(精品)盾构法发展历史

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盾构法发展历史资料

盾构法隧道施工的起源和发展
1818年，法国工程师布鲁诺尔（Mare Isambard Brunel）在伦敦从船蛀在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔的四周中得到启示，发现了盾构法掘进隧道的原理。
后来，布鲁诺尔完善了构思，注册了专利。敞开式手掘盾构的原型问世
盾构法隧道施工的起源和发展
盾构新技术的展望之ECL盾构工法
ECL工法就是代之以往的管片，在盾尾浇筑混凝土，修建衬砌的隧道施工方法。
优点：在盾构掘进的同时加压新浇筑混凝土，因可以修建出与土体密切粘附在一起的衬砌体，又可以得到密实的高质量的衬砌体，还可以控制对周边土体的影响，同时有降低工程费用缩短工期的特点，适用于山岭隧道及都市隧道。
Sewer gallery（Clichy）
Spree road隧道（Berlin） Orleans Railway（Paris） Sewer隧道（Hamburg）
Elb隧道 Clichy
长度（m）
460 90 403 10200 580
465
375 1230 2150
920
直径（m） 11.3х6.7
根据记载，1825～1911年为世界早期盾构法隧道发展时期，下表为该阶段盾构法隧道发展概况。
年份
1825-1843 1869-1870
18691886-1890 1890-1893
1892-1894
1896-1899 1898-
1899-1904
1907-1911
工程
Thames隧道（London） Broadway（New York） Tower Subway（London） City South Subsay（London） Glasgow Harbour road

盾构法隧道介绍

盾构法隧道主要内容一、盾构施工技术的进展历史二、盾构施工技术的国内外进呈现状三、盾构机的种类四、盾构施工的技术特点五、盾构机工作原理五、盾构施工的主要工序六、中国承受盾构修建地铁历史及规划八、工程案例一、盾构施工技术的进展历史1盾构施工法的制造1818 年，Brunel 从一种食船虫在船身上打洞一事受到启发，争论出了盾构工法。

历经艰辛，终在1841 年使泰晤士河底隧道贯穿，该隧道自1825 年开工，历时17 年，可充分说明技术的成功是多么的坎坷！2盾构施工法的进展阶段自1818 年诞生进展到现在已有180 多年的历史，概括而言，有四个阶段：（1）初期盾构：以Brunel 盾构为代表；（2）其次代盾构：以机械式、气压式、TBM 及城市盾构工法为代表；（3）第三代盾构：以闭胸式盾构为代表〔泥水式、土压式〕；（4）第三代盾构：以安全、高速、大深度、大断面、断面多样化、异形化为特色。

二、盾构施工技术的国内外进呈现状1国外盾构施工技术现状以欧洲和日本最为兴旺。

美国：纽约自1900 年起用气压盾构就建筑了数十条水底隧道，目前根本是以盾构施工占90％以上；前苏联：莫斯科自1932 年开头承受盾构法施工地铁等地下工程；德国、法国、英国、加坡等也在广泛承受盾构法施工地下工程。

日本：自1917 年在国铁羽越线折渡隧道〔泻县〕的建设中首次承受盾构工法。

日本从盾构施工法正式开头用于城市隧道建设的1964 年至1984 年约20 年间，工研制盾构机超过5000 台。

目前日本已经成为世界上盾构制造技术以及施工技术的大国，占据世界上仅80％的盾构份额。

1917 年——日本国铁隧道建设中首次承受盾构工法1953 年——日本关门隧道承受盾构工法1957 年——日本地铁承受顶盖式盾构施工，这是城市隧道首次承受盾构1960 年——日本名古屋地铁承受盾构施工1962 年——东京下水道承受圆形盾构。

此后，盾构渐渐用于小断面的市政管道建设1964 年——日本下水道工程，最先承受泥水式盾构1974 年——日本独立争论出土压式盾构1975 年——日本争论出砾石泥水式盾构1981 年——日本争论出加气泡盾构2国内盾构施工技术现状国内最早是在1956 年，阜海州露天煤矿承受直径2.66m 的盾构，在砂土层中成功地开掘了一条流水巷道。

