45 盾构隧道结构
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盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构 尾部已拼装的隧道衬砌结构上，再传到竖井或基坑的后靠 壁上。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并 及时向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的 空隙中压注足够的浆体，以防止围岩松驰和地面下沉。
盾构法的优点：
①除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交 通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；
1965年，上海用2个φ 5.8m的网格式盾构，在软弱含水地 层中建成了2个试验隧道。
1966年，开始为第一条黄浦江越江公路隧道设计和制造直 径为10m的网格盾构和钢筋混凝土管片，1967年施工， 1969年建成。
1984年，上海制成了φ11.32m大型盾构，用于建造第二条 黄浦江水底公路隧道。
20世纪初，盾构法在美、英、德、法等国开始推广；前苏 联于20世纪40年代初开始用盾构φ6.0~9.5m在莫斯科、列 宁格勒(圣彼得堡)等城市修建地铁区间隧道；从20世纪60 年代开始，盾构法在日本得到迅速发展，除了大量用在东 京、大阪、名古屋等城市的地铁建设外，还用在下水道等 市政公用设施管道建设中。
1865年Barlow首次采用圆形盾构，并用铸铁管片作为初次 隧道衬砌，于1869年在泰晤士河下建成了外径2.21m的隧 道。1874~1896年，Henry Greathead综合了以往所有盾构 法施工和气压法技术的基础上，较完整地提出了气压盾构 法施工工艺，并且首创了在盾尾衬砌空隙中压浆的施工工 艺，为盾构法的发展起到了重大的推动作用。
20世纪70年代，日本、德国等针对软弱含水地层由于盾构 施工引起地层沉陷和管片衬砌漏水问题，研制了局部气压 式、泥水加压式、土压平衡式等新型盾构及新型衬砌与防 水技术；20世纪80年代，日本、德国等技术先进国家着手 研制高精度全自动计算机控制的现代化盾构，1996年日本 东京湾海底公路隧道使用φ14.4m的泥水平衡盾构建成，堪 称当时世界之最。
进行土体开挖、推进盾构、拼接管片（永久衬砌）等。
盾构机：全名叫盾构掘进机，是实现隧道掘进、岩碴
装运、洞壁支护等一次开挖成型的高科技施工设备。
盾构法：是隧道暗挖施工法的一种，是使用所谓的盾构 (Shield)机械，在软土层中推进，一边防止土砂的崩坍， 一边在其内部进行开挖、衬砌作业修建隧道的方法。
20世纪90年代初，9台由法国FCB公司和上海隧道股份公 司联合制造的土压平衡盾构成功地用于上海地铁1#、2#线 区间隧道建设。盾构直径6.34m，掘进速度5~10m/d，地表 沉降控制在5cm 以内。
10 盾构隧道结构
本章提要：
(1) 盾构法原理及特点，盾构的基本组成，盾构的主要类 型，盾构几何尺寸的选定及推力确定； (2) 衬砌的形式与选型，衬砌的分类与比较，装配式钢筋 混凝土管片及接头构造等； (3) 衬砌管片的设计原则，内力计算方法，荷载与内力计 算，管片截面设计*； (4) 有关隧道防水的衬砌抗渗、管片制作精度、接缝防水 材料、二次衬砌等。
10.1 盾构法
10.1.1 概述 盾构(shield)：是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通
过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市居民区修建隧 道的一种机械。 盾构：是一种独特施工机具。它是一个能支承地层荷载而又 能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形等特殊形状的钢筒结 构。~临时衬砌 盾构是开挖隧道的利器。“盾”指装备在地下运行时，像盾 牌那样承受住周围土层的压力；“构”指装备的作业机构，能
当前世界之最盾构？
盾构法施工是闹市区的软弱地层中修建地下工程的最好的 施工方法之一。加之近年来盾构机械设备和施工工艺的不 断发展，适应各种不同的工程地质和水文地质条件的能力 大为提高，各种断面形成的盾构机械、特殊功能的盾构机 械（急转弯盾构、扩大盾构、地下对接盾构等）的相继出 现，其应用正在不断扩大，为城市地下空间利用的发展起 到有力的技术支承作用。
