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盾构法隧道施工技术及应用_.pdf简介：

，由于我是一个文本型的，我无法直接提供PDF文件的简介或内容。但是，我可以为你解释盾构法隧道施工技术的基本概念和应用。

盾构法，又称掘进机法，是一种在地下开挖隧道的施工技术。它使用特制的盾构机，类似于一个巨大的隧道掘进机，前面有一个刀盘，用于破碎和切割土壤，后面有盾体，保护开挖面并提供支撑，同时排土和输送。盾构法施工通常用于硬质岩层、城市地下空间开发、地铁、隧道、管道等工程，因为它能够减少地面扰动，对周边环境影响较小。

应用范围广泛，包括但不限于：城市地铁和轨道交通建设、公路和铁路隧道、水下隧道、机场跑道和码头建设、天然气和石油管道铺设、废水处理设施等。它在现代城市地下空间开发中扮演着重要角色，为复杂的地下网络建设提供了高效和安全的解决方案。

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盾构法隧道缺点： （1）盾构机械造价较昂贵，隧道的衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺较复杂；在饱 和含水的松软地层中施工，地表沉陷风险较大。 （2）需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及堵漏、施工测量 场地布置、盾构转移等施工技术的配合，系统工程协调复杂。 （3）建造短于750m的隧道经济性差；对隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时，施工难 度较大。

第二章盾构分类及选型

盾构法隧道建设与盾构掘进机不可分离，所以盾构掘进机对各种地层的适应性非常重 要。1823～1843年，世界上第一条人工开挖盾构隧道是由法国人Brunnel在伦敦泰唔士河下 建成的，由于盾构掘进机与地层条件不相适应，长366m的隧道耗时达20年左右，隧道施工 过程中遭遇了多次涌水，并付出了6个隧道工人生命的代价。 1991年6月贯通的英法海底隧道，在短短3年内取得瞩目的业绩与隧道盾构正确选型密 不可分。

1、盾构的外形 作为一种保护人体的空间，隧道的形状因其使用要求不同而造成盾构外形不同是理所当 然的。无论盾构的形状如何，隧道掘进总是沿轴线方向前进，所以，盾构的外形就是指盾构 的断面形状。从采用过的盾构来看，其外形有圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半圆形和 与隧道断面相似的特殊形状等。例如：将人行隧道筑成矩形，最大地利用了挖掘空间；将水 利隧道筑成马蹄形，使流体的力学性能达到最佳状态；将穿山隧道筑成半圆形，可以使底边 直接与公路连接等，但是，绝大多数盾构还是采用传统的圆形，

盾构在地下穿越，要承受水平荷载、竖向荷载和水压力，如果地面有构筑物，还要承 受这些附加荷载；盾构推进时，还要克服正面阻力，所以，盾构整体要求具有足够的强度 和刚度。盾构主要用钢板成型制成。大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难，可制成 分体式DG∕TJ 08-2039-2021 城市综合交通规划技术标准，到现场进行就位拼装，部件的连接一般采用定位销定位、高强度螺栓连接，最后 焊接成型的方法。

《盾构法隧道施工技术及应用》

第二章盾构分类及选型

砂性土中掘进，盾尾损坏较快，而在粘性土中掘进则寿命较长。 盾尾的长度必须根据管片宽度和形状及盾尾密封装置的道数来确定，对于机械化开挖 式、土压式、泥水加压式盾构，还要根据盾尾密封的结构来确定，最少必须保证衬砌组装工 作的进行。但必须考虑在衬砌组装后因管片破损而需更换管片，修理盾构千斤顶和在曲线段 进行施工等因素，故必须给予一些余裕量。

