3 第1章 盾构发展概要
简述盾构的发展历程
简述盾构的发展历程
盾构是一种在地下挖掘隧道的机械方法。
它可以有效地挖掘地下隧道，广泛用于城市地铁、隧道和水利工程等建设中。
以下是盾构发展历程的简述。
盾构的起源可以追溯到19世纪下半叶，当时的挖掘工作主要依靠人工和爆破技术。
然而，这种方法在城市建设中面临着很多困难，如噪音、震荡和地表沉降等问题。
因此，人们开始寻找一种更加安全高效的地下挖掘方法。
20世纪初，人们开始尝试使用盾构机进行地下隧道的挖掘。
最早的盾构机是通过人力推动的，但工作效率较低。
随着机械技术的不断发展，盾构机的壁厚、轴重和推进力不断增加，使其能够适应更复杂的地质条件和更大直径隧道的挖掘。
在20世纪中叶，盾构机的发展进入了一个全新的时代。
随着液压系统、控制系统和推进系统的引入，盾构机的性能得到了显著提升。
这些技术的应用使得盾构机能够应对更大规模、更复杂的地下挖掘工程。
21世纪以来，盾构机的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1. 大型盾构机的兴起：盾构机的尺寸和功能不断提高，能够满足更大直径隧道的挖掘需求。
2. 自动化和智能化：随着电子技术和计算机技术的进步，盾构机的自动化和智能化水平不断提高。
自动化系统可以实现盾构
机的自主导航、地质探测和控制等功能。
3. 环保和节能：在盾构机设计和使用过程中，越来越重视环保和节能要求。
采用有效的排放控制和能源管理技术，减少工程对环境的影响。
总的来说，盾构机的发展历程经历了从人力推动到机械化、自动化和智能化的过程。
今后，盾构技术将继续发展，为地下挖掘工程提供更高效、安全和环保的解决方案。
盾构技术总结摘要范文
随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断深化，盾构技术在隧道工程中的应用日益广泛。
盾构法施工以其高效、环保、安全等优势，成为地下空间开发的重要手段。
以下是对盾构技术发展历程、关键技术、应用现状及未来展望的总结摘要。
一、盾构技术发展历程盾构技术起源于19世纪末，历经百余年的发展，从最初的单一模式逐步演变为多种类型，如土压平衡盾构、泥水盾构、双模式盾构等。
近年来，随着我国基础设施建设的快速发展，盾构技术取得了显著进步，尤其在超大直径盾构、长距离隧道、复杂地质条件下的施工等方面取得了重要突破。
二、盾构关键技术1. 盾构设备设计：盾构设备是盾构法施工的核心，包括盾构机本体、刀盘、推进系统、驱动系统、导向系统等。
随着技术的不断进步，盾构设备的设计更加注重高效、节能、环保和智能化。
2. 地质勘察与隧道设计：地质勘察是盾构施工的前提，通过地质勘察可以了解隧道所处的地质条件，为隧道设计提供依据。
隧道设计主要包括隧道断面设计、支护结构设计、防水设计等。
3. 盾构施工技术：盾构施工技术主要包括盾构掘进、隧道衬砌、同步注浆、地下连续墙施工等。
其中，盾构掘进技术是盾构施工的关键环节，包括掘进参数控制、掘进速度控制、盾构姿态控制等。
4. 盾构施工信息化技术：随着信息化技术的快速发展，盾构施工信息化技术也得到了广泛应用，如盾构机远程监控、地质实时探测、施工数据管理等。
三、盾构技术应用现状盾构技术在隧道工程中的应用已遍布全球，尤其在地铁、市政、公路、铁路等领域取得了显著成果。
我国盾构技术已达到国际先进水平，在超大直径盾构、长距离隧道、复杂地质条件下的施工等方面具有明显优势。
四、盾构技术未来展望1. 超大直径盾构技术：随着城市化进程的加快，超大直径盾构技术在隧道工程中的应用将更加广泛。
未来，超大直径盾构技术将朝着更高效、更智能、更环保的方向发展。
2. 长距离隧道施工技术：长距离隧道施工技术是盾构技术发展的一个重要方向。
未来，长距离隧道施工技术将注重提高施工效率、降低施工成本、确保施工安全。
盾构施工概论
日本三菱是一家具有100多年历史的企业集团，目前的经营范围除保持传统的造船 业、汽车制造业和化工业外，还涉及金融领域，近些年来并涉足核能源、宇宙航天、 生态环境和深海开发等尖端技术领域；其属下的直系企业有29家，三菱重工是其中的 一家，为世界各地提供软、硬土盾构掘进设备的建设机械部是三菱重工旗下神户造船 所的一个分支。 从1939年制造日本第一台手掘盾构机起，至2003年神户造船所就一共制造了1608 台盾构机，其中包括土压平衡、泥水平衡、双圆、三圆、MMST等各种类型，数量和 种类可谓世界第一，技术居国际之首。如开挖英法海峡交通隧道用的盾构机，其中就 有两台是该公司制造的。曾向法国里昂地区提供直径为11m的土压平衡式盾构机，为 上海延安东路第二条过江隧道工程生产泥水加压式盾构机，为东京湾海底隧道生产了 直径14.14m的泥水加压式盾构机等。 在这1608台盾构中，日本三菱创造了多个第一。除第一台日本手掘盾构外，1970年 三菱制造了日本最早的泥水盾构，直径7290mm；1986年制造了马蹄形机械挖掘盾构； 1989年为英法海峡隧道提供了2台土压盾构；1991年制造了马蹄形的ECL盾构；1992 年为法国里昂高速公路制造了直径为10.96m的土压盾构；1993年制造了迄今最大的双 圆盾构；1994年为日本东京湾隧道制造了3台当时最大的泥水盾构；1995年制造了三 圆盾构；1996年，为满足共同沟施工需要，制造了7950mm×5420mm的矩形盾构； 同年又完成了球形刀盘盾构。 1997年三菱为川崎高速提供了MMST盾构；同年三菱又将泥土加压盾构的直径刷新为 11.52m；1999年三菱生产了第一台子母盾构；2001年在大阪共同沟工程项目中，三菱 制造了最大的MSD盾构，直径为8.07m，解决了盾构对接技术。
