盾构
盾构的分类及其工作原理
盾构的分类及其工作原理盾构作为一种现代化的隧道掘进技术，广泛应用于隧道建设和地下管网工程中。
它的分类和工作原理是大家在学习和了解盾构技术时必须掌握的基础知识。
一、盾构的分类根据盾构机的工作原理和结构特点，盾构可分为以下几类：1. 土压平衡盾构：土压平衡盾构是最常见的一种盾构类型，适用于稳定的软土和黏土层。
其工作原理是通过对盾构机前部施加适当的土压力来平衡管道周围土层的压力，保持隧道面的稳定。
土压平衡盾构一般配备有刀盘，刀盘上装有刀具，能够切削和推进土层。
2. 水压平衡盾构：水压平衡盾构主要用于软土层、淤泥和水下地层的掘进。
其工作原理是通过在盾构机前部与周围水压力相等的水力平衡，来消除土层和水的差异压力，保持隧道面的稳定。
水压平衡盾构一般需要在盾构机前部设置压力室，通过泥浆注入来维持水力平衡。
3. 双层壳体盾构：双层壳体盾构是一种特殊的盾构类型，它结合了土压平衡盾构和水压平衡盾构的优点，适用于不同地层的掘进。
双层壳体盾构的前部设有泥浆注入区和土压平衡区，可以根据不同地层的要求进行调整和切换。
4. 泥水平衡盾构：泥水平衡盾构主要用于稠密的粉质土和泥质土的掘进。
其工作原理是通过在盾构机前部注入泥浆来平衡土层的压力，同时利用泥浆的密度控制土层的稳定性。
泥水平衡盾构适用于较敏感的地层，能够减小地层沉降和地面沉降的风险。
二、盾构的工作原理盾构机的工作原理可以简单概括为：切削土层、推进管片、注浆补偿和排土运输。
1. 切削土层：盾构机前部的刀盘装有刀具，可以切削土层。
盾构机在掘进过程中，通过转动刀盘和推进盾构机来切削和破碎土层，实现隧道的掘进。
2. 推进管片：盾构机在切削土层的同时，还需要推进管片来支撑和构建隧道。
盾构机后部设有一个推进系统，可以将管片逐个推进到切削区域，并与前部的土层形成一环环的支护结构。
3. 注浆补偿：在盾构机掘进过程中，为了保持隧道的稳定，需要通过注浆来补偿土层的失去。
注浆可以填充土层中的空隙，增加土层的支撑能力，同时还可以降低地下水位和地层的沉降风险。
隧道盾构施工应知应会
图1.3.1 盾构机 图1.3.2 TBM
1 盾构概述
1.4盾构定义分类
按断面形状 按照断面形状分为：单圆盾构、复圆盾构（双圆盾构和三圆盾构）、非圆盾构（椭圆盾构、矩 形盾构、马蹄形盾构、半圆盾构）。
按支护地层形式 按照支护地层形式分为：自然支护、机械支护、气压式、泥水平衡、土压平衡五种。
按开挖面与作业室之间隔板的构造分类 按开挖面与作业室之间隔板构造分为：全敞开式、部分敞开式和闭胸式三种。
2017
盾构施工应知应会
目录
1 盾构概述 2 盾构施工知识点 3 泥水盾构 4 公司及其他单位盾构施工主要管理制度 5 盾构施工常见事故案例
02
第一章 盾构概述
盾构概述
基本概念
起源与发展
盾构与TBM区别
盾构定义分类
盾构构造
土压平衡盾构掘进模式
泥水盾构掘进模式 盾构机选型
土压平衡与泥水盾构区别 盾构破岩机理
1 盾构概述
1.2盾构起源与发展
（1）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， 最早的提出了盾构掘进隧道的原理并注册了专利；1818年进行了改进； ☆1866年，莫尔顿在申请专利中第一次使用了“盾构”（Shield）这一术语；盾构最初被称为小 筒（cell）或者圆筒（cylinedr）；
1 盾构概述
控制措施：①防止卡盾：坚持每环检查边刀；边刀 更换标准为磨损不超15mm。
1 盾构概述
控制措施：②解决滞排：限定刀盘可通过碴块 粒径，大的碴块破碎后再进入土仓；加大仓内 搅拌、冲刷。（设备本身除刀盘及其支撑系统 本身应具备一定的碴土搅拌能力，还应在隔板 上加设主动搅拌棒增强搅拌效果）
第六章 盾构衬砌结构
（1）先借助盾构千斤顶使盾构推进，将切口环部分切入地 层，然后在切口环保护下进行土体开挖与运输，这样对周 围地层扰动较小。 （2）分层开挖，施工工具为普通手工工具或手持式风动工 具。 （3）每环管片可分数次开挖和推进，盾构纠偏时可以利用 超挖解决。 （4）可借助支撑千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑 ； （5）当用网格式盾构时 ，防止盾构后退。
1）人工井点降水加手工掘式敞胸盾构施工
人工井点降水 ，经济，适用于漏气量大的 砂性土。 地下水位降低、疏干地层，增加土体强度， 以保证开挖面稳定，盾构在地下水位以上 通过，施工场地较干燥。 一般都采用喷射井点，深度曾用到27 m， 使埋深为25 m的隧道能顺利开挖。
具体过程 ：
2）推进系统
由盾构千斤顶和液压设备组成 ，上下左 右活塞杆伸出长度不同达到纠偏目的。 盾构千斤顶一般是沿支承环圆周均匀分 布的 ；
3）拼装系统
衬砌拼装器又称举重臂，是拼装系统的 主要设备，以油压系统为动力，一般举 重臂均安装在支承环上。 举重臂能作旋转、径向运动，还能沿隧 道中轴线作往复运动。 完成这些运动的精度应该保证待装配的 管片上的螺栓孔能和已装配好的螺栓孔 对齐，以便螺栓固定。
隧道剖面图
1-进风道；2-进风口；3-排风口；4-排风道；5-路面（下拉杆） 6-天棚（上拉杆）；7-吊杆；8-照明灯；9-灭火器；10-消防栓； 11-电缆；12-排水管；13-给水管；14-纵向螺栓；15-环向螺栓