②隧道的施工费用不受埋深的影响； ③盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，易于管
理，施工人员较少； ④穿越江、河、海道时，不影响航运，且施工不受风雨等气
候条件影响； ⑤在土质差、水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有
较高的技术经济优越性； ⑥土方量较少。
盾构法的主要问题：
①在陆地建造隧道时，如隧道埋深太浅，则盾构法施工困难 很大，而在水下时，如覆土太浅，则盾构法不够安全；
②盾构施工过程中引起的隧道上方一定范围内的地表下沉尚 难完全防止，特别在饱和含水松软的土层中，要采取严密 的技术措施才能把下沉控制在很小的限度内；
③在饱和含水地层中，盾构法施工所用的拼装衬砌，对达到 整体结构防水性的技术要求较高。
盾构机模型（沈阳）
盾构法隧道的发展简况：
(一)国外 用盾构法修建地下隧道至今已有近200年历史，是法国工
Fra Baidu bibliotek
H&V盾构法概念图(一)
H&V盾构法概念图(二)
(二)国内 我国在第一个5年计划期间，东北阜新煤矿用φ 2.6m盾构
及小型混凝土预制块修建疏水巷道。
1963年，上海开始在软弱含水地层中进行φ 4.2m手掘式盾 构隧道工程试验，取得成功；
1964年，上海开始在软弱含水地层中进行φ 4.2m网格式盾 构隧道工程试验，取得成功；
程师布鲁诺尔(M.I.Brunel)受蛀虫钻孔的启示，于1818年 开始研究盾构法。1825年他在伦敦泰晤士河下用一个高 6.8m、宽11.4m的矩形盾构开始修建世界第一条隧道，开 始时未解决好泥水涌入问题，施工中隧道两次被淹，后用 气压辅助施工(1930年Lord Cochrance发明了“气压法”)， 才于1843年完成长度458m的隧道。
盾构隧道：用盾构法修建的隧道称为盾构隧道。 盾构法工艺：在区间隧道两端建造竖井或基坑(车站)→盾
构机在竖井或基坑安装就位→盾构从竖井或基坑的墙壁开 孔掘进出发（进洞）→在地层中沿着设计轴线，向另一端 竖井或基坑推进，直至破壁出洞。
盾构钢筒壳体：在钢筒的前段设置各种类型的支撑和开挖 土体的装置，在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶， 钢筒尾部是具有一定空间的壳体（可以拼装1~2环预制的 隧道衬砌环）。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并 及时向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的 空隙中压注足够的浆体，以防止围岩松驰和地面下沉。
盾构法的优点：
①除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交 通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；
1965年，上海用2个φ 5.8m的网格式盾构，在软弱含水地 层中建成了2个试验隧道。
1966年，开始为第一条黄浦江越江公路隧道设计和制造直 径为10m的网格盾构和钢筋混凝土管片，1967年施工， 1969年建成。
1984年，上海制成了φ11.32m大型盾构，用于建造第二条 黄浦江水底公路隧道。
20世纪初，盾构法在美、英、德、法等国开始推广；前苏 联于20世纪40年代初开始用盾构φ6.0~9.5m在莫斯科、列 宁格勒(圣彼得堡)等城市修建地铁区间隧道；从20世纪60 年代开始，盾构法在日本得到迅速发展，除了大量用在东 京、大阪、名古屋等城市的地铁建设外，还用在下水道等 市政公用设施管道建设中。
1865年Barlow首次采用圆形盾构，并用铸铁管片作为初次 隧道衬砌，于1869年在泰晤士河下建成了外径2.21m的隧 道。1874~1896年，Henry Greathead综合了以往所有盾构 法施工和气压法技术的基础上，较完整地提出了气压盾构 法施工工艺，并且首创了在盾尾衬砌空隙中压浆的施工工 艺，为盾构法的发展起到了重大的推动作用。
20世纪70年代，日本、德国等针对软弱含水地层由于盾构 施工引起地层沉陷和管片衬砌漏水问题，研制了局部气压 式、泥水加压式、土压平衡式等新型盾构及新型衬砌与防 水技术；20世纪80年代，日本、德国等技术先进国家着手 研制高精度全自动计算机控制的现代化盾构，1996年日本 东京湾海底公路隧道使用φ14.4m的泥水平衡盾构建成，堪 称当时世界之最。
