第4章盾構(gòu)施工技術（PPT版共97）

27十月20221第4章盾構(gòu)施施工技術27十月月202224.1施工技術要要點和適用用范圍盾構(gòu)一詞的的含義在土土木工程領領域中為遮蓋物、保護物。盾構(gòu)機是由由外形與隧隧道斷面相相同、但尺尺寸比隧道道外形稍大大的鋼筒或或框架壓入入地層中構(gòu)構(gòu)成保護掘掘削機的外外殼和殼內(nèi)內(nèi)各種作業(yè)業(yè)機械、作作業(yè)空間組組成的組合合體。盾構(gòu)構(gòu)機是一種種既能支承承地層壓力力，又能在在地層中推推進的施工工機具。使用盾構(gòu)機機在地下掘掘進，在護盾的保護下，，在機內(nèi)安安全地進行行開挖和襯襯砌作業(yè)，，從而構(gòu)筑成隧道的施施工方法，，稱為盾構(gòu)構(gòu)施工法盾構(gòu)隧道示示意圖盾構(gòu)掘進機機(Shield)是這種施工工方法中最最主要的施施工機具，，它是一個個既能支撐撐地層壓力力又能在地地層中推進進的鋼筒結(jié)結(jié)構(gòu)體。由切削刀盤盤、動力機機構(gòu)、液壓壓主軸頂進進機構(gòu)、液液壓糾偏機機構(gòu)、液壓壓中繼頂進進機構(gòu)、液液壓主頂進進機構(gòu)、襯襯砌及巖土土排運機構(gòu)構(gòu)以及檢測測導向機構(gòu)構(gòu)等幾個部部分組成。。27十月月20224盾構(gòu)機由通通用機械（（外殼、掘掘削機構(gòu)、、擋土機構(gòu)構(gòu)、推進機機構(gòu)、管片片拼裝機構(gòu)構(gòu)、附屬機機構(gòu)等部件件）和專用用機構(gòu)組成成。專用機機構(gòu)因機種種的不同而而異。盾構(gòu)的外形形主要有：：圓形（如如左圖）、、雙圓搭接接形、三圓圓搭接形、、矩形（如如右圖）、、馬蹄形、、半圓形或或與隧道斷斷面相似的的特殊形狀狀等，但絕絕大多數(shù)為為傳統(tǒng)的圓圓形斷面。。盾構(gòu)隧道施施工主要工工序在盾構(gòu)法隧隧道的起始始端和終端端各建一個個工作井；；盾構(gòu)在起始始端工作井井內(nèi)安裝就就位；依靠盾構(gòu)千千斤頂推力力(作用在已拼拼裝好的襯襯砌環(huán)和工工作井后壁壁上)將盾構(gòu)從起起始工作井井的墻壁開開孔處推出出；盾構(gòu)在地層層中沿著設設計軸線推推進，在推推進的同時時不斷出土土和安裝襯襯砌管片；；及時地向襯襯砌背后的的空隙注漿漿，防止地地層移動和和固定襯砌砌環(huán)位置；；盾構(gòu)進入終終端工作井井并被拆除除，如施工工需要，也也可穿越工工作井再向向前推進。。27十月月202261、建造盾構(gòu)工作井2、盾構(gòu)掘進機安裝就位4、初推段掘進施工5、掘進機設備轉(zhuǎn)換6、盾構(gòu)連續(xù)掘進施工8、盾構(gòu)進入入接收井，，并運出地地面7、接收井洞洞口土體加加固3、出洞口土體加固技術要點27十月月20227盾構(gòu)機大多多為圓形，，外殼由鋼鋼筒組成，，鋼筒直徑稍稍大于隧道道襯砌的外外徑。在鋼筒的的前面設置置各種類型型的支撐和和開挖土體體的裝置，，在鋼筒中中段內(nèi)沿周周邊安裝頂頂進所需的的千斤頂，鋼筒尾部部是具有一一定空間的的殼體，在在盾尾內(nèi)可可以安置數(shù)數(shù)環(huán)拼成的的隧道襯砌環(huán)。在盾構(gòu)推推進過程中中不斷從開開挖面排出出適量的土土方。盾構(gòu)構(gòu)每推進一一環(huán)距離，，就在盾尾尾支護下拼拼裝一環(huán)襯襯砌，并及及時向盾尾尾后面的襯襯砌環(huán)外周周的空隙中中壓注漿體，以防止隧隧道及地面面下沉。技術要點27十十月月20228盾構(gòu)在在地下下穿越越，要要承受受各種種壓力力，推推進時時，要要克服服正面阻阻力，故要要求盾盾構(gòu)具具有足足夠的的強度度和剛剛度。。盾構(gòu)構(gòu)主要要用鋼鋼板（（單層層厚板板或多多層薄薄板））制成成。大大型盾盾構(gòu)考考慮到到水平平運輸輸和垂垂直吊吊裝的的困難難，可可制成成分體體式，，到現(xiàn)現(xiàn)場進進行就就位拼拼裝，，部件件的連連接一一般采采用定定位銷銷定位位，高高強度度螺栓栓聯(lián)接接，最最后焊焊接成成型。。盾構(gòu)的的基本本構(gòu)造造主要要由殼殼體、、切削削系統(tǒng)統(tǒng)、推推進系系統(tǒng)、、出土土系統(tǒng)統(tǒng)、拼拼裝系系統(tǒng)等等組成成。