第六章.2-盾构法与顶管法之盾构法施工2
顶管法施工课件
图7-21 坡口型式
盾构法和顶管法的主要异同点：
相同点：
1 二者都属于暗挖法施工大口径（>900 ㎜）地下工程的主要施工方法。
2 二者都要开挖工作基坑（工作井和接收 井）。
3 二者工作面的开挖方法，出、进洞施工 技术基本相似。
4 二者都要注意接缝防水处理、地表沉降控 制、周边环境保护等问题，都要进行注压 浆。
顶管法施工
概述
顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种土层地下工 程施工方法，主要用于地下进水管、排水管、煤气管、电 讯电缆管的施工。它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、 铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线 等，是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。
地下管线的非开挖施工法主要内容包括：地下管线的铺 设、更换和修复。
• 按顶进管子轨迹的曲直分：直线顶管
工作井及其布置
• 工作井（工作坑或基坑），按其作用分为顶进井（始 发井）和接收井两种。顶进井是安放所有顶进设备的 场所，也是顶管掘进机的始发场所，是承受主顶油缸 推力的反作用力的构筑物，供工具管出洞、下管节、 挖掘土砂的运出、材料设备的吊装、操纵人员的上下 等使用。在顶进井内，布置主顶千斤顶、顶铁、基坑 导轨、洞口止水圈以及照明装置和井内排水设备等。 在顶进井的地面上，布置行车或其他类型的起吊运输 设备。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与工作 井相比，接收井布置比较简单。
盾构法与顶管法
第二章盾构法与顶管法盾构就是在软岩与土体中进行隧道施工得专门机具,使用盾构机开挖隧道得方法称为盾构法。
顶管法就是将分节预制好得地下管道(或小型隧道)在土层中顶进,穿越障碍物得一种施工方法。
盾构法与顶管法就是软土地层中隧道暗挖施工得两类主要方法。
盾构法隧道前进就是依靠设在盾尾得一组千斤顶克服盾构机重与周围土体产生得正面与侧壁得摩阻力,千斤顶支撑在已拼装好得环形隧道衬砌上,每拼装一环管片,千斤顶向前推进一个衬砌环间宽度。
理论上,盾构法施工隧道,前进阻力不受隧道长度增加而增加。
顶管法得推力来自始发工作井内作用在后背井壁上得分组千斤顶,千斤顶将装有切口与支护开挖装置得工具管顶出工作井井壁,以工具管为先导,逐步将预制好得管节按设计轴线顶人土层中,直至工具管后得第一个管节进人目标工作井。
顶管法推进得阻力随管道长度得增加而增加。
为了克服长距离顶管顶进力不足,常在管道中间设置一个至几个中继接力间或采取其她减少摩阻力措施。
这两类工法得共同特点1)除竖井外,地面作业很少,隐蔽性好,因噪声、振动引起得环境影响小;2)隧道及管道施工费用与技术难度基本上不受覆土深浅得影响,适合建造覆土深得隧道;3)穿越河底或湖、海底时,隧道施工不影响航道,也完全不受气候得影响;4)穿越地面建筑群与地下管线密集得区域时,周围环境可不受施工影响;5)自动化程度高,劳动强度低,施工速度快、安全。
在施工工艺上,两种工法也有许多共同特点:l)都必须先在地面建造始发工作井,进出工作井得封门与土体加固技术;2)开挖工作面采用土压、气压、泥水或机械平台平衡开挖面得技术;3)挖土、土渣材料得运输方式;4)防排水及安全保护措施;5)地面沉降,对环境得扰动。
顶管法一般用于修建排水管、敷设煤气管、输油管、动力电缆与通讯电缆得管道、地下交通隧道及桥梁得墩台等,这些管道得内径一般都在2～3m。
内径太大与太小得管道顶进都较困难,因而都就是目前顶管技术研究得方向。
口径超过4石m得管道,一般自重过大,且在市内输送时超过限量规定,故常在现场预制;口径超过3m得较长距离顶管综合经济效益不如盾构法施工;直径小于0、6m得顶管,人员不能到达工作面,必须借助电视等实行远距离操作、自动控制,习惯称为微形顶管。
盾构工程施工方法(3篇)
第1篇一、引言随着我国城市化进程的加快，城市交通拥堵、环境污染等问题日益突出，地下空间开发利用成为解决这些问题的有效途径。
盾构法作为一种高效、环保的地下工程开挖方法，在地铁、隧道、地下通道等工程中得到广泛应用。
本文将对盾构工程施工方法进行详细介绍。
二、盾构法简介盾构法是一种利用盾构机在地下开挖隧道的方法。
盾构机由盾构主体、刀盘、推进系统、注浆系统、泥水处理系统等组成。
在施工过程中，盾构机在土体中推进，形成隧道空间，同时注浆填充盾构机与土体之间的空隙，确保隧道结构的稳定。
三、盾构施工方法1. 施工准备（1）现场勘查：对施工现场进行详细勘查，了解地质条件、地下管线、周边建筑物等情况，为施工方案制定提供依据。
（2）施工方案：根据勘查结果，制定详细的施工方案，包括盾构机选型、施工工艺、进度安排、质量控制、安全管理等。
（3）设备安装：安装盾构机及其配套设备，包括刀盘、推进系统、注浆系统、泥水处理系统等。
（4）临时设施：搭建施工临时设施，如施工围挡、排水设施、通风设施等。
2. 盾构始发（1）端头处理：根据地质条件和隧道结构要求，对盾构始发端头进行加固处理，确保盾构机顺利始发。