探讨盾构法隧道施工技术发展

探讨盾构法隧道施工技术发展盾构法是指利用盾构机进行隧道施工的方法。

随着城市化进程的加快，城市交通压力日益增大，盾构法隧道施工技术的发展变得越发重要。

下面将从技术发展的历程、技术特点及未来发展方向三个方面探讨盾构法隧道施工技术的发展。

盾构法隧道施工技术的发展历程主要经历了以下几个阶段：第一阶段是20世纪60年代至70年代，此时盾构机还处于起步阶段，技术较为简单，施工效率低。

运用盾构法施工的代表性工程——东京地铁新宿线改善工程的成功，为盾构法的发展奠定了基础。

第二阶段是20世纪80年代至90年代，此时盾构机开始大规模应用于隧道施工，同时也出现了多种类型的盾构机。

德国的压平式盾构机、法国的泥水平衡盾构机及日本的开盾式盾构机成为当时三个主要的类型。

随着施工技术的改进，盾构法在混凝土隧道、铁路隧道等多个领域得到了广泛应用。

第三阶段是21世纪至今，此时盾构机的技术已经非常成熟，施工效率大幅提高。

针对不同地质条件和隧道类型，还研发出了多种改进型盾构机，如用于软土地质的土压平衡盾构机、用于岩石地质的液压盾构机等。

这些改进型盾构机在施工中能够更好地适应地质条件，提高施工效率和质量。

盾构法隧道施工技术的特点主要包括以下几个方面：第一，盾构法施工相对于传统的掘进法来说，无需大量的人工劳动，减少了人员伤亡的风险。

第二，盾构机由上万个零部件组成，需要精确的工艺和装配，提高了施工技术的要求。

盾构法能够适应不同的地质条件，包括软土、岩石、河床等，使得盾构法具有很大的适应性。

第四，盾构法施工速度快，能够实现快速施工，缩短工期，减少对交通的影响。

未来盾构法隧道施工技术的发展方向主要有以下几个方面：第一，提高盾构机自动化技术水平，减少人工操作，提高施工效率和质量。

第二，发展更小型、多功能的盾构机，以满足各种特殊地质条件和工程需求。

加强盾构机的环保技术研发，减少对环境的影响，降低施工过程中产生的噪音、振动等对周围居民的影响。

第四，加大对盾构法隧道施工技术的研究与创新，注重与其他领域的结合，推动盾构法在更多领域的应用。

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。

我国盾构技术的发展现状

我国盾构技术的发展现状盾构技术是一种在地下开挖隧道的方法，它是一种高效、安全、环保的隧道开挖技术。

随着我国城市化进程的加速，越来越多的城市需要建设地铁、地下通道等基础设施，盾构技术也得到了广泛应用。

本文将从盾构技术的发展历程、技术特点、应用领域等方面，介绍我国盾构技术的发展现状。

一、盾构技术的发展历程盾构技术最早起源于19世纪末的英国，当时主要用于建设水利工程。

20世纪初，盾构技术开始应用于地铁隧道的建设。

20世纪50年代，日本开始大规模使用盾构机建设地铁，盾构技术得到了快速发展。

20世纪80年代，我国开始引进盾构技术，建设了北京地铁1号线和广州地铁1号线。

此后，我国盾构技术得到了快速发展，成为我国地下工程建设的主要技术之一。

二、盾构技术的技术特点盾构技术是一种在地下开挖隧道的方法，它的主要特点如下：1.高效：盾构机可以在地下连续开挖，不需要停工，因此可以大大提高施工效率。

2.安全：盾构机在开挖过程中，可以保持地面的稳定，减少地面塌陷的风险，因此可以保证施工安全。

3.环保：盾构技术可以减少对地面环境的破坏，减少噪音和尘土污染，因此可以保护环境。

三、盾构技术的应用领域盾构技术可以应用于各种地下工程建设，主要包括以下几个方面：1.地铁建设：随着我国城市化进程的加速，越来越多的城市需要建设地铁，盾构技术成为地铁建设的主要技术之一。

