地下工程培训课件(共34张PPT)
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《地下工程》PPT课件
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7
上海杨浦电 厂取水工程
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8
Differences between shallow
mining and deep mining?
“three-highs”
high ground stress
(>18MPa)
high ground temperature
(generally30-400C, sometimes520C, highest 700C )
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20
提高城市的防空抗毁及防灾能力
• 地下空间具有极高的抗爆性能。城市总体 规划要考虑地下空间的平时使用和战时使 用的结合。
• 地下空间资源的潜力很大。具有诸多优点。
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21
圣·安德利亚断层观测台（2004最佳科技工程）
向地表深处整挖理掘pp来t 预报地震
22
工程简介：
地质学家们正在美国加利福尼亚州地震频发的圣·安德 利亚断层的核心地带向下挖掘，准备在3.2千米深处安放 监测仪器来预报地震。在此之前，地质学家们已经在这个 地方的地表下安放了应力传感器、倾斜传感器、加速度计、 地震仪、应变传感器、温度传感器、压力传感器等各种监 测仪器，但是这些仪器所能提供的信息非常有限。在美国 国家科学基金的资助下，地质学家们开始向圣·安德利亚 断层的深处挖掘，计划在那里安放各种监测仪器，对熔岩 和粉末状的岩石样本进行分析。钻孔工作已经于2004年6 月开始，预计于2007年结束。
埃及金字塔
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天然洞窟
3
兵马勇 帝王陵墓
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4
国内外在古代利用岩体修筑一些纪录古 代文明的例子。
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5
近代的地铁工程：纽约地下铁道长达200km
地下工程培训课件共34张PPT
图1-15 气动矛施工法
图1-16 夯管施工法
四、定向钻进施工法
施工时，按照设计的钻孔轨迹（一般为弧形），采用 定向钻进技术先施工一个近似水平的先导孔，随后在钻杆 柱端部换接大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺 设管线，在回拉扩孔的同时，将待铺设的管线拉入钻孔， 完成铺管作业。
5
国家（地区）
瑞典
比利时
丹麦
阿根廷
俄罗斯
英国
数量（条）
2
3
3
1
1
2
国家（地区）
澳大利亚
希腊
古巴
西班牙
中国
爱尔兰
数量（条）
1
1Байду номын сангаас
1
1
8
1
2.沉管法在我国的发展
在国外有些国家用沉管法修建水下隧道是一种成熟的方法，而在我国尚属起步阶段。
目前，我国用沉管法修建的水下隧道有: 1.宁波常洪隧道; 2.上海外环线下游越江 隧道； 准备修建的隧道有： 1.武汉长江隧道。
适用范围： 穿越高速公路、铁路、建筑物、河流； 在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区进行市 政、供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺 设、更新或修复。
一、小口径顶管或微型隧道施工法
根据施工方法和出碴系统的不同，可将微型隧道施工法分成以下三种: （1）先导式微型隧道施工法； （2）螺旋出土式微型隧道施工法； （3）泥水平衡式微型隧道施工法。
7. 1984年上海隧道工程公司（英文缩写名:STEC）用日本进口的Φ4.33m小刀盘土压平衡盾构，建造了内径为 3.6m的下水道总管。
8. 1988年STEC设计和使用了加泥式土压平衡盾构。
图1-16 夯管施工法
四、定向钻进施工法
