第一課(盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1205)市公開課一等獎省賽課微課金獎?wù)n件

盾構(gòu)法隧道施工培訓(xùn)隧道股份盾構(gòu)公司第1頁第一課盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史課程目錄第二課隧道軸線控制技術(shù)第三課管片拼裝技術(shù)第四課同時(shí)注漿技術(shù)第五課隧道防水技術(shù)第六課主要配套設(shè)備操作及用電第七課隧道施工安全生產(chǎn)第八課隧道測量技術(shù)第九課隧道施工總體策劃第十課盾構(gòu)法施工對地層影響和防治第十一課盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及工程實(shí)例分析第十二課盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量通病及防治第2頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史◆引言◆盾構(gòu)法隧道施工新趨勢◆盾構(gòu)法隧道施工基本原理及特點(diǎn)◆盾構(gòu)法隧道施工起源及發(fā)展史第3頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史

進(jìn)入21世紀(jì)，世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展加速了城市化建設(shè)。伴隨城市密集度提升和高層建筑不停增加，地面可利用空間越來越少，而地下又充滿了各種用途管線，所以，怎樣更有效利用和創(chuàng)造地下空間已成為當(dāng)今城市當(dāng)代化建設(shè)主要課題，采取盾構(gòu)法來開發(fā)地下空間則是一個(gè)最正確選擇。引言

第4頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史引言

城市化建設(shè)又帶動了社會文明發(fā)展，人文自然景觀留在地面，而發(fā)電廠、儲存庫、安全區(qū)、管道、隧道等地下城市設(shè)施都建在地下，采取盾構(gòu)施工技術(shù)掘進(jìn)隧道方法也得到了不停完善?；A(chǔ)設(shè)施密集大城市中心區(qū)對創(chuàng)造地下空間提出了更多更高要求，大深度、長距離、狹空間隧道開挖技術(shù)開發(fā)和利用是決定當(dāng)代城市可連續(xù)發(fā)展主要原因。第5頁引言

盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史國內(nèi)隧道建設(shè)前瞻依據(jù)《年中國城市軌道交通與設(shè)備行業(yè)分析及投資咨詢匯報(bào)》，截至年年底，北京、上海、廣州、天津、大連等國內(nèi)20多個(gè)城市在建或準(zhǔn)備建設(shè)和規(guī)劃中新軌道交通線，線路總長超出4000公里，預(yù)計(jì)到2050年中國城市軌道交通線路總長將超出4500公里。上海規(guī)劃：依據(jù)現(xiàn)有144多公里軌道交通基礎(chǔ)，在年前擴(kuò)建至400公里，年更達(dá)520公里。截至年，上海計(jì)劃建筑軍工路、長江路、打浦路復(fù)線、龍耀路、新建路和崇明長江隧道等數(shù)條越江大隧道。第6頁國內(nèi)主要城市：當(dāng)前國內(nèi)大力發(fā)展軌道交通城市有北京、天津、沈陽、廣州、深圳、成都、西安、南京、杭州等十多個(gè)。北京：現(xiàn)有地鐵1號線及延長線、2號線和13號線，在建5號線，規(guī)劃4號線、9號線和10號線等，在08年運(yùn)行總里程到達(dá)300公里。引言

北京天津廣州天津：現(xiàn)有地鐵1號線，規(guī)劃了六條線路，總長度160.6公里。沈陽：在建1號線工程全長約22公里，預(yù)計(jì)于年通車運(yùn)行。共規(guī)劃5條線路。廣州：到年，建成8條線路，總長189公里。沈陽第7頁引言

國內(nèi)主要城市：

深圳：中期規(guī)劃8條線路，總長約230多公里。杭州成都南京成都：成城市快速軌道交通網(wǎng)由7條線路組成，線路總長度約274公里，其中地下線長度約144公里。西安：遠(yuǎn)期規(guī)劃西安地鐵總長為251.8公里，由三條骨干線和三條輔助線組成。近期建設(shè)規(guī)劃（年內(nèi)）建設(shè)2條總長50.3公里線路。杭州：年前完成2條線路，總長約82公里。遠(yuǎn)期規(guī)劃8條線路，總長278公里。南京：規(guī)劃6條線路，總長約137公里。深圳西安第8頁引言