2.水利工程建设：盾构技术可以用于建设水利工程，如水库、水渠等。

3.公路隧道建设：盾构技术可以用于公路隧道的建设，如山区公路隧道等。

4.城市地下综合管廊建设：盾构技术可以用于城市地下综合管廊的建设，如电力、通信、自来水等管道的建设。

四、盾构技术的发展趋势随着我国城市化进程的加速，盾构技术的应用领域将会越来越广泛。

未来，盾构技术的发展趋势主要包括以下几个方面：1.技术创新：盾构技术将会不断进行技术创新，提高施工效率和施工质量。

2.智能化：盾构机将会越来越智能化，可以实现自主导航、自动控制等功能。

盾构施工技术

1、建造盾构工作井
2、盾构掘进机安装就位工序
3、洞口土体加固
4、初推段掘进施工
5、掘进机设备转换
6、盾构连续掘进施工
7、接收井洞口土体加固 8、盾构进入接收井，并运出地面
2、盾构特点：在同一土层中所需施工顶力为一常数，向一个方向顶进的长度不受顶力大小的限制。管径范围大。断面形状多样，圆形，矩形，多边形等。机动性好，可以开挖曲线走向的隧道。可进行水底施工，不影响地面水体。不断交通，不影响地面建筑物。 3、适用土质岩层，砂卵层，密实砂层，粘土层，流砂层推进系统拼装系统壳体组成：切削环支承环衬砌环
砌块形成的管道
盾构工作原理：
当砌完一环砌块后，以已砌好的砌块作后背，由支承环内的千斤顶顶进盾构本身，开始下一循环的挖土和衬砌。盾构施工时，需推进是的盾构本身，而非砌块形成的管道。
盾构施工的主要工序
2.国内盾构施工技术现状
国内最早是在1956年，阜新海州露天煤矿采用直径 2.66m的盾构，在砂土层中成功地开掘了一条流水巷道。
北京：1957年在下水道工程中成功的使用直径 2.0m及2.6m的盾构。北京地层不同于国内其他城市，以砂卵石、粉细砂及黏土层为主，对地层的摸索以及全面实践方面，北京市政集团在北京地区实现了零的突破，可谓是积累了相当丰富的施工经验。
1917年——日本国铁隧道建设中首次采用盾构工法 1953年——日本关门隧道采用盾构工法 1957年——日本地铁采用顶盖式盾构施工，这是城市隧道首次采用盾构 1960年——日本名古屋地铁采用盾构施工 1962年——东京下水道采用圆形盾构。此后，盾构逐渐用于小断面的市政管道建设 1964年——日本下水道工程，最先采用泥水式盾构 1974年——日本独立研究出土压式盾构 1975年——日本研究出砾石泥水式盾构 1981年——日本研究出加气泡盾构

盾构法简介

• 盾构法(Shield Method)是暗挖法施工盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，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，内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，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，出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，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。构的一种机械化施工方法。
• 技术指标盾构法的技术指标应符合《隧道标准规范（盾构法的技术指标应符合《隧道标准规范（盾构篇及解说》的规定。）及解说》（日）的规定。 • 适用范围适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 • 已应用的典型工程近年来，我国城市地铁隧道、近年来，我国城市地铁隧道、污水隧道及管线隧道的修建越来越广泛地采用盾构法。广州、深圳、的修建越来越广泛地采用盾构法。广州、深圳、南京和北京地铁隧道的修建均采用了盾构法。京和北京地铁隧道的修建均采用了盾构法。典型的盾构隧道工程：上海地铁盾构隧道、盾构隧道工程：上海地铁盾构隧道、深圳地铁盾构隧道、广州地铁盾构隧道、南京地铁盾构隧道、隧道、广州地铁盾构隧道、南京地铁盾构隧道、北京地铁五号线盾构隧道、京地铁五号线盾构隧道、北京清河污水盾构隧道等
缺点
1、断面尺寸多变的区段适应能力差；断面尺寸多变的区段适应能力差；新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。 2、新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。
一次完成的隧道
施工准备
采用盾构法施工时，采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（室）和拆卸井（），特别长的隧道特别长的隧道，和拆卸井（室），特别长的隧道，还应设置中间检修工作井（工作井（室）。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6 盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6 2.0米以满足铆、焊等操作的要求。井的长度，～2.0米，以满足铆、焊等操作的要求。井的长度，除了满足盾构内安装设备的要求外，除了满足盾构内安装设备的要求外，还要考虑盾构推进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座，进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座，以及垂直运输所需的空间。及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度还要照顾设备车架转换的方便。，还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板，盾构装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板，推出工作井后即开始隧道掘进施工盾构拆卸井设有盾构进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。构进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。

盾构施工相关知识介绍

盾构施工相关知识1、盾构施工概念、发展历史及现状盾构：是主要用来开挖土砂围岩的隧道机械，由切口环、支承环、及盾尾三部分组成。

盾构法：用盾构一边防止土砂的坍塌，一边进行开挖推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止土砂崩溃进行隧道施工，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法。

发展历史：18世纪末，英国人提出在化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。

1818年Brunel观察小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启示，在此基础上提出的盾构工法。