几个历史阶段
盾构施工概况
第一节盾构施工概况一.盾构法基本概念盾构法是在地面下暗挖隧道的一种施工方法。
当代城市建筑、公用设施和各种交通日益繁杂，市区明挖隧道施工，对城市生活的干扰问题日趋严重，特别在市区中心遇到隧道埋深较大，地质复杂的情况，若用明挖法建造隧道则很难实现。
在这种条件下采用盾构法对城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道建设具有明显优点。
此外，在建造穿越水域、沼泽地和山地的公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往因它在特定条件下的经济合理性及技术方面的优势而得到采用。
盾构法施工的概貌如图1所示。
构成盾构法施工的主要内容是：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开孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计孔洞推进。
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隧道衬砌结构，再传到竖井或基坑的后靠壁上，盾构是这种施工方法中最主要的独特的施工机具。
它是一个能支承地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以拼装一至二环预制的隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的空隙中压注足够的浆体，以防止隧道及地面下沉。
在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
使用盾构法，往往需要根据穿越土层的工程地质水文地质特点辅以其他施工技术措施。
主要有：1.疏干掘进土层中地下水的措施；2.稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；3.隧道衬砌的防水堵漏技术；4.配合施工的监测技术；5.气压施工中的劳动防护措施；6.开挖土方的运输及处理方法等。
图1盾构施工概貌1 —盾构；2 —盾构千斤顶；3—盾构正面网格；4—出土转盘；5—出土皮带运输机；6 —管片拼装机；7 —管片；8—压浆泵；9 —压浆孔；10—出土机；11 —由管片组成的隧道衬砌结构；12—在盾尾空隙的压浆；13 —后盾管片；14 —竖井。
盾构TBM的起源与发展
构机、泥水平衡盾构机、硬岩盾构机等， 通过不断改进和优化，提高了盾构机的
以满足不同地质条件的施工需求。
掘进效率、施工安全和工程质量。
技术挑战
盾构TBM技术在施工过程中面临多种挑战，如复杂的地质条件、长距离掘进、环境 保护等。
在复杂地质条件下，如软硬不均、断裂带等，盾构机的掘进控制和刀具磨损问题尤 为突出，需要采取相应的技术措施来应对。
未来盾构TBM技术的应用领域将进一步拓展，如核 电、输水隧洞等工程建设领域。同时，针对不同地质 条件的适应性研究和技术创新将成为盾构TBM技术 发展的重要方向。
05
盾构TBM的未来展望
市场需求展望
城市地铁建设
随着城市化进程加速，地 铁建设需求将持续增长， 盾构TBM将在地铁隧道施 工中发挥重要作用。
水利工程
随着国家对水利基础设施 建设的重视，盾构TBM在 水利工程中的应用将逐渐 增多。
地下空间开发
随着城市地下空间的开发 利用，盾构TBM在地下商 业街、停车场等建设项目 中将有广泛应用。
技术发展展望
智能化技术
01
未来盾构TBM将更加智能化，实现自动化掘进、智能控制和远
程监控等功能。
高效破岩技术
第三阶段的发展
20世纪末至21世纪初
盾构TBM技术进入高速发展期，开始应用于大型水利工程、核电 站、石油天然气等领域。
21世纪初至今
盾构TBM技术不断创新和完善，出现了全自动化、智能化盾构机， 提高了施工效率和安全性。
总结词
这一阶段的发展主要集中在提高盾构TBM的技术水平和应用领域， 推动了相关产业的升级和发展。
城市地下空间开发领域
地下商场
利用盾构TBM挖掘大型地下商场的通 道和空间。
盾构简史、始发
上路
海南
延线
安隧
东
道 1994年
上杨 海浦 地线
铁
2003年
双圆盾构
泥水平衡式盾构
土压平衡式盾构
网格式式盾构
手掘式盾构
1 土体 2 刀盘 3 土仓 4 压力墙 5 千斤顶 6 螺旋输送机 7 管片拼装机 8 衬砌
开挖示意图 土压平衡盾构机工作原理
