《盾构施工技术》

2、基本掌握盾构的施工原理； 

3、了解盾构的施工过程。 

2、能理解盾构与硬岩掘进机的本质区别。 

3、掌握盾构工法三要素。 

第一章 盾构概论 

第一节盾构及盾构施工基本原理 

讲述 

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应用示例 

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归纳 

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“盾构”一词中的“盾”可理解为起隐蔽及保护作用，能保持开挖过程稳定及安全的钢制壳体；而“构”则可理解为预制管片的衬砌及壁后注浆体所组成的隧道支承结构。 

盾构。即盾构掘进机，简称盾构机，是一种用于软土隧道暗挖施工,具有金属外壳,壳内装有整机及辅助设备,在其掩护下进行土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业，而使隧道一次成形的机械。 

土体开挖：利用装在盾构前面可以转动的刀盘（刀盘上装有各种刀具），切削出大于隧道内径的空间。 

土渣排运：利用螺旋输送机将土仓内渣土或利用泥水循环系统将泥水仓内的泥浆排送至地面。（即机型不同，则排渣方式不同）。 

整机推进：盾构壳体内壁装的多个推进油的缸，顶推在拼装成环的管片端面上，使盾构向前掘进。 

 管片安装：将预制好的管片由装在盾构内的管片安装机自动拼装成环形成隧道内壁。（盾构外形如图所示：刀盘、盾壳、盾构主机，后配套设施，总长度最大可达132米之多） 

是一种专用的工程机械（主要用于软土隧道开挖），不同地质条件、不同水文情况、不同隧道尺寸，必须设计不同的盾构。我们把盾构的这种适应性设计制造过程称之为“量身定做”。 

现代盾构集光、机、电、液、传感、信息技术于一体高自动化机械。既可完成开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌外、还具有壁后同步注浆及自动测量导向纠偏等功能。使隧道开挖成为工厂化生产，即自动化施工，流水线作业。 

盾构设计与制造涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科，该装备可靠性、适应性要求极高。被公认为是衡量一个国家装备制造业水平和能力高低的最具代表性的重大关键装备。 

目前国外最先进的盾构采用类似机器人技术，高度集成计算机控制技术、网络远程通讯遥控技术、现代传感检测技术、激光精确导向技术、超前地质探测技术等使盾构安全适应性、自动化程度、智能化程度越来越高。 

  随着城市化进程的加快，城市地下空间的进一步的利用，城市地铁隧道的需求越来越大，而采用盾构法开发地下空间已成为城市隧道建设的主流。 

因为采用盾构工法施工隧道与传统施工方法比较具有高速、优盾、高效、安全、环保、不受气候条件影响，对城市功能影响小等特点。 

用途：广泛用于地铁、铁路、公路、市政、供电、通讯等隧道工程的施工。 

如长沙地铁2号线13个掘进标段，其中就有10个标段采用盾构法施工，使用14台盾构掘进（2台泥水盾构，12台长沙生产的土压平衡盾构），另有两条公路过江隧道也正在紧张施工之中。 

二、盾构法施工的基本原理 

综上所述，实质上盾构是一种即能支承地层压力，又能在地层中掘进施工的机械。 

盾构法施工的基本原理：是指外形与隧道横截面相同，但尺寸比隧道外形稍大的钢筒压入地中构成保护掘进设备的外壳，而掘进设备沿着隧道轴线向前推进的同时开挖土层，排出渣土。这个钢壳在最初或最后的隧道的衬砌建成以前总是防护着开挖出的空洞且承受着周围地层的压力还要防止地下水的侵入； 

而隧道衬砌，则由盾构内的管片拼装机将预制的管片拼装成环推出盾尾，连接成隧道内衬； 

同步注浆系统用（凝固时间快，早其强度高）水泥砂浆，填充管片后的建筑空隙支承土层成为永久性内壁。 

而盾构原理中最重要的是能利用盾构压力仓产生的泥水压或渣土压力平衡开挖面的土压和地下水压力，在开挖过程中防止开挖面（或称工作面、掌子面）变形崩塌，有效控制地面沉降，同时防止地下水浸入，从而保证施工过程安全，所以能适应于软土隧道的开挖。（如图所示：从外形来看，与硬岩掘进机区别不是很大） 

盾构与硬岩掘进机的最大区别在于开挖面的稳定. 

即盾构具有泥水压或土压等维护掌子面稳定的功能. 

利用泥浆压力平衡开挖面的土压力和地下水压力的盾构称之为泥水平衡盾构。 

采用渣土压力平衡开挖面压力的盾构称之为土压平衡盾构。 

所以盾构施工的工作原理主要表现在 

     1，稳定开挖面（或工作面、掌子面）、 

     2、掘进与排土、 

     3、管片衬砌及壁后同步注浆 

  由上述盾构工法三要素组成的自动的连续的隧道施工过程。 

三、盾构施工的主要程序 

建造盾构工作井（分始发和接收井）、盾构组装调试、端头地层加固、盾构始发、盾构连续掘进、盾构的接收、解体、转场。 

盾构施工技术，主要讲授两种主力机型的结构、支护原理、盾构法隧道施工中的施工方法、施工技术、施工手段和施工管理。结合施工实例介绍施工过程。重点放在盾构的结构及施工方法上。 

盾构机结构：有钢制外壳，有旋转刀盘，能在地层中推进，能自动衬砌隧道内壁，同步填充建筑间隙，还能保持开挖面稳定，有效防止地面沉降。 

是隧道施工的现代化装备。