國外隧道發(fā)展：日本東京：東京大城市圈現(xiàn)有280多公里地鐵線，擁有軌道交通線路近公里。在建一條新線路,從東京秋葉原到茨原縣筑波,共有58.3公里。東京巴黎紐約莫斯科美國紐約：紐約地鐵系統(tǒng)有27條線路，總長達(dá)722英里(合1162公里)，468個(gè)車站遍布全市。法國巴黎：長度為200公里市內(nèi)地鐵占52.6％，快速地鐵占12.4％。英國倫敦：地鐵500公里，共273個(gè)地鐵車站，可日運(yùn)300萬人次，足夠處理40％出行人員需要。俄國莫斯科：莫斯科地鐵全長220多公里，其布局與地面布局一致，呈輻射及環(huán)行線路。地鐵總共有9條線，包含8條輻射線和1條環(huán)行線，有150個(gè)站臺。倫敦第9頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史據(jù)記載，人類構(gòu)想建造各種用途隧道歷史已經(jīng)有上千年。1802年，英國采礦工程師阿貝爾?馬蒂厄提出修建英吉利海峽隧道計(jì)劃，設(shè)計(jì)從英法兩岸用一個(gè)有掩體結(jié)構(gòu)挖掘機(jī)修筑隧道，每側(cè)各挖掘18.7km，最終在瓦恩?班克淺灘對接貫通。1803年，暴發(fā)英法戰(zhàn)爭，使該計(jì)劃未能實(shí)施。阿貝爾·馬蒂厄設(shè)計(jì)隧道第10頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1818年，法國工程師布魯諾爾（MareIsambardBrunel）在倫敦從船蛀在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔四面中得到啟示，發(fā)覺了盾構(gòu)法掘進(jìn)隧道原理。布魯諾爾注冊專利盾構(gòu)以后，布魯諾爾完善了構(gòu)思，注冊了專利。第11頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史布魯諾爾構(gòu)想盾構(gòu)機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)由不一樣單元格組成，采取方法是將全部單元格被牢靠地裝在盾殼上。當(dāng)初設(shè)計(jì)了兩種施工方法：一個(gè)是當(dāng)一段隧道挖完后，整個(gè)盾殼由液壓千斤頂借助后靠向前推進(jìn)；另一個(gè)方法是每一個(gè)單元格能單獨(dú)地向前推進(jìn)。第一個(gè)施工方法以后得到推廣應(yīng)用，演變?yōu)槌墒於軜?gòu)法，當(dāng)前全部封閉式盾構(gòu)都是基于這種方法。第12頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史布魯諾爾在倫敦泰晤士河下隧道工程中首次使用這種盾構(gòu),構(gòu)想成為現(xiàn)實(shí)。矩形盾構(gòu)斷面尺寸為11.3m×6.7m。泰晤士河下隧道工程始于1825年，施工期間碰到了許多困難，在經(jīng)歷了五次以上特大洪水后，直到1843年才全部完工。泰晤士河底隧道施工時(shí)涌水第13頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1866年，莫爾頓申請“盾構(gòu)”專利。盾構(gòu)最初稱為小筒或圓筒，在莫爾頓專利中第一次使用了“盾構(gòu)”（shield）這一術(shù)語。1869年，工程師詹尼斯?亨利?格瑞海德用圓形盾構(gòu)再次在泰晤士河底修建了一條隧道，隧道襯砌第一次采取了鑄鐵襯砌管片，隧道基本上是在不透水粘土層中掘進(jìn)，格瑞海德圓形盾組成為以后大多盾構(gòu)模型。1886年，格瑞海德在倫敦地下施工中將壓縮空氣方法與盾構(gòu)掘進(jìn)相組合使用。在壓縮空氣條件下施工，標(biāo)志著在承壓水地層中掘進(jìn)隧道一個(gè)重大進(jìn)步，它填補(bǔ)了隧道施工中一項(xiàng)空白，并使得世界范圍內(nèi)采取盾構(gòu)掘進(jìn)隧道數(shù)目有了很大增加，20世紀(jì)初，大多數(shù)隧道都是采取格瑞海德盾構(gòu)修建。第14頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史依據(jù)記載，1825～1911年為世界早期盾構(gòu)法隧道發(fā)展時(shí)期，下表為該階段盾構(gòu)法隧道發(fā)展概況。年份工程長度（m）直徑（m）日進(jìn)尺（m/d）附注襯砌1825-1843Thames隧道（London）46011.3х6.71.50Brunel盾構(gòu)（矩形）磚砌1869-1870Broadway（NewYork）902.85Breach盾構(gòu)磚砌1869-TowerSubway（London）4032.202.6Greathead盾構(gòu)鑄鐵襯砌1886-1890CitySouthSubsay（London）102003.10～3.454.00早期用壓縮空氣鑄鐵襯砌1890-1893GlasgowHarbourroad5805.201.00壓縮空氣鑄鐵襯砌1892-1894Sewergallery（Clichy）4652.502.00～3.00壓縮空氣到2.9bar鑄鐵襯砌1896-1899Spreeroad隧道（Berlin）3754.001.40壓縮空氣軋制鋼1898-OrleansRailway（Paris）12309.75管片盾構(gòu)磚砌1899-1904Sewer隧道（Hamburg）21503.051.30壓縮空氣0.6～1.5bar1907-1911Elb隧道Clichy9205.951.70壓縮空氣2.0～2.7bar內(nèi)填鋼與混凝土第15頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1917年，日本引進(jìn)盾構(gòu)施工技術(shù)，是歐美國家以外第一個(gè)引進(jìn)盾構(gòu)法國家。