马达驱动刀盘旋转切削 土体，盾构机液压千斤 顶将盾构机向前推进， 并向密封仓内加入塑流 化改性材料，与开挖面 切削下来的土体经过充 分搅拌，形成具有一定 塑流性和透水性低的塑 流体，设置盾构机推进 千斤顶速度与螺旋输送 机向外排土的速度相匹 配，经舱内塑流体向开 挖面传递设定的平衡压 力，实现盾构机始终在 保持动态平衡的条件下 连续向前推进。
始发技术包括 1. 洞口端头处理（软土无自稳能力的地层中)； 2. 洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）； 3. 盾构始发基座的设计加工、定位安装； 4. 始发用反力架的设计加工、就位； 5. 支撑系统、洞门密封装置的安装；
设计轴线
纠偏 曲线
结构面
盾构始发井 始发方向
根据始发基座受力特点，建立如下三维模型进行计算：
机械式盾构 TBM 气压式盾构 开挖面的稳定
第一篇盾构发展概要与应用
•
1966年， 北京城建集团 前身基建工程 兵为修建北京 地铁，研制网 格式压缩混凝 土盾构成功地 进行了试验。
• 1973年，采用1台直径3.6m的水力机械化出土网格盾 构和2台直径4.3m的网格挤压盾构，在上海金山石化 总厂修建了1条污水排放隧道和2条引水隧道。 • 1980年，上海市进行了地铁1号线试验段施工，研制了 1台直径6.412m网格挤压盾构，在淤泥质粘土地层中 掘进隧道1130m。 • 1982年，上海外滩的延安东路北线越江隧道工程1476m 圆形主隧道采用上海隧道股份设计、江南造船厂制造 的直径11.3m网格挤压水力出土盾构施工。▼
2.3
插刀盾构的开发与应用
• 1986年，中铁隧道集团开始研制半断面插刀盾 构，并成功用于修建北京地铁复兴门折返线。 • 半断面插刀盾构将“盾构法”与“浅埋暗挖法” 紧密结合，取消了小导管超前注浆，在盾构壳 体和尾板的保护下，进行地铁隧道上半断面的 开挖。
2.4
土压平衡盾构的引进与开发
1987年，上海隧道股份研制 成功了我国第一台4.35m加泥 式土压平衡盾构 。 1990年，上海地铁1号线工程 全线开工，18km区间隧道引进 采用7台由法国FCB公司制造的 6.34m土压平衡盾构。
• 研究试验及设计：
• （2）其次，我国在系统集成技术方面，特别是关键 技术尚没有形成真正的自主设计能力。 • （3）第三，刀具及刀盘设计技术在地质适应性设计 方面缺少完整的理论依据，经验数据和可靠的试验数 据。
• 制造加工及配套：
• 结构设计形式单一，目前国内还在研制单圆结构，国外 已有双圆、三圆、球体盾构等多种形式。 • 国内相关配套设备生产技术相对落后，许多关键设备还 需要进口，影响盾构的国产化进程。如盾构刀盘驱动的 主轴承、液压泵、驱动马达、液压阀件、检测元件、刀 具等质量稳定性差。 • 在衬砌、管片制作及拼装技术方面；国外已实施全自动 化拼装系统，包括混凝土管片的输送、拼装机钳住管片、 管片就位、管片接头螺栓的自动穿孔和拧紧等工序的自 动化。目前，国内盾构虽然实现了管片移动的机械化， 但是管片的对中、就位、拼装等大多数还是靠人工作业。
简述盾构的发展趋势
简述盾构的发展趋势盾构作为一种隧道施工技术，自20世纪50年代开始应用以来，其发展经历了多个阶段，取得了巨大的成功和进步。
本文将从以下几个方面简述盾构的发展趋势。
首先，盾构技术的应用范围将进一步扩大。
盾构最初应用于城市地下交通工程中，如地铁、隧道等。
随着城市化进程的加快和交通拥堵问题的日益严重，盾构技术将在更多的领域得到应用，如供水、供气、供电等地下管线的施工，以及污水管道、电缆隧道等的建设。
此外，随着人们生活水平的提高和环境保护意识的增强，盾构技术还将被应用于污水处理和垃圾处理等领域。
其次，盾构机的性能将进一步提升。
盾构机是盾构技术的核心设备，其性能的提升直接影响到工程的质量和效率。
随着科技的发展和工程需求的不断提高，盾构机的性能将不断提升。
一方面，盾构机的机械结构将更加先进，机身更轻、更坚固、更灵活，以适应各种复杂地质条件。
另一方面，盾构机将采用更先进的控制系统和自动化技术，提高施工的精度和稳定性，减少人为操作的依赖，提高工程的安全性和效率。
第三，盾构技术将向更深、更长和更大直径的隧道挑战。
随着城市的发展，地下空间的利用将变得越来越重要。
因此，盾构技术需要能够应对更深、更长和更大直径的隧道工程。
这将对盾构机的设计和施工技术提出更高的要求，同时也将促进材料科学和土力学等学科的发展。
此外，盾构技术还需要解决在更深隧道施工中可能面临的地下水压力、岩层断裂等问题。
第四，盾构技术将更加注重环保和可持续发展。
随着人们对环境问题的关注和对可持续发展的要求，盾构技术将不断改进以减少对环境的影响。
一方面，盾构工程将更加注重环境保护，减少土地占用、减少噪音和震动污染、减少土壤和水体污染等。
另一方面，盾构技术还将与其他技术相结合，如再生能源、智能化控制等，以提高能源利用效率和施工的可持续性。
总之，盾构技术作为一种重要的地下工程施工技术，其发展趋势是与城市发展、科技进步和环境保护密切相关的。