一、盾盾構(gòu)殼殼體組成：：切口口環(huán)、、支承承環(huán)、、盾尾尾三部部分1、切口口環(huán)（1）位置置——盾構(gòu)最最前端端，切入土土層，，掩護護開挖挖作業(yè)，，長度度≤2m；（2）形狀狀——（3）設備備——挖土設設備（（刀盤盤、挖挖土機機）、、排土土設施施、擋擋土千千斤頂頂、活活動平平臺等等）（4）氣壓壓式、、泥水水平衡衡式、、土壓壓平衡衡式盾盾構(gòu)，，在切切口環(huán)環(huán)與支支承環(huán)環(huán)之間間設置置密閉閉隔板板。垂直形形——刀盤開開挖，，穩(wěn)定定土層層手掘掘傾斜形形——較不穩(wěn)穩(wěn)定土土層手手掘階梯形形——不穩(wěn)定定土層層手掘掘2、支承承環(huán)（1）位置置——是連接接切口口環(huán)與與盾尾尾的中中間部部分；；（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)——盾構(gòu)結(jié)結(jié)構(gòu)的的主體體，較較強剛剛性的的圓環(huán)環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)。設設環(huán)向向、水水平、、豎直直支撐撐；承受荷荷載：：地層層土壓壓力、、千斤斤頂頂頂力、、管片片拼裝裝等施施工荷荷載；；（3）設備備——推進千千斤頂頂（沿沿結(jié)構(gòu)構(gòu)外沿沿布置置）、、操縱縱控制制室、、襯砌砌拼裝裝機；；（4）長度度——取決于于推進進千斤斤頂長長度，，一般般為襯襯砌環(huán)環(huán)寬加加0.2～0.3m。3、盾尾尾（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)——盾構(gòu)外外殼鋼鋼板延延長，，掩護護隧道道管片片拼裝裝；（2）盾尾尾裝置置——密封裝裝置，，防地地下水水、加加壓泥泥水、、襯砌砌背后后注漿漿漿液液從盾盾尾流流入隧隧道；；密封材材料性性能要要求：：富彈彈性、、耐磨磨損、、耐撕裂裂、耐耐壓力力、止止水好好。密封裝裝置類類型：：橡膠密密封：：L形、U形鋼絲束束密封封：彈彈簧鋼鋼板、、鋼絲束束、密密封油油脂二、推推進系系統(tǒng)組成——液壓系系統(tǒng)（（液壓壓站、、控制制系統(tǒng)統(tǒng)）、、千斤頂頂群。。作用——盾構(gòu)的的前進進、方方向調(diào)調(diào)整(克服推推進阻阻力)千斤頂頂布置置——在支承承環(huán)周周圈布布置，，單臺推推力，，1000kN～2000kN，行程比比管片片寬度度長10～20cm。推進速速度：：50—100mm/min油壓：：30—40MPa(高液壓壓系統(tǒng)統(tǒng))三、拼拼裝系系統(tǒng)管片拼拼裝機機——把管片片按設設計位位置和和形狀狀進行行拼裝裝的機機械裝裝置；；組成——由舉重重臂和和真圓圓保持持器組組成；；四、出出土系系統(tǒng)1、皮帶帶輸送送機用于手手掘式式或半半機械械化盾盾構(gòu)；；2、螺旋輸輸送機用于土壓壓平衡盾盾構(gòu)或手掘式式、半機機械化盾盾構(gòu)；3、泥漿泵泵用于泥水水加壓平平衡盾構(gòu)構(gòu)。半機械化化盾構(gòu)土壓平衡衡盾構(gòu)螺旋輸送送機出土土土箱運土土井口土箱箱吊運管片吊運運下井◣◢管片水平平運輸泥水平衡衡盾構(gòu)27十十月202229盾構(gòu)機的的外徑式中—管片外徑徑，mm；x—盾尾間隙隙，mm；t—盾尾外殼殼的厚度度，mm。盾構(gòu)機的的長度盾構(gòu)長度度主要（（L）取決于于地質(zhì)條條件、隧隧道的平平面形狀狀、開挖挖方式、、出土方方式及襯襯砌形式式等多種種因素。。盾構(gòu)機的的尺寸27十十月202230－切口環(huán)環(huán)的長度度。對全全（半））敞開式式盾構(gòu)而而言，應應根據(jù)切切口貫入入掘削地地層的深深度、擋擋土千斤斤頂?shù)淖钭畲笊炜s縮量、掘掘削作業(yè)業(yè)空間的的長度等等因素確確定；對對封閉式式盾構(gòu)而而言，應應根據(jù)刀刀盤厚度度、刀盤盤后面攪攪拌裝置置的縱向向長度、、土艙的的容量或或長度等等條件確確定；－支承環(huán)環(huán)的長度度，取決決于盾構(gòu)構(gòu)千斤頂頂、排土土裝置、、舉重臂臂支承機機構(gòu)等設設備的規(guī)規(guī)格大小小，不應應小于千千斤頂最最大伸長長狀態(tài)的的長度；；－盾尾的的長度，，可按下下式確定定－盾構(gòu)千千斤頂撐撐擋長度度，m；－管片的的寬度，，m；－組裝管管片的富富余量，，m。