日本國鐵羽越線折渡隧道一段，曾采取盾構(gòu)法施工，但因?yàn)榈刭|(zhì)條件差而被迫中途停工。1939年-1942年，日本采取盾構(gòu)法施工世界上第一條海峽隧道單線路（下行線）關(guān)門隧道完工。（盾構(gòu)直徑7.182m，隧道總長725.8m）工程。兩年后第二條單線（上行線）關(guān)門隧道完工。1957年，日本東京地鐵丸之內(nèi)線又一次采取了盾構(gòu)法施工技術(shù)修建了一段區(qū)間隧道。第16頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1962年2月，上海隧道建設(shè)企業(yè)（現(xiàn)名：上海隧道工程股份有限企業(yè)）開始開啟塘橋試驗(yàn)隧道工程。采取直徑為4.16m一臺普通敞胸盾構(gòu)在兩種有代表性地層下進(jìn)行掘進(jìn)試驗(yàn)，用降水或氣壓來穩(wěn)定粉砂層及軟粘土地層。試驗(yàn)取得成功，采集了大量盾構(gòu)法隧道數(shù)據(jù)資料。Ф4.16m試驗(yàn)型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗(yàn)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)準(zhǔn)備始發(fā)推進(jìn)第17頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1964年英國摩特?亥和安德森及約翰?巴勒特申請了泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)原理專利。第18頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史打浦路隧道工程施工直徑10.22m盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)1966年5月，上海隧道建設(shè)企業(yè)用盾構(gòu)法設(shè)計(jì)建造中國第一條水底公路隧道——打浦路隧道。打浦路隧道全長2.7km，隧道部分長1320m，外徑10m。所用網(wǎng)格盾構(gòu)有所改進(jìn)，敞開式施工可轉(zhuǎn)換為閉胸式施工。第19頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1973年，上海隧道工程建設(shè)企業(yè)承接金山石油化工總廠4號出水口排水隧道，采取直徑3.6m水力機(jī)械化出土網(wǎng)格盾構(gòu)，掘進(jìn)長度928.8m，隧道襯砌采取無螺栓連接管片，相鄰兩環(huán)砌塊采取錯縫拼裝。該工程首創(chuàng)了垂直頂升法建造隧道取排水口世界新工藝。垂直頂升排水口垂直頂升施工第20頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1974年第一臺土壓平衡盾構(gòu)在東京被采取。該盾構(gòu)由日本制造商IHI（石川島播磨）設(shè)計(jì)并用它掘進(jìn)了1900m長主管線。在以后年代里，很多制造廠商以土壓盾構(gòu)、壓力保持盾構(gòu)、軟泥盾構(gòu)、土壤壓力盾構(gòu)、受壓土壤盾構(gòu)、泥壓盾構(gòu)，或泥漿狀土壤盾構(gòu)等名稱生產(chǎn)了“土壓平衡盾構(gòu)”。全部這些名稱盾構(gòu)基本上都應(yīng)用了同一個(gè)工法——國際上稱為“土壓平衡系統(tǒng)”（EPBS）。第21頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1980年，上海隧道建設(shè)企業(yè)（現(xiàn)名：上海隧道工程股份有限企業(yè)）開始進(jìn)行上海盾構(gòu)法隧道地鐵試驗(yàn)工程，采取直徑6.412m網(wǎng)格式機(jī)械出土盾構(gòu)。掘進(jìn)長度為565m，采取泥水加壓和局部氣壓施工。1980年11月開始地鐵試驗(yàn)一期、二期盾構(gòu)推進(jìn)，1982年12月推進(jìn)結(jié)束；1983年6月開始地鐵試驗(yàn)三期盾構(gòu)推進(jìn)，1984年10月推進(jìn)結(jié)束，隧道總長為1130m。