按形状分类
大致有圆形（又称半盾构）、矩形、马蹄形等 几种。 圆形因其抵抗水土压力较理想，衬砌拼装简便， 构件可以互换，较为通用，数量最多。 圆形盾构中，敞胸盾构和闭胸盾构两大类。
盾构培训ppt课件(2024)
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应急处理措施和预案
制定盾构施工应急预案，明确应急组 织、通讯联络、现场处置等方面要求 。
配置必要的应急救援设备和器材，确 保在紧急情况下能够及时响应。
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针对可能发生的突发事件，制定相应 的应急处理措施，如火灾、坍塌、涌 水等。
定期组织应急演练和培训，提高员工 的应急处置能力和协同配合能力。
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刀盘和刀具故障
地质条件复杂、刀具磨损严重等原因导致刀 盘卡滞、刀具异常磨损等故障。
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故障排除方法和步骤
液压系统故障排除
清洗液压油箱、更换液压油、维修或更换液压泵 等损坏部件。
推进系统故障排除
维修或更换泄漏的推进油缸、清洗或更换推进泵 等关键部件。
ABCD
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电气系统故障排除
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管片拼装机
用于在盾尾进行管片的拼装，形成隧道结构。
螺旋输送机和皮带机
用于将挖掘出的土体运出隧道。
辅助系统
包括液压系统、电气系统、控制系统等，为盾构机提供 动力和控制，确保设备的正常运行。
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CHAPTER 03
盾构施工技术要点
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施工前准备工作
现场勘察
对施工场地进行详细的 地质勘察，了解地质条 件、水文状况及周边环
境。
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设计方案
根据勘察结果，制定盾 构机选型、施工线路、 支护结构等设计方案。
设备准备
按照设计方案，准备相 应的盾构机、配套设备
、施工材料等。
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人员组织
组建专业的施工团队， 包括操作手、技术人员 、安全人员等，并进行
盾构的基本构造
盾构的基本构造
盾构是一种用于地下隧道施工的机械，其基本构造包括以下几个部分：
1. 盾构机壳体结构：盾构机的主体结构，由盾构壳、尾部刀盘、前部掘进机构和副机房组成。
2. 掘进机构：用于破碎土层并将其转运到后面的螺旋输送器中。
掘进机构包括刀盘、切削头、刀架、推土板等。
3. 螺旋输送器：用于将挖掘出来的土层通过输送螺旋提升至盾构机后端的输送带上，再通过输送带运送至地面。
4. 注浆系统：在盾构掘进过程中，需要注入混凝土或其他材料来加固隧道壁。
注浆系统由泵站、注浆管路、注浆喷嘴等组成。
5. 液压系统：盾构机需要大量的液压系统驱动各种机构进行工作，包括液压泵站、液压油箱、液压管路等。
6. 电气系统：盾构机需要大量的电力设备进行工作，包括发电机组、电缆、变压器等。
总之，盾构是一种复杂的机械设备，其基本构造包括盾构机壳体结构、掘进机构、螺旋输送器、注浆系统、液压系统和电气系统等。
第五章 盾构施工技术
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
3）刀盘的形状
刀盘的纵断面形状有垂直平面形、突芯形、穹顶形、倾斜形和缩 小形五种，如图5-9所示。垂直平面形刀盘以平面状态掘削，同时用 于稳定掘削面；突芯形刀盘的中心装有突出的刀具，掘削的方向性好， 且利于添加剂与掘削土体的拌和；穹顶形刀盘设计中引用了岩石掘进 机的设计原理，主要用于巨砾层和岩层的掘削；倾斜形刀盘的倾角接 近于土层的内摩擦角，利于掘削的稳定，主要用于砂砾层的掘削；缩 小形刀盘主要用于挤压式盾构。
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§5 .1 概述
用盾构法修建隧道始于1818年，至今已有近200年的历史，最 早由法国工程师布鲁诺尔从蛆虫腐蛀船底成洞而得到启发提出盾构 法，并取得了隧道盾构的发明专利。
1874年在英国伦敦城南修建隧道时，格雷托海德创造了比较 完整的用压缩空气来防水的气压盾构施工工艺，使水底隧道施工工 艺有了长足的发展，并为现代化盾构奠定了基础。 19世纪末，盾构法施工传入美国。后来德国、前苏联、日本等 国也都采用并发展盾构法施工工艺，特别是近代，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构机械，如机械 式盾构、半机械式盾构、局部气压盾构、泥水加压盾构和土压平衡 （泥土加压）盾构。与此同时，盾构施工配套设备与管理技术也获 得了迅速地发展。