盾构掘进的前进动力是靠液压系统带动若干个千斤顶工作所组成的推进机构，它是盾 构重要的基本构造之一。 （1）盾构千斤顶的选择和配置 盾构千斤顶的选择和配置应根据盾构的灵活性、管片的构造、拼装衬砌的作业条件等 来决定。选定盾构干斤顶必须注意以下事项： ①采用高液压系统，使千斤顶机构紧凑。目前使用的液压系统压力值为30~40MPa； ②千斤顶要尽可能地轻，且经久耐用，易于维修、保养和更换； ③千斤顶要均匀地配置在靠近盾构外壳处，使管片受力均匀； ④千斤顶应与盾构轴线平行。 （2）千斤顶数量 千斤顶的数量根据盾构直径、千斤顶推力、管片的结构、隧道轴线的情况综合考虑。 般情况下，中小型盾构每只千斤顶的推力为600～1500kN，在大型盾构中每只千斤顶的推力 多为2000~4000kN。 （3）千斤顶的行程 盾构千斤顶的行程应考虑到盾尾管片的拼装及曲线施工等因素，通常取管片宽度加上 100~200mm的余裕量。 另外，成环管片总有一块封顶块存在，若采用纵向全插入封顶成环时，在相应的封顶 块位置应布置数只双节千斤顶，其行程大致是其他于斤顶的一倍，以满足拼装成环所需。 （4）干斤顶的速度 盾构千斤顶的速度必须根据地质条件和盾构形式来定，一般取50mm/min左右，且可无 级调速。为了提高工作效率，千斤顶的回缩速度要求越快越好。 （5）千斤顶块 盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块，顶块必须采用球面接头，以便将推力均勾分布 在管片的环面。其次，根据管片材质的不同，还必须在顶块与管片的接触面上安装橡胶或 其他柔性材料的垫板，对管片环面起到保护作用

《盾构法隧道施工技术及应用》

目前，欧洲国家生产盾构时，常采用真空吸盘装置，具有管片钳捏简便、拼装平稳及碎 裂现象少等优点。在超大型盾构制造中，较多应用此类拼装机。 4、真保持器 盾构向前推进时管片就从盾尾脱出，管片受到自重和土压的作用会产生变形，当该变形 量很大时，既成环和拼装环拼装时就会产生高低不平，给安装纵向螺栓带来困难。为了避免 管片产生高低不平的现象，就有必要让管片保持真圆，该装置就是真圆保持器。真圆保持器 支柱上装有上、下可伸缩的千斤顶，上下装有圆弧形的支架，它在动力车架挑出的梁上是可 以滑动的。当一环管片拼装成环后，就让真圆保持器移到该管片环内，支柱的千斤顶使支架 圆弧面密贴管片后，盾构就可进行下一环的推进。盾构推进后由于它的作用，圆环不易产生 变形而保持着真圆状态。

三、盾构的基本参数选定

第二章盾构分类及选型

为了满足盾构曲线段施工或推进施工时纠偏所需要间隙，盾尾空隙可由下式计算 L

D=d+2(8+x+T+T'+e)

盾构长度主要取决于地质条件、隧道的平面形状、开挖方式、运转操作、衬砌形式和 盾构的灵敏度(即盾壳总长L与盾构外径D之比)。一般在盾构直径确定后，灵敏度值有一些 经验数据可参考： 小型盾构(D=2~3m) L/D=1.50 中型盾构(D=3~6m) L/D=1.00 大型盾构(D>6m）L/D=0.75 盾构总长度由切口环、支承环、盾尾三部分组成，它不包括盾构内设备超出盾尾的部 分，如后方平台、螺旋输送机等。 盾构长度计算公式：

（1）切口环长度Lw 机械化盾构仅考虑能容纳开挖机具即可。

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掘式盾构中要考虑到人工开挖的方便，L可以较长些，所以正面土体稳定时L.最

由于分了层的H值比D小得多，所以这时的切口环长度为：

L.=D.cotβ或L.≤2m

注意：式中H值应取层高的最大值Hmax 有些盾构根据需要将另设前檐，其长度大约300~500mm左右，具体取多少要按盾构直 径大小适当选取。 （2）支承环长度L。 该部分长度取决于盾构千斤顶、切削刀盘的轴承和驱动装置、排土装置等空间，而盾 构千斤顶的长度又与预制衬砌的宽度有关。

①盾构在人工开挖、半机械化开挖时为工作面支护阻力； ②盾构采用机械化开挖时，为作用在切削刀盘上的推进阻力 （4）F－管片与盾尾之间的摩擦力

第二章盾构分类及选型

F=μ(DLP+W)(kN) F,=c元DL(kN)

E=μ (元DLP,+W)(kN)

