指南第七章盾构法施工整理版

第七章第七章 盾盾构构法施工法施工7-1 7-1 概述概述 盾构盾构（Shield）是一个即可以支是一个即可以支承地层压力又可以在地层中推进的活承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。动钢筒结构。 目前，日本制造的各种类型的盾构目前，日本制造的各种类型的盾构超过了超过了5000台；加拿大的台；加拿大的 LOVAT生产生产了了200多台；其他还有德国等国家。我多台；其他还有德国等国家。我国上海也已生产并使用了多台盾构。国上海也已生产并使用了多台盾构。7-1 7-1 概述概述 上中路隧道西接上中路，东连正在规划上中路隧道西接上中路，东连正在规划中的中环线快速路，全长中的中环线快速路，全长2.8公里。建成公里。建成后隧道内分设上下两层双向后隧道内分设上下两层双向4车道，设计车道，设计通车时速达通车时速达80公里。隧道采用直径为公里。隧道采用直径为 14.87米的超大型泥水平衡盾构掘进施工，米的超大型泥水平衡盾构掘进施工，为目前世界之最。对于这项大型工程，为目前世界之最。对于这项大型工程，它对施工技术和组织管理等各个方面的它对施工技术和组织管理等各个方面的要求都极高，这是我国隧道界对隧道施要求都极高，这是我国隧道界对隧道施工技术发起的又一次挑战。工技术发起的又一次挑战。 7-1 7-1 概述概述 一、优点一、优点 1、施工安全；、施工安全； 2、掘进速度快；、掘进速度快； 3、不影响交通与航运；、不影响交通与航运； 4、不受外界条件影响；、不受外界条件影响； 5、对周围环境没有干扰；、对周围环境没有干扰； 6、在松软含水地层中施工具有优越性。、在松软含水地层中施工具有优越性。7-1 7-1 概述概述 二、盾构的型式二、盾构的型式 1、急弯施工盾构、急弯施工盾构 2、多圆断面盾构、多圆断面盾构 3、方型盾构、方型盾构 4、大直径盾构、大直径盾构 5、特殊盾构、特殊盾构 6、自由断面盾构、自由断面盾构 7、球体盾构、球体盾构双圆盾构双圆盾构7-2 7-2 分类与构造分类与构造 盾构是集隧道施工中的开挖、出土、盾构是集隧道施工中的开挖、出土、支护、衬砌等多项作业于一体的联合施工支护、衬砌等多项作业于一体的联合施工机械，其将隧道的施工过程形成了工厂化机械，其将隧道的施工过程形成了工厂化的流水性作业。的流水性作业。 一、分类一、分类 无论怎样分类，对于盾构来说其基本组成无论怎样分类，对于盾构来说其基本组成和功能都是相同的，不同的是盾构越来越和功能都是相同的，不同的是盾构越来越先进、技术含量越来越高、性能越来越完先进、技术含量越来越高、性能越来越完善，能够在较大范围内满足施工要求。善，能够在较大范围内满足施工要求。7-2 7-2 分类与构造分类与构造 （一）敞开型（一）敞开型 （二）密闭型（二）密闭型 1、水枪网格式、水枪网格式 2、局部气压平衡式、局部气压平衡式 3、泥水加压平衡式、泥水加压平衡式 4、土压平衡式、土压平衡式7-2 7-2 分类与构造分类与构造 二、基本构造二、基本构造 盾构可分为：刀盘、盾壳、驱动、盾构可分为：刀盘、盾壳、驱动、出渣等几部分出渣等几部分 （一）刀盘（一）刀盘 开挖土体并搅拌泥土开挖土体并搅拌泥土 1、切割刀、切割刀 2、盘型滚刀、盘型滚刀 3、混合刀、混合刀盾构基本构造示意图盾构基本构造示意图7-2 7-2 分类与构造分类与构造 （二）盾壳（二）盾壳 功能是承受盾构上部的土压和水压，并功能是承受盾构上部的土压和水压，并作为盾构主承系统和部件的安装基础。作为盾构主承系统和部件的安装基础。 1、切口环、切口环 切口环与刀盘共同形成渣土仓或气压室切口环与刀盘共同形成渣土仓或气压室以封闭开挖面，给地层提供支护以封闭开挖面，给地层提供支护 2、支承环、支承环 位于盾构的中部，是盾壳的主体、是起位于盾构的中部，是盾壳的主体、是起决定性作用的承力结构决定性作用的承力结构7-2 7-2 分类与构造分类与构造 3、盾尾、盾尾 由环状外壳和安装在内侧的密封由环状外壳和安装在内侧的密封结构组成。