《地下工程作業(yè)》盾構(gòu)技術(shù)特點(diǎn)、分類及適用范圍

1、盾構(gòu)技術(shù)特點(diǎn)、分類及適用范圍國(guó)培學(xué)員：S1、盾構(gòu)法盾構(gòu)法是暗挖隧道的專用機(jī)械在地面以下建造隧道的一種施工方法。2、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)：盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)（簡(jiǎn)稱盾構(gòu)）是地面下暗挖施工隧道的專用工程機(jī)械，具有一個(gè)可以移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)外殼（盾殼），內(nèi)裝有開挖、排土、拼裝和推進(jìn)等機(jī)械裝置，可以進(jìn)行開挖、支護(hù)、襯砌等多種作業(yè)一體化施工，廣泛應(yīng)用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設(shè)。目前，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工的城市隧道占90%以上?，F(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集液壓、機(jī)電控制、測(cè)控、計(jì)算機(jī)、材料等各類技術(shù)于一體，屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，其生產(chǎn)主要集中在日本、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、加拿大等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，其中又以德國(guó)、美

2、國(guó)、日本技術(shù)最為先進(jìn)。盾構(gòu)施工法與礦山法相比具有的特點(diǎn)是地層掘進(jìn)、出土運(yùn)輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等主要作業(yè)都在盾構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行，工藝技術(shù)要求高、綜合性強(qiáng)（土建、機(jī)械）。3、盾構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：a）具有良好的隱蔽性；b）掘進(jìn)速度快且施工費(fèi)用不受埋置深度大而影響；c）適宜在不同顆粒條件下的土層中施工，尤其在松軟含水地層中修建埋深較大的長(zhǎng)隧道往往具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)越性；d）多車道的隧道可做到分期施工，分期運(yùn)營(yíng)，可減少一次性投資。缺點(diǎn)：a）盾構(gòu)施工是不可后退的；b）盾構(gòu)是一種價(jià)格昂貴、針對(duì)性很強(qiáng)的專用施工機(jī)械，對(duì)于每一條用盾構(gòu)法施工的隧道，必須根據(jù)施工隧道的斷面大小、埋深條件

3、、地基圍巖的基本條件進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造或改造，一般不能簡(jiǎn)單的倒用到其它隧道工程中重復(fù)使用；c）對(duì)隧道曲線半徑過小或隧道頂部覆土太淺時(shí)，施工困難較大，而且不夠安全，特別是飽和含水松軟土層，在隧道上方一定范圍內(nèi)地表沉陷尚難完全防止，拼裝襯砌時(shí)對(duì)襯砌整體防水技術(shù)要求很高。4、盾構(gòu)施工技術(shù)先在隧道的一端建造豎井或基坑，以供盾構(gòu)安裝就位。盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁預(yù)留孔處出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線，向另一豎井或基坑的設(shè)計(jì)預(yù)留孔洞推進(jìn)。盾構(gòu)推進(jìn)中所受到的地層阻力，通過盾構(gòu)千斤頂傳至盾構(gòu)尾部已拼裝的預(yù)制襯砌、再傳到豎井或基坑的后靠壁上。盾構(gòu)是進(jìn)行土方開挖、正面支護(hù)和隧道襯砌結(jié)構(gòu)安裝的施工機(jī)具盾構(gòu)是一個(gè)既能支承地層壓

4、力，又能在地層中推進(jìn)的鋼筒結(jié)鋼筒的前面設(shè)置各種支撐和挖土裝置；鋼筒的中段周圈內(nèi)安裝頂進(jìn)千斤頂；鋼筒的尾部可安置數(shù)環(huán)隧道襯砌盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾支護(hù)下拼裝一環(huán)襯砌，并及時(shí)向盾尾后面的襯砌環(huán)外周的空隙中壓注漿體，以防止隧道及地面下沉在盾構(gòu)推進(jìn)過程中不斷從開挖面排出適量的土方。5、盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展盾構(gòu)作為一種安全、快速的隧道掘進(jìn)技術(shù)，經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：以布魯諾爾（Brunel,1818）盾構(gòu)為代表的初期盾構(gòu)；以機(jī)械式、氣壓式、網(wǎng)格式盾構(gòu)代表的第二代盾構(gòu)；以閉胸式盾構(gòu)為代表（泥水式、土壓式）的第三代盾構(gòu)；以異型化、多功能、綜合化為各自特色的第四代盾構(gòu)。6、盾構(gòu)的分類：盾構(gòu)機(jī)的機(jī)型種類很多。根據(jù)