采用此工法横穿泰晤士河的隧道工程于1825动工，隧道长458m，断面为11.4mX6.8m 的方型。

隧道于1841年贯通。

而圆型断面隧道盾构出现在1869年建造横穿泰晤士河的第二条隧道。

19世纪末到20世纪中叶，盾构工法传到许多国家，并得到不同程度的发展。

20世纪60~80年代，盾构工法继续发展完善，成绩显著。

1990~2003年这一段时间里盾构工法的技术进步极为显著，并有以下特点：盾构隧道长距离化、大直径化：日本东京湾隧道直径为14.14m，长度15.1Km 盾构断面的多样化：方型、圆型、双圆型、马蹄型施工自动化：自动导向系统、PLC控制系统、远程信息传输系统技术现状：完善近年推出的新工法、新工艺的技术细节，使之提高并达到成熟，加速盾构工法的自动化进程。

为适应大深度、高地下水压、大口径化、长距离化、施工自动化、施工高速化、断面多样化等需求，开发新概念的工法、工艺、材料、管理系统。

盾构机的类型：根据不同的地质条件，盾构分为以下类型：闭胸式盾构：是用泥土加压或泥水加压来抵抗开挖面的土压力和水压力以维持开挖面的稳定性，通常包括：泥水式平衡盾构：适合于在河底、海底等高压水压力条件隧道的施工。

土压平衡盾构：适用于含水量与粒度适中的土层，适用范围广泛。

敞开式盾构：以开挖面自立为前提，通常包括：手掘式盾构：开挖面暴露，可以自立稳定，以盾壳为支护条件，采用人工开挖。

盾构简史、始发

城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州等城市都使用这种方法。虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。盾构在对洞口进行加固处理的始发时阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。
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

1.盾构发展史

用盾构机边防止土砂的坍塌，边进行掘推进，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法
开挖面
初期开放型手掘式盾构
盾构工法的原理
盾构
盾构隧道
TEMS河底公路隧道
SHIELD工法的诞生
• １８１８法国人工程师Ｍ．Ｉ．Ｂｒｕｎｅｌ发明（专利） • １８２３ TEMS河底公路隧道计划 • １８２５开工（塌方，停工） • １８３４再次上马 • １８４１贯通 • １８４３使用
未来地下空间
谢谢！
大断面，大深度，长距离，高速化断面的多样化；MF盾构，DOT盾构自由断面，扩大断面盾构，球体盾构
１９３１年
M３年 RENINGRADE TYPE SHIELD
气压工法的诞生
• １８６９Ｇｒｅａｔｈｅａｄ和Ｂａｒｌｏｗ采用圆形盾构机在泰晤士河第2条隧道使用使用铸铁管片 • １８８６Ｇｒｅａｔｈｅａｄ在南伦敦铁道使用盾构和气压法组合
盾构与水下隧道技术
工学博士授袁大军教
北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心北京 Beijing JiaoTong University Research Center of Tunneling and Underground Works，Beijing 2011年7月
盾构技术的发展变迁
盾构管片
盾构法的历史表
年代特征第一代 (1818～1880年）第二代 (1880～1960年）第三代 (1960～1980年） Brunel的盾构 Greathead和Barlow的盾构机械式盾构 TBM 气压式盾构开挖面的稳定城市盾构工法闭胸式盾构泥水式，土压式
第四代 (1980～）

盾构法修建的地下工程

由切削刀具、稳定面板、出土槽口、转摇驱动机构、轴承机构组成
刀盘形状
轮辐式和面板式面板式又分为平板型、轴芯型和鼓筒型轮辐式实际负荷扭矩小，容易进土，用于土压
平衡式面板式具有开挖挡土功能，用于土压式和泥水
使盾构鼓筒式切削刀盘用于自稳强的地层砾岩和硬土地层，应安装齿轮钻切削刀头
防渗、校正中心线偏离、使表面光洁、隧道内部装饰
壁后注浆
防止地层变形防止管片漏水，确保管片环早期稳定，防治隧道蛇形
二次注浆
壁后注浆的补充注浆三种情况：一次注浆未完全填充一次注浆体积缩减提高抗渗透效果
盾构法适用条件
软弱地层
主要优点
除竖井外，其他均在地下进行，不影响地面交通，可减少对地面的影响，包括噪声和振动
我国盾构机的历史和发展
1963年，打浦路过江隧道上海成功采用土压平衡盾构及泥水平衡盾构，
发展了矩形盾构，双圆断面土压平衡式盾构，上海崇明隧道直径最大15.2m 在地铁区间隧道及穿黄饮水工程中使用 2004年底，我国首台具有知识产权的国产地铁盾构“先行号”投入上海地铁工程的建设中。
我国盾构发展存在问题
施工费用几乎不受埋深的影响盾构掘进、出土、拼装管片衬砌等主要工序都靠机械完成，施工
人员较少，施工易于管理隧道过水体时，不影响航道施工不受风雨等气候影响在地质差和水位高的条件下修建埋深较大的隧道，盾构法有较高
的技术经济优越性适用地层范围广，从软土、砂卵土、软岩直到岩层均可适用
存在技术问题
切削刀头
前角和后角：对于胶结粘性土，角度大点；对于砾石，角度小点；有粘贴式和嵌入式
有齿形、屋顶形、镶嵌型、盘型刀头按照高度需由地层条件和旋转距离推算磨损量、