第22頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1982年，上海隧道建設(shè)企業(yè)承建長1476m延安東路北線隧道工程，采取自行設(shè)計(jì)直徑11.3m網(wǎng)格型水力機(jī)械出土盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。Φ11.3m網(wǎng)格盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖第23頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1987年5月，英法海峽隧道工程開工。兩條鐵路隧道中心距為30m，內(nèi)徑為7.6m，中間輔助隧道內(nèi)徑為4.8m。隧道穿越海峽最窄處，距離為50.5km。有近37km隧道完全處于海峽底下。掘進(jìn)隧道管線總共用了十一臺盾構(gòu)機(jī)，法國一側(cè)用了5臺，英國一側(cè)用了6臺。輔助隧道盾構(gòu)偏差只有350mm（水平）和60mm（垂直）。隧道工程1991年中期完工，1993年夏季首輛短程列車穿過該隧道，1994年夏末正式對外開放。第24頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1987年，上海市隧道工程股份有限企業(yè)承建市南站過江電纜隧道工程，成功設(shè)計(jì)了我國第一臺直徑4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，能控制正面土壓平衡和降低地面沉降，施工速度快，掘進(jìn)長度達(dá)583m，技術(shù)結(jié)果到達(dá)80年代國際先進(jìn)水平，并取得1990年國家科技進(jìn)步一等獎。1988年1月開始盾構(gòu)推進(jìn)，9月推進(jìn)結(jié)束。第25頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史電纜隧道內(nèi)景第26頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1989年，日本最引人注目標(biāo)泥水盾構(gòu)隧道工程開工。東京灣海底隧道長9.1km，是世界最長公路專用海底隧道，用8臺直徑14.14m泥水加壓式盾構(gòu)施工。到1996年10月底各工區(qū)盾構(gòu)已在海底進(jìn)行地中對接。1997年12月18日東京灣橫斷道路貫通，使川崎到木更津旅程時(shí)間縮短到原來39%。東京灣海底隧道示意圖第27頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史泥水盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖第28頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1989年10月，在日本廣島54號國道系統(tǒng)盾構(gòu)工程建設(shè)中，為確保廣島城和城市公園景觀，首次采取石川島（IHI）設(shè)計(jì)制造φ6.09m×W10.69m雙圓盾構(gòu)機(jī)施工了世界第一條DOT隧道，該隧道總長850m。橫雙圓試驗(yàn)盾構(gòu)機(jī)首臺實(shí)用盾構(gòu)機(jī)第29頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1992年，日本研制成世界上第一臺三圓泥水加壓式盾構(gòu)，并成功地用于大阪市地鐵7號線“商務(wù)公園站”車站工程施工。車站范圍內(nèi)三圓泥水加壓式盾構(gòu)法施工長度107m，全部采取球墨鑄鐵管片，共計(jì)105環(huán)(105m)，日掘進(jìn)量約2～3環(huán)速度，1994年1月完成一次襯砌，同年11月順利完成立柱托換。三連體泥水加壓平衡盾構(gòu)基本結(jié)構(gòu)圖第30頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1995年，上海隧道工程股份有限企業(yè)開始研究矩形隧道技術(shù)，1996年研制了一臺2.5m×2.5m可變網(wǎng)格矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，頂進(jìn)矩形隧道60m。1996年，上海隧道工程股份有限企業(yè)總承包施工延安東路隧道南線工程。長1300m圓形主隧道采取從日本引進(jìn)直徑11.22m泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。填補(bǔ)了我國泥水平衡盾構(gòu)施工隧道空白。矩形隧道泥水平衡盾構(gòu)第31頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1997年10月，德國采取盾構(gòu)法建設(shè)易北河第四管隧道，盾構(gòu)直徑到達(dá)14.2m。