5、地層條件和具體施工方法的不同,隧道盾構(gòu)機(jī)可分為硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)（即TMB）、軟巖隧道盾構(gòu)機(jī)。而按開挖面的閉合程度,可分為開敞式、半開敞式和封閉式。全開敞式盾構(gòu)：手掘式盾構(gòu)、半機(jī)械式盾構(gòu)、機(jī)械式盾構(gòu)半開敞式盾構(gòu)：擠壓式盾構(gòu)、網(wǎng)格盾構(gòu)封閉式盾構(gòu)：土壓平衡盾構(gòu)、泥水加壓平衡盾構(gòu)7、盾構(gòu)機(jī)的適用范圍（1）泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)泥水加壓平衡盾構(gòu)由盾殼、開挖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、送排泥漿機(jī)構(gòu)、拼裝機(jī)構(gòu)及附屬裝置組成。是目前各種盾構(gòu)中最復(fù)雜、價(jià)格最貴的一種。適用范圍較大，多用于含水率高的軟弱土質(zhì)中，是一種低沉降、較安全的施工機(jī)械，對(duì)穩(wěn)定的地層優(yōu)點(diǎn)尤為明顯，其工作效率要高于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，但隨著土砂百分比的增加，會(huì)出現(xiàn)泥

6、水分離難度增大的不足。泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的主要生產(chǎn)廠商有：日本川崎重工、三菱重工、小松盾構(gòu)以及德國(guó)的海瑞克公司等。（2）土壓平衡盾構(gòu)機(jī)土壓平衡盾構(gòu)是在泥水加壓盾構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新型盾構(gòu)。主要由盾殼、開挖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、排土機(jī)構(gòu)、拼裝機(jī)構(gòu)及附屬裝置組成。土壓平衡盾構(gòu)通過對(duì)壓管理，保持土壓或土碴量的相對(duì)平衡與穩(wěn)定來(lái)進(jìn)行工作。廣泛適用于對(duì)沖積粘土、洪積粘土砂質(zhì)土、砂、砂礫、卵石等地質(zhì)的施工，不需分離裝置，占地面積少，施工時(shí)的覆土層可相對(duì)較淺。主要生產(chǎn)廠商有：日本川崎重工、德國(guó)海瑞克公司、加拿大羅浮特（lovat）公司等。（3）組合式盾構(gòu)機(jī)：組合式盾構(gòu)機(jī)開挖面穩(wěn)定，施工方法可視土質(zhì)情況的變化而轉(zhuǎn)換，因此

7、適應(yīng)范圍較廣，根據(jù)需要可以從土壓平衡轉(zhuǎn)換為泥水加壓方式，土料輸送可由螺旋輸料器轉(zhuǎn)為泥漿及管道輸送。有一定知名度的產(chǎn)品有川崎重工推出的直徑為10.2m組合式盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)品；德國(guó)的海瑞克出品的直徑為14.2m的盾構(gòu)機(jī)。（4）全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)（TBM掘進(jìn)機(jī)）：全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)是由盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展而來(lái)。通常適用于硬基地層。特點(diǎn)是穩(wěn)定性良好、施工速度快、隧道成型好、對(duì)周圍環(huán)境影響小。（5）微型盾構(gòu)機(jī)：行業(yè)內(nèi)通常把直徑小于3m的盾構(gòu)稱為微型盾構(gòu)。主要用于市政供排水管道，電纜管道等的建造。8、盾構(gòu)選型的特點(diǎn)（1）與其它隧道施工方法不同，盾構(gòu)機(jī)是根據(jù)每一個(gè)施工區(qū)段的地質(zhì)條件、地下水條件、隧道斷面大小、區(qū)間線路條件、周圍建筑物環(huán)境等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。所以，盾構(gòu)機(jī)不是通用機(jī)械，而是針對(duì)于某種特定地質(zhì)條件的專用機(jī)械。也就是說(shuō)一般很難將盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)用到設(shè)計(jì)隧道以外的工程中加以利用。（2）盾構(gòu)機(jī)在地下的施工是不可后退的。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在地下開始掘進(jìn)施工后，就很難對(duì)盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行修改。除刀頭等部位可以通過特殊的設(shè)計(jì)得到更換以外，盾構(gòu)刀盤、壓力艙、排土器、推