通常取?。剑?.25～0.33）；－包括安安裝尾封封材在內(nèi)內(nèi)的后部部富余量量，m。27十十月202231通常把盾盾殼總長長與盾構(gòu)外外徑之比稱為盾構(gòu)構(gòu)的靈敏敏度，越小，操操作越方方便。一一般在盾盾構(gòu)直徑徑確定后后，靈敏敏度值有有一些經(jīng)經(jīng)驗數(shù)據(jù)據(jù)可參考考：小直徑盾盾構(gòu)（＜3.5m）=1.2～1.5（多取1.50）中直徑盾盾構(gòu)（）=0.8～1.2（多取1.00）大直徑盾盾構(gòu)（＞6m）=0.7～0.8（多取0.75）27十十月202232優(yōu)點：對環(huán)境影影響小施工不受受地、地地貌、江江河水域域等地表表環(huán)境的的限制地表占地地面積小小，征地地費用少少隧道的施施工費用用受埋深深的影響響不大，，適宜于于建造覆覆土較深深的隧道道。在土土質(zhì)差、、水位高高的地方方建設埋埋深較大大的隧道道，盾構(gòu)構(gòu)法有較較好的技技術經(jīng)濟濟優(yōu)越性性施工不受受風雨氣氣候條件件影響修筑的隧隧道抗地地震性好好對地層的的適應性性寬，軟軟土、砂砂卵石、、軟巖直直至巖層層均可因此，盾盾構(gòu)法已已在城市市隧道（（地鐵隧隧道，污污水排放放隧道，，引水、、供水隧隧道，江江河湖海海底隧道道，電力力、電訊訊、供氣氣及共同同溝工程程等隧道道）建造造中確定定了絕對對的統(tǒng)治治地位，，有人將將其稱為為城市隧隧道工法法。盾構(gòu)法的的主要優(yōu)優(yōu)缺點27十月月202233缺點：當隧道曲線線半徑過小小時，施工工較為困難難。在陸地建造造隧道時，，如隧道覆覆土太淺，，開挖面穩(wěn)穩(wěn)定甚為困困難，甚至至不能施工工；當在水水下時，如如覆土太淺淺則盾構(gòu)法法施工不夠夠安全，要要確保一定定厚度的覆覆土。豎井施工時時有噪聲和和振動，需需有解決的的措施。盾構(gòu)施工中中采用全氣氣壓方法疏疏干和穩(wěn)定定地層時，，對勞動保保護要求較較高，施工工條件差。。盾構(gòu)法隧道道上方一定定范圍內(nèi)的的地表沉陷陷尚難完全全防止，特特別在飽和和含水松軟軟的土層中中，要采取取嚴密的技技術措施才才能把沉陷陷限制在很很小的限度度內(nèi)。在飽和含水水地層中，，盾構(gòu)法施施工所用的的拼裝襯砌砌，對達到到整體結(jié)構(gòu)構(gòu)防水性的的技術要求求較高。用氣壓施工工時，在周周圍有發(fā)生生缺氧和枯枯井的危險險，必須采采取相應的的辦法。27十月月202234盾構(gòu)分類表表全開敞式手掘式半機械式機械式半開敞式——擠壓式泥水式土壓式密封式土壓式泥土加壓式泥土加壓式式泥漿式4.2盾構(gòu)的類型型及選擇全開敞式全開敞式盾盾構(gòu)機是指指沒有隔墻墻、開挖面面敞露狀態(tài)態(tài)的盾構(gòu)機機。根據(jù)開挖方方式的不同同，又分為為手掘式、、半機械化化式及機械械式三種。。這種盾構(gòu)機機適用于開開挖面自穩(wěn)穩(wěn)性好的圍圍巖。在遇遇到開挖面面不能自穩(wěn)穩(wěn)的地層時時，則需進進行有壓氣氣施工法、、地層超前前加固等輔輔助施工方方法，以防防止開挖面面坍塌。手掘式盾構(gòu)構(gòu)手掘式盾構(gòu)構(gòu)機的正面面是開敞的的，通常設設置防止開開挖頂面塌塌陷的活動動前檐及上上承千斤頂頂、工作面面千斤頂及及防止開挖挖面塌陷的的擋土千斤斤頂。開挖采用鐵鐵鍬、鎬、、碎石機等等開挖工具具，人工進進行。手掘式盾構(gòu)構(gòu)機的適用用范圍適應的土質(zhì)質(zhì)是自穩(wěn)性性強的洪積積層壓實的的砂、砂礫礫，固結(jié)粉粉砂和粘土土。對于開挖面面不能自穩(wěn)穩(wěn)的沖積軟軟弱砂層、、粉砂和粘粘土，施工工時必須采采用穩(wěn)定開開挖面的輔輔助施工法法，如采用用壓氣施工工法、改良良地基、降降低地下水水位等措施施目前手掘式式盾構(gòu)機一一般用于開開挖斷面有有障礙物、、巨礫石等等特殊場合合，而且應應用逐漸減減少。