盾構(gòu)穿越土層地質(zhì)情況復(fù)雜，盾構(gòu)切土刀盤是專門用于穿越易北河地基，刀盤中部裝有一個(gè)直徑為3m獨(dú)立刀盤，它能在兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，與主刀盤無關(guān)。刀盤可變轉(zhuǎn)速為0～2.5r/min，最大扭矩2600t?m，并可在主刀盤前移動600mm。中央獨(dú)立掘進(jìn)機(jī)還有其獨(dú)立泥水循環(huán)路線，并能保持刀盤自由轉(zhuǎn)動，效用顯著。易北河泥水盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入接收井第32頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史1998年12月，上海隧道工程股份有限企業(yè)承建中國第一條較長距離水底觀光游覽隧道――上海外灘觀光隧道。隧道全長646.7m，采取鉸接式土壓平衡盾構(gòu)施工。隧道要在極大坡度和曲率條件下，穿越建成才三個(gè)月地鐵2號線兩條越江隧道，觀光隧道與地鐵隧道間距離僅1.57m，形成越江隧道施工中罕見“三隧疊交”，施工工況極其復(fù)雜和嚴(yán)峻，隧道股份利用首創(chuàng)“盾構(gòu)施工智能化輔助決議系統(tǒng)”，實(shí)施了盾構(gòu)穿越疊交點(diǎn)施工技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)時(shí)監(jiān)控，創(chuàng)造了中外越江隧道史上奇跡，開創(chuàng)世界盾構(gòu)法隧道疊交施工新技術(shù)。隧道僅用了100天就成功貫通，實(shí)現(xiàn)了中國軟土隧道施工史上又一次飛躍。中國第一條越江觀光隧道全線貫通第33頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史年12月，法國巴黎A86雙層隧道盾構(gòu)始發(fā)推進(jìn)，使用雙模式直徑11.6m盾構(gòu)。該項(xiàng)目造價(jià)16億美元，長10km，共設(shè)10座豎井，其中7座作為緊急使用或通風(fēng)，3座用于通風(fēng)。A86之Rueil-Malmaison——Versailles雙層公路隧道第34頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史年5月，上海隧道工程股份有限企業(yè)設(shè)計(jì)施工總承包大連路隧道開工。大連路隧道圓形主隧道長2565m，采取直徑ф11.22m泥水盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。襯砌環(huán)采取錯縫拼裝，外徑11.00m、內(nèi)徑10.04m、環(huán)寬1.500m。大連路隧道僅用了不到六個(gè)月時(shí)間就順利實(shí)現(xiàn)了隧道貫通，標(biāo)志著我國泥水平衡盾構(gòu)施工技術(shù)邁上了一個(gè)新臺階。隧道施工照片隧道貫通照片第35頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史11月，全球最大隧道“綠心隧道”開始掘進(jìn)。由法荷聯(lián)營體中標(biāo)。本項(xiàng)目為鹿特丹―阿姆斯特丹高速鐵路支線，隧道全長7156.018m，采取直徑14.87m泥水平衡盾構(gòu)施工。盾構(gòu)于1999年12月向NFMTechnologies企業(yè)訂購，于11月投入現(xiàn)場使用。這是一部史無前例巨型設(shè)備。盾構(gòu)機(jī)示意圖盾構(gòu)機(jī)照片第36頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史管片脫出車架1后方10米左右，即安裝“門”形構(gòu)件，并實(shí)施二側(cè)土方回填，到達(dá)隧道抗浮目標(biāo)?？紤]施工方便，在車架2后方100米實(shí)施路面現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工。隧道內(nèi)“門”形構(gòu)件“門”形構(gòu)件照片第37頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史復(fù)興路隧道照片復(fù)興路越江隧道全長下層2230m（上層1555m），圓隧道南線長1200m（北線長1215m）。隧道布置為雙管雙向6車道（單管上層2車道，下層1車道）。隧道外徑11m，內(nèi)徑10.04m，采取Φ11.22m泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。第38頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史年6月，上海隧道工程股份有限企業(yè)承建中國最大盾構(gòu)法隧道翔殷路隧道開工。盾構(gòu)推進(jìn)段南線為1537m，北線為1523m。