随着城市化的加快和交通拥堵问题的日益严重，盾构技术的应用范围将进一步扩大。
盾构机及其发展概况
盾构机是盾构施工中的主要施工机械。
盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它是使用盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或能保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。
盾构施工法具有自动化程度高，节省人力，施工速度快，一次成洞，不受气候影响，开挖时可控制地面沉降，减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点。
在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。
该圆柱体组件的壳体即护盾，对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起临时支承的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。
挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘包括排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。
开挖面的稳定根据土质以及地下水等情况的不同而有不同的方法，主要有开挖面的自然稳定即敞口放坡，机械式支撑稳定，压缩空气支撑稳定，泥水式支撑稳定以及土压平衡式支撑稳定等。
盾构机的构造主要由护盾、挖掘机构、推进机构、排土机构、衬砌机构及辅助机构等部分组成。
护盾一般由切口环、支撑环和盾尾三部分组成；挖掘机构主要由刀头或刀盘及其支承装置组成；推进机构主要由液压设备如油泵、油马达、油压千斤顶等组成；排土机械，泥水式主要有泥浆泵及管道，土压平衡式主要是螺旋输料器和皮带运输机；衬砌机构主要是管片自动拼装机械手；辅助机构包括壁后灌浆装置、导向测量及控制装置等。
盾构机问世至今已近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。
近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定及控制隧洞壁的降起及地表塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，一些恶劣地质如对有高水压条件的处理技术等方面的探索和研究，盾构机有较大的发展。
可根据不同的地质条件和工程要求，设计制造不同类型的盾构机以满足工程需要。
盾构技术的发展史
盾构技术的发展史
机械切削式
指与盾构直径相仿的全断面旋转 切削刀盘开挖方式。 根据地质 条件的好坏，大刀盘可分为刀架 间无封板及有封板两种。刀架间 无封板适用于土质较好的条件。 大刀盘开挖方式，在弯道施工或 纠偏是不如敞开式开挖便于超挖 。此外，清除障碍物也不如敞开 式开挖。使用大刀盘的盾构，机 械构造复杂，消耗动力较大
盾构技术的发展史
盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程 度开拓者号，总长为 64.7米，盾构部分9.08米，重量为420吨，其工作 误差不超过几毫米
价格
德国进口的盾构机大概需要人民币5000万元，日 本进口的盾构机大概需要人民币3000万元以上， 国产的盾构机价格一般在2500-5000万左右
盾构技术的 发展史
FASHION LIFE
盾构技术的发展史
盾构机是一种使用盾构法的隧 道掘进机。盾构的施工法是掘 进机在掘进的同时构建（铺设 ）隧道之“盾”（指支撑性管片 ），它区别于敞开式施工法。 国际上，广义盾构机也可以用 于岩石地层，只是区别于 敞开 式（非盾构法）的隧道掘进机 。而在我国，习惯上将用于软 土地层的隧道掘进机称为（狭 义）盾构机，将用于岩石地层 的称为（狭义）TBM
盾构技术的发展史
网格式
采用网格式开挖，开挖面由网格 梁与格板分成许多格子。开挖面 的支撑作用是由土的粘聚力和网 格厚度范围内的阻力而产生的。 当盾构推进时， 土体就从格子 里挤出来。根据土的性质，调节 网格的开孔面积。采用网格式开 挖时，在所有千斤顶缩回后，会 产生较大的盾构后退现象，导致 地表沉降，因此，在施工务必采 取有效措施，防止盾构后退
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘 该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的 压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面 挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行
简述盾构的发展历程
简述盾构的发展历程盾构是一种施工技术，用于地下开挖。