施工时，按照设计的钻孔轨迹（一般为弧形），采用 定向钻进技术先施工一个近似水平的先导孔，随后在钻杆 柱端部换接大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺 设管线，在回拉扩孔的同时，将待铺设的管线拉入钻孔， 完成铺管作业。
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国家（地区）
瑞典
比利时
丹麦
阿根廷
俄罗斯
英国
数量（条）
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国家（地区）
澳大利亚
希腊
古巴
西班牙
中国
爱尔兰
数量（条）
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2.沉管法在我国的发展
在国外有些国家用沉管法修建水下隧道是一种成熟的方法，而在我国尚属起步阶段。
目前，我国用沉管法修建的水下隧道有: 1.宁波常洪隧道; 2.上海外环线下游越江 隧道； 准备修建的隧道有： 1.武汉长江隧道。
适用范围： 穿越高速公路、铁路、建筑物、河流； 在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区进行市 政、供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺 设、更新或修复。
一、小口径顶管或微型隧道施工法
根据施工方法和出碴系统的不同，可将微型隧道施工法分成以下三种: （1）先导式微型隧道施工法； （2）螺旋出土式微型隧道施工法； （3）泥水平衡式微型隧道施工法。
7. 1984年上海隧道工程公司（英文缩写名:STEC）用日本进口的Φ4.33m小刀盘土压平衡盾构，建造了内径为 3.6m的下水道总管。
8. 1988年STEC设计和使用了加泥式土压平衡盾构。
地下空间与地下工程讲义PPT(165页)
地铁线路端 点
地铁规划
商业设 施
公交首末 机 动 车 停站车
场
地
铁
图2-8 城市地下空间综合开发利用大型地下工程
• 7、建筑节能 • 据统计，欧美一些国家建筑能耗占全国总能耗
的30%左右，而建筑能耗中采暖、通风和空调的能 耗占总能耗的19.5%。世界能源研究所和国际环境 发展研究所公布的数据表明，世界上前10名经济 大国中，中国是单位能耗最高的国家，我国单位 产值能耗接近法国的5倍。我国仅采暖一项，单位 建筑能耗是发达国家的3倍。因此降低建筑内部环 境能耗具有重要意义。地下空间隔热性好、冬暖 夏凉，利用地热、地凉资源前景广阔。实际表明， 地面以下1米，日温几乎没有变化；地面以下5米， 室内气温常年恒定。因此地下建筑物能耗比地面 建筑物明显减少。另外，地下空间为储热能、储 冰雪等冷能、地下物资恒温恒湿储存等提供了有 利条件。生态建筑、绿色建筑、节能建筑等与地 下空间开发利用关系密切。
• 2、地下空间主要特性
• 1) 地下空间资源开发的相对无限性与制约性
•
地球岩土圈的平均厚度33Km。据估算，在
30米的深度范围内，开发相当于城市总面积三分
之一的地下空间，就等于全部城市地面建筑的容
积，表明城市地下空间资源潜力巨大。同时，地
下空间资源开发利用受到许多条件限制，如地质
情况、地下设施、土地所有权与地价、施工技术、
• 3、改善城市生态环境
•
城市人口、地域规模和城市生存环境问题是21世纪中
国城市发展面临的巨大挑战。大城市和特大城市的“城市
综合症”日显突出，由于城市中心区高层建筑、高架道路 等大量兴建，人口拥挤密集、城市绿化地减少、污染加剧、
环境日益恶化。城市的发展历史表明，单纯以高层建筑和
地下工程PPT课件
挖土与砌墙平行作业： 一边挖土一边砌墙。
明
支撑加固法： 横向支撑＋斜撑
槽
的 支
台阶木桩法：明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插
板维护。
护
明槽正脸支护：
18.05.2020
.
8
(a) 横撑布置
（b）斜撑布置
图4—3 明槽支撑加固法
1-槽口横梁；2-铅丝；3-横撑圆木；4-垫板；5-挡板；6-斜撑圆木；7-木桩
风化岩层渐厚，在这表土向基岩的过渡段内，应采用土、岩分别短段
掘砌的先拱后墙法
18.05.2020
.
11
不 稳 定 性 表 法土 施 工 围 护 方
板桩法：采用斜板桩密集支护，配合工作面超前小井降低水位或井
点降低水位。
帷幕法：适用于涌水量大、流砂层厚，地质条件复杂，流砂深度＜
30m的不稳定斜井表土施工。
18.05.2020
.
