盾构法发展历史
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。
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。
盾构技术总结摘要范文
随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断深化，盾构技术在隧道工程中的应用日益广泛。
盾构法施工以其高效、环保、安全等优势，成为地下空间开发的重要手段。
以下是对盾构技术发展历程、关键技术、应用现状及未来展望的总结摘要。
一、盾构技术发展历程盾构技术起源于19世纪末，历经百余年的发展，从最初的单一模式逐步演变为多种类型，如土压平衡盾构、泥水盾构、双模式盾构等。
近年来，随着我国基础设施建设的快速发展，盾构技术取得了显著进步，尤其在超大直径盾构、长距离隧道、复杂地质条件下的施工等方面取得了重要突破。
二、盾构关键技术1. 盾构设备设计：盾构设备是盾构法施工的核心，包括盾构机本体、刀盘、推进系统、驱动系统、导向系统等。
随着技术的不断进步，盾构设备的设计更加注重高效、节能、环保和智能化。
2. 地质勘察与隧道设计：地质勘察是盾构施工的前提，通过地质勘察可以了解隧道所处的地质条件，为隧道设计提供依据。
隧道设计主要包括隧道断面设计、支护结构设计、防水设计等。
3. 盾构施工技术：盾构施工技术主要包括盾构掘进、隧道衬砌、同步注浆、地下连续墙施工等。
其中，盾构掘进技术是盾构施工的关键环节，包括掘进参数控制、掘进速度控制、盾构姿态控制等。
4. 盾构施工信息化技术：随着信息化技术的快速发展，盾构施工信息化技术也得到了广泛应用，如盾构机远程监控、地质实时探测、施工数据管理等。
三、盾构技术应用现状盾构技术在隧道工程中的应用已遍布全球，尤其在地铁、市政、公路、铁路等领域取得了显著成果。
我国盾构技术已达到国际先进水平，在超大直径盾构、长距离隧道、复杂地质条件下的施工等方面具有明显优势。
四、盾构技术未来展望1. 超大直径盾构技术：随着城市化进程的加快，超大直径盾构技术在隧道工程中的应用将更加广泛。
未来，超大直径盾构技术将朝着更高效、更智能、更环保的方向发展。
2. 长距离隧道施工技术：长距离隧道施工技术是盾构技术发展的一个重要方向。
未来，长距离隧道施工技术将注重提高施工效率、降低施工成本、确保施工安全。
盾构法施工概述
189 - 189 -盾构法施工概述盾构法是以盾构为核心在地面以下暗挖隧洞的一种施工方法。
盾构法始于英国，自 1925 年 布鲁诺尔(Brunel)在伦敦泰晤士河下首次用一台矩形盾构开挖水底隧洞以来，已有 170 余年历史。
在一百多年中，世界各国制造了数以千计的各种类型、各种直径的盾构，盾构掘进机从低级发展到高级，从手工操作到计算机监控机械化施工，使盾构掘进机及其施工技术得到了不断发展和完善。
现代盾构已经发展成为集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧洞衬砌、测量导向纠偏等功能的大型的施工机械设备。
● 盾构法作为一种先进的隧洞施工工法具有：（1） 对环境干扰少，对交通及居民生活影响小；（2） 盾构推进、出土、衬砌等工序循环进行，易于管理，施工人员少；（3） 施工不受地形地貌，江河水域等地表环境条件限制；（4） 施工不受天气条件（雨雪等）限制；（5） 出土量少，对周围环境及地表沉降影响小；（6） 在土质差，地下水位高的地方建大埋深隧洞具有优越性。
由于这些优点，盾构法特别适宜于城市隧洞和穿江越海的施工，目前盾构工法已在城市隧洞的构筑中确定了稳固的统治地位。
● 盾构法是一项综合性的施工技术。
构成盾构法的主要内容有：（1） 先在隧洞某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。
（2） 盾构机主机和配件吊装下井，在预定位置组装成整机并调试使其性能达到设计要求。
（3） 盾构从竖井或基坑的墙壁开口处出发，在地层中沿着设计轴线推进。
盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧洞及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
（4） 盾构到达预定终点的竖井或基坑时掘进结束，然后检修盾构或解体盾构运出。
● 盾构是进行土方开挖正面支护和隧洞衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。
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隧道施工技术是一种现代化的地下工程施工方法，随着城市化进程的加快和交通建设的需求不断增加，盾构法隧道施工技术在城市地下空间开发和交通建设中发挥着越来越重要的作用。
本文将从盾构法隧道施工技术的发展历程、技术特点、应用现状和未来发展趋势等方面进行探讨。