采取直徑為11.58m超大型泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)。翔殷路隧道照片第39頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史年9月，由上海隧道工程股份有限企業(yè)建設(shè)中國首條雙圓隧道始發(fā)段在軌道交通8號線隧道掘進(jìn)施工取得成功，并探索和積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，使先進(jìn)技術(shù)與上海實(shí)際土質(zhì)情況得到了良好契合，開創(chuàng)了中國隧道行業(yè)新里程。日本大豐株式會社教授富遲勉為此十分贊賞：“中國首條雙圓盾構(gòu)始發(fā)段推進(jìn)非常順利，盾構(gòu)出洞情況比日本都好?！盡8線示意圖第40頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史采取雙圓隧道工程掘進(jìn)機(jī)施工地鐵區(qū)間隧道，將中國盾構(gòu)法隧道工程建設(shè)帶入一個(gè)與世界先進(jìn)水平同時(shí)發(fā)展新時(shí)代。雙圓隧道照片第41頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史1、盾構(gòu)法隧道施工的起源及發(fā)展史年10月,上中路越江隧道盾構(gòu)始發(fā)。隧道為雙管雙層雙向八車道隧道工程，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h。工程全長2800m，其中圓隧道長南線1250m，北線1253.784m。隧道外徑

14500mm，內(nèi)徑13300mm，采取當(dāng)前世界上直徑最大Φ14.87m泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工，其道路結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)掘進(jìn)同時(shí)施工。

上中路隧道效果圖第42頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)土壓平衡盾構(gòu)工法示意圖土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)與工法泥土在盾構(gòu)壓力艙中增減受到有效控制，推進(jìn)壓力與土層壓力和地下水壓力相抗衡，使得掘進(jìn)工作面保持穩(wěn)定。第43頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)土壓平衡盾構(gòu)工法示意圖土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)與工法第44頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)土壓盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)與工法幾個(gè)不一樣直徑土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)第45頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)與工法泥水盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)對于隧道面可被泥水加壓所支撐土質(zhì)條件很理想，適合用于應(yīng)付各種困難地層和控制地表沉降。挖出土以泥水形式由管道運(yùn)輸，而礫石可壓碎后被管道運(yùn)輸或在管道輸送中途被移走。泥水平衡加壓式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)工法示意圖第46頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)與工法泥水加壓平衡盾構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖泥水處理裝置泥水盾構(gòu)機(jī)第47頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)盾構(gòu)法隧道優(yōu)缺點(diǎn)盾構(gòu)法隧道優(yōu)點(diǎn)：在盾構(gòu)支護(hù)下進(jìn)行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航運(yùn)、潮汐、季節(jié)、氣候等條件影響，能較經(jīng)濟(jì)合理地確保隧道安全施工。盾構(gòu)法隧道施工不受地面自然條件影響第48頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)盾構(gòu)推進(jìn)、出土、襯砌拼裝等可實(shí)施自動化、智能化和施工遠(yuǎn)程控制信息化，掘進(jìn)速度較快，施工勞動強(qiáng)度較低。