4
风化带
明槽
（a）直接开挖
（b）明槽开挖
流沙
斜井
（c） 大揭盖开挖 图4-1 斜井井口开挖方式示意图
18.05.2020
.
5
明槽尺寸的确定：
18.05.2020
.
6
（1）明槽斜深H
Hshi1 n 1H (掘 )si nh12(')
式中：H掘—井筒掘进高度，m；h1—顶板安全厚度，取2～4m； α—井筒倾角，°；α'—地面坡度，亦称自然边坡角，°； h2—耕作层厚度，取0.15～0.5m。地形平坦时取0.5m，α'>25°时取0.15m； α1—明槽边坡坡度，亦称人工边坡角，其值取决于表土性质和挖土方式，大多数情
定 性
明
支撑加固法： 横向支撑＋斜撑
槽
的 支
台阶木桩法：明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插
板维护。
护
明槽正脸支护：
18.05.2020
.
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(a) 横撑布置
（b）斜撑布置
图4—3 明槽支撑加固法
1-槽口横梁；2-铅丝；3-横撑圆木；4-垫板；5-挡板；6-斜撑圆木；7-木桩
风化岩层渐厚，在这表土向基岩的过渡段内，应采用土、岩分别短段
掘砌的先拱后墙法
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.
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不 稳 定 性 表 法土 施 工 围 护 方
板桩法：采用斜板桩密集支护，配合工作面超前小井降低水位或井
点降低水位。
帷幕法：适用于涌水量大、流砂层厚，地质条件复杂，流砂深度＜
30m的不稳定斜井表土施工。
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风化带
明槽
（a）直接开挖
（b）明槽开挖
流沙
斜井
（c） 大揭盖开挖 图4-1 斜井井口开挖方式示意图
18.05.2020
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5
明槽尺寸的确定：
18.05.2020
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（1）明槽斜深H
Hshi1 n 1H (掘 )si nh12(')
式中：H掘—井筒掘进高度，m；h1—顶板安全厚度，取2～4m； α—井筒倾角，°；α'—地面坡度，亦称自然边坡角，°； h2—耕作层厚度，取0.15～0.5m。地形平坦时取0.5m，α'>25°时取0.15m； α1—明槽边坡坡度，亦称人工边坡角，其值取决于表土性质和挖土方式，大多数情
定 性
《地下工程施工技术》PPT课件
缺点 1. 大沉井纠偏困难 2. 不排水下沉时，出土困难 3. 开挖对周围环境影响大，会形成漏斗形地面 4. 采用沉箱施工时，可能引起气压病等
14.12.2020
15
盾构法
优点 1. 地面作业少，隐蔽性好，噪音低、震动小 2. 自动化程度高，劳动强度低，施工速度快 3. 受地面建筑和构筑物影响小 4. 不受气候影响 5. 造价与埋深无关
14.12.2020
12
(复合)土钉墙法
优点 1. 无支撑 2. 施工速度快 3. 挖土方便，内部土建结构施工方便 4. 相对重力式挡土墙变形较小 5. 造价低
缺点 1. 挖土必须分层 2. 软土地区高地下水位时必须设置止水帷幕，会增加
造价 3. 锚体质量控制较困难，土钉承载力较小
14.12.2020
缺点 1. 造价高 2. 有一定的地面变形 3. 覆土浅时开挖面土体稳定较困难 4. 气压盾构易引发气压病 5. 小曲线半径会引起转向困难(2005.09.12)
14.12.2020
16
顶管法
优点 1. 比盾构法造价低 2. 适用于市政工程 3. 对建筑物、地下管线和道路交通影响小
缺点 1. 内部尺寸较盾构小 2. 无中继环时顶进距离较小 3. 需要工作井
