盾构类型及选型
盾构选型施工程方案
盾构选型施工程方案一、项目概况本工程位于城市地下，主要是用于建设地下隧道，项目全长约3公里，内径为8米，设计时速为80公里/小时，设计规模为双向四车道，设计深度为25米。
由于本项目地下环境复杂，对地下建筑物和管线的保护和限制条件苛刻，施工难度大。
基于此，我们需要制定合理的盾构选型施工方案。
二、盾构选型1. 盾构机类型选择本项目需要选择一种适合的盾构机进行施工。
我们初步选定了两种类型的盾构机：开式盾构机和封闭式盾构机。
（1）开式盾构机开式盾构机结构简单，维护方便，操作容易，适用于软土层、黏土层和砂土层的隧道施工。
但是在本工程中，由于地质条件较差，软硬岩层交错，地下水丰富，开式盾构机在抵御地下水涌入和岩石崩落方面存在一定的困难。
（2）封闭式盾构机封闭式盾构机结构复杂，但对地下水涌入和岩石崩落的抵御能力较强，适用于软硬岩层、黏土层和砂土层的隧道施工。
同时，封闭式盾构机还具有泥浆压平功能，可有效控制隧道掘进面稳定，提高施工安全性。
2. 盾构机参数选择综合考虑本项目的地质条件，施工环境和施工要求，根据封闭式盾构机对地下水涌入和岩石崩落的抵御能力较强的特点，我们决定选择封闭式盾构机进行本项目的施工。
在选择具体的封闭式盾构机时，需要考虑盾构机的直径、推进能力、驱动功率、泥浆处理能力等参数。
根据工程地质勘察报告和现场实地勘察，我们初步确定了以下盾构机参数：盾构机直径：8.2米推进能力：90米/小时驱动功率：6400千瓦泥浆处理能力：1200立方米/小时三、施工方案1. 盾构机施工工艺（1）水平掘进通过盾构机的主推进缸和尾缸的协同作用，推进盾构机实现水平掘进。
在盾构机水平掘进时，需要加强对盾构机周围土体的支护，以防止地下水涌入和岩石崩落。
（2）泥浆泵送盾构机水平掘进时，需要通过泥浆循环系统对施工面进行稳定压实。
泥浆泵将泥浆从工作面抽回到地面处理，然后再通过泵送管路将处理后的泥浆送回到工作面，形成循环。
泥浆循环系统的设计和使用能够保证施工面的稳定，减少地基沉降，提高施工效率。
《盾构机分类及选型》课件
本课件将介绍盾构机的分类和选型，帮助您更好地了解和选择适合用于隧道掘进的特种土木工程机械设备。
作用： 盾构机通过推进的方式在地下隧道掘进过程中同时完成支撑和爆破土层的工 作。
结构和组成部件： 盾构机由主体结构、推进系统、导轨系统、排土系统、液压系统等部件组成。
优缺点： 矩形盾机具有适应性强、施工环境控制较好的优点，但刀盘转动较为复杂，构造复杂度较高。
开式盾构机
开式盾构机是一种常见的盾构机结构形式。
基本结构： 开式盾构机由盾体、刀盘、推进室等部分组成，前部没有闭合的壳体。
工作原理： 开式盾构机通过刀盘的旋转挖掘土层，同时进行支撑和排土工作。
适用工程特点和范围： 开式盾构机适用于软弱土层、沉积层等多种地质条件下的隧道掘进工程。
优缺点： 圆盾机具有掘进速度快、施工效率高的优点，但在硬岩地层中的适用性较差。
矩形盾机
矩形盾机是另一种常见的盾构机类型。
基本结构： 矩形盾机由盾体、刀盘、推进室等部分组成。
工作原理： 矩形盾机通过刀盘的旋转和前铰链的作用挖掘土层，同时推进室内进行支护，实现隧道的掘进。
适用工程特点和范围： 矩形盾机适用于较硬的地层，如岩石、玄武岩等，能够应对不同地质条件下的隧道工程。
盾构机的分类
盾构机可按照不同的方式进行分类。
按推进方式分类： 圆盾机和矩形盾机。
按盾构机构型分类： 开式盾构机和封闭式盾构机。
圆盾机
圆盾机是一种常见的盾构机类型。
基本结构： 圆盾机由盾体、刀盘、推进室等部分组成。
工作原理： 圆盾机通过刀盘的旋转挖掘土层，同时推进室内进行支护，实现隧道的掘进。
适用工程特点和范围： 圆盾机适用于软弱土层、淤泥层、砂质土层等多种地质条件下的隧道掘进工程。
盾构的种类及选型
第四章盾构的种类及选型4.1 盾构机的种类盾构的分类方法较多，可按盾构切削断面的形状；盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能；挖掘土体的方式；掘削面的挡土形式；稳定掘削面的加压方式；施工方法；适用土质的状况等多种方式分类。
见表4.1。
1. 按挖掘土体的方式分类按挖掘土体的方式，盾构可分手掘式盾构、半机械式盾构及机械式盾构三种。
①手掘式盾构：即掘削和出土均靠人工操作进行的方式。
②半机械盾构：即大部分掘削和出土作业由机械装置完成，但另一部分仍靠人工完成。
③机械式盾构：即掘削和出土等作业均由机械装备完成。
2. 按掘削面的挡土形式分类按掘削面的挡土形式，盾构可分为开放式、部分开放式、封闭式三种。
①开放式：即掘削面敞开，并可直接看到掘削面的掘削方式。
②部分开放式：即掘削面不完全敞开，而是部分敞开的掘削方式。
③封闭式：即掘削面封闭不能直接看到掘削面，而是靠各种装置间接地掌握掘削面的方式。
3. 按加压稳定掘削面的形式分类按加压稳定掘削面的形式，盾构可分为压气式、泥水加压式，削土加压式，加水式，加泥式，泥浆式六种。
