盾构施工技术最新PPT课件

2018年7月19日星期四
2
盾构隧道示意图
? 盾构掘进机(Shield)是 这种施工方法中最主要的 施工机具，它是一个既能 支撑地层压力又能在地层 中推进的钢筒结构体。
? 由切削刀盘、动力机构、液压主轴顶进机构、液压纠偏机构、液压 中继顶进机构、液压主顶进机构、衬砌及岩土排运机构以及检测导向 机构等几个部分组成。
第4章 盾构施工技术
2018年7月19日星期四
1
4.1 施工技ຫໍສະໝຸດ Baidu要点和适用范围
盾构一词的含义在土木工程领域中为遮盖物、保护物。 盾构机是由外形与隧道断面相同、但尺寸比隧道外形稍大的钢 筒或框架压入地层中构成保护掘削机的外壳和壳内各种作业机械、 作业空间组成的组合体。盾构机是一种既能支承地层压力，又能 在地层中推进的施工机具。 使用盾构机在地下掘进， 在护盾 的保护下，在机内安全地进行 开挖和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法，称为盾构施工法
2018年7月19日星期四
7
盾构在地下穿越，要承受各种压力，推进时，要克服正面
阻力，故要求盾构具有足够的强度和刚度。盾构主要用钢板 （单层厚板或多层薄板）制成。大型盾构考虑到水平运输和垂 直吊装的困难，可制成分体式，到现场进行就位拼装，部件的 连接一般采用定位销定位，高强度螺栓联接，最后焊接成型。
向前推进。
技术要点
2018年7月19日星期四
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
6
技术要点
盾构机大多为圆形，外壳由钢筒组成，钢筒直径稍大于
隧道衬砌的外径。在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开 挖土体的装置，在钢筒中段内沿周边安装顶进所需的千斤 顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置 数环拼成的隧道衬砌环。在盾构推进过程中不断从开挖面 排出适量的土方。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，以防止隧道及地面下沉。
作用——盾构的前进、方向调整 (克服推进阻力 ) 千斤顶布置 —— 在支承环周圈布置，
单台推力， 1000kN～2000kN， 行程比管片宽度长 10～20cm。 推进速度： 50—100mm/min 油压：30—40MPa(高液压系统 )
三、拼装系统 管片拼装机——把管片按设计位置和形状进 行拼装的机械装置； 组成——由举重臂和真圆保持器组成；
4
盾构隧道施工主要工序
? 在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井； ? 盾构在起始端工作井内安装就位； ? 依靠盾构千斤顶推力 (作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上 )
将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出； ? 盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装
衬砌管片； ? 及时地向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置； ? 盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再
四、出土系统
1、皮带输送机 用于手掘式或半机械化
盾构； 2、螺旋输送机
用于土压平衡盾构 或手掘式、半机械化盾 构； 3、泥浆泵 用于泥水加压平衡盾构。
半机械化盾构
土压平衡盾构
螺旋输送机出土
土箱运土
井口土箱吊运
管片吊运下井◣ ◢管片水平运输
泥水平衡盾构
盾构机的尺寸
? 盾构机的外径
盾构机由通用机械（外壳、掘削机构、挡土机构、推进机构、
管片拼装机构、附属机构等部件）和专用机构组成。专用机构因 机种的不同而异。
盾构的外形主要有：圆形（如左图）、双圆搭接形、三圆搭
接形、矩形（如右图）、马蹄形、半圆形或与隧道断面相似的特 殊形状等，但绝大多数为传统的圆形断面。
2018年7月19日星期四
－切口环的长度。对全（半）敞开式盾构而言，应根据切口贯入掘削
地层的深度、挡土千斤顶的最大伸缩量、掘削作业空间的长度等因素
确定；对封闭式盾构而言，应根据刀盘厚度、刀盘后面搅拌装置的纵
向长度、土舱的容量或长度等条件确定；
L
?G
－支承环的长度，取决于盾构千斤顶、排土装置、举重臂支承机构等
设备的规格大小，不应小于千斤顶最大伸长状态的长度；
盾构的基本构造主要由壳体、切削系统、推进系统、出土
系统、拼装系统等组成。
2018年7月19日星期四
8
一、盾构壳体
组成：切口环、支承环、盾尾三部分
1、切口环
（1）位置 ——盾构最前端， 切入土层，掩护开挖 作业，长度 ≤2m ；
（2）形状 ——
垂直形——刀盘开挖，稳定土层手掘 倾斜形——较不稳定土层手掘 阶梯形——不稳定土层手掘
D ? D ? 2(x ? t)
e
0
式中 D — 管片外径，mm；
0
? x— 盾尾间隙，mm；
? t— 盾尾外壳的厚度，mm。
? 盾构机的长度
盾构长度主要（L）取决于地质条件、隧道的平面形状、开挖方式、
出土方式及衬砌形式等多种因素。
L? L ? L ? L
C
G
T
2018年7月19日星期四
29
L
?C
（3）设备——挖土设备（刀盘、挖土机）、排土设施、 挡土千斤顶、活动平台等）
（4）气压式、泥水平衡式、土压平衡式盾构，在切口 环与支承环之间设置密闭隔板。
2、支承环
（1）位置 ——是连接切口环与盾尾的中间部分； （2）结构 ——盾构结构的主体，较强刚性的圆环结构。
设环向、水平、竖直支撑； 承受荷载：地层土压力、千斤顶顶力、管片拼装等施 工荷载； （3）设备——推进千斤顶（沿结构外沿布置）、操纵控 制室、衬砌拼装机； （4）长度 ——取决于推进千斤顶长度，一般为衬砌环宽 加0.2～0.3m。
?LT
?
?LS
－盾尾的长度，可按下式确定
L
－盾构千斤顶撑挡长度，m； T
?
L S
?
B?
C F
?
C R
? B－管片的宽度，m；
?C －组装管片的富余量，m。通常取＝（0.25～0.33）；
3、盾尾
（1）结构——盾构外壳钢板延长，掩护隧道管片拼装；
（2）盾尾装置——密封装置，防地下水、加压泥水、衬砌背 后注浆浆液从盾尾流入隧道； 密封材料性能要求：富弹性、耐磨损、 耐撕裂、耐压力、 止水好。
密封装置类型：
橡胶密封：L形、U形 钢丝束密封：弹簧钢板、 钢丝束、密封油脂
二、推进系统
组成——液压系统（液压站、控制系统）、 千斤顶群。