14.12.2020
17
矿山(暗挖隧道)法
特点 1. 对地层要求高(地质较好、强度较高、地下水位较低) 2. 必要时需要进行加固(超前导管、锚杆等)
缺点 大断面施工难度大
14.12.2020
18
逆作法
优点 1. 一般不设临时支撑，而采用内部土建结构作为支撑 2. 一般可采用二墙合一 3. 变形小，地面沉降小 4. 地上、地下同时施工时工期较短
13
14.12.2020
15
盾构法
优点 1. 地面作业少，隐蔽性好，噪音低、震动小 2. 自动化程度高，劳动强度低，施工速度快 3. 受地面建筑和构筑物影响小 4. 不受气候影响 5. 造价与埋深无关
14.12.2020
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(复合)土钉墙法
优点 1. 无支撑 2. 施工速度快 3. 挖土方便，内部土建结构施工方便 4. 相对重力式挡土墙变形较小 5. 造价低
缺点 1. 挖土必须分层 2. 软土地区高地下水位时必须设置止水帷幕，会增加
造价 3. 锚体质量控制较困难，土钉承载力较小
14.12.2020
缺点 1. 造价高 2. 有一定的地面变形 3. 覆土浅时开挖面土体稳定较困难 4. 气压盾构易引发气压病 5. 小曲线半径会引起转向困难(2005.09.12)
14.12.2020
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顶管法
优点 1. 比盾构法造价低 2. 适用于市政工程 3. 对建筑物、地下管线和道路交通影响小
缺点 1. 内部尺寸较盾构小 2. 无中继环时顶进距离较小 3. 需要工作井
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矿山(暗挖隧道)法
特点 1. 对地层要求高(地质较好、强度较高、地下水位较低) 2. 必要时需要进行加固(超前导管、锚杆等)
缺点 大断面施工难度大
14.12.2020
18
逆作法
优点 1. 一般不设临时支撑，而采用内部土建结构作为支撑 2. 一般可采用二墙合一 3. 变形小，地面沉降小 4. 地上、地下同时施工时工期较短
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地下工程的基础技术PPT演示课件
23
④ 装配式衬砌 • 工艺：将衬砌分成若干块构件，在现场或工厂预制， 然后运到坑道内用机械将它们拼装成环。 • 特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善 劳动条件，节省劳力。 • 使用情况：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道 中采用。在铁路隧道中由于装配式衬砌要求有一定的 机械化设备，施工工艺复杂，目前采用TBM施工的少 量隧道使用。
1）当主要承受竖向荷载和不大的水平荷载时：结构轴线上部宜 拱形；边墙做成直线形(即直墙式)；
2）当衬砌承受竖向荷载的同时，又承受较大的水平荷载：衬砌 结构的轴线上部宜采用圆弧形或平拱形；边墙可采用凸向外 方的圆弧形(即曲墙式)；若有底鼓压力，则结构底部还应有 凸向下方的仰拱。
直墙式
曲墙式
19
① 整体式混凝土衬砌
施工中的二次 衬砌
17
① 整体式混凝土衬砌
• 是指就地灌筑混凝土衬砌；也称模筑混凝土衬砌； • 其工艺流程为：立模一灌筑一养生一拆模。
• 特点：对地质条件的适应性较强，易于按需要成型， 整体性好；抗渗性强，并适用于多种施工条件。在我 国铁路隧道工程中广泛采用。
直墙式
曲墙式
18
① 整体式混凝土衬砌
22
