隧道施工新奥法、盾构法、TBM、浅埋暗挖法施工方法(121页)

工作示意图
竖井施工
竖井施工
盾构机安装
安装就位
推进
沙土搬运和管片运输
沙土搬运
衬砌
衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等 材料修建的永久性支护结构。衬砌技术通常是应用于隧道工程、水利 渠道中。衬砌简单说来就是内衬，常见的就是用砌块衬砌，可以是预 应力高压灌浆素混凝土衬砌。
探导坑。 美国罗宾斯(Robbins)公司1952年研制出第一台软岩TBM，1956年又成功研制
中硬岩TBM。
2020/5/12
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TBM法的概述与应用
土压平衡盾构机结构图
刀盘
盾尾
施工
1.在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个竖井，城市地铁一般利用 车站的端头作为始发或到达的竖井； 2.盾构在始发竖井内安装就位； 3.依靠盾构千斤顶推力（作用在竖井后壁或新拼装好的衬砌上）将盾 构从始发工作井的墙壁开孔处推出； 4.盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土（泥）和 安装衬砌管片； 5.及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置； 6.盾构进入到达竖井并被拆除，如施工需要，也可穿越竖井再向前推 进。
管片
管片运输
管片运输
管片运输
管片拼装
管片拼装
盾构到达竖井
TBM
TBM发展历史简介
隧道掘进机(Tunnel Boring Machine )是一种用机械破碎岩石、出碴与支护 实行连续作业的综合设备，它是由盾构技术发展而来的。
1818年英国布鲁诺(Brunel)受蛀虫钻孔启示，最早提出盾构雏形与施工方法。 1846年意大利人Maus发明隧道掘进机(盾构)。 1851年美国人查理士·威尔逊研制出TBM试用于花岗岩掘进未获成功。 1881年波蒙特开发出压缩空气式TBM，成功用于英吉利海峡隧道直径2.1m的勘
多，防水较困难等，由于以上原因，在我国铁路上未能推广使用。
挤压混凝土衬砌
挤压混凝土衬砌可以是素混凝土，也可以是钢筋混凝土，但应用的 最多的是钢纤维混凝土。
挤压混凝土的衬砌一次成型，内表面光滑，衬砌背后无空隙，故无 需注浆，且对控制地层移动特别有效。但因挤压混凝土衬砌需要较 多的施工设备，其中包括混凝土成型用的框模，拼拆框模的系统， 混凝土配制车、泵、阀、管等组成的混凝土配送系统。而且，混凝 土制备、配送、钢筋架立等工艺较为复杂，在渗漏性较大的土层中 要达到要求尚有困难。故挤压混凝土衬砌的应用尚不广泛。
二次衬砌
二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混 凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。
模筑衬砌
模筑衬砌指立拱架或模板后修筑的隧道衬砌。在全断面开挖隧道灌筑 整体混凝土衬砌时，可实行综合机械
预制装配式衬砌
预制装配式衬砌是将若干在工厂或现场预制的构件运入坑道内，用机械拼装而成， 一经装配，即可承受围岩压力。⑴一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩 压力； 一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压力； 大量构件可以在工厂成批生产，在洞内进行机械化拼装，从而改善了劳动条件， 节省了劳动力； 拼装时，不需要临时支护如拱架、模板等，从而节省了大量的支撑材料及劳动力； 拼装速度因采用了机械化而提高，缩短了工期，还可能降低造价。 缺点，在坑道内需要足够的拼装空间，制备构件的尺寸要求有一定的精度，接缝
土压平衡盾构工作原理
盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的 土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面 上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡 状态(即稳定状态)。示意图如图所示。由图可知，这类盾 构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱，运至地 表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控 制出土量，确保掘削面稳定。
隧道施工方法
几种施工方法
一
新奥法
二
盾构法
三
TBM
四
浅埋暗挖法
新奥法
新奥法
新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称， 原文是New Austrian Tunnelling Method 简称 NATM ， 新奥法概念是奥地利学者拉布 西维兹 （L. V. RABCEW ICZ） 教授于 50 年代提出的， 它是以 隧道工程经验和岩体力学的理论为基础， 将锚杆和喷射混凝土组 合在一起，作为主要支护手段的一种施工方法。
原理
盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它是 将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周 围岩防止发生往隧道内的坍塌。同时在开挖面前方用切 削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤 顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道
结构的一种机械化施工方法。
盾构机既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑 结构。盾构机外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分 略大，它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。它包 括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾 尾。大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、 马蹄形及箱形等其他形式。
原理：
新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承 能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段， 及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为 支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监 控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。
二次衬砌
锚杆
新奥法隧道模型
施工过程
基本原则
少扰动 勤测量
早喷锚
紧封闭
（1）充分保护围岩，减少对围岩的扰动。 （2）充分发挥围岩的自承能力。 （3）尽快使支护结构闭合。 （4）加强小及位置
台阶法 环形开挖预留核心土法 中洞法 交叉中隔壁法 中隔壁法 双侧壁导坑法
盾构机（软土层掘进机）于1847年发明，它是一种带有护罩 的专用设备。利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进， 用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。 盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式，以水力式居多。 水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土 液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的 介质。软土层掘进机