土压平衡盾构

1974年——日本独立研究出土压式盾构
1975年——日本研究出砾石泥水式盾构
1981年——日本研究出加气泡盾构
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2.国内盾构施工技术现状
国内最早是在1956年,阜新海州露天煤矿采用直径 2.66m的盾构,在砂土层中成功地开掘了一条流水巷道。
北京:1957年在下水道工程中成功的使用直径2.0m 及2.6m的盾构。北京地层不同于国内其他城市，以砂 卵石、粉细砂及黏土层为主，对地层的摸索以及全面 实践方面，北京市政集团在北京地区实现了零的突破， 可谓是积累了相当丰富的施工经验。
深圳、南京、杭州等都是近年地铁建设时期才引入盾构施工 技术。
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2003年6月,当时中国最大的盾构法隧道翔殷路开工,采 用直径为11.58m的超大型泥水平衡盾构掘进。
上海上中路隧道工程盾构直径达14.87m。
翔殷路盾构
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截至目前,对内径为Φ2700mm－Φ3000mm范围内的市政隧道,北 京市政已拥有4台盾构设备，并已完成市政盾构隧道施工近几 十公里。
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二、盾构的尺寸确定
1、外径
D=D1+2(H+X+T) D1—管竣工内径 H—衬砌的总厚度 X—衬砌块与盾壳间的空隙量 T—盾构的外壳厚度 2、长度
L=L1+L2+L3 为切削环,支承环,衬砌环的长度之和。
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盾构
衬砌环
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衬砌环
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Φ3.64m 盾构机
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一、盾构的基础构造
1、盾构组成 三大系统: 壳体 推进系统 拼装系统 壳体组成: 切削环 支承环 衬砌环
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砌块形成 的管道
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盾构工作原理:
当砌完一环砌块后,以已砌好的砌块作后背,由支承环 内的千斤顶顶进盾构本身，开始下一循环的挖土和衬 砌。盾构施工时，需推进是的盾构本身，而非砌块形 成的管道。
第三节 盾构施工法
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Fra Baidu bibliotek
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盾构施工技术的发展历史
1 .盾构施工法的发明 1818年,Brunel 从一种食船虫在船身上打洞一事受到启发,研究出了
盾构工法。历经艰辛，终在1841年使泰晤士河底隧道贯通，该隧道自 1825年开工，历时17年，可充分说明新技术的成功是多么的坎坷! 2 .盾构施工法的发展阶段 自1818年诞生发展到现在已有180多年的历史，概括而言，有四个阶 段: （1）初期盾构:以Brunel盾构为代表; （2）第二代盾构：以机械式、气压式、TBM及城市盾构工法为代表; （3）第三代盾构：以闭胸式盾构为代表（泥水式、土压式）； （4）第三代盾构：以安全、高速、大深度、大断面、断面多样化、异形 化为特色。
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1917年——日本国铁隧道建设中首次采用盾构工法
1953年——日本关门隧道采用盾构工法
1957年——日本地铁采用顶盖式盾构施工,这是城市隧道首次采用盾构
1960年——日本名古屋地铁采用盾构施工
1962年——东京下水道采用圆形盾构。此后,盾构逐渐用于小断面的市 政管道建设
1964年——日本下水道工程，最先采用泥水式盾构
千斤顶的布置: 等分布置（力等分） 不等分布置
不等分布置
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等分布置
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四、盾构的分类和构造
分类: 手挖挖掘盾构:开放式,土质好时用 半机械化盾构：开放式,土质好时用 机械化式盾构：开放式或密闭式，土质适用性强 1、手掘盾构 人工挖土，前有支撑或开放 优点：构造简单，设备少，造价低 缺点：工人劳动强度大，效率低，进度慢 适用条件：土质好的小型遂道，土方量小
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盾构施工技术的国内外发展现状
1 .国外盾构施工技术现状
以欧洲和日本最为发达。 美国:纽约自1900年起用气压盾构就建造了数十条水底隧 道,目前盾构施工占90％以上; 前苏联:莫斯科自1932年开始采用盾构法施工地铁等地下工 程;德国、法国、英国、新加坡等也在广泛采用盾构法施工地 下工程。 日本：自1917年在国铁羽越线折渡隧道（新泻县）的建设中 首次采用盾构工法。日本从盾构施工法正式开始用于城市隧道 建设的1964年至1984年约20年间,研制盾构机超过5000台。 目前日本已经成为世界上盾构制造技术以及施工技术的大国， 占据世界上80％的盾构份额。
上海:自60年代开始在黄浦江水底隧道进行试验， 经过多年摸索，针对上海软土积累了丰富的经验，特 别是在消化引进盾构机方面走在全国前列，尤其是近 年引进的双圆盾构的成功实施。
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60年代北京地 铁用盾构试验
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广州:以砂层和风化岩为主,于90年代引进和应用了能适 应地层的复合式盾构技术。
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盾构施工的主要工序
1、建造盾构工作井
2、盾构掘进机安装就位工 序
3、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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2、盾构特点: 在同一土层中所需施工顶力为一常数,向一个方向 顶进的长度不受顶力大小的限制。 管径范围大。 断面形状多样,圆形，矩形，多边形等。 机动性好，可以开挖曲线走向的隧道。 可进行水底施工，不影响地面水体。 不断交通，不影响地面建筑物。 3、适用土质 岩层,砂卵层,密实砂层，粘土层，流砂层等，均可适用。
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砌块
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三、盾构的千斤顶及其顶力计算
P=P1+P2+P3+P4+P5 P1—盾构外壳与土的摩擦力 P2—盾构内壁与砌块环的摩擦力 P3—盾构切削环切入土层的阻力 P4—盾构自重产生的摩擦力 P5—开挖面支撑阻力
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盾构千斤顶: 小型断面用50-60T 中型断面用100-150T 大型断面用250T左右
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Brunel盾构
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原始盾构
伦敦Blackwall盾构隧道
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2、半机械化盾构 手掘前端装有挖土机械,多用反铲挖土机或螺旋切削 机。 优点:减轻人工劳动强度,效率高，成本比人工高， 但比机械低。 适用条件:土质较好的地层中。
3、机械化盾构 采用全断面切削盘切土，分为有封板和无封板两种。 优点：速度快，效率高。 缺点：纠偏难，除障碍困难，盾构构造复杂。