盾构机pppt课件

一、盾构法的起源和发展简介
1.定义：
盾构是盾构掘进机的简称，是在钢壳体保护下完成隧道掘进， 拼装作业，由主机和后配套组成的机电一体化设备。
2.盾构法建设隧道的起源
1818年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从蛀虫钻孔得到启示，最早提出了用盾构法建设隧道 的设想，并在英国取得了专利。当时设计了两种方法，一种是当一段隧道挖完后，整个盾壳由 液压千斤顶借助后靠向前推进；另一种方法是每一个单元格能单独地向前推进。第一种方法后 来被采用，并得到了推广应用，演变为成熟的盾构法。
• 盾构具有仿形超挖功能是目前盾构中较为先进 的一种，其仿形超挖方位、超挖量可根据不同 的施工要求而调整。
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仿形刀示意图
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刀具图片
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土压平衡式盾构
• 土压平衡式盾构适用于含水量和粒度组成 比较适中的粉土、粘土、砂质粉土、砂质 粘土、夹砂粉粘土等土砂可以直接从掘削 面流入土舱及螺旋排土器的土质。但对含 砂粒量过多的不具备流动性的土质，不宜 选用。
1917年，日本引进盾构施工技术，是欧美国家以 外第一个引进盾构法的国家。
1963年，土压平衡盾构首先由日本Sato Kogyo公 司开发出来。
19. 89年，日本最引人注目的泥水盾构隧道工程开 工。
日本东京湾海底隧道泥水式盾构机
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日本东京湾海底隧道盾构机示意图
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1992年，日本研制成世界上第一台三圆泥水加压式盾构，并成功地 用于大阪市地铁7号线“商务公园站”车站工程施工。
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3土压平衡式盾构机
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4.土压平衡工作原理
• 4.1开挖 （见掘进动画） • 土体由旋转刀盘上的刀具切割下来，然
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刮刀示意图
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铲刀 ：
• 铲刀的设计保证了快速、清洁的开挖； • 它们可以双向进行开挖,同时保证了开挖直径的
稳定不变。 • 铲刀用可更换的螺纹固定到钢结构上，因此，
可以被单独更换。
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铲刀示意图
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仿形刀 ：
• 刀盘上安装了仿形刀。安装的仿形刀通过一个 行程（50mm海瑞克；120mm三菱）的油缸进 行操作。仿形刀的伸缩则在主控室内按每10° 事先加以设置控制。
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土压平衡式盾构机
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泥土加压式盾构机
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泥浆式盾构机
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多圆式盾构机
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矩形盾构机
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硬岩掘进机——TBM
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四、土压平衡式盾构机的构造
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1.7盾构机的组成
• 盾构机主要由下列部件和系统构成：
• 有盾构壳、推进油缸 、刀盘、刀盘驱动、主轴 承、人闸仓、管片安装机、螺旋输送机、皮带 输送机等设备和装置；
1825年，他第一次在伦敦泰晤土河下开始用一个断面高6.8m、宽11.4m，并由12个邻接的 框架组成的矩形盾构修建隧道。每一个框架分成3个舱，每一个舱里有一个工人，共有36个工 人。
第一条隧道施工的盾构机
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1828年1月12日泰晤土河水涌入盾构机
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国外盾构技术的发展
1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助解决隧 道涌水。
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A类：敞口式盾构或称普通盾构
• 有全部的或部分的正面支撑，人工或正、 反铲开挖；
• 无正面支撑，人工或正、反铲开挖； • 正面有切削土体或软岩的刀盘。
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B类：普通闭胸式盾构或称普通挤压式盾 构（半机械化盾构）
• 正面全部胸板封闭，挤压推进，留有可调 节进土孔口的面积，局部挤压推进；
• 正面网格上覆全部或部分封板；或装调节 开挖面积的闸门，挤压、局部挤压推进。
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泥水加压式盾构
• 泥水加压式盾构适用于冲积形成砂砾、砂、 粉砂、粘土层、弱固结的互层地基以及含 水率高开挖面不稳定的地层；洪积形成的 砂砾、砂、粉砂、粘土层以及含水很高固 结松散易于发生涌水破坏的地层，是一种 适用于多种土质条件的盾构型式。但是对 于难以维持开挖面稳定性的高透水性地基、 砾石地基，有时也要考虑采用辅助施工方 法。
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（1）起步阶段(20世纪60年代-80年代初)： （2）平稳发展阶段(20世纪80年代中-2000年) ：
1987年，上海市隧道工程公司承建市南站过江电缆隧道工程，成功设计了我国第一台直 径4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机，由上海造船厂制造。
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• 1990年12月，上海市隧道工程公司承建的上海合流污水治理工程6.1标过江隧道推进施工。 采用自己设计制造直径5.17m加泥式土压平衡盾构。盾构自重190t,总推力28800kN，总功率 500kW。
• 还有控制系统、液压系统、电力系统、通风系 统、密封润滑系统、隧道导向系统、报警装置；
• 以及服务于盾构工作要求的刀盘
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4.2刀盘的材料
• 刀盘的结构材料为Q345B 、16MnR、 GS52或 相当于这种材料的铸钢。
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刮刀 ：
• 刮刀安装在碴土通道的一侧。 • 高质量的碳质刀刃, • 宽度 100mm。 • 可以从刀盘后面更换刀具。
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1992年6月，上海市承建上海地铁1号线上海火 车站～汉中路车站区间，采用盾构法隧道施工， 1993年4月全线贯通。 1993年8月，上海承建上海地铁1号线黄陂路 站～陕西路站区间隧道，1994年4月全线贯通。
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盾构的分类
• 为适应各种不同的土质，所以形成盾构的 种类繁多。按其构造特点和开挖方法，可 归纳为以下4类。
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C类：机械式闭胸盾构
• 正面封闭舱中加压，刀盘切削土体的，称 局部气压盾构；
• 正面密封舱中设泥浆或泥浆加气压平衡装 置的称泥水平衡盾构、泥水加压式平衡盾 构；
• 正面密封舱中设土压或土压加泥水式平衡 装置的，称土压平衡盾构或加泥式土压平 衡盾构。
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D类：TBM盾构
• 在硬岩中（＞50MPa）使用的隧道掘进机 （TBM），分敞开型和密闭型，盾构正面 的切削由大刀盘加滚刀组成的复合刀盘。
1874年，工程师格瑞海德发现在强渗水的地层 中很难用压缩空气支撑隧道工作面，因此开发了用 液体支撑隧道工作面的盾构，通过液体流泥浆的形 式。
1876年英国人约翰·荻克英森·布伦敦和姬奥 基·布伦敦机械化盾构专利。（这一构想后来被用于 修建地铁隧道工程。）
1886年，格瑞海德在伦敦地下施工中将压缩空气方 法与盾构掘进相组合使用，在压缩空气条件下施工， 标志着在承压水地层中掘进隧道的一个重大进步，20 世纪初，大多数隧道都是采用格瑞海德盾构法修建的。