①压气式：即向掘削面施加压缩空气，用该气压稳定掘削面。
②泥水加压式：即用外加泥水向掘削面加压稳定掘削面。
③削土加压式（也称土压平衡式）：即用掘削下来的土体的土压稳定掘削面。
④加水式：即向掘削面注入高压水，通过该水压稳定掘削面。
⑤泥浆式：即向掘削面注入高浓度泥浆（ ＝1.4g/cm3）靠泥浆压力稳定掘削面。
⑥加泥式：即向掘削面注入润滑性泥土，使之与掘削下来的砂卵混合，由该混合泥土对掘削面加压稳定掘削面。
4. 组合分类法这种分类方式是把2、3两种分类方式组合起来命名分类的方法（见表4.2）。
这种分类法目前使用较为普遍，是隧道标准规范盾构篇中推荐的分类法。
这种方式的实质是看盾构机中是否存在分隔掘削面和作业舱的隔板。
全开放式盾构不设隔板，其特点是掘削面敞开。
掘削土体的形式可为手掘式、半机械式、机械式三种。
这种盾构适于掘削面可以自立的地层中适用。
隧道施工盾构的分类及盾构机选型
隧道施工盾构的分类及盾构机选型【摘要】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。
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。
【关键词】隧道；施工；盾构；分类；盾构机；选型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。
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。
1 盾构机分类1.1 手掘式盾构手掘式盾构构造简单，配套设备较少，因而造价低。
其开挖面可以根据地质条件全部敞开，也可以采取正面支撑随开挖随支撑。
在某些疏散的砂性地层，还可以按照土的摩擦角将开挖面分为几层，这时，就把盾构称为棚式盾构。
手掘式盾构的主要优点：正面是敞开的，施工人员随时可以观察地层变化情况，及时采取应付措施；当在地层中遇到桩、孤石等地下障碍物时，比较容易处理；可以向需要方向超挖，容易进行盾构纠偏，也便于在隧道的曲线段施工；造价低，结构设备简单，易制造。
它的主要缺点有：在含水地层中，当开挖面出现渗水、流砂时，必须辅以降水、气压或地层加固等措施；工作面若发生塌方和沼气爆炸事故时，易引起危及人身及工程安全的事故；劳动强度大，效率低、进速慢，在大直径盾构中尤为突出。
手掘式盾构尽管有上述不少缺点，但由于简单易行，目前在地质条件较好的工程中仍广泛应用。
1.2 挤压式盾构挤压式盾构分为全挤压及半挤压两种,前者是将手掘式盾构的开挖工作面用胸板封闭起来，把土层挡在胸板外，这样就比较安全可靠，没有水、砂涌入及土体坍塌的危险，并省去了出土工序；后者是在封闭上局部开孔，当盾构推进时，土体从孔中挤入盾构，装车外运，劳动条件比手掘式盾构大为改善，效率也成倍提高。
盾构选型
盾构选型盾构选型包括盾构机选型与衬砌选型两个方面。
1.盾构的种类与选型盾构机是一种用钢板作成圆筒形结构的活动支撑,是通过软弱、含水地层,特别在海底、河底、城市内修建隧道的一种施工机械。
在盾构的支护下,可安全地进行掘进和衬砌。
盾构施工法是使用盾构机在地下掘进,边防止开挖面土砂崩塌边在机内安全地进行开挖作业和衬砌作业从而构筑成隧道的施工方法。
因此,盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大要素组成。
一般地,按开挖面与作业室之间隔墙构造可分为敞式、半开敞式及密封式三种。
密封式又可分为泥水加压式盾构和土压平衡式盾构。
泥水加压式盾构,是在切削刀盘后方设隔墙将盾构封闭起来,压力泥水送入此隔墙与掌子面之间的所谓泥水室,用泥水压力形成承压面,以抵抗地层水压,防止开挖面的塌方。
用切削刀盘进行开挖,切削下来的砂土经搅拌机搅拌成泥浆,由泥浆泵经排泥管道抽出,输送到地面泥水处理场。
一面切削,一面用千斤顶向前推进盾体,至一个衬砌管片宽度时,用盾尾拼装机进行管片安装。
泥水加压盾构有盾尾的漏水以及难以确认开挖面状态及刀具磨耗等确点,还需要较大的泥水处理场地。
泥水加压盾构对于不稳定的软弱地层或地下水位高,含水砂层,粘土以及冲积层以及洪积层等流动性高的土质,使用效果较好。
泥水加压平衡盾构具有土层适应性强、对周围土体影响小、施工机械化程度高等优点。
根据日本的实践,在砂层中进行大断面、长距离推进的盾构机,大多采用泥水加压式盾构机。
实践证明,掘进断面越大,用泥水加压式盾构机的效果越好。
泥水加压式盾构机除在控制开挖面稳定以减少地面沉降方面较为有利外,还在减少刀头磨损、适应长距离推进方面显示出优越性。
土压平衡盾构是在切削刀架及螺旋输送机内部充填的土砂所产生的压力与开挖面的土压保持平衡。
施工中一边掘进,一边控制推进千斤顶推力、推进速度、刀盘和螺旋输送机回转扭矩、速度以及闸门千斤顶的开口度,使之不断与开挖面的土压保持平衡。
有软稠度的粘质粉土和粉砂是最适合使用土压平衡式盾构机的土层。
盾构机分类及选型-
防止粘土附着对策（２）