盾构法隧道施工技术起源于19世纪，最早是应用于水利工程的隧道建设。
20世纪70年代以来，随着城市交通建设的快速发展，盾构法隧道施工技术开始在地铁、水利、排水和其他工程领域得到广泛应用。
在国际上，盾构法隧道施工技术也有着较长的发展历史，欧美等发达国家在该领域取得了丰硕的成果。
在中国，盾构法隧道施工技术的发展也经历了从引进到自主研发的过程。
上世纪80年代初，中国开始引进盾构机，但由于缺乏自主研发能力和施工经验，盾构法隧道施工技术的应用一直局限于大型城市和较发达地区。
随着科技进步和技术创新的推动，中国盾构法隧道施工技术不断突破，实现了由跟跑到并跑再到引领的发展历程，成为国际先进水平的一项技术。
二、盾构法隧道施工技术的技术特点1. 高效节能。
盾构法隧道施工采用机械化施工，施工效率高，能减少人力投入和能源消耗，降低施工成本。
2. 安全环保。
盾构法隧道施工避免了传统爆破施工的噪音、震动和空气污染等问题，减少了对周边环境和居民生活的影响，提高了施工安全性。
3. 适应性强。
盾构法隧道施工适用于各种地质条件下的隧道建设，能够应对软土、硬岩、湿地等复杂地质条件，具有较强的适应性和通用性。
4. 施工精度高。
盾构法隧道施工可以在地下隧道中实现精确的定位和控制，可以保证隧道的水平、垂直和弯曲度等方面的精度要求。
5. 施工周期短。
相比传统的隧道施工方法，盾构法隧道施工可以大大缩短工期，提高工程进度，降低工程风险。
盾构法隧道施工技术在城市地下交通建设、地下水利工程和城市排水系统建设等领域得到了广泛应用。
在城市地下交通建设中，盾构法隧道施工技术已成为地铁、轻轨等交通工程的主要施工方法。
盾构简史、始发
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
• １８６９ Ｇｒｅａｔｈｅ ａｄ和 Ｂａ ｒｌｏｗ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 • １８８６ Ｇｒｅａｔｈｅ ａｄ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
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
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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
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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
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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
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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
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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。
国外隧道盾构法的发展历史
国外隧道盾构法的发展历史盾构施工技术自1823年由布鲁诺尔首创于英国伦敦的泰晤土河的水底隧道工程以来，已有170余年的历史。
在这170余年的风风雨雨中，经过几代人的努力，盾构法已从一种只能在极少数欧美发达国家中才见应用的特殊技术，发展成为在发达国家中极为普通，在发展中国家中亦逐渐得到应用的隧道施工技术。
据说最早发明盾构法的思路是来自发明者的一个有趣的发现，英国的布鲁诺尔发现船的木板中，有一种蛀虫钻出孔道，并用它自己分泌的液体覆涂在孔壁上。
1818年布鲁诺尔在蛀虫钻孔的启示下，最早提出了用盾构法建设隧道的设想，并且在英国取得了该施工法的专利。
1825年，布鲁诺尔用他自己的想法制成盾构，并第一次在泰晤士河施工了水底隧道。
这条道路隧道的断面（11.4m×6.8m）相当大，施工中遇到了坍方和水淹，加上隧道的损坏，当时处于难于进展的状态，由于初始未能掌握控制泥水涌入隧道的方法，隧道施工中两次被淹，后来在东伦敦地下铁道公司的合作下，经过对盾构施工的改进，用气压辅助施工，花了18年的时间才于1843年完成了全长458m的第一条盾构法隧道。
1865年巴尔劳首次采用圆形盾构，并用铸铁管片作为地下隧道衬砌。
1869年，他用圆形盾构在泰晤土河底下建成了外径为2.21m 的隧道。
在盾构穿越饱和含水地层时，施加压缩空气以防止涌水的气压法最先是在1830年由口切兰斯爵士（Lord Cochrance）发明的。