盾构发展史

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。

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

盾构发展历史

3.7我国盾构法隧道的发展历史3.7.1 20世纪80年代前盾构技术的应用1953年，东北阜新煤矿用直径2.6m的手掘式盾构及小混凝土预制块修建疏水巷道，这是我国首条用盾构法施工的隧道。

1957年，北京市下水道工程采用直径2.0m和2.6m的盾构进行施工。

1962年，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黏土地层。

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。

1965年3月，由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的2台直径5.8m的网格挤压式盾构，于1966年完成了2条平行的隧道，隧道长660m，地面最大沉降达l0cm。

1966年5月，中国第一条水底公路隧道—上海打浦路越江公路隧道工程主隧道采用由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的直径10.22m网格挤压盾构施工，辅以气压稳定开挖面，在水深为16m的黄浦江底顺利掘进隧道，掘进总长度1322m。

打浦路隧道于1970年底建成通车。

此次所用的网格盾构有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。

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，共掘进了3926m海底隧道，首创了垂直顶升法建筑取排水口的新技术。

3.7.2 20世纪80年代盾构法技术的进步与发展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，采用泥水加压和局部气压施工，在淤泥质黏土地层中掘进隧道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。

盾构法隧道施工原理(2014.6.14)

预制管片衬砌，一次成型，施工质量易于控制。
经济效率显著。高安全。施工作业环境好，施工人员安全得到有高适应。不影响地面交通，不影响航运通航，不
效保障。对周围环境影响小，地表沉降易于控制。
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；
• • • • 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。
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。
盾构机下井始发端头加固
始发井
盾构机就位调试
初始掘进负环拆除
洞门密封圈安装
洞门围护墙凿除
反力架安装
正常掘进
到达端头加固到达车站过站再次就位调试再次始发
洞门密封圈安装
盾构机托架
中间站
盾构法隧道施工流程图
到达终点站
盾构机解体外运
到达站
（二）局部流程
准备工作（风、水、电、浆液、渣车、管片） →启动液压系统 →启动刀盘 →启动次级渣土运输系统（皮带机）→启动推进千斤顶→启动首级渣土运输系统（螺旋机）→同步注浆→停止掘进→安装管片→准备下一环掘进。开挖→出土→注浆→拼装

盾构法发展历史

1963年，上海隧道股份结合上海软土地层对盾构掘进机、预制钢混凝土衬砌、隧道掘进施工参数，隧道接缝防水进行了系统的试验研究。研制了1台直径4.2m的手掘式盾构进行浅埋和深埋隧道掘进试验，隧道掘进长度68m。
我国盾构技术的早期发展
1966年5月，上海隧道建设公司用盾构法设计建造中国
第一条水底公路隧道——打浦路隧道。打浦路隧道全长2.7km，隧道部分长1320m，外径10m。所用网格盾构有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。
Glasgow Harbour road Sewer gallery（Clichy） Spree road隧道（Berlin） Orleans Railway（Paris） Sewer隧道（Hamburg） Elb隧道 Clichy
10200
580 465 375 1230 2150 920
3.10～3.45
球体盾构机亦称直角盾构机，其刀盘部分设计为球体，可以进行转向。球体盾构施工法又称直角方向连续掘进施工法。该方法对施工场地要求较小，并且可以进行直角转弯施工。对未来城市小半径曲线地铁避让建筑物基础有很强的适用性。球体盾构的施工方法分为“横一横”和“纵一横”两种。 “横一横”方向连续掘进是先沿一个方向完成施工后，水平旋转球体进行另一个横向隧道的施工，可以满足盾构转弯的要求。“纵一横”方向连续掘进施工则是从地面开始连续沿直角方向向下开挖到达预定位置后进行转向，然后实施横向隧道施工的方法。
泥水盾构半机械式手掘式盾构手掘式盾构土压式盾构
20世纪60年代中期至80年代盾构掘进工法继续发展，产生各种平衡式的工法，盾构机的种类手掘式、半机械式、机械式、泥水式和土压式。
我国盾构技术的早期发展
20世纪50年代初，东北阜新煤矿用直径2.6m的手掘式盾构及小混凝土预制块修建疏水巷道，这是我国首条用盾构掘进机施工的隧道。