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
2）刀盘与切口环的位置关系
刀盘与切口的位置关系有三种形式，一种是刀盘位于切口环内， 适用于软弱地层；第二种是刀盘外沿突出切口环，适用的土质范围较 宽，适用范围最广；第三种是刀盘与切口环对齐，位于同一条直线上， 适用范围居中，如图5-8所示。
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§5 .2 盾构的工作原理及基本构造
盾构法施工
第 6 章盾构施工技术第一节概述一、基本原理盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
先在隧道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，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
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衬砌、再传到竖井或基坑的后靠壁上。
●盾构是进行土方开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具●盾构是一个既能支承地层压力，又能在地层中推进的钢筒结构●钢筒的前面设置各种支撑和挖土装置钢筒的中段周圈内安装顶进千斤顶钢筒的尾部可安置数环隧道衬砌●盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，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。
二、国外盾构施工技术发展概述1. 人工开挖盾构的发明世界上第一条人工开挖盾构隧道是由Mare Brunel和他的儿子—起在伦敦泰晤士河下建成的。
该盾构呈矩形（11.6m宽，7m高），总共只有366m长的隧道耗时20年左右，曾经历很大困难，出现过五次以上涌水。
1869年，James Henry Greathhead采用圆形敞开式盾构在泰晤士河下再建了一条外径为2.18m的行人隧道，该隧道衬砌是铸铁管片，隧道在不透水的粘土层中掘进，无地下水威胁，因此进展相当顺利。
1886年，Greathead在建造伦敦地铁时首次使用了压缩空气盾构，解决了在含水地层中修建隧道的问题。
2.机械化盾构的问世1876年：第一台机械化盾构的专利出现。
第一台机械化盾构的设想是用由几块板构成的半球状刀盘旋转切削土体，然后靠径向转动的土斗将切削下来的土体运到皮带输送机上。
1896年，J．Price的专利比第一台盾构有较大改进，刀盘由若干轮辐构成，电动驱动由长轴传递，其外形也与现代盾构较为接近。
早期的盾构技术在英国发明并得到发展并不是偶然的事件，由于19世纪和20世纪上半叶，英国是全球最强盛的工业化国家，而对隧道掘进来讲，伦敦的粘土可说是地球上较理想的土层，因此，由当时最发达的国家率先在较理想的土层中发展盾构技术是合乎技术发展的逻辑的。
盾构
盾构-正文在软土和软岩地层中修建隧道时，用盾构法进行开挖和衬砌拼装的专用机械设备(图1), 其外壳通常为圆筒形的装配式或焊接式金属结构，也有配合隧道使用要求而做成矩形、马蹄形或半圆形等外形的。
盾构的种类较多，但其基本构造均由壳体、推进设备、衬砌拼装机等组成。
盾构壳体沿盾构长度方向分为切口环、支承环和盾尾三部分。
前面是切口环，设有刃口，施工时切入土层，具有开挖和支撑土体的功能。
其长度在手掘式盾构中，应考虑掩护工人开挖地层的安全和方便,一般为1.2～2.5米左右。
在机械化盾构中，只考虑容纳开挖机具。
中部为支承环,是盾构的主要受力结构,盾壳的外荷载均由其承受。
在小盾构中是一个刚度较大的圆环结构，在大中型盾构中则是一个钢制构架。
推动盾构前进的千斤顶均设置在支承环的内周。
在大中型盾构中通常把液压动力设备、配电盘、盾构操纵台等均安装在支承环的空间内。
支承环的长度决定于盾构千斤顶的长度，它又与衬砌环的宽度有关，一般比最大衬砌环宽度长0.2～0.3米，约为1.8～2.2米。
后部为盾尾，是由盾构外壳钢板延长构成，在盾尾的掩护下拼装隧道衬砌。
盾尾末端设有盾尾密封装置，以防止泥水和注浆材料从盾尾与衬砌之间的空隙内流入。
目前，普遍采用的盾尾密封装置有钢丝刷型和橡胶型两种。
盾尾长度应保证盾构千斤顶活塞杆缩回后，能掩护1.5～2.5环衬砌宽度加千斤顶的顶铁厚度和0.1～0.2米的余量。
切口环、支承环和盾尾长度之和为盾构长度。
盾构的内径应比隧道衬砌外径略大，其空隙一般为衬砌外径的0.8％左右。
盾构长度与直径之比(L/D)称为盾构灵敏度。
它与盾构操纵的灵活性有着很大影响，其值越小，盾构操作越灵活，一般小盾构(D ＝2～3米)的灵敏度约为1.5左右；中型盾构(D＝3～6米)约为 1.0左右；大盾构（D＞6.0米）约为 0.75左右。
常用的盾构直径约在3.0～10.0米之间。
至80年代初,世界上最大的盾构为直径12.84米的手掘式盾构。
盾构施工工序及要领介绍