• 扩大刀盘中央部分的开 口，重视泥土从刀盘中心 部进入土仓
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（３）
在土仓内隔壁上装备前后滑动式固定搅拌翼，并可从其前端添加泥浆
2019年12月31日11时6 分
防止粘土附着对策（４）
装备在刀盘内侧可以覆盖整个区域的搅拌翼
• （1）工期条件的制约 • （2）造价因素的制约 • （3）环境因素的制约 • （4）基地条件的制约 • （5）设计路线、平面竖向曲线形状的制约
2019年12月31日11时6 分
3 盾构机选型举例
3.１武汉地铁的路线与地质
2019年12月31日11时6 分
二号线穿越汉口和武昌，隧 道穿越地质种类比较全面： 粘土、粉质粘土、 淤泥质粉质粘土、 粉细砂、中粗砂、 砂 岩、粉砂岩、 石英砂岩、炭质灰岩、 钙质泥岩、强风化泥岩、 强风化含碳硅质页岩等。
2019年12月31日11时6 分
螺旋机防止水喷涌对策（旋转出渣机）
2019年12月31日11时6 分
螺旋机更换零件及特点
更换零件
螺旋机前部套筒 ： 2层套筒（更换修补） 前部螺旋机 ： 可分割结构
2019年12月31日11时6 分
填补空洞用注入管配置
注入配管
前 方 ： 4处 前体外周 ： 4处 后体外周 ： 4处
同的盾构方法
一次衬砌法（仅保留管片一次衬砌，略去二次衬砌）
包缠保护膜盾构工法（为提高隧道衬砌的止水性和耐久性，在盾构机内对管片外
盾构
侧进行包缠保护膜施工）
现场浇注混凝土
盾尾内空架设钢筋浇注混凝土做衬法(照片 6.1.12)
不同地层条件下的盾构与TBM选型
03
盾构选型依据
盾构类型选择
根据地层条件选择盾构类型
对于软土地层，选择敞开式盾构或土压平衡盾构；对于硬岩地层，选择全断面硬岩掘进机 （TBM）。
考虑隧道断面形状和大小
根据隧道设计要求，选择适合断面形状和大小的盾构类型。
考虑工程地质和水文地质条件
根据地质勘察资料，分析地层分布、岩石强度、地下水位等因素，选择适合的盾构类型。
不同地层条件下的 盾构与TBM选型
目 录
• 引言 • 地层条件与盾构/TBM适应性分
析 • 盾构选型依据 • TBM选型依据 • 工程实例与经验分享 • 未来研究方向与展望
01
引言
盾构与TBM的定义与特点
盾构
盾构是一种隧道掘进机，具有圆 形护盾，在护盾的掩护下进行隧 道挖掘和衬砌作业。盾构适用于 软土地层和中等强度岩石地层。
考虑施工场地和运输限制，确保TBM能够顺利通过隧道入口 和运输至施工现场。
TBM刀盘、刀具及驱动方式选择
根据地层条件选择合适的刀盘结构和刀具类型，确保TBM能够适应地层的硬度、 抗压强度和磨蚀性。
根据隧道长度和掘进距离选择驱动方式，确保TBM具有足够的推进力和刀盘扭矩 ，以满足施工要求。
05
工程实例与经验分享
硬岩地层
总结词
TBM更适合
详细描述
硬岩地层具有较高的地层强度 和较低的压缩性，TBM的滚刀 破岩能力强，能够快速穿越硬 岩地层。
总结词
盾构不太适合
详细描述
盾构机在硬岩地层中推进困难 ，切削效率较低，且容易造成
刀具磨损和盾构机故障。
复合地层
总结词
根据具体情况选择
总结词
综合考虑推进距离、地质条件、施工条件等因素
盾构选型
③安全因素
从保持工作面的稳定、控制地面沉降的角度来看，当隧 道断面较大时，使用泥水盾构要比使用土压平衡盾构的效 果好一些，特别是在河湖等水体下、在密集的建筑物与构 筑物下及上软下硬的地层中施工时。
四、盾构形式的选择
在选择盾构形Leabharlann 时，最重要的是要以保 持开挖面稳定为基点进行选择。为了选择 合适的盾构形式，除对土质条件、地下水 进行调查以外，还要对用地环境、竖井周 围环境、安全性、经济性进行充分考虑。 下面就对各种不同的盾构形式分别进行 分析说明。
三、盾构选型的主要步骤与方法
㈠盾构选型的主要步骤
①在对工程地质、水文地质、周围环境、工期要求、经济性 等充分研究的基础上选定盾构的类型；对敞开式、闭胸式 盾构进行比选。 ②在确定选用闭胸式盾构后，根据地层的渗透系数、颗粒级 配、地下水压、环保、辅助施工方法、施工环境、安全等 因素对土压平衡盾构和泥水盾构进行比选。 ③根据详细的地址勘探资料，对地质各主要功能部件进行选 择和设计（如刀盘驱动形式、刀盘结构形式、开口率等）， 并根据地质条件等确定盾构的主要技术参数。盾构的主要 技术参数在选型时应进行详细计算，主要包括刀盘直径、 刀盘开口率、刀盘转速等。 ④根据地质条件选择与盾构掘进速度相匹配的盾构后配套设 备
10 7
2）根据地层的颗粒级配进行选型
土压平衡盾构主要是用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉 土、粉砂层等粘稠土壤的施工，在粘性土层中掘进时，由 刀盘切削下来的土体进入土仓后由螺旋机输出，在螺旋机 内形成压力梯降，保持土仓压力稳定，使开挖面土层处于 稳定。一般来说，细颗粒含量多，渣土易形成不透水的流 塑体，容易充满土仓的每个部位，在土仓中可以建立压力 来平衡开挖面的土体。 一般来说，当岩土中的粉粒和黏粒的总量达到40％以 上时，通常宜选用土压平衡盾构，相反的情况选择泥水盾 构比较合适。粉粒的绝对大小通常以0.075mm为准。 盾构类型与颗粒级配的关系详见下图：