1874年，在英国伦敦地下铁道南线的粘土和含水砂砾地层中建造内径为3.12m的隧道时，格雷塞（Henry Greathead）（1844～1896）综合了以往所有盾构施工和气压法的技术特点，较完整地提出了气压盾构法的施工工艺，并且首创了在盾尾后面的衬砌外围环形空隙中压浆的施工方法，为盾构法发展起了重大的推动作用。
1880～1890年间，在美国和加拿大间的圣克莱河下用盾构法建成一条直径6.4m，长1800余m的水底铁路隧道。
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泰晤士河底隧道施工时涌 水
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 18981899-1904 1907-1911 工程 Thames隧道（London） Broadway（New York） Tower Subway（London） City South Subsay（London） Glasgow Harbour road 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 2.85 2.20 3.10～3.45 5.20 2.50 4.00 9.75 3.05 5.95 1.30 1.70 2.6 4.00 1.00 2.00～ 3.00 1.40 日进尺 （m/d） 1.50 附注 Brunel盾构（矩形） Breach盾构 Greathead盾构 初期用压缩空气 压缩空气 压缩空气到2.9bar 压缩空气 管片盾构 压缩空气0.6～1.5bar 压缩空气2.0～2.7bar 内填钢与 混凝土 衬砌 砖砌 砖砌 铸铁衬砌 铸铁衬砌 铸铁衬砌 铸铁衬砌 轧制钢 砖砌
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
布鲁诺尔在伦敦泰 晤士河下的隧道工 程中首次使用这种 盾构,设想成为现实。 矩形盾构断面尺寸 为 11.3m×6.7m 。 泰 晤士河下的隧道工 程 始 于 1825 年 ， 施 工期间遇到了许多 困难，在经历了五 次以上特大洪水后， 直 到 1843 年 才 全 部 完工，成功地贯通 了横断泰晤士河的 隧道。
1982年，上海隧道建设公司承建长1476m的延安东路北 线隧道工程，采用自行设计的直径11.3m网格型水力机 械出土盾构掘进机。
Φ11.3m网格盾构掘进机
盾构掘进机结构示意图
பைடு நூலகம்
80年代－我国盾构技术的发展
1987年，上海市隧道工程股份有限公司承建市南站过 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，能控制正面土压平衡和 减少地面沉降，施工速度快，掘进长度达583m，技术 成果达到80年代国际先进水平，并获得1990年国家科 技进步一等奖。1988年1月开始盾构推进，9月推进结 束。
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。
直径10.22m盾构掘进机
打浦路隧道工程施工
80年代－我国盾构技术的发展
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。
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。 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。
双圆盾构
21世纪我国的盾构技术发展和展望
21世纪我国盾构技术发展进入了快速上升的阶段，2009年12月， 国务院又批复了22个城市的地铁建设规划，总投资超过8820 亿元。根据2009年北京国际城市轨道交通展览会上我国各城市 轨道交通发展规划图显示，至2016年我国将新建轨道交通线路 89条，总建设里程达2500 公里。盾构施工将在地铁建设中发 挥不可替代的作用。
盾构新技术的展望之复合盾构工法
复合圆盾构是组合复数的圆形断面修建隧道断面，除了圆形断 面本身具备的优点，还有自身独有的优点。 复合圆断面盾构的特点在于隧道的占有宽度及占有面积小， 还可以选择合理的、多样的断面形状，与圆形断面相比，可 以得到断面积小并且合理的隧道断面。
盾构新技术的展望之球体盾构工法
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。
直径4.35m土压平衡盾构掘进机结构图
90年代－我国盾构技术的发展
1995年，上海隧道工程股 份有限公司开始研究矩形 隧道技术，1996年研制了 一 台 2.5m×2.5m 可 变 网 格 矩形隧道掘进机，顶进矩 形隧道60m。 1996年，上海隧道工程股 份有限公司总承包施工延 安东路隧道南线工程。长 1300m的圆形主隧道采用从 日本引进的直径11.22m的 泥水加压平衡盾构掘进机 施工。填补了我国泥水平 衡盾构施工隧道的空白。 矩形隧道