进行土体开挖、推进盾构、拼接管片（永久衬砌）等。
盾构机：全名叫盾构掘进机，是实现隧道掘进、岩碴
装运、洞壁支护等一次开挖成型的高科技施工设备。
盾构法：是隧道暗挖施工法的一种，是使用所谓的盾构 (Shield)机械，在软土层中推进，一边防止土砂的崩坍， 一边在其内部进行开挖、衬砌作业修建隧道的方法。
20世纪90年代初，9台由法国FCB公司和上海隧道股份公 司联合制造的土压平衡盾构成功地用于上海地铁1#、2#线 区间隧道建设。盾构直径6.34m，掘进速度5~10m/d，地表 沉降控制在5cm 以内。
10 盾构隧道结构
本章提要：
(1) 盾构法原理及特点，盾构的基本组成，盾构的主要类 型，盾构几何尺寸的选定及推力确定； (2) 衬砌的形式与选型，衬砌的分类与比较，装配式钢筋 混凝土管片及接头构造等； (3) 衬砌管片的设计原则，内力计算方法，荷载与内力计 算，管片截面设计*； (4) 有关隧道防水的衬砌抗渗、管片制作精度、接缝防水 材料、二次衬砌等。
10.1 盾构法
10.1.1 概述 盾构(shield)：是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通
过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市居民区修建隧 道的一种机械。 盾构：是一种独特施工机具。它是一个能支承地层荷载而又 能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形等特殊形状的钢筒结 构。~临时衬砌 盾构是开挖隧道的利器。“盾”指装备在地下运行时，像盾 牌那样承受住周围土层的压力；“构”指装备的作业机构，能
当前世界之最盾构？
盾构法施工是闹市区的软弱地层中修建地下工程的最好的 施工方法之一。加之近年来盾构机械设备和施工工艺的不 断发展，适应各种不同的工程地质和水文地质条件的能力 大为提高，各种断面形成的盾构机械、特殊功能的盾构机 械（急转弯盾构、扩大盾构、地下对接盾构等）的相继出 现，其应用正在不断扩大，为城市地下空间利用的发展起 到有力的技术支承作用。
②隧道的施工费用不受埋深的影响； ③盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，易于管
理，施工人员较少； ④穿越江、河、海道时，不影响航运，且施工不受风雨等气
候条件影响； ⑤在土质差、水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有
较高的技术经济优越性； ⑥土方量较少。
盾构法的主要问题：
①在陆地建造隧道时，如隧道埋深太浅，则盾构法施工困难 很大，而在水下时，如覆土太浅，则盾构法不够安全；
②盾构施工过程中引起的隧道上方一定范围内的地表下沉尚 难完全防止，特别在饱和含水松软的土层中，要采取严密 的技术措施才能把下沉控制在很小的限度内；
③在饱和含水地层中，盾构法施工所用的拼装衬砌，对达到 整体结构防水性的技术要求较高。
盾构机模型（沈阳）
盾构法隧道的发展简况：
(一)国外 用盾构法修建地下隧道至今已有近200年历史，是法国工
Fra Baidu bibliotek
H&V盾构法概念图(一)
H&V盾构法概念图(二)
(二)国内 我国在第一个5年计划期间，东北阜新煤矿用φ 2.6m盾构
及小型混凝土预制块修建疏水巷道。
1963年，上海开始在软弱含水地层中进行φ 4.2m手掘式盾 构隧道工程试验，取得成功；
1964年，上海开始在软弱含水地层中进行φ 4.2m网格式盾 构隧道工程试验，取得成功；
程师布鲁诺尔(M.I.Brunel)受蛀虫钻孔的启示，于1818年 开始研究盾构法。1825年他在伦敦泰晤士河下用一个高 6.8m、宽11.4m的矩形盾构开始修建世界第一条隧道，开 始时未解决好泥水涌入问题，施工中隧道两次被淹，后用 气压辅助施工(1930年Lord Cochrance发明了“气压法”)， 才于1843年完成长度458m的隧道。
盾构隧道：用盾构法修建的隧道称为盾构隧道。 盾构法工艺：在区间隧道两端建造竖井或基坑(车站)→盾
构机在竖井或基坑安装就位→盾构从竖井或基坑的墙壁开 孔掘进出发（进洞）→在地层中沿着设计轴线，向另一端 竖井或基坑推进，直至破壁出洞。
盾构钢筒壳体：在钢筒的前段设置各种类型的支撑和开挖 土体的装置，在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶， 钢筒尾部是具有一定空间的壳体（可以拼装1~2环预制的 隧道衬砌环）。