它起初是在19世纪末由英国工程师James Henry Greathead发明的，用于解决伦敦市区地下隧道建设的挑战。
随着技术的不断改进和创新，盾构在过去的一个多世纪里取得了巨大的发展。
盾构的发展历程可以追溯到1860年代。
当时，伦敦市的污水处理厂需要隧道连接，以便将污水输送到泰晤士河。
然而，由于伦敦市区地下存在的各种地质条件和建筑结构，传统的开挖方法变得困难和危险。
为了解决这个问题，Greathead发明了一种新的开挖方法，即盾构。
他的设计在1871年之后首次得以实施，在建设伦敦地铁的过程中取得了成功。
20世纪初，盾构技术在各个国家开始被广泛采用。
在美国，纽约市地下铁道的建设成为盾构技术的重要项目。
在20世纪30年代，美国建筑师John Parker发明了一种气压式盾构机，使得盾构技术能够在更困难的地质条件下使用。
这种新的盾构机被用于纽约曼哈顿区的地铁建设，条件非常苛刻，包括深层软土和高水压。
随着盾构技术的进步，它的应用范围也不断扩大。
在20世纪50-60年代，日本开始使用盾构技术建设大规模的隧道工程，包括东京的地铁系统。
日本还改进了盾构机的设计，使其更加高效和可靠。
到了20世纪70年代，盾构技术已经得到全球范围内的广泛应用。
新的发展包括了更大更强大的盾构机，以及多种类型的盾构机，适用于不同的地质条件和项目需求。
例如，硬岩盾构机用于开挖岩石，而土压平衡盾构机适用于软土和水下。
21世纪初，盾构技术取得了更大的突破和创新。
例如，液压盾构机的出现改变了传统盾构机的工作方式。
液压盾构机使用压缩空气和水流来推进盾构。
这种新型盾构机的优势在于更高的推进速度和效率，同时降低了噪音和振动。
随着城市化进程的不断加快，地下空间的利用变得越来越重要。
盾构技术在城市地下工程中扮演着至关重要的角色，包括地铁、隧道、地下管道和地下储存设施等。
盾构的发展历程展示了人类对技术的不断创新和进步。
现代隧道施工中的盾构技术发展
现代隧道施工中的盾构技术发展随着城市化进程的加速，在城市交通拥堵的问题日益凸显的情况下，地下交通工程成为缓解交通压力的重要手段。
盾构技术作为一种现代隧道施工的重要工艺，得到越来越广泛的应用和发展。
本文将着重探讨现代隧道施工中的盾构技术发展。
盾构技术是一种在地下挖掘隧道时使用的机械化掘进方法。
相比传统的爆破施工，盾构技术具有施工效率高、环保性好、施工质量可靠等优点。
随着科技的不断进步，盾构技术也在不断创新和完善。
首先，盾构机的技术在不断提高。
盾构机是盾构技术的核心设备，其发展直接影响了盾构技术的发展。
随着盾构机设计、制造和控制技术的不断创新，现代盾构机从最初的简单型到现在的复杂型和巨型，其功能和性能也得到了大幅提升。
盾构机的刀盘转速、推进力、处理土层的能力都大大增强，使得盾构技术得以在更复杂的地质条件下施工。
其次，盾构技术的施工精度和安全性也得到了显著提高。
现代盾构机的控制系统采用先进的自动化技术，可以实现对刀盘位置、推进速度、土压等参数的精确控制，提高了施工的精度和稳定性。
同时，盾构机的结构设计也更加合理，加强了对施工安全的保障。
例如，将监测系统与盾构机结合，及时发现地质变化和施工异常情况，避免事故的发生。
此外，盾构技术在环保方面的进步也是显著的。
盾构隧道施工时，利用泥水平衡法进行土层排出和液压支护，大大减少了对周边环境的破坏和污染。
另外，盾构施工还可采用液压钻孔等技术进行地下水的补给和排放，保持地下水位的平衡，从而减少对周围建筑物和地质环境的影响。
最后，盾构技术的发展也在一定程度上推动了地下空间利用的发展。
利用盾构技术可以施工不同类型的隧道，如地铁隧道、交通隧道和水利隧道等，有效缓解城市交通压力和水资源利用压力。
同时，随着隧道施工技术的不断创新，地下空间的利用也逐渐拓宽，如地下商场、地下停车场等，使城市功能更加完善。
总之，现代隧道施工中的盾构技术发展成为了缓解城市交通压力和优化城市功能的重要手段。
盾构工程概况方案
盾构工程概况方案本文将围绕盾构工程的概况方案展开介绍，包括盾构工程的定义、历史发展、工程特点、工程流程、技术创新等多个方面，以期为读者提供详尽的了解与参考。
一、盾构工程的定义盾构工程是指利用盾构机械在地下进行隧道开挖和施工的工程。
盾构机械是一种用于地下隧道工程中的重大特种设备，由盾构机、推进系统、控制系统、土压平衡系统、地面系统、支撑系统等组成。
盾构机械是一种专门用于地下隧道或者管道开挖的设备，它通常包括有盾构壳体和刀盘两个部分，盾构壳体主要用于承受土压力，而刀盘则是用于开挖土壤。
盾构机可以在地下进行安全、高效、高质量的施工，与传统的开挖方法相比，盾构机械可以降低对地表的干扰，减少对周围环境的影响，保证地下结构的安全和稳固。
二、盾构工程的历史发展盾构技术最早起源于19世纪下半叶，最初是用于给伦敦排水系统进行隧道开挖。
20世纪初，盾构技术逐渐发展起来，被应用到了各种地下隧道的建设中。
随着科学技术的不断进步，盾构技术也得到了长足的发展，出现了各种不同类型的盾构机械。