半機械式盾盾構(gòu)半機械式盾盾構(gòu)機進行行開挖及裝裝運石碴都都采用專用用機械，配配備液壓鏟鏟土機、臂臂式刀盤等等挖掘機械械和皮帶運運輸機等出出碴機械，，或配備具具有開挖與與出碴雙重重功能的機機械。機械式盾構(gòu)構(gòu)機械式盾盾構(gòu)機前前面裝備備有旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式刀盤盤，增大大了盾構(gòu)構(gòu)機的挖挖掘能力力，開挖挖的土砂砂通過旋旋轉(zhuǎn)鏟斗斗和斜槽槽裝入皮皮帶輸送送機，圍圍巖開挖挖和排土土可以連連續(xù)進行行。半開敞式式盾構(gòu)特點是在在隔墻的的某處設設置可調(diào)調(diào)節(jié)開口口面積的的排土口口，盾構(gòu)構(gòu)機正面面貫入圍圍巖向前前推進，，使貫入入部位土土砂流動動，由孔孔口部位位絞出，，進行排排土。半開敞式式是指擠擠壓式盾盾構(gòu)機，，它是在在開放型型盾構(gòu)的的切口環(huán)環(huán)與支撐撐環(huán)之間間設置胸胸板，以以支擋正正面土體體，但在在胸板上上有一些些開口，，當盾構(gòu)構(gòu)向前推推進時，，需要排排出的土土體將從從開口處處擠入盾盾構(gòu)內(nèi)，，然后裝裝車外運運。半開敞式式盾構(gòu)開挖面的的穩(wěn)定是是靠調(diào)節(jié)節(jié)孔口大大小和排排土阻力力，使千千斤頂推推力和開開挖面土土壓達到到平衡來來實現(xiàn)的的。適用于自自穩(wěn)性很很差、流流動性很很大的軟軟粘土和和粉砂圍圍巖，而而不適用用含砂率率高的圍圍巖和硬硬質(zhì)地層層。若液液性指數(shù)數(shù)過高，，則流動動性過大大，也不不能獲得得穩(wěn)定的的開挖面面。由于適用用地質(zhì)范范圍狹窄窄，最近近采用這這種盾構(gòu)構(gòu)機的工工程很少少。密封式盾盾構(gòu)在機械開開挖式盾盾構(gòu)機內(nèi)內(nèi)設置隔隔墻，將將開挖土土砂送入入開挖面面和隔墻墻間的刀刀盤腔內(nèi)內(nèi)，由泥泥水壓力力的土壓壓提供足足以使開開挖面保保持穩(wěn)定定的壓力力。密封式盾盾構(gòu)機又又分成（（氣壓式式）、泥泥水平衡衡式和土土壓平衡衡式。土壓平衡衡盾構(gòu)機機土壓平衡衡式盾構(gòu)構(gòu)機的前前端有一一個全斷斷面切削削刀盤，，在它后后面有一一個貯留留切削土土體的密密封艙，，在其中中心處或或下方裝裝有長筒筒形的螺螺旋輸送送機，在在密封艙艙和螺旋旋輸送機機，以及及在盾殼殼四周裝裝設的土土壓傳感感裝置，，根據(jù)需需要還可可裝設改改善切削削土體流流動性的的塑流化化材料的的注入設設備。土壓平衡衡盾構(gòu)機機組成1.切削刀盤盤2.開挖室3.承壓隔板板4.壓縮空氣氣閘室5.推進千斤斤頂6.尾盾密封封7.管片8.帶式輸送送機9.管片拼裝裝機10.刀盤驅(qū)動動11.螺旋輸送送機1234567891011土壓平衡衡盾構(gòu)機機效果圖圖土壓平衡衡盾構(gòu)機機的主要要部件切削刀盤盤軸承和驅(qū)驅(qū)動部件件開挖室螺旋輸送送機塑流化材材料注入入器土壓傳感感器切削刀盤盤形式花板型輻條型礫石破碎型用于切削削土體，，同時將將切削下下來的土土體攪拌拌混合，，以改善善切削土土體的流流動性。。在刀盤的的正面裝裝有切削削刀具，，其中齒齒形刀適適用于軟軟弱地層層，盤形形刀適用用于堅硬硬地層。。刀盤背背面裝有有攪拌翼翼片。為為了在曲曲線上施施工，刀刀盤周邊邊還裝有有齒形的的超挖刀刀。切削刀盤盤主軸形形式中空軸式

中間支承式

周邊支承式

中空軸式式構(gòu)造簡簡單，攪攪拌效果果好，適適用于中中小直徑徑盾構(gòu)；；中間支支承式的的強度和和攪拌效效果好，，適用于于大直徑徑盾構(gòu)；；周邊支支承式強強度高，，消除礫礫石容易易。軸承和驅(qū)驅(qū)動部件件分為中心心軸驅(qū)動動方式和和非中心心軸驅(qū)動動方式。。中心軸驅(qū)驅(qū)動部件件的封閉閉或敞開開式切削削刀盤是是一種比比較簡單單的設計計，在開開挖室內(nèi)內(nèi)不需要要什么處處理，也也沒什么么障礙物物，可以以從盾構(gòu)構(gòu)機上接接觸到，，易于修修復。缺缺點是盾盾構(gòu)中心心被切削削刀盤部部件占滿滿，使螺螺旋輸送送安裝坡坡度特別別小，導導致盾構(gòu)構(gòu)機的加加長。非中心軸軸驅(qū)動部部件的封封閉或敞敞開式切切削刀盤盤驅(qū)動軸軸承的直直徑約為為盾構(gòu)直直徑的一一半。切切削刀盤盤有單獨獨的支架架支承。。