盾构施工技术ppt课件
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切削刀
滚刀
齿刀
21
仿行刀 撕裂刀
22
刮刀
螺旋机选型
目前市场上螺旋机主要分两种：轴式螺旋机（通过力小，强度大）；和带式螺旋机（通过力 大，强度小）；
轴式螺旋机
带式螺旋机
23
铰接系统选型
主动铰接：为减小铰接油缸受力铰接尽靠前，一般在中部往前。 被动铰接：盾尾通过铰接油缸挂在前部，无需专门操作。
主动铰接
土压盾构机施工技术
1
目录
Contents
一、盾构机简述 二、土压盾构机施工技术 三、土压盾构机施工风险控制 四、案例分析
2
一、盾构机简述
3
一 盾构机的分类 二 盾构机的基本构造及工作原理 三 盾构机的选型
4
一、盾构机的分类
硬岩隧道掘进机(TBM)
全
断
面
隧
均一地层盾 构机
道
掘
进
盾构机
机
（软土、软岩）
盾尾刷 螺旋输送机
刀盘
刀盘 前盾
防涌门
中盾
11
尾盾
螺旋机出土门 托梁 管片拼装机 拼装机抓取头
土压平衡盾构结构
刀盘 中盾
12
前盾
尾盾
连接桥
连接桥
皮带机从动滚筒
皮带机
管片吊机 13
管片吊机轨道
连接桥走道板
尾盾
前盾
中盾
主机
连接桥
1号台车
操作室 注浆系统
2号台车
膨润土 液压站
3号台车
油脂系统 配电柜
幅条式：优点是开口率大，渣土易进入土仓，不易形成泥饼，刀盘不易被堵，正面土压能较准确 的反映；缺点是正面土压波动较大，容易引起地表沉降，刀盘比较薄弱，不易满足复合地层刀具 的布置和刀盘本身刚度的要求。
面板式刀盘
20
辐条式刀盘
刀具选型
刀具的布置方式需要充 分考虑工程地质情况，进 行针对性设计，不同的工 程地质特点，采用不同的 刀具配置方案，以获得良 好的切削效果和掘进速度。
复合地层盾 构机
地层盾构机 岩层盾构机 混合盾构机
土压平衡型 盾构机
泥水盾构机
开胸模式 欠土压模式
闭胸模式 加气压模式
泥水模式 加气压模式
隧道掘进 机总称
地层分类与盾构 机之间的关系
盾构机的适应 5 性分类
盾构机选型 (二类)
盾构机选模式 (六种)
1.土压平衡盾构机
1）通过土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。 2）通过螺旋输送机排放渣土。
被动铰接
24
刀盘驱动系统选型
刀盘驱动一般分为：变频电机驱动和液压马达驱动，如下表：
驱动方式 传动效率 发热量
变频电机驱动
高
小
隧道内工作 环境
好
液压马达驱动 较低
较大
较差
重量 轻 较重
短时冲击和过载承受 能力
复合地层中 使用
调速范围
一般
少
宽
略好
多
较宽
25
二、土压盾构机施工技术
26
一 准备工作 二 盾构机的始发 三 盾构机的掘进 四 盾构机的过站 五 盾构机的接收
4号台车
循环水系统 变电站
5号台车
污水站 电线储存架
6号台车
设备预留区 水管卷筒
14
人员舱
盾尾密封
螺旋输送机
15
管片安装机
土压盾构工作原理
盾构法基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢组件在初步 或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，这个钢质组 件被称为盾构。
Injection
70%
50%
Screw conveyor 0%
Discharge
16
Earth Pressure
Plug area
Without injection With injection
100%
80% 0%
70%
50%
土压平衡盾构渣土压力分布图
Tunnelling Equipment
2. 泥水盾构 刀盘及切口环
27
wenku.baidu.com
一、准备工作
1、场地布置
盾构施工场地布置：
龙门吊 设置渣土坑 管片堆放场地及材
料堆放场地 一座高压配电房 备用变压器 一座砂浆拌合站
盾构施工场地布置图
28
2、端头加固
端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相结合的加固手段，主要取决于地质情况、地下水、 覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等因素。方法主要有旋喷桩法、注浆法、SMW法、搅 拌桩法、冻结法、灌注桩法、连续墙法。
旋喷桩法 对于砂层改良效果好，也适用于淤泥、粉土、粘土层、但砂砾地基和粘着力的的粘土有
时不能形成满意的改良桩，施工深度在40m以下时，效果较差。
注浆法 主要适用于深度较深的砂质地层、砂砾层，地层较好的地段或与搅拌桩等工法相结合，对