– ③复合式衬砌 • 特点：复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌， 它把衬砌分成两层或两层以上。 • 外衬（初期支护、一次衬砌）：锚喷支护，柔性支护， 作用是容许围岩产生有 限制的变形。 • 内衬（二次支护、二次衬砌）：一般待初期支护与围 岩变形基本稳定后再施作内衬，通常为就地灌筑混凝 土整体衬砌。 • 防水层：为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在 外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用防水卷材或 防水涂料。
4
2、矿山法 中的开挖方法 断面分部开挖法：
④ 装配式衬砌 • 工艺：将衬砌分成若干块构件，在现场或工厂预制， 然后运到坑道内用机械将它们拼装成环。 • 特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善 劳动条件，节省劳力。 • 使用情况：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道 中采用。在铁路隧道中由于装配式衬砌要求有一定的 机械化设备，施工工艺复杂，目前采用TBM施工的少 量隧道使用。
1）当主要承受竖向荷载和不大的水平荷载时：结构轴线上部宜 拱形；边墙做成直线形(即直墙式)；
2）当衬砌承受竖向荷载的同时，又承受较大的水平荷载：衬砌 结构的轴线上部宜采用圆弧形或平拱形；边墙可采用凸向外 方的圆弧形(即曲墙式)；若有底鼓压力，则结构底部还应有 凸向下方的仰拱。
直墙式
曲墙式
19
① 整体式混凝土衬砌
施工中的二次 衬砌
17
① 整体式混凝土衬砌
• 是指就地灌筑混凝土衬砌；也称模筑混凝土衬砌； • 其工艺流程为：立模一灌筑一养生一拆模。
• 特点：对地质条件的适应性较强，易于按需要成型， 整体性好；抗渗性强，并适用于多种施工条件。在我 国铁路隧道工程中广泛采用。
直墙式
曲墙式
18
① 整体式混凝土衬砌
22
– ③复合式衬砌 • 特点：复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌， 它把衬砌分成两层或两层以上。 • 外衬（初期支护、一次衬砌）：锚喷支护，柔性支护， 作用是容许围岩产生有 限制的变形。 • 内衬（二次支护、二次衬砌）：一般待初期支护与围 岩变形基本稳定后再施作内衬，通常为就地灌筑混凝 土整体衬砌。 • 防水层：为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在 外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用防水卷材或 防水涂料。
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2、矿山法 中的开挖方法 断面分部开挖法：
地下建筑施工。ppt课件
这种交替作业方式工人按工种分工，掘支在不同的巷道内进行，避免 了掘进和永久支护工作的互相影响，有利于提高工人操作能力和技术水 平，有利于提高机器设备的使用效率，但占用设备多、人员分散、不易 管理，必须经常平衡各工作面的工作量，以免因工作量的不均衡而造成 窝工。
ppt精选版
29
三种施工作业方式比较：
2.《地下工程》，张庆贺主编，朱合华副主编，同济大学出版社， 2005年
3.《地下工程》，关宝树主编，高等教育出版社，2007年5月
4.《地下工程》，贺少辉主编，北京交通大学出版社、清华大学 出版社，2006年2月第一版，2008年3月修订版
5.《地下工程施工技术》，姜玉松主编，方江华副主编，武汉理 工大学出版社，2008年8月
含义与基本特征 地下空间应用历史 地下建筑工程建设发展前景
1.2 地下建筑的类型及特点
地下建筑的类型 地下建筑工程特点
ppt精选版
9
1.1 概述
一、含义与基本特征 （1）两个概念
①地下空间：在岩层或土层中天然形成 或经人工开发形成的空间。
②地下建筑：建造在岩层或土层中的各 种建筑物和构筑物，是在地下形成的建 （构）筑空间。 试举例说明有地下建筑包括哪些？
施
分次成巷施工:
距离后再进行永久支护和水沟掘
工
砌及管路线路的安装。
作