（2）盾构机就位：将盾构机安装在始发洞室内，确保其位置准确、稳定。
（3）盾构机调试：对盾构机进行调试，确保其各项性能指标符合要求。
3. 盾构掘进（1）掘进参数控制：根据地质条件和隧道结构要求，合理设置掘进参数，包括推进速度、刀盘转速、注浆压力等。
（2）土体控制：采用刀盘刀具、渣土改良技术、管片壁后同步注浆与二次注浆等措施，确保土体稳定，防止地面沉降、隧道变形等问题。
（3）盾构姿态控制：通过调整掘进参数、纠偏装置等手段，确保盾构机在掘进过程中保持稳定姿态。
4. 管片拼装（1）拼装成环：盾构推进结束后，迅速拼装管片成环，确保隧道结构的完整性。
（2）拼装顺序：从下部的标准管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接管片，后安装楔形管片。
顶管法施工
土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继 续顶进。只要千斤顶的顶力足以克服顶管时产生的阻力，整个 顶进过程就可循环重复。
顶管施工示意图
一.顶管施工方法分类 二.顶管施工设备 三.顶管工作坑及其附属设施 四.顶管法和盾构法主要异同点
顶管施工的多种分类方法分别从不同侧面强调了该方法在某 一方面的特征。 （一）按顶管管径大小划分 （二）按施工顶管的埋深划分 （三）按施工顶管的管节材料划分 （四）按顶进管道轨迹的曲直划分 （五）按一次顶进长度划分 （六）按顶管的目的及组合形式划分 （七）按顶管机的作业形式划分
（2）盾构法施工的盾构千斤顶布置在盾构机的支撑环外沿， 而顶管法施工的主顶进装置布置在工作井内，如果顶力不足 要加设中继间。
（3）盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块，顶块必须采用 球面接头，在顶块与管片的接触面上安装橡胶或柔性材料的 垫板。顶管法的主顶千斤顶的行程长短不能一次将管节顶到 位时，必须在千斤顶缩回后在中间加垫块或几块顶铁。O型 顶铁是使主顶千斤顶的推力可以较均匀地加到所顶管道的周 边；U型顶铁是为了弥补千斤顶行程不足而用。
1.工作坑布置
（工作坑或基坑），按其作用分为顶进井（始发井）
和接收井两种。顶进井是安放所有顶进设备的场所，也是顶 管掘进机的始发场所，是承受主顶油缸推力的反作用力的构 筑物，供工具管出洞、下管节、挖掘土砂的运出、材料设备 的吊装、操纵人员的上下等使用。在顶进井内，布置主顶千 斤顶、顶铁、基坑导轨、洞口止水圈以及照明装置和井内排 水设备等。在顶进井的地面上，布置行车或其他类型的起吊 运输设备。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与工作井 相比，接收井布置比较简单。
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盾构法与顶管法施工工艺改进设想
盾构法与顶管法施工工艺改进设想摘要：随着城市的不断发展，各大城市不可避免的出现了地面可利用空间逐渐缩小的现象，地下空间的开发和利用不断地被提上议程，因此地下空间施工方法引起了人们的关注。
纵观现有的地下管道、隧道施工技术，盾构和顶管法施工是比较常见的两种。
盾构技术适用于大型地下工程的施工项目，成本高工期较长，相比之下顶管技术适用于中小型地下管隧道施工，成本低工期较短，但是使用效率比较低。
这两种技术上的主要矛盾体体现在工期与成本、效率与质量上，因此本文重点要讨论解决或者减缓这种矛盾的可能性以及对这两种施工工艺的一些改进设想。
关键词：盾构技术；顶管技术；成本效率；技术改进Abstract: With the continuous development of the city, major cities in the inevitable emergence of the phenomenon of ground can be gradually reduced the use of space, the development and utilization of underground space has been put on the agenda, so the underground space construction method has aroused concern. Throughout the existing underground pipeline, tunnel construction technology, shield and pipe jacking construction of the more common two. Shield technology is applicable to a large underground works project, the high cost of longer duration, compared with the pipe jacking technology is applicable to small and medium-sized underground pipe tunnel construction, low cost, short duration, but relatively low efficiency