《地下工程作业》盾构技术特点、分类及适用范围
盾构技术特点、分类及适用范围国培学员: S1.盾构法盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
盾构掘进机的特点:盾构掘进机（简称盾构）是地面下暗挖施工隧道的专用工程机械, 具有一个可以移动的钢结构外壳(盾壳), 内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置, 可以进行开挖、支护、衬砌等多种作业一体化施工, 广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程建设。
目前, 在欧美等工业发达国家使用盾构机进行施工的城市隧道占90%以上。
2、现代盾构掘进机集液压、机电控制、测控、计算机、材料等各类技术于一体, 属于技术密集型产品, 其生产主要集中在日本、德国、英国、美国、加拿大等少数发达国家, 其中又以德国、美国、日本技术最为先进。
盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行, 工艺技术要求高、综合性强（土建、机械)。
盾构施工技术的优缺点:优点:a）具有良好的隐蔽性；b）掘进速度快且施工费用不受埋置深度大而影响；c）适宜在不同颗粒条件下的土层中施工, 尤其在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性；d）多车道的隧道可做到分期施工, 分期运营, 可减少一次性投资。
缺点:a）盾构施工是不可后退的；b）盾构是一种价格昂贵、针对性很强的专用施工机械, 对于每一条用盾构法施工的隧道, 必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造, 一般不能简单的倒用到其它隧道工程中重复使用；3、c）对隧道曲线半径过小或隧道顶部覆土太浅时, 施工困难较大, 而且不够安全, 特别是饱和含水松软土层, 在隧道上方一定范围内地表沉陷尚难完全防止, 拼装衬砌时对衬砌整体防水技术要求很高。
4、盾构施工技术先在隧道的一端建造竖井或基坑, 以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发, 在地层中沿着设计轴线, 向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构机选型
盾构机机型选择正确与否是盾构隧道工程施工成败的关键。盾构工法 应用160多年来，因盾构选型欠妥或者不恰当，致使隧道施工过程出现事故 的情况很多。如：选型不恰当，掘削面喷水，掘进被迫停止；掘削面坍塌 致使周围建筑物基础受损；地层变形、地表沉降，致使地下管道设施受损， 引起管道破裂，造成喷水、喷气、通讯中断、停电等事故。严重时整条隧 道报废的事例也屡见不鲜。由此可见，盾构选型工作的重要性。
冲积粘土
冲积粘土一般强度非常低，若其自然含水率接近或超过液限，掘削 面则不能自稳，故一般应选择半密闭式盾构（挤压式）或密闭式盾构。 （1）当整个掘削断面和施工沿线均是N值为0～5的软弱粉砂及粘土地 层时，宜采用挤压式盾构施工法。 但是，该工法在施工过程中要挤压盾构周围的地层，并贯入推进， 其推挤压力可能扰乱地层，使地层先行隆起。从盾构机通过后直到被 扰乱地层获得稳定期间，不可避免地会引起一定程度的沉降，且沉降 量大。 （2）对于含砂量大、有硬软交错层、液限指数过大并含有砾石等冲积 粘土层，宜采用密闭式（泥水式或土压平衡式）盾构机。
砂质土
洪就砂质土而言，一般情况下泥水盾构和土压盾构均可选用。 （1）泥水盾构：若含水砂地层具备以下条件：渗水系数K≥10－2 cm／ s、74μ m以下的微细颗粒含量低于10％、匀粒系数Uc<10，采用泥水盾 构时，掘削面易坍塌，很难确保掘削面稳定。这种情况下不宜再选泥 水盾构。覆盖土薄且渗水系数大的砂层掘削中，易出现地表逸泥，也 应注意。 （2）泥土盾构：可以调节添加材的浓度和数量来适应砂土和粘土交错 层掘削的土质变化，所以泥土盾构机是最适用的。但泥土充填是否密实、 均匀及对掘削面土压的正确检测都非常重要，同时必须充分注意切削刀 形状、搅拌机械等机械的选择。
洪积粘土
洪积粘土一般N值大，含水率低、掘削面能够自立。此外，因抗剪力 大，变形小，故可无需挡土隔板。 （1）在掘削面可以长时间自立的情况下，宜采用敞开式盾构工法，包 括手式盾构、半机械式盾构、机械式盾构工法，同时辅以压气工法以 增加掘削面稳定性。 （2）一般全线掘削面都是洪积粘土的情况非常少，很多的情况是夹层 中夹有含水砂层，这时选用封闭式盾构机。 使用密闭式盾构机时，由于含水低的固结粘土吸水后粘附力增加， 所以对周边支承式或中间式刀盘来说，易产生刀盘、土舱四周粘附压 实固结粘土的现象。为此，多采用中心轴支承方式、轮辐刀盘掘削且 搅拌效果好的加泥盾构机或气泡盾构机。