➢始发基座
根据复核的盾构始发线路，进行 始发基座的定位。常用钢结构或混凝 土现浇方式。
二、盾构施工工序
1 盾构始发 ➢洞门密封
为了防止盾构始发掘进时泥土、地下 水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾 尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在 盾构始发时需安装洞门临时密封装置， 常用单折叠密封、地下水位丰富及大直 径盾构采用双道密封装置或其它形式 （尾刷等），由帘布橡胶板、圆环板、 折页压板等组成。同时可在工作井结构 施工时预埋注浆管，在延长洞门钢环上 焊接注浆管，各注浆管均布置在上半断 面。
膨润土溶液 进浆管
排浆管
泥水平衡盾构
二、盾构施工工序
1、盾构始发 2、土压平衡盾构掘进 3、泥水平衡盾构掘进 4、管片壁后注浆 5、方向控制盾构始发
端头加固并检查加固效果
盾构始发施工包括：始发端头地层加固、 始发台施工
降水井施工、始发基座定位、洞门密封安装、 洞门破除、盾构组装调试、反力架支持系统、 延长洞门及密封安装
二、盾构施工工序
1 盾构始发
➢始发端头地层加固
加固范围：在具备条件下满足盾构刀盘在出加固区前，盾尾完全进入土体， 洞门橡胶密封与管片间形成密封环后进行注浆（砂浆、双液浆）填充，同时进 行密封与管片间缝隙的封堵。再次掘进土仓可建立平衡压力、洞门封堵完成。
如：盾构直径11.65m，主机长度11.7m。加固范围：纵向长15m（结构 0.8m+1m连续墙）、隧道外轮廓以外两侧各3m、加固深度隧道外轮廓底以下3m。
8、盾构法
8.1.2 盾构法的发展历史
最早是在1818年由英国工程师布鲁诺尔(M.I , Brunel)发明的， 他是从船的木板中，有一种蛀虫钻出孔道，并用它分泌的 粘液加固洞穴得到启发而研制出的，并于1825年开始用一 个宽11.58m、高6.7m的矩形盾构，在英国伦教的泰晤出河 下面修建世界第一条水底隧道。施工中遇到泥水涌入隧道 的极大困难，两次被淹，直至1835年对后构作了改良.用压 气辅助施工，才于1843年完工。隧道全长458m。
顶部垂直向下水压力底部垂直向上压力侧向水平水压力水压力的叠加衬砌自重0214610匀布底部竖向力平均后的拱被压力抵消后的平均水压力平均后的竖向土压力平均后的自重压力2施工阶段临时荷载自重引起的临时荷载临时荷载随盾构推进所产生一般来自千斤顶顶力和壁后注浆压力
8 盾构法隧道结构
主讲人：饶平平
8.1 概述
水压力: 顶部垂直向下水压力 底部垂直向上压力 侧向水平水压力
qw ' w H H (104 N )
qw'' w ( H 2RH ) H 2RH (104 N )
qw w [H (1 cos ) RH ](104 N )
水压力的叠加
衬砌自重
该盾构机对于途中存在障碍物、断面形状特殊及短距离等情 形均较适合。与封闭式盾构相比，价格便宜20～40%。上图示出是 掘进距离70m，有障碍物的人工式盾构工程的施工示意图。
手掘式盾构机
2.按掘削面的挡土形式分类
按掘削面的挡土形式，盾构可分为开放式、 部分开放式、封闭式三种。 ① 开放式：即掘削面敞开，并可直接看 到掘削面的掘削方式。 ② 部分开放式：即掘削面不完全敞开， 而是部分敞开的掘削方式。 ③ 封闭式：即掘削面封闭不能直接看到 掘削面，而是靠各种装置间接地掌握掘削面的 方式。
盾构知识简介
盾构千斤顶被
分为若干个扇区，每
个扇区由一个电磁比
例减压阀控制，以调 节扇区千斤顶的工作 压力，从而达到纠正 或控制盾构推进的方 向。
推力油缸系统设有相应压力传感器、行程传感器。通过比例控制，调
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节推力油缸的速度及工作压力，从而达到纠正或控制盾构推进的方向
a、完成掘进一环后，一部分推进油缸回缩，为拼装第一 片管片留出足够的空间。其余推进油缸和已经装好的管片 仍保持接触，以防止盾构机由于土压而后退 b、管片拼装机抓起管片将其拼装到位，并与上一环管片 用螺栓连接起来。在管片拼装机夹紧头放开管片之前，一 定要保证已回缩的推进油缸再次顶紧管片，以防意外移动 。 c、其余管片的安装方法与此相同，直至拼完整环管片
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三、土压平衡式盾构机各部分的功能描述
1、刀盘
盾构机的刀盘
是安装在盾构机前面的 旋转部分。它是用于开 挖岩土、切削土层的主 要部件，通过在刀盘上
安装不同的刀具，就可
分别完成软土和硬岩的 开挖，以适应不同地质 施工的要求。
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刀盘的三大功能：
开挖功能：刀盘旋转时，刀具切削隧道掌子面的土体， 对掌子面的地层进行开挖，开挖后的渣土通过刀盘的开 口进入土仓； 稳定功能：支撑掌子面，具有稳定掌子面的功能； 搅拌功能：对土仓能的渣土进行搅拌，使渣土具有一 定的塑性，然后通过螺旋机将渣土排出；
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盾构机的分类