優(yōu)點是是穩(wěn)定、、不易阻阻塞和支支承支架架能起一一定的攪攪拌作用用，并可可以從盾盾構(gòu)區(qū)域域接近密密封系統(tǒng)統(tǒng)。開挖室土壓平衡衡盾構(gòu)機機的刀盤盤切面與與后面的的承壓隔隔板所形形成的空空間為開開挖室。。挖面挖出出的土料料轉(zhuǎn)變成成有良好好的變形形性的可可塑性土土漿，保保證在開開挖面有有穩(wěn)定的的支撐壓壓力。開挖室的的設計應應順應土土料流動動以避免免土料聚聚集，保保證土料料持續(xù)地地流到螺螺旋輸送送機中。。螺旋輸送送機從有壓力力的開挖挖室內(nèi)將將土料送送到大氣氣壓下的的隧洞中中；在滲滲水土層層中密封封有壓水水；通過過控制開開挖土料料的進出出量來控控制開挖挖室的支支撐壓力力。螺旋輸送送機是一一個連續(xù)續(xù)工作的的系統(tǒng)，，由可旋旋轉(zhuǎn)的螺螺旋葉片片和靜止止螺旋葉葉片外殼殼組成。。螺旋葉葉片一般般是裝配配在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上，，但也可可以設計計成沒有有中心軸軸，以便便在中心心輸送較較大的石石塊。塑流化材材料注入入器用來向密密封艙、、刀盤和和螺旋輸輸送機內(nèi)內(nèi)注人添添加劑。。常用的添添加劑有有兩類：：一類為為泥漿材材料；另另一類為為化學發(fā)發(fā)泡劑，，這種材材料可以以在土體體內(nèi)形成成大量泡泡沫，使使土壤顆顆粒分開開，從而而降低了了土體的的內(nèi)摩擦擦角和滲滲透性。。土壓傳感感器用于測量量密封艙艙和螺旋旋輸送機機內(nèi)的土土壓力，，前者是是判定開開挖面是是否穩(wěn)定定的依據(jù)據(jù)，后者者用來判判斷螺旋旋輸送機機的排土土狀態(tài)，，噴涌、、固結(jié)、、阻塞等等。土壓平衡衡式盾構(gòu)構(gòu)維持開開挖面穩(wěn)穩(wěn)定的原原理依靠密封艙內(nèi)內(nèi)塑流狀土土體作用用在開挖挖面上的的壓力(P)(它包括泥泥土自重重產(chǎn)生的的土壓力力與盾構(gòu)構(gòu)推進過過程中盾盾構(gòu)千斤斤頂?shù)耐仆屏?和盾構(gòu)前前方地層層的靜止止土壓力力與地下下水壓力力(F)相平衡的的方法。。土壓平衡衡式盾構(gòu)構(gòu)維持開開挖面穩(wěn)穩(wěn)定示意意圖螺旋輸送送機排土土量大時時，密封封艙內(nèi)土土壓力P就減小，，當F>P時，開挖挖面可能能坍方而而引起地地面沉降降；相反反，排土土量小時時，P值就加大大，一旦旦F<Pmax，地面將將會隆起起。FPGLFF＞PminF=PF＜PmaxPmaxQPminQmaxFQmin土壓式盾盾構(gòu)機穩(wěn)穩(wěn)定開挖挖面的特特征使刀具切切下的土土砂呈塑塑性流動動，充滿滿于土室室內(nèi)以控控制開挖挖面；用螺旋輸輸送機和和排土調(diào)調(diào)整裝置置來調(diào)整整排土，，使之與與切削土土量保持持平衡，，并使土土室內(nèi)的的土砂有有一定壓壓力，以以抵抗開開挖面的的土壓力力、水壓壓力；用土室內(nèi)內(nèi)和螺旋旋輸送機機內(nèi)的土土砂獲得止止水效效果。。泥水加加壓式式盾構(gòu)構(gòu)機泥水加加壓式式盾構(gòu)構(gòu)的總總體構(gòu)構(gòu)造與與土壓壓平衡衡式盾盾構(gòu)相相似，，僅支支護開開挖面面方法法和排排碴方方式有有所不不同。。在泥水水加壓壓式盾盾構(gòu)的的密封封艙內(nèi)內(nèi)充滿滿特殊殊配制制的壓壓力泥泥漿，，刀盤盤(花板型型)浸沒在在泥漿漿中工工作。。對開挖挖面支支護，，通常常是由由泥漿漿壓力力和刀刀盤面面板共共同承承擔，，前者者主要要是在在掘進進中起起支護護作用用，后后者主主要是是在停停止掘掘進時時起支支護作作用。。泥水加加壓式式盾構(gòu)構(gòu)機類型型泥水加加壓式式盾構(gòu)構(gòu)按泥泥漿系系統(tǒng)壓壓力控控制方方式可可分為為直接接控制制型(日本型型)和間接接控制制型(德國型型)兩種基基本類類型。。直接控控制型型泥水水加壓壓盾構(gòu)構(gòu)泥漿漿自動動控制制輸送送系統(tǒng)統(tǒng)泥水室大刀盤清水槽泥漿調(diào)整槽密度計流量計供漿管排漿管伸縮管Vp2p3p4p1P1為供泥泥泵，，供入入泥漿漿比重重在1.05~1.25之間；P2、P3、P4為排泥泥泵，，排出出泥漿漿比重重在1.1~1.4之間。。