盾构机的分类及选型
盾构按开挖面与作业室之间隔板构造可分为全敞 开式、半敞开式及闭胸式三种。
盾构类型与渗透性的关系
地层渗透系数
卵石层 粗砂砾层 中细砂砾层 粉细砾层 粗砂层 中砂层 细砂层 淤泥质粘土 淤泥
渗 透 系 数
–– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– ––
10 1 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 - 10 - 11 - 12
4．盾构工法的选定程序流程图
盾构类型与颗粒级配的关系
一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水 的塑流体，容易充满土仓，在土仓中可以建立压 力，平衡开挖面的土体。粗颗粒含量高的碴土塑 流性差，实现土压平衡困难。 盾构类型与颗粒级配的关系详见下图，图中蓝 色区域为淤泥粘土区，为土压平衡盾构适应范围， 绿色区域为粗砂、细砂区，即可使用泥水盾构， 也可经土质改良后使用土压平衡盾构，黄色区域 为卵石砾石粗砂区，为泥水盾构适用的颗粒级配 范围。
闭胸式 SHIELD
闭胸式 SHIELD
東京湾横断道路 TUNNEL
闭胸式 SHIELD SHIELD O.D. ： φ１４１４０ｍｍ
闭胸式 SHIELD
地下鉄车站部・区间 同時施工
３圆泥水式盾构（３ＭＦ） SHIELD O.D. ：８８４６×１７４４０ｍｍ
１９９５年
盾构选型的基本原则
盾构分类及选型
第二章盾构分类及选型隧道建设与盾构掘进机不可分离，所以盾构掘进机对各种地层的适应性非常重要。
1823年～1843年，世界上第一条人工开挖盾构隧道是由法国人Brunnel在伦敦泰晤士河下建成的，由于隧道掘进机与地层条件的不适应，长366m的隧道耗时达20年左右，隧道施工过程中遭遇了多次涌水，并付出了6个隧道工人生命的代价。
1991年6月29日贯通的长达49km（单条）英法海底隧道，耗时仅仅两年半，在如此短时内取得如此的成绩与隧道盾构正确选型密不可分。
英法海峡隧道法国侧隧道工程是在含水的白色白垩地层里施工，然后进入完全不渗透的兰色白垩地层里施工，然后进入完全不渗透的兰色白垩地层，选择了土压平衡盾构；而英国侧则根据地层的变化采用了通用型盾构。
前者掘进速率达1071m/mon，后者更是达到1487m/mon，说明该隧道的盾构选型是合适的。
1989开始动工建设的东京湾海底公路隧道全长15.1km，其中盾构隧道长9.1km，穿越的地层为软弱的冲积、洪积性土层，另外，该盾构隧道的一个最大特点是盾构必须能够承受 0.6MPa的水压，故采用8台直径14.14m的泥水式土压平衡盾构施工，东京湾隧道的成功建设也表明该类盾构的选择是合适的。
第一节盾构的构造一、盾构外形和材料1．盾构的外形作为一种保护人体的空间，隧道的形状因其使用要求不同、而造成盾构外形不同是理所当然的。
隧道掘进，无论盾构的形状如何，总是向轴线方向发展而成，所以，盾构的外形就是指盾构的断面形状。
从采用过的盾构来看，其外形有圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半圆形或与隧道断面相似的特殊形状等。
例如：将人行隧道筑成矩形，最大地利用了挖掘空间；将水利隧道筑成马蹄形，使流体的力学性能达到最佳状态；将穿山隧道筑成半圆形，可以使底边直接与公路连接等等。
但是，绝大多数盾构还是采用传统的圆形。
2．制造盾构的材料盾构在地下穿越，要承受水平载荷、垂直载荷和水压力，如果地面有构筑物，要承受这些附加载荷，盾构推进时，还要克服正面阻力，所以，盾构整体要求具有足够的强度和刚度。
盾构施工技术概述及盾构机选型
盾构施工技术概述及盾构机选型盾构施工技术是一种无顶开挖技术，在地下隧道施工中得到广泛应用。
它以盾构机为核心设备，通过推进机械和描摹设备以及支护设备，实现隧道的同步推进和支护作业。
盾构施工技术能够高效快捷地完成地下隧道的开挖工作，具有施工效率高、质量稳定、环境影响小等优点。
盾构机选型是盾构施工中关键的决策工作之一、盾构机的选型要考虑隧道工程的地质条件、隧道的断面形状、施工环境和技术要求等因素。
常见的盾构机选型包括土压平衡机、硬岩盾构机、泥水平衡盾构机和混合盾构机等。
土压平衡机适用于粉土、软土和含水层地质条件下的隧道工程。
该机种通过在掘进过程中平衡土压，避免地面沉降和地表破裂，保护周边环境的安全。
土压平衡机能够经受较高的水压，并能处理较大的土体水含量。
硬岩盾构机适用于硬岩地层的隧道工程。
硬岩盾构机通过机械力破碎岩石，利用刀盘和剥离装置将岩石碎片排出盾构机外，完成隧道的掘进工作。
硬岩盾构机具有破碎能力强、掘进速度快和适应性强等优点。