in the use. These two technical main contradiction is reflected in the duration and cost, efficiency and quality, so this article focuses to solve or mitigate this contradictory possibilities, and both the construction process to discuss a number of improvements envisaged.Key words: Shield technology; pipe jacking technology; cost-efficiency; technological improvements中图分类号: U455.43 文献标识码: A文章编号:正文:一、盾构与顶管法的特点及局限性盾构法施工运用在大型地下工程时，其断面一般有圆形、矩形、半圆形、马蹄形等多种形式，最常用衬砌的断面形式是圆形。
第六章.2 盾构法与顶管法之盾构法施工2
辐条
泡沫口
先行撕裂刀
刮刀
中心刀 辐条
压力舱(泥土压盾构)
搅拌翼
添加材料注入口
添加材料注入管
独立搅拌翼
搅拌翼
(二)盾构基本尺寸的选定及推力计算 1. 盾构直径 根据隧道限界和结构尺寸要求确定衬砌外径之后，可按 施工要求或经验确定盾构的直径。
盾尾的钢板厚度，按弹性圆环来计算确定，盾尾是一个 以一端固定于支承环上的薄壁圆筒壳体。
在整个拼装过程中注意控制盾构位置
七.衬砌壁后压浆
为防止沉降，将盾尾和衬砌之间建筑空隙及时压浆充填。
注（压）浆的作用：
• 防止和减小地表变形
• 减少隧道的沉降量
• 增加衬砌接缝的防水性能
• 改善衬砌的受力状况
• 有利于盾构推进纠偏
根据地层条件，压浆有以下几种方法。
1．一次压注 若地层条件较差，盾尾空隙一出现就会发生坍塌时， 则希望盾尾空隙内始保持一定的压力。
• 保证洞周土体不出现大的沉降变形；
盾构工作井封门有以下几种形式：
(1)现浇钢筋混凝土封门
(2)钢板桩封门
(3)装配式楔体封门方案
2．洞周土体加固
松散的砂土与饱和含水软粘土：缺少自立性和防水性 一旦有临空面时，土体都将产生大量的坍塌或涌水， 因此对封门外土体进行加固处理是不可缺少的； • 加固后土体不能太硬，否则将造成盾构机大刀盘切 土的困难，引发机器故障；
切口部分：盾构的最前端，切入地层，掩护开挖
支承环部分：位于盾构的中部，刚性圆形结构，承担 地层土压力、千斤顶顶力及施工荷载。 盾尾部分：盾构外壳钢板延长，掩护衬砌安装；盾尾 末端设有密封装置，防水、土及注浆材料。
切削刀盘
面板式刀盘
面板
盾构衬砌结构与顶管授课课件
• 5、地基反力
• 计算衬砌构件内力时，必须确定地基反力作用的范围、大 小和方向。
• 地基反力通常分为两种：一种是独立于地基位移而定的反 力，另一种是从属于地基位移而定的反力，具体要结合设 计计算方法而定。
• 前者是作为与给定荷载相平衡的反力，预先假定其分布均 匀的；后者认为与衬砌的地基内位移相关而产生的，并与 地层的位移成比例且该比例因子定义为地基反力系数，此 比例因子的取值取决于围岩韧度和衬砌尺寸。
顶管动画视频
• 与明挖法相比，顶管施工具有以下优点： • ①减少开挖量和土石方运输成本； • ②顶管法相比明挖法更加环保，除工作井外的大部分工程都处于地下，
不会污染外部环境；
• ③不影响交通，特别适于城市内部的施工； • ④在直径大于900 mm的管道中可以进人施工，而顶管施工操作人员比
常规的隧道施工方法容易培训；
• （2）粘性地层：粘土层采用水土合算，重度采用天然重度， 其强度指标采用在土的有效自重压力下预固结的三轴不排 水不固结强度指标。
• 1、垂直及水平土压力
• 作用于隧道的土压力中，垂直和水平压力是确定 设计计算用的土压力，与隧道的变形无关。此外， 对于隧道底部的土压力，考虑为反向土压力，作 为地基反力处理。
1. 可以等同地承受各方向外部压力，尤其是在饱和 软土地层中修建地下隧道，由于顶压、侧压较为 接近，更可显示出圆形隧道断面的优越性；
2. 施工中易于盾构机的推进，管片的制作及拼装； 3. 盾构即使发生转动，也不妨碍其断面的利用。
2.1 管片的分类
• 管片衬砌按其材料分为钢筋混凝土、铸铁、钢、 钢壳与钢筋混凝土复合而成的几种，除特殊需要 外，一般都选用钢筋混凝土作为衬砌管片的材料。
• 8、地震的影响
盾构法基础PPT课件
盾构法隧道工程的基本概念可以从其施工过程来理解
其主要施工过程为：
①在盾构隧道的始发端和到达端各修建一个竖井；
②盾构在始发竖井内安装就位；
管片衬砌
③依靠千斤顶（作用在已拼装好的衬砌环上），将盾构从
始发竖井内始盾发构；机向预订的方向掘进。
④盾构在地层中沿着设计轴线掘进，同时不断出土和安装
衬砌管片环，并及时向盾尾空隙内注浆，防后止配地层套下设沉备；
盾构管片 送泥浆管
增压器
排泥水管
2007年9月27日
普通盾构简介
手掘式盾构
挤压式盾构
2007年9月27日
半机械式盾构 机械式盾构
平衡式盾构简介
局部气压盾构
在机械盾构支承环前边设置隔板，使切口与隔板间形成密闭舱， 密闭舱内充满压缩空气，达到稳定开挖面土体的作用。