起支撑隧道周边、防止地结构组成。起支撑隧道周边、防止地下水与注浆材料挤入隧道内；同时也下水与注浆材料挤入隧道内；同时也是管片拼装机的安装基础及空间。是管片拼装机的安装基础及空间。 （三）刀盘驱动系统（三）刀盘驱动系统 由动力传递系统与动力系统两部由动力传递系统与动力系统两部分组成。分组成。7-2 7-2 分类与构造分类与构造 1、动力传递系统：、动力传递系统： 主要由驱动齿轮、大齿圈、主轴承、减速主要由驱动齿轮、大齿圈、主轴承、减速箱等构成。箱等构成。 2、动力系统：、动力系统： 液压：液压马达、液压泵站、供电系统液压：液压马达、液压泵站、供电系统 电动：电动机、供电系统电动：电动机、供电系统 均安装在与支承环相临的切口环的圆形隔均安装在与支承环相临的切口环的圆形隔板上，并作均等布置。板上，并作均等布置。7-2 7-2 分类与构造分类与构造 3、刀盘驱动系统的作用、刀盘驱动系统的作用 是带动刀盘旋转，保证刀盘在不同的地是带动刀盘旋转，保证刀盘在不同的地质条件下采用不同的开挖模式时可以具质条件下采用不同的开挖模式时可以具有不同的旋转速度，并根据地层的变化有不同的旋转速度，并根据地层的变化提供刀盘所需要的不同的切削扭矩。提供刀盘所需要的不同的切削扭矩。 （四）推进系统（四）推进系统 1、功能：、功能： 决定盾构的推进速度、刀盘每转的切深、决定盾构的推进速度、刀盘每转的切深、转向、纠偏等重要技术参数。转向、纠偏等重要技术参数。7-2 7-2 分类与构造分类与构造 2、组成、组成 由盾构千斤顶、千斤顶支座、液压泵、由盾构千斤顶、千斤顶支座、液压泵、驱动电机、操控部分、油冷却部分与驱动电机、操控部分、油冷却部分与输油管路等构成。输油管路等构成。 盾构千斤顶一般在盾构千斤顶一般在2030台之间；分台之间；分前部推进型、后部推进型；前部推进型、后部推进型； 其行程依管片的宽度、管片的分块、其行程依管片的宽度、管片的分块、封顶块的安装方法而定。封顶块的安装方法而定。7-2 7-2 分类与构造分类与构造 （五）排渣系统（五）排渣系统 由螺旋输送机和皮带输送机、运渣车由螺旋输送机和皮带输送机、运渣车辆组成。辆组成。 1、皮带输送机与车辆：作用单一、皮带输送机与车辆：作用单一 2、螺旋输送机：、螺旋输送机： 一是把一是把 渣土向后部输送，更为重要的渣土向后部输送，更为重要的功能是通过调节其转速控制出渣的速功能是通过调节其转速控制出渣的速度和出渣量，使排土量与刀盘切削的度和出渣量，使排土量与刀盘切削的土量保持平衡。土量保持平衡。盾构隧道示意图盾构隧道示意图7-2 7-2 分类与构造分类与构造 （六）管片拼装机（六）管片拼装机 分为回转环式、空心轴式和齿轮齿条分为回转环式、空心轴式和齿轮齿条等几种心事形式。等几种心事形式。 （七）背衬充填和超前注浆系统（七）背衬充填和超前注浆系统 1、背衬充填：、背衬充填： 同步注浆、及时注浆同步注浆、及时注浆 2、超前注浆：、超前注浆：拼装机（环型）拼装机（环型）拼装后成环隧道拼装后成环隧道7-2 7-2 分类与构造分类与构造 （八）后配套平台拖车（八）后配套平台拖车 长度一般在长度一般在3040M之间；既是运渣车辆之间；既是运渣车辆的停放处，又是各种辅助设备的安装基架。的停放处，又是各种辅助设备的安装基架。 （九）电器系统（九）电器系统 （十）控制系统（十）控制系统 1、方向控制：保证盾构的推进方向偏离、方向控制：保证盾构的推进方向偏离在允许范围以内在允许范围以内 2、推进控制：通过对千斤顶压力和流量、推进控制：通过对千斤顶压力和流量的控制来实现的控制来实现流程图流程图盾构隧道信息化施工盾构隧道信息化施工 实时数据显示实时数据显示千斤顶千斤顶盾构施工的隧道内景盾构施工的隧道内景