盾构法隧道PPT课件

（4）盾构外壳移动与地层间的摩擦与剪切作用， 引起地层损失。
（5）在水土压力作用下，隧道衬砌产生变形而引
起少量的地层损失。
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4.盾构法施工引起的地层变位
4.1 地层变位的影响因素
2.受扰动土体的再固结
盾构隧道周围土体受到盾构施工扰动后，便在盾构 隧道周围形成超孔隙水压力区。当盾构离开该处地 层后，由于土体表面的应力释放，隧道周围的孔隙 水压力便下降。在孔隙水压下降过程中，孔隙水排 出，引起地层移动和地面沉降。地层因孔隙水压力 变化而产生的地面沉降，称之为主固结沉降。土体 受到扰动后，土体骨架还发生持续很长时间的压缩 变形。在此土体蠕变过程中产生的地面沉降称为次 固结沉降。
3.盾构机(Shield Machine)
3.1 盾构机基本构造 盾构机是一种既能承受地层压力、又能在地层中掘 进的施工机具。 盾构机由通用机械（外壳、掘削机构、挡土机构、 推进机构、管片组装机构等）和专用机构组成（如 土压盾构的排土机构、添加材注入机构；泥水盾构 的送排泥机构、搅拌机构）。
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4.盾构法施工引起的地层变位
4.1 地层变位的影响因素
1.地层损失
地层损失是指盾构施工过程中实际开挖土体体积与 竣工隧道体积之差。
（1）开挖面的土体移动。
（2）土体挤入盾尾间隙。
（3）盾构推进过程中推进方向的改变、盾尾纠偏、 曲线推进、仰头推进或叩头推进，实际开挖断面不 是圆形而是椭圆形，从而引起地层损失。
盾构法隧道
同济大学 2018年4月10日
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盾构法隧道（Shield Tunnel）
1. 概述
地铁隧道已成为解决城市交通拥挤最有效手段之一 。 我国经济发达的中心城市相继开展地铁建设。 盾构工法已成为城市地下隧道的主要修建方法之一 。
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2.盾构法主要施工工序
出发竖井
中间竖井
接收竖井
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4.盾构法施工引起的地层变位
4.2 地层变位的模式
1.地表横向沉降
Peck（1969）通过对大量地表沉陷数据及工程资料
分析后，首先提出地表沉降槽正态分布的概念，并
认为施工引起的地面沉降是在不排水条件下发生的，
所以沉降槽的体积应等于地层损失的体积。此法假
定地层损失在隧道长度上均匀分布，地面沉降的横
S y V 2 l 1 i y iy i y iy f V 2 l2 i y iy i y iy f
z
地表面
O
y
δmax
x
盾构掘进方向
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5.衬砌的形式和构造
5.1 衬砌结构的作用 （1）在施工阶段中，作为施工临时支撑用，并承 受盾构千斤顶项力以及其它施工荷重。 （2）竣工后作为隧道永久性支撑结构。 （3）防止泥、水渗入。 （4）内衬具有防水、防钢筋腐蚀、修正施工误差 和内部装饰等作用。
气压式
泥水式
土压式
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3.盾构机(Shield Machine)
3.3 常用盾构机类型及其施工原理
泥水平衡原理：把水、粘土及添加剂混合制成的泥水， 经输送管道压入泥水舱，待泥水充满整个泥水舱后，盾 构机的推进系统工作，则推进力经舱内泥水传递到掘削 面 的土体上，刀盘掘削下来的土砂进入泥水舱，经搅 拌后含掘削土砂的高浓度泥水，经泥浆泵送到地表的泥 水分离系统。
3.3 常用盾构机类型及其施工原理 （3）按掘削面敞开程度分：全部敞开式、部分敞 开式（网格式）、封闭式（泥水式、土压式）。
敞开式
网格挤压式
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土压式
泥水式
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3.盾构机(Shield Machine)
3.3 常用盾构机类型及其施工原理 （4）按掘削面加压稳定方式分：气压式、泥水式、 土压式，其中以泥水平衡和土压平衡两种最为常用。
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5.衬砌的形式和构造
5.2 衬砌结构的选型 （1）依据隧道的使用目的，围岩条件以及施工方 法，合理选择衬砌的强度、结构形式和种类等。 （2）根据隧道的车辆限界、建筑限界以及使用要 求选择合适的盾构隧道横断面，最常用的为圆型与 矩型。 （3）在饱和含水软土地层中修建地下隧道，较常 用的结构型式是选用圆形结构。 （4）根据荷载大小以及防渗漏要求确定是否需要 二次衬砌。
盾构机
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2.盾构法主要施工工序
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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
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盾构吊装就位
盾构设备车架
盾构设备车架
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盾构准确进入接收井
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3.盾构机(Shield Machine)
3.1 盾构机基本构造
面板式
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辐条式
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3.盾构机(Shield Machine)
3.2 盾构机类型
（1）按断面形式分：圆形、椭圆形、马蹄形、 矩形、双圆搭接形、三圆搭接形。
圆形
椭圆
马蹄形
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矩形
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3.盾构机(Shield Machine)
3.2 盾构机类型
（1）按断面形式分：圆形、椭圆形、马蹄形、 矩形、双圆搭接形、三圆搭接形。
双圆形
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三圆搭接
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3.盾构机(Shield Machine)
3.2 盾构机类型 （2）按出土器械的机械化程度分：手掘式、半机 械掘削式、机械掘削式。
手掘式
半机械式
机械式
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来自百度文库10
3.盾构机(Shield Machine)
向分布似正态分布函数。
i
1.732i
0.6 1δm a x m a x δ
0.2 2δm a x
Sxmaxexp2ix22
m ax
Vl Vs
2i 2.5i
i
z
2tan45 2
kz
Vs VlR2
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反弯点
H
D
最大曲率点 17
4.盾构法施工引起的地层变位
4.2 地层变位的模式 1.地表纵向沉降 刘建航（1991）在Peck法的基础上，总结了上海地 铁隧道纵向沉降分布的一般规律。
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3.盾构机(Shield Machine)
3.3 常用盾构机类型及其施工原理
土压平衡原理：盾构推进时前端刀盘旋转掘削土体，掘 削下来的土体涌入土舱。当掘削土体充满土舱时，由于 盾构的推进作用，致使掘削土体即对掘削面加压。当该 加压压力与掘削地层的土压+水压相等，随后若能维持 螺旋输送机的排土量与刀盘的掘土量相等，把这种稳定 的出土状态称为掘削面土压平衡状态。