土压平衡盾构 在挤压或切削盘的后面装置一储存土体的密闭舱，密闭舱内 充满土体，适当压力与开挖面土压平衡。（螺旋输送机出料 速度与盾构顶推和刀盘旋转速度相匹配，可形成一定土压） 适用于粘性土、砂和含石头的砂砾土层。
⑤盾构进入到达端竖井后拆除。
2007年9月27日 点击
盾构隧道施工示意图
退回
盾壳
刀盘
盾构的组成
2007年9月27日
盾构的基本装置
退回
盾构适用的地质条件
盾构机种类 半机械式盾构
单一土质 软土 硬质土
土砂 复合土质
闭胸式盾构
机械式盾构
土压式盾构
泥水式盾构
加泥土压式盾构
应付岩石盾构 （泥水式或土压式） TBM（封闭式）
顶推装置
退回
刀盘 土压
2007年9月27日
土压平衡式盾构
盾构法施工方案
盾构法施工方案1. 引言盾构法是一种用于地下隧道施工的先进技术。
它通过在地下钻孔的同时进行支护和开挖，以实现地下隧道的建设。
本文档将介绍盾构法的施工方案，包括工程准备、钻探和注浆、安装和拆卸盾构机以及隧道段的施工等内容。
2. 工程准备在进行盾构法施工前，需要进行一系列的工程准备工作。
2.1 勘察与设计首先，需要进行勘察与设计工作。
通过地质勘察和地下水勘察，确定隧道的地质条件和地下水情况。
然后，根据勘察结果，进行隧道的设计，确定隧道的尺寸、线路和曲线半径等参数。
2.2 装备和材料准备接下来，需要准备所需的施工装备和材料。
包括盾构机、支护设备、注浆设备、运输设备等。
同时，还需要准备合适的工程材料，如隧道段预制体、混凝土和钢筋等。
2.3 安全措施在进行盾构法施工前，需制定和实施安全措施。
包括制定施工安全规范、安排施工人员培训、落实施工现场安全管理等。
3. 钻探与注浆在盾构法施工过程中，钻探与注浆是关键步骤，用于确定地层情况和进行地层加固。
3.1 钻探钻探是为了了解隧道地质条件以及确定隧道地层的稳定性。
在钻探过程中，需要使用钻机进行钻孔，并获取钻孔岩芯样本进行地质分析。
3.2 注浆注浆是为了加固地层，提高地质的稳定性。
在盾构法施工中，常使用水泥浆或化学浆液进行注浆。
通过注浆，可以填充地层空隙，提高地层的强度。
4. 盾构机安装与拆卸在钻探和注浆完成后，需要安装盾构机进行隧道的开挖。
4.1 盾构机安装盾构机安装是将盾构机拖入盾构坑并进行组装。
在安装过程中，需要注意确保盾构机的稳定性和正确性。
同时，还需要连接电源、控制系统和输送设备等。
4.2 盾构机拆卸隧道开挖完成后，需要拆卸盾构机。
拆卸盾构机时，需要注意保存好各个组件，以备下一次施工使用。
5. 隧道段施工在盾构机安装完成后，可以进行隧道段的施工。
5.1 预制体安装首先，将预制的隧道段安装在盾构机前方。
通过盾构机的推进和土层的螺旋输送，将隧道段送入到掘进面。
盾构法施工ppt课件
盾构隧道全内衬混凝土现在多采用钢模台车结 合泵送混凝土施工，其施工要点有：
全内衬台模定位立模 浇筑工艺设备准备 预埋件设置 上拱顶混凝土浇筑质量的保证措施 拆模、清理、台模移位
土压平衡式盾构
定义：土压平衡式盾构机用开挖出的土料作为支撑开挖面 稳定的介质， 适用条件：土料具有良好的塑性变形，软稠度，内摩擦角 小及渗透率小。
1932年原苏联开始用直径为6.6~9.5m的盾构先
后在其斯科、列宁格勒、基辅等城市修建地下铁道 的区间隧道及车站。
1922年日本开始用盾构法修筑国铁奥羽线折渡隧
道。
1943年修建关门水底隧道直径达6.0m，长1100
多米。
1956年在海州露天矿用直径2.66m的盾构在砂土
层开凿了疏水巷道；
1957年起北京采用直径2.0m、2.6m的盾构施工
由于一般土壤不能完全满足这些特性，所以要进行改 良。改良的方法通常为：加水，膨润土，粘土，聚合物和 泡沫等，
根据土质情况选用。通过这些改良措施，扩大了土压 平衡式盾构机的应用范围。
土压平衡式盾构
土压平衡式盾构机的主要部件
土压平衡盾构机的基本装置是切削刀盘，开挖室以及螺旋输送机等。
土压平衡式盾构
1 切削刀盘
五、盾构机的结构
设置盾构外壳的目的是保护掘削、 排土、推进、施工衬砌等所有作业设 备、装置的安全，故整个外壳用钢板 制作，并用环形梁加固支承。盾构壳 体从工作面开始可分为切口环、支承 环和盾尾三部分。
五、盾构机的结构
盾构纵剖图
切口环、支承环、盾尾三部分组成 切口环：是盾构的前导部分，在其内部和前方可以设置各种类 型的开挖和支承地层的装置 支承环：是盾构的主要承载结构，沿其内周边均匀地装有推动 盾构前进的千斤顶，以及开挖机械的驱动装置和排土装置 盾尾：是衬砌作业的场所，其内部设置衬砌拼装机
隧道工程第六章隧道施工方法2
正确认识
新奥法是修建隧道一种基本理论，是包 含设计与施工内容的隧道工程新概念。
新奥法使用锚喷支护是为了达到保护围岩强 度、控制围岩变形、实现发挥围者自承能力 的目的。 只有采用施工监控量测才能掌握围岩变形 动态，做到控制变形。
锚杆、喷射混凝土和施工量测是新奥法的三
大要素。
SUI DAO GONG CHENG
造价低
浅埋车站，如北京、哈
境恶劣，风险大
尔滨等城市地铁
施工方法 环境场地要求
优点
缺点
隧
矿山法
岩石和坚硬土体， 地面干扰小，造价 进度慢，劳动强度
如青岛和重庆地铁 低
高，风险大
道
工 程
盾构法 和顶管法
城市软地层、深埋 隧道，如上海、广 州、北京等城市地 铁
地面影响小，机械 化程度高，安全， 工人劳动强度低， 进度快
??