盾構(gòu)法隧道機(jī)械化、自動化高盾構(gòu)法隧道優(yōu)缺點(diǎn)盾構(gòu)法隧道優(yōu)點(diǎn)：第49頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)盾構(gòu)法隧道優(yōu)缺點(diǎn)盾構(gòu)法隧道優(yōu)點(diǎn)：地面人文自然景觀受到良好保護(hù)，周圍環(huán)境不受盾構(gòu)施工干擾；在松軟地層中，開挖埋置深度較大長距離、大直徑速度，含有經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全、軍事等方面優(yōu)越性。盾構(gòu)法隧道能保護(hù)地面人文自然第50頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史2、盾構(gòu)法隧道基本原理及特點(diǎn)盾構(gòu)法隧道優(yōu)缺點(diǎn)盾構(gòu)法隧道缺點(diǎn)：盾構(gòu)機(jī)械造價(jià)較昂貴，工藝較復(fù)雜；在飽和含水松軟地層中施工，地表沉陷風(fēng)險(xiǎn)較大。需要設(shè)備制造、氣壓設(shè)備供給、襯砌管片預(yù)制、襯砌結(jié)構(gòu)防水及堵漏、施工測量、場地布置、盾構(gòu)轉(zhuǎn)移等施工技術(shù)配合，系統(tǒng)工程協(xié)調(diào)復(fù)雜；建造短于750m隧道經(jīng)濟(jì)性差；對隧道曲線半徑過小或隧道埋深較淺時(shí)，施工難度較大。第51頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢城市地下空間開發(fā)是城市基礎(chǔ)建設(shè)新挑戰(zhàn)，人類文明進(jìn)步伴伴隨高科技發(fā)展，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)隧道工程施工法已成為一個(gè)時(shí)尚，潛在生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)性引發(fā)了盾構(gòu)法隧道新概念。第52頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(1)MF盾構(gòu)法MF（MultiFace）盾構(gòu)由多個(gè)圓形斷面一部分錯位重合而成，可同時(shí)開挖多個(gè)圓形斷面盾構(gòu)法。隧道有效面積較開挖面積相等單圓斷面而言要大，是一個(gè)較為經(jīng)濟(jì)合理斷面形式。MF盾構(gòu)法更適合用于地鐵車站，共同溝和地下停車場等大斷面隧道開挖。MF盾構(gòu)法MF盾構(gòu)應(yīng)用范圍第53頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(1)MF盾構(gòu)法工程實(shí)例

MF盾構(gòu)在地鐵工程中利用較多。橫向2圓斷面主要用于地鐵線路段隧道，橫向3圓以上斷面用于地鐵車站和地鐵機(jī)務(wù)段隧道施工。橫向2圓斷面地鐵線工程開挖寬度為12.19m，兩個(gè)圓斷面直徑均為φ7.42m，施工長度為619m。橫向3圓斷面地鐵車站工程開挖寬度為17.44m，其中中間圓斷面直徑φ8.85m，兩側(cè)圓斷面直徑φ8.14m，施工長度為275m。橫向2圓盾構(gòu)地鐵線路工程橫向3圓盾構(gòu)地鐵車站工程第54頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(2)偏心多軸盾構(gòu)法

偏心多軸盾構(gòu)采取多根主軸，垂直于主軸方向固定一組曲柄軸，在曲柄軸上再安裝刀架。運(yùn)轉(zhuǎn)主軸刀架將在同一平面內(nèi)作圓弧運(yùn)動，被開挖斷面靠近于刀架形狀。所以，可依據(jù)隧道斷面形狀要求設(shè)計(jì)刀架是矩形、圓形、圓環(huán)形、橢圓形或馬蹄形。圓形斷面和矩形斷面偏心多軸盾構(gòu)原理示意圖第55頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(2)偏心多軸盾構(gòu)法工程實(shí)例盾構(gòu)（a）：用于下水道工程盾構(gòu)寬4.38m，高3.98m，施工長度共計(jì)809m。隧道覆土深度為2.37m～4.15m，最淺處為盾構(gòu)寬度0.6倍。雙線隧道最小間隔為60cm。盾構(gòu)（b）：用于橫浜MM21線地鐵工程盾構(gòu)直徑為φ7.15m，施工長度共計(jì)880m。隧道覆土深度為10.0m～18.0m，曲線段曲率半徑R=1000m。盾構(gòu)（c）：用于營團(tuán)地鐵11號線地鐵工程盾構(gòu)直徑為φ9.60m，施工長度共計(jì)907m。隧道覆土深度為13.6m～15.5m，曲線段曲率半徑R=1037m。