于水量不大的地段进行加固止水。可进行单液和双液注浆，同时可进行跟踪注浆；浆液种类 较多，经济性和可施工性好，材料和施工方法多种多样，需根据地下水、地质、施工环境等 来确定，同时要考虑因灌浆而引起地基隆起等的处理对策。
8
2.泥水平衡盾构机
1）通过泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。 2）开挖的渣土以泥浆形式输送到地面，经过分离再循环至开挖面。
9
泥水平衡盾构机
日系泥水盾构常采用直控式，德系泥水盾构常采用气垫式。
日系
德系
10
二、盾构机的基本构造及工作原理
1.土压平衡盾构
主机
驱动部分
人舱
推进油缸
场地要求较低； 施工费用相对少；
武汉地区掘进地层主要为粘土、淤泥 及少部分角砾，故选择复合式土压平衡盾 构机。
19
刀盘选型
面板式：优点是开口率较小，软土口开口率一般在45%左右，复合地层开口率在30%左右，面板开 口小，强度高，易于刀具布置，对正面土体支撑效果较好，土压波动小；缺点是传感器对正面土体 的压力反映不够准确，渣土进入土仓相对困难。
盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵。
利用盾构施加于开挖舱内渣土的压力 平衡开挖面水土压力
Earth pressure distribution diagram
Excavation chamber
100%
Low pressure gradient
95%
90% 85%
80%
6
1）软土土压平衡盾构机
主要用于软土、砂土、杂填土、粘土、粉质粘土、砂质粘土、淤泥质粘土、粉土、交杂少量砾石等地 层，如北京、上海、西安、南京、长春、苏州等地铁部分标段。
7
2） 复合式土压平衡盾构机
主要用于长沙、昆明、南京、南昌、南宁等中风化、微风化砂质泥质板岩、中风化泥质粉砂岩、砾砂、角 砾、块石、圆砾、碎石等交互复合地层，及用于成都、兰州、广州、深圳等中粗砂、松散卵石、密实卵石、 上软下硬、岩层等地层。
支撑环前端
支撑环后端
盾尾
切削刀盘
刀盘驱动马达
排浆泵 操作控制台
环片拼装机
气锁室 密封隔舱板
压力夹舱
推进千斤顶
密封油脂装置
泥水平衡盾构机的主要结构
17
泥水平衡盾构机的工作原理
开挖泥水舱
气压调节舱
气压调节管
进泥管
排泥管
18
三、盾构机的选型
泥水盾构与土压平衡盾构的选择
泥水盾构特点
土压平衡盾机特点
场地要求较高； 施工费用相对多；
滚刀
齿刀
21
仿行刀 撕裂刀
22
刮刀
螺旋机选型
目前市场上螺旋机主要分两种：轴式螺旋机（通过力小，强度大）；和带式螺旋机（通过力 大，强度小）；
轴式螺旋机
带式螺旋机
23
铰接系统选型
主动铰接：为减小铰接油缸受力铰接尽靠前，一般在中部往前。 被动铰接：盾尾通过铰接油缸挂在前部，无需专门操作。
主动铰接
土压盾构机施工技术
1
目录
Contents
一、盾构机简述 二、土压盾构机施工技术 三、土压盾构机施工风险控制 四、案例分析
2
一、盾构机简述
3
一 盾构机的分类 二 盾构机的基本构造及工作原理 三 盾构机的选型
4
一、盾构机的分类
硬岩隧道掘进机(TBM)
全
断
面
隧
均一地层盾 构机
道
掘
进
盾构机
机
（软土、软岩）
盾尾刷 螺旋输送机
刀盘
刀盘 前盾
防涌门
中盾
11
尾盾
螺旋机出土门 托梁 管片拼装机 拼装机抓取头
土压平衡盾构结构
刀盘 中盾
12
前盾
尾盾
连接桥
连接桥
皮带机从动滚筒
皮带机
管片吊机 13
管片吊机轨道
连接桥走道板
尾盾
前盾
中盾
主机
连接桥
1号台车
操作室 注浆系统
2号台车
膨润土 液压站
3号台车
油脂系统 配电柜
幅条式：优点是开口率大，渣土易进入土仓，不易形成泥饼，刀盘不易被堵，正面土压能较准确 的反映；缺点是正面土压波动较大，容易引起地表沉降，刀盘比较薄弱，不易满足复合地层刀具 的布置和刀盘本身刚度的要求。
面板式刀盘
20
辐条式刀盘
刀具选型
刀具的布置方式需要充 分考虑工程地质情况，进 行针对性设计，不同的工 程地质特点，采用不同的 刀具配置方案，以获得良 好的切削效果和掘进速度。
复合地层盾 构机
地层盾构机 岩层盾构机 混合盾构机
土压平衡型 盾构机
泥水盾构机
开胸模式 欠土压模式
闭胸模式 加气压模式
泥水模式 加气压模式
隧道掘进 机总称
地层分类与盾构 机之间的关系
盾构机的适应 5 性分类
盾构机选型 (二类)
盾构机选模式 (六种)
1.土压平衡盾构机
1）通过土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。 2）通过螺旋输送机排放渣土。
被动铰接
24
刀盘驱动系统选型
刀盘驱动一般分为：变频电机驱动和液压马达驱动，如下表：
驱动方式 传动效率 发热量
变频电机驱动
高
小
隧道内工作 环境
好
液压马达驱动 较低
较大
较差
重量 轻 较重
短时冲击和过载承受 能力