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（多圆遁构）
非圆盾构
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单圆盾构
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复圆盾构
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非圆式盾构
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盾构机的分类
按直径不同分类：
盾构法
盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。
1简介2条件3特点优点缺点4施工步骤5施工工序▪土层开挖▪推进纠偏▪衬砌拼装▪衬砌压注6发展简介【shield tunnelling method】指的是利用盾构进行隧道开挖，衬砌等作业的施工方法。
用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。
盾构是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。
盾构是1874年发明，首先用的是气压盾构。
开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。
[1] 盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式，以水力式居多。
水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。
澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的介质。
盾构既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。
盾构机外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大，它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。
它包括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。
大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。
盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工。
例如深圳地铁一期工程初步设计有三处采用盾构法施工，即罗湖-国贸区间，皇岗-福民区间，福民-金田区间。
这几处均为软土地段，且具备盾构法施工的基本条件。
2条件在松软含水地层，或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法，即，1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；2、隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径；[2]3、相对均质的地质条件；4、如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m；5、从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。
盾构技术手册
盾构技术手册盾构技术手册一、盾构技术概述1.1 盾构技术的定义1.2 盾构技术的应用领域1.3 盾构技术的发展历程二、盾构机械系统2.1 盾构机械的组成部分2.1.1 盾构机的刀具系统2.1.2 盾构机的推进系统2.1.3 盾构机的支撑系统2.1.4 盾构机的控制系统2.2 盾构机的工作原理2.2.1 盾构机的推进原理2.2.2 盾构机的土层稳定原理三、盾构隧道设计3.1 盾构隧道的工程准备3.1.1 勘察与设计前的准备工作 3.1.2 盾构隧道的设计参数3.2 盾构隧道的设计方法3.2.1 盾构隧道的地质条件划分 3.2.2 盾构隧道的衬砌设计3.2.3 盾构隧道的排水与防水设计四、盾构施工管理4.1 盾构施工组织与管理4.1.1 盾构施工的组织体系4.1.2 盾构施工的施工方案4.2 盾构施工的施工工艺4.2.1 盾构施工的洞口开挖工艺 4.2.2 盾构施工的土层处理工艺4.2.3 盾构施工的顶管与衬砌工艺五、盾构风险与安全管理5.1 盾构施工风险分析5.1.1 盾构施工的地质风险5.1.2 盾构施工的机械风险5.1.3 盾构施工的环境风险5.2 盾构施工的安全管理5.2.1 盾构施工的安全管理制度5.2.2 盾构施工的事故预防与应急处理六、附件附件一、盾构机械技术参数表附件二、盾构隧道设计图纸附件三、盾构施工安全操作手册法律名词及注释1、法律名词A：法律A的定义及解释2、法律名词B：法律B的定义及解释本文档涉及附件：附件一、盾构机械技术参数表附件二、盾构隧道设计图纸附件三、盾构施工安全操作手册。