盾构发展史及构成和分类

6米以上盾构国内使用情况
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 管片规格mm Φ6000—5400 Φ6200—5500 Φ6700—6000 Φ8500—7700 Φ8700—7900 Φ9000—8100 Φ9600—8700 Φ10000—9000 Φ10800—9800 Φ11000—10000 Φ11200—10200 Φ12800—11700 Φ14500—13300 Φ15000—13700 盾构类型土压、泥水土压、泥水土压、泥水土压土压泥水土压泥水土压泥水泥水泥水泥水土压泥水泥水开挖直径mm Φ6280 Φ6440 Φ6980 Φ8280 Φ8830 Φ9030 Φ9330 Φ9960 Φ10260 Φ11182 Φ11380 Φ11640 Φ13230 Φ14270 Φ14960 Φ15510 应用情况地铁东莞～深圳快速地铁秦山核电站惠深莞城际穿黄、台山核电站长株潭城际广深港高铁北京地铁广深港高铁武汉长江过江隧道南京双线地铁广深港高铁上海外滩隧道南京长江过江公路隧道上海长江过江公路隧道
1
1. Zeile bleibt immer frei
2
EPB / Mixshield Range. 粒径分布与盾构选型图
Sieve Size Sand Medium
3
4
5
Portion of grains < d in % of the total amount
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
依靠控制泥浆质量、压力及推进速度、保持送排泥量的动态平衡，对压力波动敏感、泥水平压力传递迅速、便于压力控衡盾构制、控制精度高，对地面沉降量控制精度高。

盾构知识精讲

泥水盾构机渣土运输图
9
泥水盾构与土压平衡盾构的比较
刀盘切削下来的土砂通过螺旋输送机、砂通过螺旋输送机、皮带输送机输送至运输小车内，运输小车内，由运输小车送至吊土井处，通过龙门吊吊至地面的渣土坑内。至地面的渣土坑内。
土压盾构机渣土运输图
10
泥水盾构与土压平衡盾构的比较
泥水平衡盾构机优点泥水平衡盾构机优点
11
泥水盾构与土压平衡盾构的比较
泥水平衡盾构机缺点泥水平衡盾构机缺点
在渗水性很高的地基上，泥浆可能会流失，在渗水性很高的地基上，泥浆可能会流失，并导致缺乏有效的泥浆压力。要求具有泥浆运输和处理设施。如遇粘土层，如遇粘土层，则需要大型泥浆处理设施。由于泥浆排放孔和排放泵的堵塞而引起的刀盘仓压力的改变可使切削面变得很不稳定设备造价较高、需要施工场地较大。设备造价较高、需要施工场地较大。
土压平衡盾构机优点土压平衡盾构机优点
带状螺旋可排放卵石，且对粘土层同样有效。带状螺旋可排放卵石，且对粘土层同样有效。应用范围广，应用范围广，包括复合地层和冲积粘土。与需要造浆设备和分浆设备的泥浆型盾构机相比，与需要造浆设备和分浆设备的泥浆型盾构机相比，此款盾构机只需要小型造浆设备。进行敞口式开挖时，能进行高效开挖，扭矩低，进行敞口式开挖时，能进行高效开挖，扭矩低，且对刀具和刀盘的磨损很小。
土压盾构机压力平衡图
8
泥水盾构与土压平衡盾构的比较
刀盘切削下来的土砂在刀盘旋转和搅拌机的作用下与新鲜泥浆均匀混合，并以泥浆形式输送到地面，到地面，然后通过泥水分离设备进行分离，分离设备进行分离，形成可运输的碴土和可重新利用的泥浆。新利用的泥浆。分离后的泥浆在经过质量调整后重新输送到开挖面。后重新输送到开挖面。

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。