① 矿山法：因最早应用于矿石开采而得名，它包括传统方法和
隧
道 工
新奥法。由于在这种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破
程 进行开挖，故又称为钻爆法。有时为了强调新奥法与传统矿山
法的区别，而将新奥法从矿山法中分出另立系统。
② 掘进机法：包括隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简写 为TBM）法和盾构掘进机法。
6) 对隧道周边进行位移收敛量测是施工过程中必不可少
的一个重要环节，从现场量测反馈信息及时修改设计和施工
隧 方案。
道 工
7) 对外层衬砌周围岩体的渗水，要通过足够的“排堵措
程 施”予以解决，如在两层衬砌之间设置中间防水层等。
『 6.2.4 ▎新奥法施工方法
1. 全断面法
全断面法全称为“全断面一次开挖法”，即按隧道设计 断面轮廓一次开挖成型的方法，即一次钻孔，一次爆破成型、 SUI DAO一GO次NG初CH期ENG支护到位，如图6-3所示。
《盾构法施工技术》PPT课件
2、敞开模式 盾构机切削下来的碴土进入土仓内，即刻被螺旋输
送机排出。土仓内仅有极少量碴土，基本处于清空状态， 态，掘进中刀盘和螺旋输送机所受的反扭力较小。
土仓压 力分布
Ⅳ.Ⅴ类围岩、 部分Ⅲ类围岩
Open模式
第五页，共51页。
3、半敞开模式
〈5〉 〈6〉
压缩空气
〈7〉
土仓压 力分布
部分Ⅲ类围岩, 重要建筑物
第三十九页，共51页。
盾构到达破除洞门
第四十页，共51页。
安装接收 基座
盾构机定 位及接收 洞门位置 复核测量
盾构到达 施工内容
地层加固
安装洞门 圈密封 设备
洞门处理
第四十一页，共51页。
洞门部分凿除
洞门密封的安装
掘进参数 的调整
接收托架的安装与固定 到达段的掘进
掘进方向 的控制
洞门剩余部分凿除
拓展能力
1 盾构机的 1 与人沟通能力
开挖与推进模式；2 团队协作能力
2 盾构开挖
与推进的方法
检验效果 1 知识 2 能力
第十页，共51页。
操作开始
第十一页，共51页。
教师总结、作业布置
教师总结：
学生在操作中掌握了
盾构土压平衡开挖和推进模式施工技术
课业布置：写本次操作课程总结材 料（包括盾构机的开挖与推进模式，
写本次现场操作的总结材料任务四职业能力目标任务的能力目标1盾构到达施工能力2预防和处理盾构到达工序中常见问题的能力1盾构到达后拆除接收井的围护结构再推进的2事先对接收井端头进行地基改良后盾构到达前拆除接收井的围护结构再到达3利用接收井自身结构施工的条件在接口处设置素砼挡土墙盾构直接破除1请同学们观看广州地铁三号线到达盾构到达施工图片2让学生分组讨论盾构到达工作内容3让学生分组讨论盾构到达施工工艺流程4教师总结盾构到达破除洞门安装接收基座安装洞门圈密封设备洞门处理地层加固盾构机定位及接收洞门位置复核测量盾构到达施工内容洞门密封的安装接收托架的安装与固定贯通后步上接收托架到达段的掘进掘进参数的调整碴土的清理掘进方向的控制洞门剩余部分凿除观看资料1通过资料讨论盾构到达的主要施工技术
盾构施工方法ppt课件
精选课件ppt
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二、土压平衡盾构法施工工艺
目前在盾构工程中普遍 采用的多为闭胸式盾构机， 其中以泥水平衡式与土压 平衡式盾构机最为普及。 而且由于盾构工程大部分 位于人口密集的城区，从 减少施工污染、降低施工 造价等多方面综合考虑， 又以土压平衡盾构法施工 为主。
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土压平衡盾构法施工工艺流程
，确保第一环临时管片的准确位置
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通过盾构施工控制达到五种平衡状态
1、土压力的平衡（开挖过程控制） 2、进尺与出土量的平衡（即时控制） 3、注浆量与建筑孔隙量的平衡（填充控制） 4、盾构掘进参数变化量的平衡（掘进参数控制） 5、盾构与管片两者各项姿态间的平衡（轴线控制）
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精选课件ppt
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2.2盾构机械设备
一、盾构机定义 二、盾构机构造 三、盾构机分类及型式 四、盾构配套设施
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一、盾构机定义