泥水平衡盾构机适用于高含水地层和软稀土地层的隧道工程。
泥水平衡盾构机通过在掘进过程中保持隧道内部的水压平衡，避免隧道坍塌和地层涌水情况发生。
泥水平衡盾构机能够控制地下水位，保护周边建筑和地下设施的安全。
混合盾构机是结合了土压平衡机和硬岩盾构机的优点，适用于复杂的地质条件下的隧道工程。
混合盾构机能够适应各种地质条件，并能根据不同地层的情况进行灵活调整和切换作业模式。
综上所述，盾构施工技术在地下隧道工程中具有重要地位和广泛应用。
盾构机的选型要根据隧道工程的具体情况进行合理选择，以确保施工的高效性和安全性。
盾构选型及参数计算方法
盾构选型及参数计算⽅法盾构选型及参数计算⽅法1.1、序⾔盾构是⼀种专门⽤于隧道⼯程的⼤型⾼科技综合施⼯设备，它具有⼀个可以移动的钢结构外壳（盾壳），盾构内装有开挖、排⼟、拼装和推进等机械装置，进⾏⼟层开挖、碴⼟排运、衬砌拼装和盾构推进等系列操作，使隧道结构施⼯⼀次完成。
它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，从松散软⼟、淤泥到硬岩都可应⽤，在相同条件下，其掘进速度为常规钻爆法的4～10倍。
较长地下⼯程的⼯期对经济效益和⽣态环境等⽅⾯有着重⼤影响，⽽且隧道⼯程掘进⼯作⾯⼜常常受到很多限制，⾯对进度、安全、环保、效益等这些问题，使⽤盾构机⽆疑是最好的选择。
些外，对修建穿越江、湖、海底和沼泽地域隧道，采⽤盾构法施⼯，也具有⼗分明显的技术和经济优势。
采⽤盾构法施⼯，盾构的选型及配置是隧道施⼯中关键环节之⼀，盾构选型应根据⼯程地质⽔⽂情况、⼯期、经济性、环境保护、安全等综合考虑。
盾构的选型及配置是⼀种综合性技术，涉及地质、⼯程、机械、电⽓及控制等⽅⾯。
1.2盾构机选型主要原则1.2.1盾构的选型依据盾构选型主要应考虑以下⼏个因素：1）⼯程地质、⽔⽂条件及施⼯场地⼤⼩。
2）业主招标⽂件中的要求。
3）管⽚设计尺⼨与分块⾓度。
4）盾构的先进性、适应性与经济性。
5）盾构机⼚家的信誉与业绩。
6）盾构机能否按期到达现场。
1.2.2 盾构的型式1）敞开式型盾构敞开式型盾构是指盾构内施⼯⼈员可以直接和开挖⾯⼟层接触，对开挖⾯⼯况进⾏观察，直接排除开挖⾯发⽣的故障。
这种盾构适⽤于能⾃⽴和较稳定的⼟层施⼯，对不稳定的⼟层⼀般要辅以⽓压或降⽔，使⼟层保持稳定，以防⽌开挖⾯坍塌。
有⼈⼯开挖盾构、半机械开挖盾构、机械开挖盾构。
2）部分敞开式型盾构部分敞开式型盾构是在盾构切⼝环在正⾯安装挤压胸板或⽹格切削装置，⽀护开挖⾯⼟层，即形成挤压盾构或⽹格盾构，施⼯⼈员可以直接观察开挖⾯⼟层⼯况，开挖⼟体通过⽹格孔或挤压胸板闸门进⼊盾构。
盾构机选型要点及盾构施工条件与现场布置
【考点】盾构机选型要点一、盾构类型与适用条件（一）盾构类型（1）按支护地层的形式分类，主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式5种类型（见图1K413031-1）。
（2）按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。
按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构又可分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。
敞开式盾构按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种（见图1K413031-2）。
（3）按盾构的断面形状划分，有圆形和异型盾构两类，其中异型盾构主要有多圆形、马蹄形、类矩形和矩形，目前在国内轨道交通建设中，已有双圆马蹄形、矩形和类矩形盾构应用。
（二）盾构机的刀盘配置盾构的刀盘主要由刀盘体、刀具、磨损检测器、搅拌棒、泡沫及膨润土管路等零部件组成。
刀盘体由钢结构焊接而成，刀具可分为：滚刀、切刀、边缘刮刀、仿形刀、保径刀、先行刀、中心刀等。
刀盘是机械化盾构的掘削部件，刀盘结构应根据地质适应性的要求进行设计，以适合围岩条件，并保证开挖面稳定的前提下，提高掘进速度。
刀盘设计时，应充分考虑刀盘的结构形式、支承方式、开口率、开口大小和分布、刀具的布置等因素。
刀盘具有三大功能:（1）开挖功能。
刀盘旋转时，刀具切削隧道开挖面的土体，对开挖面的岩土层进行开挖，开挖后的渣土通过刀盘的开口进入土仓。
（2）稳定功能。
支撑开挖面，具有稳定开挖面的功能。
（3）搅拌功能。
对于土压平衡盾构，刀盘对土仓内的渣土进行搅拌，使渣土具有一定的塑性、流动性并在一定程度上避免形成“泥饼”的作用。
盾构的刀盘结构形式与工程地质情况有着密切的关系，不同的地层应采用不同的刀盘结构形式：土压平衡盾构的刀盘有两种形式——面板式和辐条式。
（1）面板式刀盘开口率相对较小，面板直接支撑面，有挡土功能，有利于切削面稳定，但在开挖黏土层时，易发生黏土粘附面板表面影响开挖效率的情况，防止措施是注入改良材料等。