P2是自動動調(diào)速速的，，當P2泵達到到最大大揚程程時，，再加加P3、P4接力泵泵。間接控控制型型泥水水加壓壓盾構(gòu)構(gòu)泥漿漿自動動控制制泥水加加壓式式盾構(gòu)構(gòu)的泥泥漿壓壓力控控制由由空氣和和泥水水雙重重系統(tǒng)統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)。在盾盾構(gòu)的的密封封艙內(nèi)內(nèi)，裝裝有半半道隔隔板，，將密密封艙艙分隔隔成兩兩部分分。在在隔板板的前前面充充滿壓壓力泥泥漿，，隔板板后面面盾構(gòu)構(gòu)軸線線以上上部分分充滿滿壓縮縮空氣氣，形形成氣氣壓緩緩沖層層，在在隔板板后面面的泥泥漿上上表面面作用用有空空氣壓壓力。。在兩者者的接接觸面面上氣氣壓和和液壓壓相等等，僅僅需調(diào)調(diào)節(jié)空空氣壓壓力，，就可可確定定全開開挖面面上的的支護護壓力力。間接控控制型型泥水水加壓壓盾構(gòu)構(gòu)泥漿漿壓力力控制制系統(tǒng)統(tǒng)空氣管半隔板間接控控制型型泥水水加壓壓盾構(gòu)構(gòu)泥漿漿自動動控制制在盾構(gòu)構(gòu)推進進時，，由于于泥漿漿流失失或盾盾構(gòu)推推進速速度變變化，，進、、出泥泥漿量量將會會失去去平衡衡，空空氣和和泥漿漿接觸觸面的的位置置就會會發(fā)生生上下下波動動現(xiàn)象象。通通過液液位傳傳感器器，即即可根根據(jù)液液位變變化來來控制制供泥泥漿泵泵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和和流量量，使使液位位恢復復到設設定位位置，，以保保持開開挖面面支護護壓力力的穩(wěn)穩(wěn)定。。當液液位達達到最最高極極限位位置時時，供供泥漿漿泵自自動停停止；；當液液位達達到最最低極極限位位置時時，排排泥漿漿泵則則自動動停止止。間接控控制型型泥水水加壓壓盾構(gòu)構(gòu)的優(yōu)優(yōu)點密封艙艙空氣氣室的的空氣氣壓力力是根根據(jù)開開挖面面需要要的支支護泥泥漿壓壓力而而確定定的。。不論論盾構(gòu)構(gòu)是否否掘進進或液液面位位置產(chǎn)產(chǎn)生波波動，，空氣氣壓力力終究究可以以通過過空氣氣調(diào)節(jié)節(jié)閥使使壓力力保持持恒定定。空氣緩緩沖層層有彈彈性作作用，，在液液位波波動時時，也也不會會影響響開挖挖面的的支護護液壓壓。和直接接控制制型泥泥水加加壓式式盾構(gòu)構(gòu)相比比，控控制系系統(tǒng)更更為簡簡化，，對開開挖面面地層層的支支護更更為穩(wěn)穩(wěn)定，，即使使在盾盾構(gòu)推推進時時，支支護壓壓力也也不會會產(chǎn)生生脈動動變化化，對對地面面沉降降的控控制更更為有有利。?；旌隙芏軜?gòu)混合盾盾構(gòu)是是近幾幾年在在歐洲洲發(fā)展展起來來的一一種新新型盾盾構(gòu)。。這種種盾構(gòu)構(gòu)本機機可以以構(gòu)成成一臺臺泥水水加壓壓式盾盾構(gòu)、、氣壓壓式盾盾構(gòu)或或土壓壓平衡衡式盾盾構(gòu)，，當?shù)氐貙訔l條件變變化時時，可可更換換刀具具和調(diào)調(diào)整面面板的的開口口率。。既既能適適用于于土層層，又又能適適用于于風化化巖層層。多圓盾盾構(gòu)多圓盾盾構(gòu)是是近年年日本本開發(fā)發(fā)的新新型盾盾構(gòu)，，其中中的雙雙圓盾盾構(gòu)可可以用用來修修建區(qū)區(qū)間隧隧道，，一次次開挖挖完成成雙線線區(qū)間間隧道道，可可以比比兩個個單獨獨的圓圓形隧隧道降降低工工程成成本工工10%，減少少開挖挖面積積15%。三圓圓盾構(gòu)構(gòu)既可可用來來修建建地鐵鐵車站站隧道道，拆拆下中中間盾盾構(gòu)后后又成成為兩兩個單單獨盾盾構(gòu)，，可以以修建建區(qū)間間隧道道。盾構(gòu)掘掘進機機選型型依據(jù)據(jù)土質(zhì)條條件、、巖性性（抗抗壓、、抗拉拉、粒粒徑、、成層層等各各參數(shù)數(shù)）開挖面面穩(wěn)定定（自自立性性能））隧道埋埋深、、地下下水位位設計隧隧道的的斷面面環(huán)境條條件、、沿線線場地地（附附近管管線和和建筑筑物及及其結(jié)結(jié)構(gòu)特特性））襯砌類類型工期造價輔助工工法設計線線路、、線形形、坡坡度電器等等其他他設備備條件件盾構(gòu)掘掘進機機選型型的一一般程程序盾構(gòu)掘掘進機機的選選型首首先考考慮開開挖面面的穩(wěn)穩(wěn)定，，其次次才考考慮環(huán)環(huán)境、、工期期、造造價等等限制制因素素，同同時考考慮宜宜用的的輔助助工法法。