盾构隧道施工原理及方法ppt课件.ppt

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1、盾构隧道施工原理及方法石家庄铁道学院土木分院地下工程系朱永全1.盾构法的基本含义盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，在护盾的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法”。按照这个定义，盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机掘进和衬砌三大部分组成。一、盾构法施工的原理及方法盾构法施工的概貌如图5-5-1所示。在隧道的一端建造竖井或基坑，将盾构安装就位，盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的孔壁推进。图5-5-1盾构法施工概貌图车站碴土储舱和料斗龙门吊车泥浆

2、处理设备竖井皮带运输机盾构机螺旋输送机管片运输车泥浆注入车斗车电瓶车2.盾构法施工的原理和过程3.密封式(平衡)盾构机的组成盾构机组成(2)压力舱压力测试搅拌系统压力控制加浆系统(3)排土、排泥系统排土器排浆管路搅拌装置加浆装置(4)推进装置千斤顶选型和配置工作速度安全锁总推力千斤顶行程压力垫盾构机通用装置轴承止水带(1)刀盘超挖装置刀盘开口旋转速度形式润滑装置刀头旋转力矩支承方式(6)附属装置盾尾止水装置壁后注浆装置开挖面崩坏探测装置锁定装置测量装置后方台车接头装置起重臂真圆保护(5)管片组装装置油压

3、机油油压机油压管路(7)油压装置KBBA管片AAA管片的组装顺序K管片(封顶块)的嵌入半径方向插入型BKKBBB盾构机是根据每一施工区段设计的专用设备盾构施工不可退后对施工的要求精度高机械化程度高对周围环境的影响较小2.盾构施工的特点初期的盾构法是简易护盾下的人工掘进或机械开挖的形式，机械化程度低,不能稳定开挖面。经过多年对盾构技术的研究开发和应用，已演变成现在非常盛行的泥水平衡式和土压平衡式两种盾构机。这两种机型的最大优点是在开挖功能中考虑了稳定开挖面的措施，将盾构施工法中的三大要素的前两者联系融为一

4、体，无需辅助施工措施。并通过使用不同类型的刀具，就能适应地质情况变化范围较广的地质条件。5.盾构机和盾构法的发展史砾石、岩石等硬质围岩时的刀头大砾石、岩石时多采用刀轮式刀头刀头的固定方式焊接螺栓式插入式焊接式稳定开挖面技术的历史，是从“无”到“气”,再演变到泥水式的“水”和土压式的“土”。“开挖面稳定”和“盾构开挖”的技术已达到较完善的地步。目前盾构一般指密封式泥水平衡式和土压平衡式盾构。盾构技术的发展动向：超大断面盾构、多圆盾构、异型盾构，加上在衬砌和开挖方面使用了挤压混凝土衬砌技术，以及自动测量技术

5、，计算机自动管理系统等。1.盾构机的种类按开挖面与作业室之间的隔墙构造分为：全开敞式、半开敞式及密封式三种。二、盾构机的种类和构造(1)全开敞式全开敞式盾构机是指没有隔墙、开挖面敞露状态的盾构机。根据开挖方式的不同，又分为手掘式、半机械化式及机械式三种。这种盾构机适用于开挖面自稳性好的围岩。在遇到开挖面不能自稳的地层时，则需进行地层超前加固等辅助施工方法，以防止开挖面坍塌。a.手掘式盾构机手掘式盾构机的正面是开敞的，通常设置防止开挖顶面塌陷的活动前檐及上承千斤顶、工作面千斤顶及防止开挖面塌陷的挡土千斤顶

6、。开挖采用铁锹、镐、碎石机等开挖工具，人工进行。图5-5-2手掘式盾构构造b.半机械式盾构机半机械式盾构机进行开挖及装运石碴都采用专用机械，配备液压铲土机、臂式刀盘等挖掘机械和皮带运输机等出碴机械，或配备具有开挖与出碴双重功能的机械。图5-5-3半机械式盾构构造c.机械式盾构机机械式盾构机前面装备有旋转式刀盘，增大了盾构机的挖掘能力，开挖的土砂通过旋转铲斗和排土可以连续进行，缩短了工期，减少了作业人员。图5-5-4机械式盾构构造(2)半开敞式是指挤压式盾构机，它是在开放型盾构的切口环与支撑环之间设置胸板

7、，以支挡正面土体，但在胸板上有一些开口，当盾构向前推进时，需要排出的土体将从开口处挤入盾构内，然后装车外运，见图5-5-5。这种盾构适用于软弱粘土层，在推进过程中要引起较大的地面隆起。图5-5-5部分开放型盾构构造(3)密封式是指在机械开挖式盾构机内设置隔墙，进入刀盘与隔墙土仓的土体，由泥水压力或土压提供足以使开挖面保持稳定的压力。密封式盾构机根据仓内压力平很衡的形式又分成局部气压式、泥水平衡和土压平衡式几种。①局部气压式盾构在机械式盾构支承环的前边装上隔板，使切口环成为一个密封舱，其中充满压缩空气，达

8、到疏干和稳定开挖面土体的作用，见图5-5-6。图5-5-6局部气压式盾构构造由于这种盾构是靠压缩空气对开挖面进行密封，故要求地层透水性小，渗透系数K小于1×10-5m/s。另外，这种盾构在密封舱、盾尾及管片接缝处易产生漏气，引起工作面土体坍塌，造成地面降陷。②土压平衡式盾构土压平衡式盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构。它的前端有一个全断面切削刀盘，在它后面有一个贮留切削土体的密封舱，在其中心处或下方装有长筒形的螺旋输送机，在密封舱和螺旋输送