（2）辐条式刀盘开口率大，土砂流动顺畅，不易堵塞，土仓压力能有效作用于开挖面，但一般不能安装滚刀，且中途换刀安全性较差。
盾构管片选型分解课件
04 盾构管片安装工艺
管片拼装工艺流程
准备工作
检查管片质量、清理拼 装场地、准备拼装工具
等。
拼装管片
按照设计要求，将管片 逐块拼装成环，确保管 片之间的连接牢固、密
封性好。
注浆填充
在管片拼装完成后，对 管片之间的空隙进行注 浆填充，以确保隧道结
构的稳定性。
质量检测
对拼装完成的管片进行 质量检测，包括管片连 接、密封性、平整度等
定期检查与维修
定期对管片进行检查，发现潜在问题及时进行处理和维修。
06 盾构管片选型案例分析
案例一：某地铁盾构隧道管片选型
总结词
考虑因素全面、注重实际需求
详细描述
在某地铁盾构隧道项目中，管片选型需综合考虑地质条件、 隧道设计、施工环境及后期运营维护等因素。根据实际需求 ，选择合适的外径、厚度、混凝土强度等参数，确保隧道结 构安全、施工顺利进行。
案例二：某污水处理厂管片选型
总结词
注重耐久性、环保要求
详细描述
在某污水处理厂项目中，管片选型需充分考虑耐久性及环保要求。选择高强度、耐腐蚀 的材料，合理设计管片结构，提高整体稳定性。同时，注重管片接缝的密封性能，防止
污水渗漏，确保厂区及周边环境的安全。
案例三：某大型水利工程管片选型
总结词
注重稳定性、抗水压能力
管片养护与脱模
管片养护方式
根据气候条件和混凝土性能，选择适当的养护方式，如自然养护 、蒸汽养护等，确保管片的强度和耐久性。
管片脱模时间
根据混凝土的初凝时间和管片的形状尺寸，确定合适的脱模时间， 确保管片在脱模过程中不发生损坏。
管片养护与脱模注意事项
在养护和脱模过程中，应注意防止管片开裂、变形等问题，采取相 应的防护措施。
盾构机选型方案
盾构机选型方案盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，其选型方案涉及多个因素，包括隧道长度、地质条件、工期要求、施工环境等。
以下是一个完整的盾构机选型方案，包括机械选型、设备配置、施工参数等。
首先，根据隧道长度确定盾构机的类型。
通常情况下，盾构机可分为硬岩盾构机、软土盾构机和混合地质盾构机。
对于隧道长度较短且地质情况良好的项目，可以选择硬岩盾构机。
而对于地质条件复杂、隧道长度较长的项目，则需要选择适合软土和围岩的盾构机，如可转体和伸缩型盾构机。
其次，根据地质条件和工期要求确定盾构机的口径。
盾构机的口径通常与隧道的设计口径相对应，一般在地质勘察报告中会给出推荐的盾构机口径范围。
根据隧道工程的方案设计，选择适当的盾构机口径，以保证施工质量和施工效率的平衡。
再次，根据施工环境确定盾构机的工作方式。
盾构机的工作方式可分为开挖式和顶管式两种。
开挖式盾构机适用于较稳定的地下环境，可以直接在地下开挖隧道；而顶管式盾构机适用于地下环境不稳定的工程，需要同时进行隧道开挖和管片施工。
根据工程要求选择合适的工作方式，确保施工的平稳进行。
然后，确定盾构机的设备配置。
盾构机的设备配置包括刀盘结构和推进机构。
刀盘结构可根据地质条件选择不同类型的刀盘，如开盘式刀盘、密闭式刀盘和改良刀盘等。
推进机构则包括盾构机的推进系统和液压系统，需要根据工程要求选择推进速度和施工压力等参数。
最后，确定盾构机的施工参数。
盾构机的施工参数包括推进速度、土压平衡和泥水平衡等。
推进速度主要根据工期要求和施工效率确定。
土压平衡用于在软土或水中施工，通过对推进腔进行注浆，保持盾构机的平衡。
泥水平衡则用于固化土层或固结液中施工，通过在推进腔内与土层或固结液之间形成一层平衡泥浆，来实现施工。
综上所述，盾构机的选型方案需要综合考虑隧道长度、地质条件、工期要求和施工环境等多个因素，并根据工程要求确定机械选型、设备配置和施工参数等。
选择合适的盾构机和施工方案，可以提高施工效率，保证施工质量，降低工程风险。
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盾构的选型
盾构类型
盾构的选型
2.综合条件 (4)地面空间条件 ◆泥水加压盾构必须配套大型的泥浆处理和循环系统，因而需要较 大的地面空间作为泥浆处理场地。如不具备这一条件，则改选其它盾构， 如土压平衡盾构等。 (5)线路条件 ◆若隧道转弯半径太小，就应考虑使用中间铰接的盾构，例如直径 6m的盾构，其长度约有6～7m，如将其分为前后铰接的两段，显然可以 增加它的转弯灵活性。
盾构类型
盾构的选型
5.机械式盾构 (1)泥水加压盾构 ◆1970年代初，英国开发了一种新颖的盾构掘进机，它带有切削刀 盘和密闭舱，可平衡开挖面水土压力，这就是泥水加压盾构，全称为泥 水加压平衡盾构，也称泥浆盾构，它的出现使盾构掘进技术发生了一次 重要的飞跃。 ◆这是在局部气压盾构的基础上发展而成的一种盾构。其基本思路 是：以加压泥水来取代压缩空气。利用泥水的压力来稳定开挖面土体， 而不再需要高压气体。即在局部气压盾构的密封舱内注入泥水，利用泥 水的压力来稳定开挖面土体，从而不再需要压缩空气，这就从根本上解 决了漏气问题。