第56頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(3)自由斷面盾構(gòu)法所謂自由斷面盾構(gòu)法就是在一個(gè)普通圓形盾構(gòu)主刀盤外側(cè)設(shè)置數(shù)個(gè)規(guī)模比主刀盤小行星刀盤。隨主刀盤旋轉(zhuǎn)行星刀盤在外圍作自轉(zhuǎn)同時(shí)繞主刀盤公轉(zhuǎn).經(jīng)過對行星刀盤扇動臂調(diào)整可開挖各種非圓形斷面隧道。自由斷面盾構(gòu)結(jié)構(gòu)圖可開挖非圓形斷面第57頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(3)自由斷面盾構(gòu)法工程實(shí)例下列圖為一例試驗(yàn)性施工和一例實(shí)際工程施工例。試驗(yàn)施工中使用盾構(gòu)機(jī)寬3.16m，高4.66m土壓式平衡單點(diǎn)鉸接盾構(gòu)。試驗(yàn)施工直線段長度36m，曲線段半徑R=60m長度16m。實(shí)際工程段盾構(gòu)機(jī)寬3.16m，高4.66m土壓式平衡兩點(diǎn)鉸接盾構(gòu)，累積開挖長度565m，曲線段最小曲率半徑R=20m。試驗(yàn)施工隧道（直線段）縱向橢圓形盾構(gòu)機(jī)實(shí)際工程隧道（曲線）第58頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(4)球體盾構(gòu)法球體盾構(gòu)是利用球體本身可自由旋轉(zhuǎn)特點(diǎn)，將一球體內(nèi)藏于先行主機(jī)盾構(gòu)內(nèi)部，在球體內(nèi)部又設(shè)計(jì)一個(gè)后續(xù)次機(jī)盾構(gòu)。先行盾構(gòu)完成前期開挖后，利用球體旋轉(zhuǎn)改變隧道推進(jìn)方向，進(jìn)行后期隧道開挖。改向后盾構(gòu)機(jī)刀具交換和維修非常方便。到當(dāng)前為止在日本已開發(fā)了三種用途球體盾構(gòu)機(jī)并在9個(gè)工程中得到了利用。三種用途球體盾構(gòu)機(jī)為縱橫式連續(xù)推進(jìn)球體盾構(gòu)、橫橫式連續(xù)推進(jìn)球體盾構(gòu)和長距離開挖球體盾構(gòu)。第59頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(4)球體盾構(gòu)法縱橫式球體盾構(gòu)工程案例先行主機(jī)盾構(gòu)直徑為φ5.90m，開挖深度19.3m，后行次機(jī)盾構(gòu)直徑為φ4.20m，開挖長度m。盾構(gòu)形式為縱向開挖主機(jī)盾構(gòu)泥水式，橫向開挖次機(jī)盾構(gòu)泥土式?？v橫式盾構(gòu)第60頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(4)球體盾構(gòu)法橫橫式球體盾構(gòu)橫橫式球體盾構(gòu)開挖原理與縱橫式球體盾構(gòu)基本相同，先行主機(jī)盾構(gòu)和后續(xù)次機(jī)盾構(gòu)可在同一水平面內(nèi)進(jìn)行直角開挖。交通擁擠十字路口以及在地下一定深度內(nèi)存在有各種管線設(shè)施無法構(gòu)筑豎向工作井地域可采取此施工方法。橫橫式盾構(gòu)：先行主機(jī)盾構(gòu)直徑為φ3.93m，開挖深度578m，后行次機(jī)盾構(gòu)直徑為φ2.68m，開挖長度898。盾構(gòu)形式均采取泥水式。工程案例橫橫式盾構(gòu)第61頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(4)球體盾構(gòu)法長距離開挖球體盾構(gòu)收藏在球體內(nèi)刀盤和其驅(qū)動裝置與球體一起在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)后，在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)進(jìn)行刀具修理和更換等作業(yè)。（a）刀盤回縮收藏（b）球體旋轉(zhuǎn)（c）刀具交換工程案例盾構(gòu)直徑為φ9.45m，開挖深度4435m，盾構(gòu)形式均采取泥水式。第62頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(5)MSD盾構(gòu)法MSD（MechanicalShieldDocking）盾構(gòu)法指采取機(jī)械對接一個(gè)地下接合盾構(gòu)施工法。第63頁盾構(gòu)法隧道施工發(fā)展史3、盾構(gòu)法隧道施工新趨勢(5)MSD盾構(gòu)法工程案例MSD盾構(gòu)法已在水道和電力系統(tǒng)等10多個(gè)地下工程中得到利用。下列圖為實(shí)際工程中使用MSD盾構(gòu)機(jī)。此盾構(gòu)機(jī)直徑為φ4.10m，總開挖長度1515m（808m+707m）采取泥水式盾構(gòu)。接頭部土質(zhì)為粘土和砂性土。

（a）發(fā)射盾構(gòu)