就是一次将巷道做成,即把巷道施
业
工中的掘进、永久支护、水沟掘
方 法
一次成巷施工:
砌三个分部工程视为一个整体， 有机地联系起来，按照设计和质 量标准要求，在一定距离内前后
连贯、互相配合，最大限度地同
时施工，一次做成巷道而不留收
尾工程。
ppt精选版
27
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三种施工作业方式比较：
2.《地下工程》，张庆贺主编，朱合华副主编，同济大学出版社， 2005年
3.《地下工程》，关宝树主编，高等教育出版社，2007年5月
4.《地下工程》，贺少辉主编，北京交通大学出版社、清华大学 出版社，2006年2月第一版，2008年3月修订版
5.《地下工程施工技术》，姜玉松主编，方江华副主编，武汉理 工大学出版社，2008年8月
含义与基本特征 地下空间应用历史 地下建筑工程建设发展前景
1.2 地下建筑的类型及特点
地下建筑的类型 地下建筑工程特点
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1.1 概述
一、含义与基本特征 （1）两个概念
①地下空间：在岩层或土层中天然形成 或经人工开发形成的空间。
②地下建筑：建造在岩层或土层中的各 种建筑物和构筑物，是在地下形成的建 （构）筑空间。 试举例说明有地下建筑包括哪些？
施
分次成巷施工:
距离后再进行永久支护和水沟掘
工
砌及管路线路的安装。
作
就是一次将巷道做成,即把巷道施
业
工中的掘进、永久支护、水沟掘
方 法
一次成巷施工:
砌三个分部工程视为一个整体， 有机地联系起来，按照设计和质 量标准要求，在一定距离内前后
连贯、互相配合，最大限度地同
时施工，一次做成巷道而不留收
尾工程。
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图1-4 土压平衡盾构
4.盾构技术的新发展 20世纪进入80年代后，盾构技术发展的主流大致从以 下两个方面延伸： （1）日本人注重的开发不同几何形状的盾构技术； （2）欧洲诸国（特别是德国）致力于研究能适合不同地层
的多功能盾构技术（Combined Shields）。
图1-6 双圆形盾构
图1-5 矩形盾构端部
图1-7 三圆形盾构
图1-8 竖井隧道一体化盾构
图1-10
混合盾构
（a）泥水平衡
图 1 11 合 成 盾 构 （b）上压平衡 -
（c）机械平衡
5.管片及其联接方式的新发展 管片的联接方式主要是螺栓联接和销钉联接两种方式。
图1-12 塑料销钉
图1-13 钢销钉
Wagner的销钉技术具有以下特点: （1）施工速度大大提高，这是因为减少了穿螺栓和拧螺栓 的时间； （2）可以实现连续施工，这是因为在管片拼装时，盾构可 以不停顿地继续推进，大大提高了工作效率；
第 1 章
绪
论
地下施工技术主要包括： 1、盾构施工技术
2、顶管施工技术
3、沉管施工技术 4、沉井施工技术 5、深基坑围护施工技术 6、非开挖施工技术
第 1 节 盾构施工技术
一、国外盾构施工技术发展概述 1.世界上第一条人工开挖盾构隧道：
人物：Marc Brunel—Isambart Brunel
地点：伦敦泰晤士河下 概况：呈矩形状（宽11.6m×高7m），总长366m 历时：耗时20年左右 发展：1869年，圆形敞开式盾构在泰晤士河下再建了
管片的拼装方通用管片的工作机理:是管片成环后将成为非等宽衬砌
环，通过对相邻管片环的旋转排列可以达到拼装成三维曲 线（含曲率半径为无穷大的直线隧道）隧道的目的。
二、中国盾构技术发展概述