在20世纪60年代，随着计算机技术及控制技术的发展，盾构机械得到了进一步的改进，实现了自动化和数字化的控制系统，从而大大提高了施工的效率和质量。
21世纪以来，盾构技术得到了广泛的应用，不仅在地铁、城市交通建设中，也在水利工程、污水处理工程等领域得到了广泛的应用。
三、盾构工程的工程特点1. 工程量大：盾构工程通常需要进行大量的土方开挖和土方运输工作，需要大量的人工、机械设备和材料投入。
2. 时间短：盾构工程可以在较短的时间内完成大量的隧道开挖和施工工作，因此能够快速的提高城市的交通建设速度和效率。
3. 成本低：盾构工程在施工过程中可以降低对周围环境的影响，减少对周围建筑物和地表责任的占用，从而减少了施工成本。
4. 环保节能：盾构工程在地下进行隧道开挖和施工，可以有效的减少对地表的占用和环境的破坏，从而实现了环境保护和资源节约。
5. 质量稳定：盾构工程在施工过程中可以保证施工质量的稳定，从而保证了地下结构的安全和稳固。
《盾构掘进机概述》PPT课件
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内容提纲
一、隧道盾构工法的发展概述 二、盾构机的种类
三、盾构机的主要组成
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盾构机的种类
现有的盾构类型：
网格半挤压式盾构掘进机 网格式水力出土盾构掘进机 多刀盘泥水平衡盾构掘进机 全断面硬岩隧道掘进机 复合式盾构掘进机 泥水加压平衡式盾构掘进机 土压平衡式盾构掘进机 土压平衡式双圆盾构掘进机
（1）从巴基斯坦水利工程中引进了美国罗宾斯公司的盘 形滚刀技术，清华大学、铁道西南研究所、上海煤机研究所等 单位开始对盘形滚刀的破岩机理、结构、材料等进行系统研究；
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一、隧道盾构工法的发展概述
（2）岩石全断面隧道联合掘进机组研制热潮遍及：铁路、煤 矿、有色金属矿、水电站、国防、城市交通； （3）较为成功的研制企业有杭州水工机械厂、上海水工机械 厂以及广州市革委会691办公室，其中： 上海水工机械厂研制的直径5.5m、6.8m岩石全断面隧道联 合掘进机组分别在云南下关西洱河水电站、贵州猫跳河水电站 成功掘进了输水隧道； 广州市革委会691办公室研制的直径4m、2.5m岩石全断面 隧道联合掘进机组分别在国防工程、三线铁路隧道隧道导洞中 应用。
以上。
1.5衬砌管片由铸铁材料发展到采用钢筋混凝土（钢纤维混
凝土）材料。
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一、隧道盾构工法的发展概述
2 国内隧道盾构工法的发展
2.1 上世纪50年代，北京、上海已开始研究盾构工法，1953 年采用人工掘进式盾构修建了直径2.6m的疏水巷道。 2.2 上世纪60年代，北京地铁动工建设，研制了试验性盾构。 2.3 上世纪60年代末，我国出现了岩石全断面隧道联合掘进 机研制热潮：
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一、隧道盾构工法的发展概述
盾构技术进展概况
第一章盾构技术进展概况1.1 引言盾构实际上是盾构机的简称。
它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的暗挖隧道的机械。
以盾构为核心的一整套完整的隧道施工方法称为盾构工法，概况如图1.1所示。
盾构工法的设想19世纪初产生于英国，至今已有200年的历史。
盾构工法问世以前隧道施工主要靠开挖法。
但就城市隧道施工而言，开挖法存在受地形、地貌、环境条件的限制；开挖法给城市交通带来极大不便；开挖产生的地层沉降较大；施工机械的噪声和振动；施工对环境构成的污染等诸多不利因素。
相对而言，盾构工法不存在这些缺陷，故受到人们的极大重视，并得以迅速发展。
人们不仅开发了软土盾构工法，而且还开发了适于卵石地层等多种其它地层的盾构工法。
此外，还在提高安全性、提高工程质量、缩短工期及降低成本等方面作了精心的研究和开发，并取得了较大的成功。
目前盾构工法在城市隧道施工技术中已确立了稳固的统治地位，且已成为一种必不可少的通用隧道施工技术。
目前隧道科技工作者正在致力于更先进的全机械化的计算机控制的智能化的盾构工法，适于地下大深度的盾构工法及特殊断面、特殊功能的盾构工法的研究和开发。
1.2 盾构法隧道的发展历史和现状18世纪未英国人提出在伦敦地下修建横贯泰晤士河隧道的构想，并对具体的掘削工法和使用机械等问题做了讨论。
到1798年开始着手希望实现这个构思，但由于竖井挖不到预定的深度，故计划受挫。
但横贯泰晤士河隧道的设想与日俱增，4年后Torevix决定由另一地点建造连结两岸的隧道，随后工程再次开工。
施工中克服了种种困难，当掘进到最后30m 时，开挖面急剧浸水隧道被水淹没，横贯泰晤士河的设想再次破灭，工程从开工到被迫终止用了5年时间。
横贯泰晤士河的计划在以后10年中未见显著进展。
