盾构法隧道施工的起源和发展

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。
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。
1.30
1.70
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
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
内填钢与 混凝土
土压式盾构
泥水盾构 手半手掘机掘式械式盾式盾构构
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
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。
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 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。
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
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
ห้องสมุดไป่ตู้
日进尺 （m/d）
1.50
2.6 4.00 1.00 2.00～ 3.00 1.40
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 1898-
1899-1904
1907-1911
工程
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。
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。
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）