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，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、同步衬砌注浆、拼装隧道衬砌管片、测 量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、 电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质 进行“定制式”的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机 已广泛用于地铁、铁路、地下公路、城市市政、水电等隧道 工程。
33
子母盾构
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34
转向盾构
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盾构配套设施——与盾构机组成完备的施工系统
浆液 搅拌站
垂直运输系统 龙门吊
水平运输系统 电机车
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地面监控室
盾构法施工(新手能看懂)PPT课件
讲座内容
盾构法隧道的发展历史、技术现状和发展 动向
盾构法隧道的基本原理及特点 盾构机的分类及选型 盾构施工关键技术
➢18Байду номын сангаас纪末英国人提出在伦敦地下修建横贯通泰晤士河隧道的设想，并于 1798年开始着手工作希望实现这个构想，但由于竖井挖不到预定深度，计划 受挫，4年后Torevix决定在另一个地方建造连接两岸的隧道，随后工程再次 开工，当掘进到最后30m时，开挖面激剧浸水，工程再次受阻。工程从开工 到被迫终止用了5年时间，此后修建横贯泰晤士河隧道的计划在以后10年内 没有任何进展。
36板钢板与洞圈采用段焊当焊接完毕后用速凝水泥封堵弧形钢板上的所有间隙此时洞圈封堵完毕准备开始进行壁后注浆隧道内注浆的同时考虑到浆液有可能顺着盾壳和管片间的间隙流出所以在钢板上下左右4个位置开设注浆孔在必要时进行补压浆浆液达到设定强度时开始二次进洞防止管片被拉开的措施为防止盾构完全进洞后千斤顶离开管片管片反作用力的释放而拉开管片间的间隙造成渗漏水现象在管片的纵向螺栓上焊接根拉杆上部焊接两根左右腰部各焊接一根把最后2环管片连接一起先连接环到环为保险起见此后每拼装好一环就焊拉杆连接管片脱出盾尾后螺栓有可能松动也会造成渗漏水现象所以要加强对螺栓复紧补紧
➢1818年，Brunel观察小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启发，在此 基础上提出了盾构工法，并得到专利。这就是所谓开放型手掘式盾构的原型，
Brunel对自己的新工法非常自信，于1823年拟定了修建另一条泰晤士河隧道 的计划，随后这个计划得到英国国会批准，于1825年动工，初期，工程进展 顺利，但后来由于地层下沉，工程被迫中止。但Brunel并没有灰心，总结了 失败的教训后，对盾构做了7年改进后，于1834年再次开工，又经过7年施工， 终于在1841年贯通隧道。 ➢自Brunel向泰晤士河隧道发起战到胜利，前后经历了20个春秋，此时，他 已是72岁的老人。 Brunel对盾构工法的贡献极为卓著，这是后人的一致评价。
盾构法施工方案
盾构法施工方案盾构法是一种在地下施工中使用的技术，它通过在隧道顶部安装盾构机，利用盾构机自身的推力来推动隧道的掘进，同时还可以进行衬砌的施工。
盾构法施工方案主要包括以下几个步骤：1. 准备工作：确定施工区域，并进行相应的勘察和测量工作，确定地下隧道的线路和测量的开始和结束点。
同时，还需要处理与施工相关的法律手续和各种许可证。
2. 钻孔准备：在地下开挖初始坑，用于盾构机的进入。
在这个阶段，还需要对施工区域进行加固措施，以确保施工的安全性。
3. 洞口和尾部结构施工：在开挖初始坑后，需要先进行隧道洞口和尾部结构的施工，包括隧道入口和出口的预制、钢筋加工和混凝土浇筑等工作。
4. 盾构机安装：将盾构机逐段组装起来，然后通过开挖初始坑将其安装到施工区域。
在安装过程中，要注意机器的水平度和垂直度，以确保机器能够准确地进行掘进工作。
5. 盾构机推进：开始盾构机的推进工作。
盾构机的推进是通过推进系统推动盾构机向前进。
推进时，盾构机同时进行掘进和衬砌工作，即在盾构机后面的切削面上进行地质钻探和土质去除，并在前进时进行隧道衬砌的施工。