1818年Brunel观察了小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启示，在此基础上提出了盾构工法，并取得了专利。
这就是所谓的开放型手掘盾构的原型。
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图 1－11 为用于修建 Rotherhithe 隧道的 ∅9.35m 格瑞海德圆形盾构。
支
护
土
压
碴土
螺旋输送机
平
衡
支
护
图 1－5 按支护地层的形式分类
1.3.3 按开挖面与作业室之间隔板的构造分类 盾构按开挖面与作业室之间隔板构造可分为全敞开式、部分敞开式及闭胸式三种。 具体划分见图 1－6。
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国内外盾构法隧道施工实例 盾构发展概要
盾构
敞开式
全敞开式
部分敞开式 压气式
手掘式盾构 半机械式盾构
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国内外盾构法隧道施工实例 盾构发展概要
图 1—13 Brunton 机械化盾构（1876 年专利） 1896 年，英国人普莱斯（Price）开发了一种幅条式刀盘机械化盾构，并于 1897 年起成 功地应用在伦敦的粘土地层施工中。它第一次将格瑞海德圆形盾构与旋转刀盘结合在一起， 在 4 个幅条式刀盘上装有切削工具，刀盘通过一根长轴由电机驱动。见图 1－14。
1970 年日本铁道建设公司在京叶线森崎运河下，羽田隧道工程中采用了直径为∅7.29m 泥水盾构施工，施工长度为 1712m，施工获得了极大成功，这是当时直径最大的泥水盾构。
随后，德国 Wayss& Freytag 公司意识到膨润土技术所具有的潜在发展前途，开发了德 国的第一台泥水盾构。并于 1974 年在德国汉堡首次使用了这种盾构开挖 4.6km 长污水管道。
国内外盾构法隧道施工实例 盾构发展概要
1.3.2 按支护地层的形式分类 盾构按支护地层的形式分类，主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥
浆支护式，土压平衡支护式五种类型。见图 1－5。
自
然
堆土斜面
支
护
机
刀盘
支撑挡板
械
支
护
压
缩
空
压力隔墙及气闸
气
支
压缩空气
护
沉浸墙
泥
泥浆
压缩空气
浆
缓冲气垫
土－泥浆混合物
① Price 机械化盾构（1896 年专利）
② Markham 公司 Price 机械化盾构
图 1—14 Price 机械化盾构
1.4.7 第一台德国盾构的开发 1896 年，德国人哈姬（Haag）在柏林为第一台德国盾构申请了专利。这是一台用液体
支撑隧道工作面并把开挖仓密封作为压力仓的盾构。见图 1－15。
式、泥水式等，它们都适用于相应的土层结构。当某一段隧道穿越不同地层结构时，用以上 任一形式的盾构都不适于单独将此段隧道掘进贯通，而根据相应土层情况要用两台或多台盾 构，在隧道段掘进长度较短时很不经济，或由于条件限制使布置多台盾构非常困难。此时需 将以上不同形式的盾构进行组合，在结构空间允许的情况下，将不同形式盾构的功能部件同 时布置在一台盾构上，掘进过程中可根据地质情况进行功能或工作模式的切换；这种在不同 的地层经转换后可以以不同的工作模式运行的盾构称为混合式盾构。混合式盾构主要是针对 欧洲的地质条件由德国开发的。1985 年，Wsyss & Freytay 公司和海瑞克公司申请了混合式 盾构的专利。它以 Wsyss & Freytay 公司拥有专利的泥水盾构为基础，有其独特的沉浸墙/ 压力隔板结构。通过转换，可以以土压平衡或压缩空气盾构模式运行。1993 年 9 月，第 1 台外径为 7.4m 的多模式混合盾构用在巴黎一段长 1600m、穿过三种完全不同地层的隧道， 它可以从泥水式转换到土压平衡式或敞开式。混合式盾构可以根据土层地质和水文条件作调 整，其本质上是对开挖面支撑方式以及刀具布置、排土机构进行调整。混合式盾构的组合模 式有压缩空气／敞开式、泥水式／敞开式、土压平衡式／敞开式、泥水式／土压平衡式、敞 开式／泥水式／土压平衡式等。由于在隧道和盾构里空间有限，工作模式的转化一般在竖井 里进行。在城市地铁的建造中，隧道掘进一般由车站分成长度为 0.5km～2km 的区间，可以 在适当的站点进行工作模式转换。
机械式盾构 挤压式盾构 压缩空气盾构
闭胸式
泥水式
泥水加压盾构
土压式
土压平衡盾构 加泥式土压平衡盾构
图 1－6 盾构的分类
1.4 盾构的起源与发展
1.4.1 盾构的起源 1806 年，马克•布鲁诺尔（Marc Isambrd Brunel）在蛀虫钻孔并用分泌物涂在四周的启
示下，最早提出了盾构掘进隧道的原理并注册了专利（图 1－7）。布鲁诺尔专利盾构由不同 的单元格组成，每一个单元格可容纳一个工人独立工作并对工人起到保护作用。所有的单元 格牢靠地装在盾壳上。当一段隧道挖完后，由液压千斤顶将整个盾壳向前推进。1818 年， 布鲁诺尔完善了盾构结构的机械系统，设计成用全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳，衬砌紧随 其后。见图 1－8。