盾构类型
5.机械式盾构 (2)土压平衡式盾构
盾构的选型
土压平衡盾构示意图
盾构类型
盾构的选型
5.机械式盾构 (2)土压平衡式盾构 ◆平衡舱内的土压主要是由螺旋输送器的出土量来控制的，出土量多则平 衡土压下降，反之则上升，同时还要密切配合刀盘的切削速度和千斤顶的顶进 速度，使平衡舱内始终充满泥土而不致挤得过密或过松，这样就可以达到稳定 开挖面的效果。 ◆土压平衡式盾构既避免了局部气压盾构漏气的缺点，又省去了泥水盾构 的泥水输送和地面处理设备，造价低于泥水加压盾构，已广泛应用于地铁的施 工中。 ◆但由于全断面切削刀盘的存在，在遇到较大直径的砾石时，处理有困难。
盾构类型 (2)土压平衡式盾构
盾构的选型
盾构类型
盾构的选型
6.异形盾构 ◆由于圆形隧道的断面空间利用率低，为弥补这一缺陷，相继出现了 多种非圆形的特殊盾构，又称异形盾构。 ◆日本在1980年代开发应用了矩形盾构，在1990年代开发应用了任意 截面盾构和多圆盾构。目前国内己经有数个生产厂家能够自主设计、生产 异形盾构。 ◆异形盾构的主要优缺点 ●优点：隧道断面空间利用率
盾构类型
盾构的选型
4.半机械式盾构 ◆在手掘式盾构的前端，装上反铲挖土机械或螺旋切削机以代替人工开挖。 ◆从工作形态上看，它更接近于手掘式盾构。
盾构类型
盾构的选型
5.机械式盾构 ◆在盾构的前端，装上和盾构直 径相当的切削刀盘，就成为全断面掘 进的机械式盾构。 ◆这类盾构在实际使用中主要有： (1)开胸式机械盾构 (2)局部气压盾构 (3)泥水加压盾构 (4)土压平衡式盾构
盾构类型
盾构的选型
2.挤压式盾构 ◆在软弱粘性土层中，不适用于人工开挖，可在盾构的前端用胸板 封闭以挡住土体，使不致发生地层坍塌和水土涌入盾构内部的危险。盾 构向前推进时，胸板挤压土层，土体从胸板上的局部开口处挤入盾构内。 ◆它有半挤压和全挤压的前端设置网格梁，与隔板组成许多小格子的 胸板，借土的凝聚力，用网格胸板对开挖面土体起支撑作用。盾构 推进时，土体克服网格阻力从网格内挤入，把土体切成许多条状土 块，在网格的后面设有提土转盘， 将土块提升到盾构中心的刮板 运输机上运出盾构。 ◆这种盾构还是属于手掘式 盾构，是一种适合在饱和含水的 软塑土层中施工的盾构。
盾构类型
盾构的选型
5.机械式盾构 (1)泥水加压盾构 ◆泥水盾构掘进时，开挖下来的渣土与泥水混合在一起，由管道 送往地面处理，解决了连续出土的难题。送到地面的泥水经处理后可 以将一部分合格的泥水返回密封舱重新使用，其余的则作为弃土运走。
◆优点：既能抵抗地下水压，又无压 缩空气泄漏问题，对隧道埋深适应性大； 弃土采用管道输送，安全可靠，效率高； 且是一种对地面干扰最小的盾构。
比圆形盾构大 ●缺点：衬砌结构受力不如圆
形结构，施工机械化 程度低
盾构类型
盾构的选型
7.2.2 盾构的选型
◆是指采用何种盾构来施工。 ◆直接关系到隧道的顺利施工与否。 ◆选型的过程是技术性与经济性等条件综合评判的过程，盾构越复杂、 操作要求就越高、造价也会越高。选型的目的就是要选出既安全可靠，又能 保证合理进度与造价的盾构。
◆缺点：配套设备较多，施工费用和 设备投资较高。
盾构类型
盾构的选型
5.机械式盾构 (2)土压平衡式盾构 ◆1970年代中期，日本在泥水加压盾构的基础上，研制开发出了土 压平衡盾构，并得到了广泛的应用。 ◆土压平衡盾构也称泥土加压式盾构。 ◆在盾构切削刀盘和支承环之间有一密封舱，称为“土压平衡舱”， 在平衡舱后隔板的中间装有一台长筒形螺旋输送器，进土口设在密封舱 内的中心或下部。 ◆用刀盘切削下来的土充填整个平衡舱，使其达到一定的密度，以 保持足够的压力去平衡开挖面的土压力，这就是所谓的土压平衡作用。
盾构类型
盾构的选型
1.地质条件与水文地质条件 ◆砂质土类自立性能较差的地层，应尽量使用闭胸式盾构； ◆地下水较丰富且透水性较好的砂质土，应优先考虑泥水加压盾构； ◆对粘性土，可首先考虑土压平衡盾构；
盾构类型 1.地质条件与水文地质条件
盾构的选型
盾构类型 1.地质条件与水文地质条件
盾构的选型
盾构类型
《地下铁道》
7.2 盾构类型及选型
隧道与地下工程系
7.2 盾构类型及选型
盾构类型
盾构的选型
7.2.1 盾构的类型
按开挖方式 分类
手掘式
机械式
表1 盾构分类
盾构类型
按按开挖面 挡土方式分类
手掘式
挤压式
开胸式
半机械式
开胸式机械
局部气压 泥水加压
闭胸式
土压平衡
盾构类型
手掘式 半机械式 开胸式机械 局部气压
挤压式 泥水加压 土压平衡
盾构类型
盾构的选型
1.手掘式盾构 ◆是一种在工作面采用鹤嘴锄、 风镐等工具，用人工开挖土体的盾 构，现在仍然在使用。 ◆使用这种盾构的基本条件是： 由于盾构前方是敞开的，所以开挖面 至少在挖掘阶段应无坍塌现象。 ◆优点：构造简单、配套设备较少，造价低； ◆缺点：工人劳动强度大、进度慢。