6. 施工过程监控：在盾构机推进的过程中，需要通过监测系统对施工过程进行实时监控，包括地形、地质、地下水位和土壤变形等数据的收集和分析，以确保施工过程的安全性和有效性。
7. 施工结束与后续处理：当盾构机完成一定的推进距离后，需要进行临时出口的预制和尾部结构的施工，以确保隧道的完整性和稳定性。
在盾构机完成全部推进工作后，进行收尾工作，包括清理工地、拆解盾构机和回填隧道等。
以上就是盾构法施工方案的主要步骤。
在实际的施工中，根据具体的项目情况和地质条件，还需要根据实际情况进行调整和优化。
同时，在施工过程中要注意严格按照施工规范执行，并确保施工质量和安全。
盾构法与顶管法
第二章盾构法与顶管法盾构是在软岩和土体中进行隧道施工的专门机具，使用盾构机开挖隧道的方法称为盾构法。
顶管法是将分节预制好的地下管道（或小型隧道）在土层中顶进，穿越障碍物的一种施工方法。
盾构法和顶管法是软土地层中隧道暗挖施工的两类主要方法。
盾构法隧道前进是依靠设在盾尾的一组千斤顶克服盾构机重和周围土体产生的正面和侧壁的摩阻力，千斤顶支撑在已拼装好的环形隧道衬砌上，每拼装一环管片，千斤顶向前推进一个衬砌环间宽度。
理论上，盾构法施工隧道，前进阻力不受隧道长度增加而增加。
顶管法的推力来自始发工作井内作用在后背井壁上的分组千斤顶，千斤顶将装有切口和支护开挖装置的工具管顶出工作井井壁，以工具管为先导，逐步将预制好的管节按设计轴线顶人土层中，直至工具管后的第一个管节进人目标工作井。
顶管法推进的阻力随管道长度的增加而增加。
为了克服长距离顶管顶进力不足，常在管道中间设置一个至几个中继接力间或采取其他减少摩阻力措施。
这两类工法的共同特点1）除竖井外，地面作业很少，隐蔽性好，因噪声、振动引起的环境影响小；2）隧道及管道施工费用和技术难度基本上不受覆土深浅的影响，适合建造覆土深的隧道；3）穿越河底或湖、海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的影响；4）穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，周围环境可不受施工影响；5）自动化程度高，劳动强度低，施工速度快、安全。
在施工工艺上，两种工法也有许多共同特点：l）都必须先在地面建造始发工作井，进出工作井的封门和土体加固技术；2）开挖工作面采用土压、气压、泥水或机械平台平衡开挖面的技术；3）挖土、土渣材料的运输方式；4）防排水及安全保护措施；5）地面沉降，对环境的扰动。
顶管法一般用于修建排水管、敷设煤气管、输油管、动力电缆和通讯电缆的管道、地下交通隧道及桥梁的墩台等，这些管道的内径一般都在2～3m。
内径太大和太小的管道顶进都较困难，因而都是目前顶管技术研究的方向。
口径超过4石m的管道，一般自重过大，且在市内输送时超过限量规定，故常在现场预制；口径超过3m的较长距离顶管综合经济效益不如盾构法施工；直径小于0.6m的顶管，人员不能到达工作面，必须借助电视等实行远距离操作、自动控制，习惯称为微形顶管。
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盾构工作井封门有以下几种形式： (1)现浇钢筋混凝土封门
(2)钢板桩封门
(3)装配式楔体封门方案
2．洞周土体加固 松散的砂土与饱和含水软粘土：缺少自立性和防水性
一旦有临空面时，土体都将产生大量的坍塌或涌水， 因此对封门外土体进行加固处理是不可缺少的；
• 加固后土体不能太硬，否则将造成盾构机大刀盘切 土的困难，引发机器故障；
盾构总长度可按切口、支承、盾尾三部分的作用及构 造要求确定，计算公式：
(1) 切口部分长度。
机械化盾构仅考虑容纳机具即可，手掘式盾构要考虑 人工开挖的方便，切口要求较长，最大值为：
(2)支承部分长度()。 该部分长度主要取决于千斤顶长度
(3)盾尾部分长度()。
３. 盾构的推力 盾构的前进和方向调整是靠千斤顶推进实现的。因此，要
切削刀盘
面板 钢格栅
辐条 泡沫口
辐条
面板式刀盘
盘型滚刀 重型撕裂刀 刮刀 中心刀
辐条式刀盘
辐条
泡沫口
辐条
外周强化刀 先行撕裂刀 刮刀 中心刀
压力舱(泥土压盾构)
搅拌翼
添加材料注入口
添加材料注入管
独立搅拌翼 搅拌翼
(二)盾构基本尺寸的选定及推力计算
1. 盾构直径
根据隧道限界和结构尺寸要求确定衬砌钢板厚度，按弹性圆环来计算确定，盾尾是一个 以一端固定于支承环上的薄壁圆筒壳体。
2．盾构长度
盾构长度主要取决于开挖方法、预制衬砌环的宽度以 及盾构灵敏度(盾壳总长/盾构外径)。