第三章 盾构施工定额
第三章盾构施工定额一、盾构施工简介（一）盾构机的构造1、盾构的外形盾构机的外形有圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半圆形和与隧道断面相似的特殊形状等，绝大多数盾构还是采用传统的圆形。
2、制造盾构的材料盾构主要用钢板成型制成。
大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难，可制成分体式，到现场进行就位拼装，部件的连接一般采用定位销定位、高强度螺栓连接，最后成型的方法。
3、盾构的基本构造所有盾构的形式从工作面开始均可分为切口环、支承环和盾尾三部分，以外壳钢板联成整体。
（二）盾构掘进机的分类按照不同的项目，盾构掘进机可以分成不同的类别。
1、按盾壳数量分：有单护盾、双护盾、叁护盾。
2、按控制方式分：有地面遥控和随机控制。
3、按开挖方法分：有人工、半机械、机械。
4、按开挖断面分：有部分断面开挖和全断面开挖。
5、按千斤顶布置位置分：千斤顶与机分离布置在混凝土环后称顶管机和千斤顶随机布置在混凝土环前。
6、按切割头刀盘形式分：刀盘固定称网格式刀盘；刀盘回转，刀盘上只装切割土的铲刀；刀盘回转，刀盘上装有切削土的铲刀与切割岩石的滚刀称混合型盾构以稳定被开挖地层。
对支撑面基本稳定的隧道可采用广义的常规盾构机。
（三）盾构掘进机工作原理1、泥水加压式盾构掘进机泥水加压式盾构，是在切削刀盘后方设隔墙将盾构封闭起来，压力泥水送入此隔墙与掌子面之间的所谓泥水室，用泥水压力形成承压面，以抵抗地层水压，防止开挖面的塌方。
用切削刀盘进行开挖，切削下来的砂土，经搅拌机搅拌成泥浆，由泥浆泵经排泥管道抽出，输送到地面泥水处理场。
一面切削，一面用千斤顶向前推进盾体，至一个衬砌管片宽度时，用盾尾拼装机进行管片安装。
这种盾构掘进机是针对在滞水砂层、河海底部等特殊的超软弱地层中进行隧道施工而研制的，近时期来它的应用范围得到推广，而被用于各种软土地层。
2、土压平衡盾构掘进机土压平衡盾构主要由盾壳、刀盘、螺旋运输机、盾构千斤顶、管片拼装机以及盾尾密封装置等构成。
盾构的基本构造
盾构的基本构造
盾构是一种常用于地下隧道建设的机械化掘进方法，主要由以下几个部分组成：
1. 掘进头：位于盾构机前端，负责掘进工作。
通常由刀盘、切
削器和支撑系统等组成。
刀盘上装有大量的刀具，通过旋转和推进来掏出隧道断面，同时支撑系统负责保证掘进面的稳定。
2. 主轴承箱：位于盾构机中央，起到支撑机身和传递扭矩的作用。
主轴承箱内部包含主轴承、传动齿轮和液压缸等部件。
3. 推进系统：由液压油缸、支架和螺旋输送机等部件组成，通
过支架将掘进头向前推进，并通过螺旋输送机将掏出的土方运出隧道。
4. 后备系统：包括供电、通风、水泵、防火等设备，以及紧急
救援设备，确保施工安全。
5. 盾尾部分：包括尾盘、尾架和后备系统等。
其中，尾盘负责
支撑机尾，尾架负责支持和平衡掘进头，后备系统负责为机组提供各种设备和保障。
盾构机的基本构造如上所述，其具有自动化程度高、施工速度快、安全性高等优点，因此被广泛应用于地下隧道建设领域。
盾构知识点总结
盾构知识点总结一、盾构的基本原理盾构机是一种专门设计用于地下隧道开挖的设备，它通常由推进系统、掘进系统、土压平衡系统、注浆系统、排土系统、控制系统等组成。
盾构机的基本原理是通过在地下挖掘同时安装隧道衬砌或其他结构物，从而实现地下隧道的开挖和建设。
在工程现场，盾构机通常通过液压系统驱动，利用刀盘或刀盘刀具对地下土壤进行切削，然后将挖掘的土壤通过土压平衡或压力泥浆的方式排出隧道外。
隧道衬砌则通过推进系统安装到地下的开挖部位，从而形成完整的隧道结构。
二、盾构的分类盾构机可以根据其工作原理、结构特点以及适用范围等不同进行分类。
常见的盾构分类有以下几种：1. 按照工作原理分类：盾构机主要分为开式盾构机和闭式盾构机两种。
开式盾构是指在整个开挖过程中，土壤和水可以随着刀盘的转动自由流动，不需要采取特殊措施排出，一般用于稳定的土质条件下的隧道开挖。
闭式盾构则是指在开挖过程中通过压力泥浆或土压平衡的方式来控制土壤流动，适用于不稳定的土质条件下的隧道开挖。
2. 按照结构特点分类：盾构机可以分为硬岩盾构和软土盾构两种。
硬岩盾构主要适用于坚硬岩石层下的隧道开挖，其刀盘一般采用碳化钎头等硬质合金材料制成；软土盾构则适用于松软土质条件下的隧道开挖，其刀盘一般采用刀片、刀架等结构较为复杂的装置。
3. 按照适用范围分类：盾构机可以分为地铁盾构、道路盾构、排水管道盾构等不同种类，针对具体的工程需求进行设计和定制。
三、盾构的优点在地下隧道建设中，盾构机具有以下几大优点：1. 高效性：盾构机可以实现连续不间断的隧道开挖和衬砌施工，大大提高了开挖速度和工程进度。
2. 精准性：盾构机的开挖过程受到严格的控制和监测，可以保证隧道的准确尺寸和优质质量。
3. 安全性：盾构机工作过程中不会对地表造成破坏，减少了施工对周边环境和建筑物的影响，同时也降低了工人的工作风险。
4. 环保性：盾构机在工作过程中可以控制和处理排出的土壤和水，减少了对环境的污染，有利于城市生态环境的保护。
盾构
