由管道运输，而砾石可压碎后被管道运输或在管道输送中途被移走。

石可压碎后被管道运输或在管道输送中途被移走。

泥水平衡盾构掘进机工法示意图泥水平衡盾构机工作原理泥水平衡盾构机工作原理泥水处理装置地下水位高、水压大的地层中特别适合使用泥水盾构，因泥水地下水位高、水压大的地层中特别适合使用泥水盾构，因泥水盾构是将水、土及添加剂混合制成的泥水经输送管道压入泥水舱，用泥盾构是将水、土及添加剂混合制成的泥水经输送管道压入泥水舱，用泥水压来平衡掌子面的水土压。

掘进时刀盘切削下来的土砂进入泥水舱，水压来平衡掌子面的水土压。

掘进时刀盘切削下来的土砂进入泥水舱，搅拌后经泥浆泵送到地表的泥水分离系统，待水土分离后再把滤除掘削搅拌后经泥浆泵送到地表的泥水分离系统，待水土分离后再把滤除掘削土砂的泥水重新压送回泥水舱。

如此不断循环完成掘削、排土、推进。

土砂的泥水重新压送回泥水舱。

在盾构中泥水平衡式盾构对地层的扰动最小，地面沉降最小。

泥水平衡盾构适用土层泥水平衡盾构适用土层盾构机示意图盾构机照片对于泥水盾构，因其掌子面前方泥水成膜的关系，其刀盘、刀具的对于泥水盾构，因其掌子面前方泥水成膜的关系，其刀盘、刀具的耐磨性比土压盾构要好，但在砂砾地层中使用，耐磨性比土压盾构要好，但在砂砾地层中使用，排泥管的磨耗排泥管的磨耗是比较严重的是比较严重的，需要采取耐磨措施。

至于泥水盾构的密封措施，盾尾止水刷需采用将密封，需要采取耐磨措施。

至于泥水盾构的密封措施，盾尾止水刷需采用将密封材料或润滑脂压入钢丝刷间或用材料或润滑脂压入钢丝刷间或用4道密封承受高水压。

泥水盾构对地层稳定道密封承受高水压。

泥水盾构对地层稳定性的控制较好，但工艺复杂且辅助设备多，尤其是需要性的控制较好，但工艺复杂且辅助设备多，尤其是需要泥水处理设备，占地泥水处理设备，占地面积大，费用较高面积大，费用较高。

泥水平衡盾构优缺点泥水平衡盾构优缺点泥水平衡盾构结构示意图土压平衡盾构机土压平衡盾构机土压平衡式盾构土压平衡式盾构（EPBS）（EPBS）自自19741974年在日本首次使用以来，以其独特的优势已广泛用于年在日本首次使用以来，以其独特的优势已广泛用于世界各地的隧道工程中。

目前，土压平衡式盾构在全国地铁、市政、能源等工程建设中得世界各地的隧道工程中。

目前，土压平衡式盾构在全国地铁、市政、能源等工程建设中得到更为广泛的应用。

实践证明，土压平衡式盾构因其能较好地控制地表沉降、保护环境、到更为广泛的应用。

实践证明，土压平衡式盾构因其能较好地控制地表沉降、保护环境、适应在市区和建筑密集处施工等优点，在我国正走向普及。

适应在市区和建筑密集处施工等优点，在我国正走向普及。

土压平衡盾构工法示意图土压平衡盾构法基本原理是用有形钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前土压平衡盾构法基本原理是用有形钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进，这个钢制组件就是盾构，土压平衡盾构是通过盾构土压舱中土压控制平衡刀盘推进，这个钢制组件就是盾构，土压平衡盾构是通过盾构土压舱中土压控制平衡刀盘前方土压力和地下水压力，使掘进工作面保持稳定。

前方土压力和地下水压力，使掘进工作面保持稳定。

土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构优点：

土压平衡盾构优点：

（1）土压平衡盾构可节省泥水处理设备费用，造价比泥水盾构低，对周围环境）土压平衡盾构可节省泥水处理设备费用，造价比泥水盾构低，对周围环境无污染。

通过大量的工程实践，土压平衡盾构已大大地显示出技术经济上的优越无污染。

通过大量的工程实践，土压平衡盾构已大大地显示出技术经济上的优越性，因而得到了快速的发展和推广，成为当前隧道施工的首选方案。

性，因而得到了快速的发展和推广，成为当前隧道施工的首选方案。

（2）根据不同的施工条件和地质要求，可采用不同的开挖面稳定装置和排土方）根据不同的施工条件和地质要求，可采用不同的开挖面稳定装置和排土方式，设计成不同类型的土压平衡盾构，使其能适应从松软粘性土至砂卵石土层范式，设计成不同类型的土压平衡盾构，使其能适应从松软粘性土至砂卵石土层范围内的各种土层，较好地稳定开挖面地层，减小和防止地面沉降、变形，提高隧围内的各种土层，较好地稳定开挖面地层，减小和防止地面沉降、变形，提高隧道施工质量。

道施工质量。

（3）加泥型土压平衡盾构是在普通型土压平衡盾构的基础上通过盾构配备加泥）加泥型土压平衡盾构是在普通型土压平衡盾构的基础上通过盾构配备加泥、泡沫及水装置加入添加剂、泡沫及水装置加入添加剂（膨润土或高效发泡剂膨润土或高效发泡剂），扩大对地层的适应性，通，扩大对地层的适应性，通过刀盘开挖搅拌作用，使注入的添加剂与开挖下的泥土混合，而将泥土转变为具过刀盘开挖搅拌作用，使注入的添加剂与开挖下的泥土混合，而将泥土转变为具有流动性好和不透水性的泥土，及时充满泥土舱和螺旋输送机体内全部空间，随有流动性好和不透水性的泥土，及时充满泥土舱和螺旋输送机体内全部空间，随着盾构的不断推进而顺利地由螺旋输送机排土口排出；

着盾构的不断推进而顺利地由螺旋输送机排土口排出；

土压平衡盾构缺点：

土压平衡盾构，必须解决的几个关键问题是土压平衡盾构，必须解决的几个关键问题是:

（1）刀盘、刀具的耐磨性）刀盘、刀具的耐磨性;

（2）如何破碎大粒径漂石）如何破碎大粒径漂石;

（3）如何防止喷涌以及盾构的密封性能。

）如何防止喷涌以及盾构的密封性能。

土压平衡盾构机优、缺点土压平衡盾构机优、缺点敞开式盾构掘削面呈敞露状态，故挖掘状态是干挖态，所以出土效率高。

这种敞开式盾构掘削面呈敞露状态，故挖掘状态是干挖态，所以出土效率高。

这种形式的盾构可根据其机械化程度的差异，分为人工式、半机械式、