一般在盾构直径确定以后，灵敏度()值有一些经验数 据可参考：
小型盾构(2~3) 1.50 中型盾构(3~6) 1.00 大型盾构(D>6) 0.75
岩土工程施工技术
王丽琴 主讲 西安理工大学
第六章 盾构法与顶管法
第一节 盾构法施工 第二节 顶管法施工
第一节 盾构法施工
一、发展与改革 二、盾构的分类与盾构机选型 三、盾构机组成和工作原理 四、施工工艺过程 五、盾构开挖方法 六、隧道衬砌的拼装 七、衬砌壁后注浆 八、盾构法施工的辅助措施
三.盾构机组成和工作原理
(3)刀盘扭矩
四.施工工艺过程 施工步骤
盾
工
洞
作盾 口
井构 地
盾 构
构 推 进
的安 层
出
构装 加
建
固
洞
衬 砌
衬砌
安
制作
装
壁盾 后构 注进 浆洞
盾构掘进，渣土排出
盾构法主要施工程序
1、建造盾构工作井 2、盾构掘进机安装就位 3、出洞口土体加固 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
(一)盾构的组装及拆卸 在施工段始端和终端，要布置基坑或井，进行盾构的安
装和拆卸工作。
若盾构推进线路特别长时，还应设置检修工作井，尽量 结合隧道规划的通风井、设备井、地铁车站、排水泵房。
作为拼装和拆卸使用的工作井，建筑尺寸应根据盾构装、 拆及施工要求来确定，宽度应比盾构直径大1.6-2.0m，以 满足安装时铆、焊等工作的要求。
盾构在施工后，进入盾构接受井的过程称为盾构进洞；
◢盾构出洞 盾构进洞◣
盾构进出工作井涉及洞门预留块制作、四周土体、封门 凿除、盾构后座支撑下顶进、施工参数的调整
一般出洞50m之后 盾构法隧道施工才进入正常
1．封门形式及作法
• 预留封门在盾构出洞前须抵挡洞外土压力和水压力； • 保证封门不断裂倒塌； • 不产生大量地下水渗漏； • 保持井内施工场地干燥； • 保证洞周土体不出现大的沉降变形；
盾构机现场组装图片
(二)盾构基座
盾构基座在井内用作安装及稳定地搁置盾构，通过设 在基座上的导轨使盾构在施工时获得正确导向； 导轨需根据隧道设计定出的平面及高程位置进行定位； 基座采用钢筋混凝土或钢结构，导轨由两根钢轨组成；
(三)盾构进出洞方法
盾构进出洞是盾构法施工最重要的工序之一；
在始发井内，盾构按设计高程及方向推出预留孔洞，进 正常土层的过程称为盾构出洞；
• 土体改良的范围太大，会造成工程上的浪费； • 加固土体太小，则能保证洞周土体的稳定；
土体的加固方法很多，常用的有深层搅拌桩法、降水法、冻 结法和注浆法等。
搅拌桩法
注浆法
降水法 冻结法
3．盾构进洞 盾构进洞时需防止地下水和流砂等涌入接收井； 当进洞区的土体为砂性土地层时，应对地层进行改良； 改良范围长度宜为盾构长度加上管片的宽度尺寸；
(一)构造组成
盾构掘进机一般由盾构壳、推进千斤顶、正面支撑机 构、挖土及运输、衬砌拼装机构、液压系统、操作系统、 注浆系统和盾尾装置等组成。
盾构机的盾壳是由钢板焊接成壳体，在盾壳掩护下， 进行土体开挖、衬砌拼装等隧道施工的工序。
前部盾体 主驱动系统、推进系统、渣土输送系统、管片拼装系统、同步注浆等系统
求盾构千斤顶有足够力可用以克服盾构推进过程中所遇到的 各种阻力。决定盾构的推力主要有：
（1）盾构壳体与土之间的摩擦力； （2）工作面推进阻力； （3）推进中切口插入土中的阻力； （4）管片与盾尾摩擦阻力等。 除了考虑以上因素外，还有转向、纠偏、防偏转的稳定装 置，挡板等的阻力和后车架的牵引阻力等。
一般来说，把考虑以上因素的计算值再乘以安全系数2所 得的数值作为盾构的推力。
(1)手掘式盾构阻力
①盾壳与周围土层的摩擦阻力： ②衬砌结构与盾尾之间的摩阻力： ③盾构切口环切人土层中增加的摩阻力： ④盾构切口环(相当于盾壳钢板的断面)切人土层时的正面 阻力： ⑤开挖面正面支撑的阻力：
(2)机械式盾构阻力
①机械式(泥水土压平衡)盾构推进时，要克服外壁与周围 土体的摩阻力、开挖面土体作用于盾构的正面阻力、管片 与盾尾的摩擦力，以及车架的牵引阻力。泥水加压盾构外 壁带有泥浆，这项阻力通常小于其它类型的盾构，在实际 计算时，一般仍按惯用公式计算。 ②开挖面正面阻力：泥水加压盾构的正面阻力由作用于开 挖面的土压和泥水压组成。 ③管片与盾尾间的摩擦力：
后配套台车
主要配置盾构机各系统所需的动力源以及水、电、气、 液、测量与监测等辅助施工系统以及人工操作等系统
盾壳可分为切口环、支承环和盾尾三部分。
切口部分：盾构的最前端，切入地层，掩护开挖
支承环部分：位于盾构的中部，刚性圆形结构，承担 地层土压力、千斤顶顶力及施工荷载。
盾尾部分：盾构外壳钢板延长，掩护衬砌安装；盾尾 末端设有密封装置，防水、土及注浆材料。