根據(jù)地地質(zhì)條條件選選擇盾盾構(gòu)掘掘進機機類型型對砂質(zhì)質(zhì)土類類等自自立性性能較較差的的地層層，應應盡量量使用用密閉閉型的的盾構(gòu)構(gòu)施工工；地下水水較豐豐富且且透水水性較較好的的砂質(zhì)質(zhì)土，，則應應優(yōu)先先考慮慮使用用泥水水平衡衡盾構(gòu)構(gòu)；對粘性性土，，則可可首先先考慮慮土壓壓平衡衡盾構(gòu)構(gòu)；砂礫和和軟巖巖等強強度較較高的的地層層自立立性能能較好好，應應考慮慮半機機械式式或敞敞口機機械式式盾構(gòu)構(gòu)施工工。根據(jù)地地質(zhì)條條件選選擇盾盾構(gòu)掘掘進機機類型型（續(xù)續(xù)）針對地地下水水條件件，若若其壓壓力值值較高高（大大于0.1MPa），就就應優(yōu)優(yōu)先考考慮使使用密密封型型的盾盾構(gòu)，，條件件許可可也可可采用用降水水或氣氣壓等等輔助助方法法。對于礫礫徑較較小的的地層層，可可以考考慮各各種盾盾構(gòu)的的使用用。若若礫徑徑較大大，除除自立立性能能較好好的地地層可可考慮慮采用用手掘掘式或或半機機械式式盾構(gòu)構(gòu)外，，一般般應使使用土土壓平平衡盾盾構(gòu)，，若需需采用用泥水水平衡衡盾構(gòu)構(gòu)，須須增加加一個個碎石石機，，在輸輸出泥泥漿前前，先先將大大石塊塊粉碎碎。工期條條件的的制約約手掘式式與半半機械械式盾盾構(gòu)掘掘進機機使用用人工工較多多，機機械化化程度度低，，施工工進度度慢。。其余各各類型型盾構(gòu)構(gòu)掘進進機都都是機機械化化掘進進和運運輸，，掘進進速度度快。。造價因因素的的制約約一般敞敞口式式盾構(gòu)構(gòu)掘進進機的的造價價比密密閉式式盾構(gòu)構(gòu)掘進進機低低，主主要原原因是是敞口口式盾盾構(gòu)掘掘進機機不像像密閉閉式盾盾構(gòu)掘掘進機機那樣樣有復復雜的的后配配套系系統(tǒng)。。在地質(zhì)質(zhì)條件件允許許的情情況下下，從從降低低造價價考慮慮，宜宜優(yōu)先先選用用敞口口式盾盾構(gòu)掘掘進機機。環(huán)境因因素的的制約約敞口型型的盾盾構(gòu)掘掘進機機引起起的地地表沉沉降大大于網(wǎng)網(wǎng)格式式盾構(gòu)構(gòu)，更更大于于密閉閉式的的盾構(gòu)構(gòu)掘進進機。。基地條條件的的制約約泥水平平衡式式的盾盾構(gòu)掘掘進機機必須須配套套大型型的泥泥漿處處理和和循環(huán)環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)，若若需使使用泥泥水平平衡盾盾構(gòu)開開挖隧隧道，，就必必須具具備較較大的的地面面空間間。設計線線路、、平面面豎向向曲線線形狀狀的制制約若隧道道轉(zhuǎn)彎彎曲率率半徑徑太小小，就就需考考慮使使用中中間鉸鉸接的的盾構(gòu)構(gòu)。例例如直直徑為為6m的盾構(gòu)構(gòu)，其其長度度為6～7m，如將將其分分為前前后鉸鉸接的的兩段段，顯顯然增增加了了施工工中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎的的靈活活性。。輔助工工法的的使用用注漿法法主要要是用用于保保證隧隧道開開挖面面的穩(wěn)穩(wěn)定，，減少少盾構(gòu)構(gòu)掘進進機開開挖過過程中中引起起的地地表沉沉降，，一般般密閉閉式盾盾構(gòu)掘掘進機機使用用最多多的是是注漿漿法。。盾尾尾注漿漿用以以填補補建筑筑間隙隙，以以減少少地面面沉降降。在地層自自立性能能差的情情況下，，若采用用手掘進進、半機機械式或或網(wǎng)格式式掘進機機施工，，就需采采用壓氣氣法輔助助施工，，以高氣氣壓保證證開挖面面的穩(wěn)定定，但在在這一輔輔助工法法下，施施工人員員易患氣氣壓職業(yè)業(yè)病。當盾構(gòu)掘掘進機在在砂質(zhì)土土或砂礫礫層中施施工時，，可考慮慮使用降降水的方方法改變變地層的的物理力力學指標標，增加加其自立立性能。。