1964 年英国摩特·亥（Mott·Hay）和安德森（Anderson）及约翰·巴勒特（John·Bartlett） 申请了泥水加压平衡盾构的专利。但由于英国当时缺乏能适合促进这种技术的隧道工程，这 种技术的发展受到了限制。
1967 年第一台用刀盘切削土体和水力出碴的泥水盾构在日本投入使用，这台盾构由三 菱公司制造，其直径为∅3.1m。
年发明了气闸，它能使人们从常压空间进入到加压的工作仓。1879 年，在安特卫普首次采 用压缩空气掘进隧道，但未使用盾构。
1886 年，詹尼斯•亨利•格瑞海德（Janes Heary Greathead）在伦敦地下施工中将压缩空 气方法与盾构掘进相结合使用。压缩空气在盾构掘进中的使用，标志着在承压水地层中掘进 隧道的一个重大进步，填补了隧道施工的空白，促进了盾构在世界范围内的进一步推广。
图 1—10 泰晤士河底隧道施工涌水（1828 年 1 月 12 日） 4
国内外盾构法隧道施工实例 盾构发展概要
1.4.2 “盾构”（shield）术语的来源 盾构最初称为小筒（cell）或圆筒（cylinedr），1866 年，莫尔顿在申请专利中第一次使
用了“盾构”（shield）这一术语。
1.4.3 圆形盾构的开发 1869 年，英国人詹尼斯•亨利•格瑞海德
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国内外盾构法隧道施工实例 盾构发展概要
①顶板
②顶部支撑螺杆
③顶部
④顶部单元
⑤尾部千斤顶
⑥铸铁加强构件
⑦铸铁边架构件
⑧上层踏板
⑨吊环
⑩中部单元
○11 支腿
○12 底部单元
○13 支撑板
○14 千斤顶施力点
○15 靴板
○16 铺砖
○17 隔墙砖
○18 底部支撑螺杆
○19 砖路
○20 走道
○21 顶部定心器
1.4.9 土压平衡盾构的开发 1963 年，日本 Sato Kogyo 公司首先开发出土压平衡盾构，见图 1－16。1974 年第一台
土压平衡盾构在日本东京使用，用于掘进长 1900m 的隧道，该盾构由日本 IHI（石川岛播磨） 公司制造，其外径为∅3.72m，其外形见图 1－17。
刀盘
驱动电机
螺旋输送机 螺旋输送机电机
人员闸
工作仓
潜水员闸Байду номын сангаас
材料闸
自然坡 用有压水或压缩空气密封的管
图 1—15 德国 Haag 泥浆盾构（1896 年专利）
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国内外盾构法隧道施工实例 盾构发展概要
1.4.8 泥水加压盾构的开发与应用 最初的泥浆盾构通过喷射水流，将土料以泥浆的形成排出。但水不能支护开挖面，无法
阻止开挖面不停地流动。这种情况与充满水的挖槽相类似，从而提出在开挖面用类同槽壁法 的支护，而膨润土泥浆可在无粘聚力土槽沟中支护掘出的开挖面，这样就诞生了泥水加压平 衡盾构。
1.2 盾构的工作原理
盾构的工作原理就是一个钢结构组件沿隧道轴线边向前推进边对土壤进行掘进。这个钢 结构组件的壳体称“盾壳”，盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道段起着临时支护的作用，承受周 围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在 盾壳的掩护下进行。
图 1－1 盾构的外形及其结构
○22 调整顶部定心的千斤顶
○23 边墙
○24 边板
○25 顶部砖
○A 支撑板前移
○B 拆除支撑板开挖
○C 支撑板待拆除
○D 支撑螺杆
图 1—9 用于泰晤士河底隧道施工的 Brunel 矩形盾构（1825～1843 年）
由于开始时，没有掌握抵制泥水涌入隧道的方法，隧道施工因被淹而停工。1828 年 1 月 12 日，第一次出现洪水停工（见图 1－10），伦敦地下铁道公司的 Callodam 曾向布鲁诺 尔提出采用压缩空气的建议，然而布鲁诺尔未采纳。在经历了五次特大洪水后，直到 1843 年才完成了这条全长 458m 的隧道。
1.5 盾构在我国的发展与应用
1.5.1 手掘式盾构的开发与应用 我国盾构的开发与应用始于 1953 年，东北阜新煤矿用手掘式盾构修建了直径∅2.6m 的
疏水巷道。 1962 年 2 月，上海城建局隧道工程公司结合上海软土地层对盾构进行了系统的试验研
究。研制了 1 台直径∅4.16m 的手掘式普通敞胸盾构，在两种有代表性的地层进行掘进试验， 用降水或气压来稳定粉砂层及软粘土地层。在经过反复论证和地面试验之后，选用由螺栓连 接的单层钢筋混凝土管片作为隧道衬砌，环氧煤焦油作为接缝防水材料。隧道掘进长度 68m， 试验获得了成功，并采集了大量的盾构法隧道数据资料。
1.3 盾构分类
1.3.1 按断面形状分类 盾构根据其断面形状可分为：单圆盾构、复圆盾构（多圆盾构）、非圆盾构。其中复圆