复合地层中 使用
调速范围
一般
少
宽
略好
多
较宽
25
二、土压盾构机施工技术
26
一 准备工作 二 盾构机的始发 三 盾构机的掘进 四 盾构机的过站 五 盾构机的接收
4号台车
循环水系统 变电站
5号台车
污水站 电线储存架
6号台车
设备预留区 水管卷筒
14
人员舱
盾尾密封
螺旋输送机
15
管片安装机
土压盾构工作原理
盾构法基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢组件在初步 或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，这个钢质组 件被称为盾构。
Injection
70%
50%
Screw conveyor 0%
Discharge
16
Earth Pressure
Plug area
Without injection With injection
100%
80% 0%
70%
50%
土压平衡盾构渣土压力分布图
Tunnelling Equipment
2. 泥水盾构 刀盘及切口环
27
wenku.baidu.com
一、准备工作
1、场地布置
盾构施工场地布置：
龙门吊 设置渣土坑 管片堆放场地及材
料堆放场地 一座高压配电房 备用变压器 一座砂浆拌合站
盾构施工场地布置图
28
2、端头加固
端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相结合的加固手段，主要取决于地质情况、地下水、 覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等因素。方法主要有旋喷桩法、注浆法、SMW法、搅 拌桩法、冻结法、灌注桩法、连续墙法。
旋喷桩法 对于砂层改良效果好，也适用于淤泥、粉土、粘土层、但砂砾地基和粘着力的的粘土有
时不能形成满意的改良桩，施工深度在40m以下时，效果较差。
注浆法 主要适用于深度较深的砂质地层、砂砾层，地层较好的地段或与搅拌桩等工法相结合，对
于水量不大的地段进行加固止水。可进行单液和双液注浆，同时可进行跟踪注浆；浆液种类 较多，经济性和可施工性好，材料和施工方法多种多样，需根据地下水、地质、施工环境等 来确定，同时要考虑因灌浆而引起地基隆起等的处理对策。
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2.泥水平衡盾构机
1）通过泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。 2）开挖的渣土以泥浆形式输送到地面，经过分离再循环至开挖面。
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泥水平衡盾构机
日系泥水盾构常采用直控式，德系泥水盾构常采用气垫式。
日系
德系
10
二、盾构机的基本构造及工作原理
1.土压平衡盾构
主机
驱动部分
人舱
推进油缸
场地要求较低； 施工费用相对少；
武汉地区掘进地层主要为粘土、淤泥 及少部分角砾，故选择复合式土压平衡盾 构机。
19
刀盘选型
面板式：优点是开口率较小，软土口开口率一般在45%左右，复合地层开口率在30%左右，面板开 口小，强度高，易于刀具布置，对正面土体支撑效果较好，土压波动小；缺点是传感器对正面土体 的压力反映不够准确，渣土进入土仓相对困难。
盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵。
利用盾构施加于开挖舱内渣土的压力 平衡开挖面水土压力
Earth pressure distribution diagram
Excavation chamber
100%
Low pressure gradient
95%
90% 85%
80%
6
1）软土土压平衡盾构机
主要用于软土、砂土、杂填土、粘土、粉质粘土、砂质粘土、淤泥质粘土、粉土、交杂少量砾石等地 层，如北京、上海、西安、南京、长春、苏州等地铁部分标段。
7
2） 复合式土压平衡盾构机
主要用于长沙、昆明、南京、南昌、南宁等中风化、微风化砂质泥质板岩、中风化泥质粉砂岩、砾砂、角 砾、块石、圆砾、碎石等交互复合地层，及用于成都、兰州、广州、深圳等中粗砂、松散卵石、密实卵石、 上软下硬、岩层等地层。
支撑环前端
支撑环后端
盾尾
切削刀盘
刀盘驱动马达
排浆泵 操作控制台
环片拼装机
气锁室 密封隔舱板
压力夹舱
推进千斤顶
密封油脂装置
泥水平衡盾构机的主要结构
17
泥水平衡盾构机的工作原理
开挖泥水舱
气压调节舱
气压调节管
进泥管
排泥管
18
三、盾构机的选型
泥水盾构与土压平衡盾构的选择
泥水盾构特点
土压平衡盾机特点
场地要求较高； 施工费用相对多；