盾构盾构机盾构的定义即盾构机，简称盾构，全名叫盾构隧道掘进机（Tunnel Boring Machine），是一种隧道掘进的专用工程机械，它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同，尺寸稍大，利用回旋刀具开挖，内藏排土机具，自身设有保护外壳用于暗挖隧道的机械。
盾构机的原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，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。
盾构机的特点用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、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。
现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。
广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
盾构机的种类盾构的分类较多，可按盾构切削面的形状、盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能，挖掘土体的方式，掘削面的挡土形式，稳定掘削面的加压方式，施工方法，适用土质的状况多种方式分类。
下面我们按照盾构组合命名分类阐述。
一、全敞开式盾构机（全敞开式盾构机的特点是掘削面敞露，故挖掘状态时干态状，所以出土效率高。
适用于掘削面稳定的性好的地层，对于自稳定性差的冲积地层应辅以压气、降水、注浆加固等措施）1.手掘式盾构机手工掘削盾构机的前面是敞开的，所以盾构的顶部装有防止掘削面顶端坍塌的活动前檐和使其伸缩的千斤顶。
掘削面上每隔2-3m设有一道工作平台，即分割间隔为2-3m。
另外，在支撑环柱上安装有正面支撑千斤顶。
掘削面从上往下，掘削时按顺序调换正面支撑千斤顶，掘削下来的沙土从下部通过皮带传输机输给出土台车。
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盾构施工安全知识
1 盾构机
2 盾构机施工
3 盾构机施工应注意的事项
4 盾构施工进场和盾构进洞整个流程
5 盾构施工开工阶段
6 盾构进出洞作业
7 管片堆放作业
8 行车垂直运输作业
9 电机车水平运输作业
10 车架段交叉施T作业
11 管片拼装作业
1 盾构机
盾构机是开挖土砂围岩的主要机械，由切口环、支承环及盾尾三部分组成，以上三部分总称为盾构壳体。
盾构的基本构造包括盾构壳体、推进系统、拼装系统三大部分。
盾构的推进系统有液压设备和盾构千斤顶组成。
2 盾构机施工
(1)随着施工技术的不断革新与发展，盾构的种类也越来越多，目前在我国地下工程施工中主要有：手掘式盾构、挤压式盾构、半机械式盾构、机械式盾构等四大类；
(2)盾构施工前，必须进行地表环境调查、障碍物调查以及工程地质勘察，确保盾构施工过程中的安全生产；
(3)在盾构施工组织设计中，必须要有安全专项方案和措施，这是盾构设计方案中的关键；
(4)必须建立供、变电、照明、通信联络、隧道运输、通风、人行通道，给水和排水的安全管理及安全措施；
(5)必须有盾构进洞、盾构推进开挖、盾构出洞这三个盾构施工过程中的安全保护措施；
(6)在盾构法施工前，必须编制好应急预案，配备必要的急救物品和设备。
3 盾构机施工应注意的事项
(1)拼装盾构机的操作人员必须按顺序进行拼装，并对使用的起重索具逐一检查，确认可靠方可吊装；
(2)机械在运转中，须小心谨慎，严禁超负荷作业。
发现盾构机械运转有异常或振动等现象，应立即停机作业；
(3)电缆头的拆除与装配，必须切断电源方可进行作业；
(4)操作盘的门严禁开着使用，防止触电事故。
动力盘的接地线必须可靠，并经常检查，防止松动发生事故；
(5)连续启动二台以上电动机时，必须在第一台电动机运转指示灯亮后，再启动下一台电动机；
(6)应定期对过滤器的指示器、油管、排放管等进行检查保养；
(7)开始作业时，应对盾构各部件、液压、油箱、千斤顶、电压等仔细检查，严格执行锁荷“均匀运转”；
(8)盾构出土皮带运输机，应设防护罩，并应专人负责；
(9)装配皮带运输机时，必须清扫干净，在制动开关周围，不得堆放障碍物，并有专人操作，检修时必须停机停电；
(10)利用蓄电瓶车牵行时，司机必须经培训持证驾驶；电瓶车与出土车的连接处，不准将手伸入；车辆牵引时，按照约定的哨声或警铃信号才能拖运；
(11)出土车应有指挥引车，严禁超载。
在轨道终端，必须安装限位装置；
(12)门吊司机必须持证上岗，挂钩工对钢丝绳、吊钩经常检查，不得使用不合格的吊索具，严禁超负荷吊运；
(13)盾构机头部应每天要检测可燃气体的浓度，做到预测、预防和序控工作，并做好记录台账；
(14)盾构内部的油回丝及零星可燃物要及时清除。
对乙炔、氧气要加强管理，严格执行动火审批制度及动火监护工作。
在气压盾构施工时，严禁将易燃、易爆物品带入气压施工区；
(15)在隧道工程施工中，采用冻结法地层加固时，必须以适当的观测方法测定温度，掌握地层的冻结状态，必须对附近的建筑物或地下埋设物及盾构隧道夺身采取防护措施。
4 盾构施工进场和盾构进洞整个流程
5 盾构施工开工阶段
盾构法施工的开工阶段是指为盾构正式推进施工所做准备工作的时期。
