盾构法隧道施工原理专题培训课件

• 1999年以后，2、3、4号线大量采用盾构法隧 道修建；2010年高峰期，75台盾构同时掘进。
• 截至2014年，共有9条营运路线（1号线、2号 线、3号线、4号线、5号线、6号线、8号线、 广佛线及APM线），总长为260.5公里。2017年 底，将新建10条线路，260公里新线。总里程 超过500公里。
隧道掘进机(Tunnel Boring Machine),简称TBM，硬 岩掘进机,部分封闭,围岩暴露并可提供反作用力,可 连续掘进。
（二）概念与分类
“盾”——“防御、保护” ，指刀盘、盾壳； “构”——“构筑、修建”，即管片衬砌和注
浆； 指使用盾构机，一边保持开挖面及围岩稳定，
一边进行开挖面土体掘进、出渣，同步实施管 片背后注浆，在盾尾内拼装管片形成衬砌，从 而在最大减少扰动围岩条件下修建隧道的方法。
• 1994年，上海延安东路南线隧道首次使用土压 平衡盾构机施工。
• 2003年上海隧道股份设计制造第一台国产盾构 机。
• 截 至 2014 年 ， 共 建 成 运 营 14 条 线 路 ， 总 计 525.2公里。根据线网规划，2017年总里程689 公里，2020年总里程808公里。
广州地铁
• 1995-1999年1号线建成运营；首次引入盾构法 进行隧道施工。
（二）概念与分类
3.按照开挖面敞开程度分为： 全敞开式，手掘式、半机械式、机械式 半敞开式，半挤压、全挤压、网格式 全封闭式，土压、泥水、复合式
（二）概念与分类
4.按照断面形式分为 圆形盾构 矩形盾构 异形盾构（双圆、三圆、球形）
（三）盾构工法在中国
• 北京地铁 • 上海地铁 • 广州地铁 • 其它城市
其它城市
• 国内目前地铁已经开工的共23个城市，国务院 批准的有33个城市，国内地铁建设趋势由中心 城区向四周辐射，十二五期间将是地铁建设发 展高潮期。
• 国内城市轨道交通建设盾构工法的使用比例已 经超过85%。
（四）发展趋势
超大直径 复合型 大深度、大坡度、小曲率

二﹑盾构法隧道施工原理
盾构法隧道施工原理 (.6.14)
目
录
一、盾构法隧道施工发展历史 二、盾构法隧道施工原理 三、盾构法隧道施工流程 四、盾构法隧道施工关键要素 五、盾构法隧道施工常见难点和问题 六、结语
一、盾构法隧道施工的发展历史
• 起源 • 概念与分类 • 盾构工法在中国 • 发展趋势
（一）起源
• 1818年，英国工程师布鲁诺尔(M.I.Bruner)， 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。
• 1825年，他第一次在伦敦泰晤河下开始用一个 断面高6.8m、宽11.4m的矩形盾构修建隧道。
• 1843年，经过18年施工，完成了全长1100m的 第一条盾构法隧道。
1828年1月12日泰晤河水涌入盾构机
（二）概念与分类
盾构机(Shield Machine),是一种全封闭的隧道掘进 设备,主要由掘进系统、同步注浆系统、出渣系统、 渣土改良系统、拼装系统、密封系统、导向系统 等组成，利用衬砌管片提供反力,不能连续掘进。
• 盾构法隧道施工的工作原理 • 盾构法隧道施工的特点 • 盾构法隧道施工的优点 • 盾构法隧道施工的缺点
（一）盾构法隧道施工工作原理
盾构机千斤顶利用已成型管片提供反力，向前 施加推力，利用刀盘旋转切削掌子面土体（保 持土仓压力），通过螺旋输送机（管道）把渣 土输送出来，拼装机拼装管片形成衬砌，管片 背后同步注浆，形成永久结构。
高安全。施工作业环境好，施工人员安全得到有 效保障。对周围环境影响小，地表沉降易于控制。
高适应。不影响地面交通，不影响航运通航，不 受风雨等气候条件影响。不受地质限制。
（四）盾构法隧道施工的缺点
盾构机制造周期长，设备投入较大； 准备难且费用高，短距离隧道不经济； 小曲线隧道施工较为困难，施工质量得不
（二）概念与分类
1.按照开挖面平衡方式分为： 土压平衡式，适用于各种土层、岩层等复合地
层； 泥水平衡式，适用于含水砂层以及软流塑、流
动性等软弱地层；对地面沉降要求高的项目； 复合式，适应性更广
（二）概念与分类
2.按照直径大小分为： 巨型盾构，大于12米；15.43、14.9米； 常规盾构，大于6米；6.28、6.34、6.68米； 微型盾构，小于3米。0.15到3米。
土压平衡盾构机工作原理示意图
刀盘 前体 人闸
中体 安装器 盾尾 螺旋机
泥水盾构机工作原理示意图
泥浆站
泥浆调整槽 FP1
泥浆处理槽
盾构机
V1
V5
V3 V4
V6
V7
V2 泥仓
V9 V8
管片
FPn 供泥管
排泥管
DP1
DPn
始发车站
泥浆控制阀 泥浆流量计 密度计 泥浆泵 FP--供泥泵 DP--排泥泵
北京地铁
• 2000年9月，北京地铁五号线雍和宫站至北 新桥站区间首次采用盾构法施工。
• 2000年-2014年，高速发展期。建成运营17 条线路，总长527公里。日均客流约1000万 人次。是国内最繁忙的轨道交通系统。
• 根据线网规划，2020年将建成30条线路，运 营里程超过1000公里。
上海地铁
图2 泥水盾构泥浆循环系统工作示意图
（二）盾构法隧道施工的特点
地下施工，必须面对复杂的地质条件和敏感的 地面环境。
所用设备集成度高，技术含量高，对人的要求 较高。
涉及的专业领域较多，对复合型人才有较多需 求。
（三）盾构法隧道施工的优点
高效率。机械化作业程度高，施工速度快，采用 预制管片衬砌，一次成型，施工质量易于控制。 经济效率显著。
到保障； 浅埋隧道覆土太浅，盾构法施工难度很大； 施工过程变化断面尺寸困难；
三、盾构法隧道施工流程
总体流程：盾构法施工总体流程 局部流程：盾构机掘进流程
（一）总体流程
始发井（车站）交付使用→盾构托架就位→盾 构机下井组装、调试、验收→初始掘进（L=80100米）→负环拆除及其它调整（换装）→正常 掘进→盾构机到达中间站→盾构机通过中间站 →盾构机再次组装、调试、验收→盾构机再次 初始掘进→正常掘进→盾构机到达终点站→盾 构机解体外运→隧道清理、管片修补、堵漏→ 工程验收。