凍結(jié)法的的施工成成本較高高，一般般情況下下不采用用，而在在長距離離隧道的的盾構(gòu)對對接中使使用。4.3盾構(gòu)法施施工第五節(jié)盾盾構(gòu)法法施工盾構(gòu)法施施工的主主要步驟驟(1)在盾構(gòu)法法隧道的的起始端端和終端端各建一一個工作作豎井；；(2)盾構(gòu)機在在始發(fā)井井內(nèi)安裝裝就位；；(3)依靠盾構(gòu)構(gòu)千斤頂頂推力將將盾構(gòu)從從始發(fā)井井的墻壁壁開孔處處（封門門）推出出。(4)盾構(gòu)在地地層中沿沿隧道設設計軸線線推進，，同時不不斷出土土和安裝裝襯砌管管片；(5)及時向襯襯砌背后后的空隙隙注漿，，防止地地層移動動和固定定襯砌環(huán)環(huán)的位置置；(6)盾構(gòu)進入入到達井井并被拆拆除，如如施工需需要，也也可穿越越工作井井再向前前推進。。盾構(gòu)機安裝示意圖出洞前破除洞門施工準備備工作修建始發(fā)發(fā)井和到到達井盾構(gòu)拼裝裝洞口地層層加固27十十月202278盾構(gòu)施工工需先施施工工作作基坑或或工作井井，并在在工作井井或基坑坑施工的的同時將將隧道口口預留出出來。為為確保洞洞口暴露露后正面面土體的的穩(wěn)定和和盾構(gòu)能能夠準確確進、出出洞，必必須設置置洞門并并臨時封封閉。臨時封門封門方案案澆鋼筋混混凝土封封門鋼板樁封封門預埋H型鋼封門門27十十月202279（a）鋼板樁樁封門（b）地下連續(xù)續(xù)墻式封封門27十月月202280盾構(gòu)出、進進洞門的施施工，除合合理選用洞洞門結(jié)構(gòu)形形式外，在在直徑大、、土質(zhì)差、、隧道埋深深較大的情情況下，還還應考慮洞洞外土體的穩(wěn)定定性問題。如果果洞外土體體能自立穩(wěn)穩(wěn)定相當一一段時間，，可不進行行加固，盾盾構(gòu)進出洞洞前拆除封封門即可。。否則，應應提前采取取有關輔助助措施，穩(wěn)穩(wěn)定洞口土土體和防止止泥水涌入入。洞門土體加加固27十月月202281土體加固方方法土體的加固固方法很多多，常用的的有深層攪拌樁樁法、降水法、凍結(jié)法和注漿法等。攪拌樁法：是軟土地地基加固和和深基坑圍圍護中的常常用方法，，是一種施施工機具簡簡單、操作作方便、造造價低的隧隧道洞門加加固方法，，尤其在施施工場地較較小的地方方采用更為為合理。注漿法：將水泥漿漿液或化學學漿液注入入地層進行行加固的方方法，對含含水豐富的的砂土層較較為有效。。降水法：也是一種種比較有效效的、經(jīng)常常采用的加加固方法，，比較適用用于含水豐豐富的流沙沙質(zhì)土體。。采用降水水法一般為為地面向下下打井法，，其使用范范圍和地區(qū)區(qū)受到一定定限制，降降水對地面面沉降影響響較大，故故在地面建建筑密集的的地方不宜宜采用。凍結(jié)法：是煤炭礦礦井通過第第四紀松散散表土地層層時常用的的一種特殊殊施工技術術，近十幾幾年來逐步步引進到了了城市地鐵鐵、建筑基基坑等市政政建設工程程。用凍結(jié)結(jié)法加固盾盾構(gòu)進出洞洞洞口時，，一般采用用垂直凍結(jié)結(jié)法，即在在盾構(gòu)進出出洞口上部部的土體內(nèi)內(nèi)布置一定定數(shù)量的凍凍結(jié)孔，經(jīng)經(jīng)凍結(jié)后在在洞門處形形成板墻狀狀東土帷幕幕來抵御盾盾構(gòu)進出洞洞破壁時的的水土壓力力，防止土土層塌落和和泥水涌入入工作井內(nèi)內(nèi)。27十月月202282攪拌樁法注漿法降水法凍結(jié)法27十月月202283盾構(gòu)掘進管管理的目的的是在保持隧隧道線形和和開挖面穩(wěn)穩(wěn)定的同時時，盡早進進行尾隙處處理，以防防止圍巖松松弛和下沉沉等。掘進管理內(nèi)內(nèi)容可分為四大大項：即開開挖管理、、線形管理理、注漿管管理、管片片拼裝管理理。盾構(gòu)的掘進進管理27十月月202284盾構(gòu)施工管管理內(nèi)容①施工中的的挖掘管理理。②施工管理理中的線性性管理。盾構(gòu)自動導導向測量約約有以下三三種類型：：激光導向向系統(tǒng)；陀陀螺儀加千千斤頂沖程程計數(shù)器導導向系統(tǒng)；；普通測量量系統(tǒng)等。。③施工管理理中的注漿漿管理。盾構(gòu)施工中中的注漿作作業(yè)，根據(jù)據(jù)注入時間間，大致分分為三種方方式：a.同步注漿，，即一邊推推進盾構(gòu)，，一邊注漿漿。