F, =I.T.K, Pw(kN)

F3=P,·元·D*/4(kN

F4=μ,G,(kN)

F,=R·S(kN)

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构总推力一般按经验公式求得：

由于盾构法施工隧道得到广泛应用，从20世纪60年代以来，盾构技术发展极快， 各种不同的土质，所以形成盾构的种类繁多。盾构选型是根据不同的工程地质、水文 件与施工环境的要求，合理地选择盾构掘进机，对保证施工质量，保护地面与建（构 和加快施工进度是至关重要的。盾构的种类按其构造特点和开挖方法，可归纳为以下

条件与施工环境的要求，合理地选择盾构掘进机，对保证施工质量，保护地面与建（构）筑 物和加快施工进度是至关重要的。盾构的种类按其构造特点和开挖方法，可归纳为以下4类 有全部的或部分的正面支撑，人工或正、反铲开挖；无正面 支撑，人工或正、反铲开挖 A类：散口式盾构或 称普通盾构 正面有切削土体或软岩的刀盘 正面全部胸板封闭，挤压推进；留有可调节进土孔口的面积 B类：普通闭胸式盾构 局部挤压推进 或称普通挤压 式盾构 （半机械化盾构） 正面网格上覆全部或部分封板；或装调节开挖面积的闸门 挤压、局部挤压推进 正面封闭舱中加压，刀盘切削土体的，称局部气压盾构 C类：机械式闭胸盾构 正面密封舱中设泥浆或泥浆加气压平衡装置的称泥水平衡盾 构、泥水加压式平衡盾构 正面密封舱中设土压或土压加泥式平衡装置的，称土压平衡 盾构或加泥式土压平衡盾构。近年来，又出现了各种类型的 机械化盾构。如：矩形盾构、铰接盾构、双圆盾构、复合盾 构等

建筑工程施工作业指导书A类：散口式盾构或 称普通盾构

第二章盾构分类及选型

D类：TBM盾构一在硬岩（α.>50MPa）中使用的隧道掘进机（TBM），分开型 密闭型，盾构正面的切削由大刀盘加滚刀组成的复合刀盘

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般来说，用盾构法施T的地层都是复杂多变的，因此，对于复杂的地层要选定较为经 齐的盾构是当前的一个难题。 实际上，在选定盾构时，不仅要考虑到地质情况，还要考虑到盾构的外径、隧道的长 度、工程的施工程序、劳动力情况等，而且还要综合研究工程施工环境、基地面积、施工引 起对环境的影响程度等。选择盾构的种类一般要求掌握不同盾构的特征。同时，还要逐个研 它以下几个项目： ·开挖面有无障碍物； ，气压施工时开挖面能否自立稳定； ·气压施工并用其他辅助施工法后开挖面能否稳定； ·挤压推进、切削土加压推进中，开挖面能否自立稳定； ·开挖面在加入水压、泥压、泥水压作用下，能否自立稳定； ，经济性。 盾构选型时通常需要判别盾构工作面是否稳定，布诺姆氏试验法是一种较为实用的判别 方法。 一、盾构掘进机选型依据 盾构掘进机选型依据按其重要性排列如下： ·土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成层等各参数） ·开挖面稳定（自立性能） ·隧道埋深、地下水位 ，设计隧道的断面 ·环境条件、沿线场地（附近管线和建筑物及其结构特性） ·衬砌类型 ·工期 ·造价 ·宜用的辅助工法 ·设计路线、线形、坡度 ·电气等其他设备条件 二、盾构掘进机选型的一般程序

二、盾构掘进机选型的一般程序

第二章盾构分类及选型

针对地下水条件，若其压力值较高（大于0.1MPa），就应优先考虑使用密封型的盾构， 以保证工程的安全，条件许可也可采用降水或气压等辅助方法。 对于砾径较小的地层GB 30721-2014 水(地)源热泵机组能效限定值及能效等级，可以考虑各种盾构的使用。若砾径较大，除自立性能较好的地层 可考虑采用手掘式或半机械式盾构外，一般应使用土压平衡盾构，若需采用泥水平衡盾构的 话，须增加一个碎石机，在输出泥浆前，先将大石块粉碎。