包括：建设方交付施工场地后现场的隔离围护、现场生活区临时设施的搭建、施工现场的平面布局、行车设备的安装、盾构机的吊装安装就位、施工现场结构井的临边预留孔的防护、下进钢梯通道的安装等。
1．行车安装作业
行车安装是指在施工现场地面安装起重机械的分项工程。
主要内容包括：行车安装合同的签订、安全生产协议的签订、安装方案的制定及审批、现场安装施工、安装完毕后的自行检查、报送相关的技术质量监督部门的自查报告并取得安全使用证。
行车安装是一项施工周期短，作业风险高的分部工程项目，在安装过程中对不安全因素、不安全行为、不安全状态作分析，制定对策和措施及控制要点。
2．盾构安装作业
(1)盾构安装作业是开工阶段的重要工序。
它包括安装使用的大型起承设备的进场，工作井内盾构基座的安装，盾构部件的安装、拼装就位、盾构安装完毕后的调试工作等；
(2)盾构安装是集起重吊装、焊接作业、设备调试为一体的综合性分部工程，它具有施工周期短、立体交错施工的特性，具有较高的施工风险，监控管理不力，会发生各类安全事故。
因此，对盾构安装的安全管理具有一定的难度。
在安装过程中的安全对策和监控措施一定要落实到位。
3．洞口防护作业
洞口防护的范围包括：行车轨道与结构井的临边缺口、拌降施工区域的临边围护、结构井井口的防护、每一层结构井的临边围护、结构上中小型预留孔的围护。
结构施工单位向盾构施工单位移交施工场地后，大量的结构临边及预留孔，都必须制作防护没施。
在开工阶段，如不能及时将这些安全设施完善，将会留下很大的高处坠落事故隐患。
因此，必须采取有效的保护措施，确保施工人员的安全。
6 盾构进出洞作业
(1)盾构进出洞是作为整个工艺流程起始和结束两个环节。
其中包括盾构基座的安装、盾构机的就位、安装完毕后的验收、凿洞门脚手架的搭设、洞门的凿除、袜套的安装预留钢筋的割除、大型混凝块的调运等；
(2)盾构进出洞都存在相当大的危险性。
人机交错、立体施工的特性十分显著。
整个施工作业环境处于一个整体的动态之中，蕴藏着土体盾构进出洞的不安全条件。
因此，对策和监控措施必须落实到位。
7 管片堆放作业
(1)地面管片堆放是为隧道井下盾构推进所作的重要准备工序，其中包括管片卸车、管片吊装堆放、涂料制作等工序；
(2)地面管片堆场施工主要涉及到运输车辆进出工地可能发生车辆伤人事故，同时，重点防范的是管片在吊运过程中，对施工人员的伤害；
(3)管片堆场要平稳，道路要畅通，堆放要规范，排水要畅通，有良好的照明措施，运输过程必须专人指挥，安全警示标志清晰有针对性。
8 行车垂直运输作业
(1)行车垂直运输主要包括运用行车将盾构推进所需的施工材料吊运至井下，将井下的出土箱等重物吊至地面。
垂直运输施工的重要工序；
(2)行车垂直运输是隧道盾构施工“二线一点”中的重要部分，行车设备及吊索具的损坏和不规范使用都会引起重大伤亡事故。
同时，该部位是施工中运作最为频繁的区域，是人机交错高风险事故发生的重要部位；
(3)行车必须有安全使用证，加强日常维修保养和检测，运行前必须对所有安全保险装置作一次检查，司机和指挥必须持证上岗，强化操作人员的安全意识，规范操作，确保安全。
8 行车垂直运输作业
(1)行车垂直运输主要包括运用行车将盾构推进所需的施工材料吊运至井下，将井下的出土箱等重物吊至地面。
垂直运输施工的重要工序；
(2)行车垂直运输是隧道盾构施工“二线一点”中的重要部分，行车设备及吊索具的损坏和不规范使用都会引起重大伤亡事故。
同时，该部位是施工中运作最为频繁的区域，是人机交错高风险事故发生的重要部位；
(3)行车必须有安全使用证，加强日常维修保养和检测，运行前必须对所有安全保险装置作一次检查，司机和指挥必须持证上岗，强化操作人员的安全意识，规范操作，确保安全。
10 车架段交叉施T作业
(1)车架段交叉施工包括土箱的装土、管片的吊运、轨道轨枕的铺设、车架后部的人行隔离通道的制作、车架后部通风管理的敷设、电缆线的排放、电机车在车架内装卸施工材料、测量人员上下测量平台、车架内接轨作业、压浆作业等等；
(2)车架段由于其空间狭窄、作业繁多，作业人员多的特性，注定了这一部位有相当大的危险性，这一部位必须加强监控管理：
(3)日常必须对车架内电机车轨道的行程限位装置、电机车车身下部的防飞车的滑行装置、车架上部的围护栏杆等检查，对车架上的高压电缆必须落实有效的隔离措施，同时设置警示标志，对过轨道的电源线落实穿孔过路等保护措施。
11 管片拼装作业
(1)管片拼装是盾构施工的重要工序之一，它包括：管片的运输吊装就位，举重臂的旋转拼装，管片链接件的安装，管片拼装环的拆除，千斤顶的靠拢，管片螺栓的紧固等；
(2)管片拼装是安全风险部位两线一点中的“一点”，该部位以往曾发生过教训深刻的事故。
由于施工进度不断加快，安全措施不到位，管片拼装机的操作人员和拼装工高频率的配合，仅靠施工人员的反映来降低危险程度，管理比较被动。
须消除拼装机械的不安全状态和拼装作业人员的不安全行为等，使施工作业在受控状态下进行；
(3)举重臂的制动装置，拼装机的警示设备，运输管片的单轨葫芦及双轨梁限位装置及制动装置，拼装平台的防护，栏杆等必须日常例保检查、维修、保养，确保安全生产。
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