1.第一个五年计划期间,东北阜新煤矿用直径2.6m盾构及小型混凝土预制块建造 了疏水巷道。 2. 1957年在北京下水道工程中也用过直径为2.0m及2.6m的盾构。 3.1963年上海隧道公司在浦东塘桥第四纪软弱含水地层进行的Φ4.2m盾构隧道 试验。 4. 1964年隧道公司开发了网格式盾构。 5. 1966年用可封闭式网格盾构建造了直径为10m的上海第一条黄浦江越江隧道 （打浦路隧道）。 6. 1978年在地铁试验段使用了自己生产的高精度管片。 7. 1984年上海隧道工程公司（英文缩写名:STEC）用日本进口的Φ4.33m小刀盘 土压平衡盾构，建造了内径为 3.6m的下水道总管。 8. 1988年STEC设计和使用了加泥式土压平衡盾构。 9. 1990年STEC设计了刀盘削土土压平衡盾构。 10. 1991年STEC使用以法国FCB公司为主制造的土压平衡盾构施工了上海地铁 一号线的大部分区间隧道。 11. 1995年STEC使用以日本为主制造的Φ11.22m泥水盾构建造了上海黄浦江下 的延安路南线隧道。 12. 1998年至今，STEC在承接新加坡东北线地铁工程的施工过程中，掌握了当 今流行的通用管片的使用方法等国际最新盾构施工技术 。
一条外径为 2.18m的行人隧道。
1886年，伦敦地铁时首次使用了压缩空气盾构。
2.第一台机械化盾构的专利：
1876年，由英国的John Dickinson Brunton和Gerge Brunton合作申请。如图1-1所示，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。
第 2 节 顶管施工技术
顶管施工技术：
其机头的掘进方式同盾构，但其推进的动力由放在始 发井内的后顶装置提供，故其推力要大于同直径的盾构隧 道。顶管管道是由整体浇筑预制的管节拼装成的，一节管 节长2～4m，对同直径的管道工程，采用顶管法施工的成 本比盾构法施工的要低。
顶管施工主要用于：
地下给排水管、煤气管、电讯电缆管的施工。
图1-3 泥水盾构
特点：泥水处理系统比较复杂，可用于粘土地层，大 多数情况是在含水砂层中使用。
1974年，日本土压平衡盾构。在此之前，虽然压缩空 气盾构和泥水盾构己能克服含水层中的施工问题，但压缩 空气对人体的危害和泥水对环境的不利影响促使日本的隧 道专家寻找一个更好的解决问题的办法，土压平衡盾构便 应运而生了。
（3）可以减少隧道上方的土体沉降，这是因为盾构能够保 持连续推进气并能及时进行壁后注浆，有效地充填建筑孔 隙； （4）可以减少管片的厚度，这是因为在管片的设计中可以 省略因穿放螺栓的手孔；
（5）可以大大提高管片内壁光洁度，减少水流的摩擦因数， 这对用于水工隧道是非常有利的； （6）可以大大提高隧道的成环质量和管片防水性能，这是 因为销钉技术提高了管片拼装精度，接缝间隙大大减小。
1990年，上海污水治理一期3.2标工程采用德国崔柏林公司
的Φ4000反铲顶管机一次顶进800m。1993年，上海隧道公 司研制的Φ2200反铲顶管机，用于深圳华侨城排水管道工 程，一次顶进1053m。
二、土压平衡顶管机
日本是最早开发土压平衡盾构，并把该项技术用于顶
管工程。 德国在土压平衡顶管机技术方面也处于领先地位。
隧道公司在1989年研制出国内第1台Φ2200土压平衡顶
管机，并开发了土压平衡顶管工法 。
土压平衡顶管机特点：
具有刀盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、 地面和建筑的沉降较小等特点，适用于软粘土地层的城市 建筑密集区内进行顶管施工。在砂性土或砾石土层中采用 土压平衡顶管机时，应适当加注泥浆使土体塑流。
顶管施工的发展： 在引进国外先进技术的同时，先后开发了水力机械顶 管机、反铲顶管机、土压平衡顶管机和泥水平衡顶管机。 长距离顶管技术也得到了开发和应用。混凝土管节制作技 术和管节防水技术也得到了发展和提高。
一、局部气压反铲式顶管机 德国较早开发反铲式顶管机技术，开挖面施加气压可 用于含水地层，尤其适用砂性土和混有砾石、卵石的地层。
1896年，J.Price的专利（图1-2）比图1-1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。
图1-1
第一台机械化盾构
图2-2
轮辐式刀盘盾构
3.削土密封式压力平衡盾构 1965年日本首先制造了泥水盾构。
基本原理：是用液体（水或加膨润土的水）平衡开挖
面的土体。