地铁盾构施工技术.ppt

《地铁盾构施工技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地铁盾构施工技术.ppt（94页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、城市地铁盾构施工技术城市地铁盾构施工技术 目目 录录一、盾构机定义一、盾构机定义二、盾构法施工及其特点二、盾构法施工及其特点三、盾构隧道的历史及发展三、盾构隧道的历史及发展四、盾构机分类及型式四、盾构机分类及型式五、盾构机造型五、盾构机造型六、典型盾构机介绍六、典型盾构机介绍七、盾构配套设施七、盾构配套设施八、盾构施工主要工序八、盾构施工主要工序九、盾构辅助施工工法九、盾构辅助施工工法盾构机盾构机是一种用于软土隧道暗挖施工暗挖施工、具有金属外壳具有金属外壳、壳内装有整机及辅助设备，在其掩护下进行土体开挖、土渣排运、推进和管片安装等作业，而使隧道一次成型隧道一次成型的工作机械。盾构机是一种隧道掘

2、进的专用工程机械，现代盾构集机、电、液、机、电、液、传感、信息技术传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体开挖切削土体、输送土渣输送土渣、拼装隧道拼装隧道衬砌、量测导向纠偏衬砌、量测导向纠偏等功能。一、盾构机定义一、盾构机定义二、盾构法施工及其特点二、盾构法施工及其特点l盾构机是一种既能盾构机是一种既能支撑地层压力支撑地层压力、又能在地层中、又能在地层中掘进掘进的的施工机具施工机具.n盾构机头部可以安全地开挖地层盾构机头部可以安全地开挖地层 ,尾部可以装配预制管尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌。片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌。n盾构机推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。盾构

3、机推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。 l以盾构为核心的建造隧道的施工方法称为以盾构为核心的建造隧道的施工方法称为盾构工盾构工法法.盾构法施工优点n安全性、高效率、危害小、环境影响小、经济性盾构法施工缺点n重复利用率低、施工复杂、适用性受限、工作条件差、地表变形不易控制 二、盾构法施工及其特点二、盾构法施工及其特点盾构法施工的难点盾构法施工的难点n盾构机对地质变化地质变化高度敏感，地质适应性要求高。n盾构机对维修保养维修保养要求高，重要部件更换难度大。n在复杂地层复杂地层，盾构机操作控制操作控制难度大。 n盾构法施工对环境环境造成的不利影响不利影响仍不可避免。二、盾构法施工及其特点二、盾构法施工

4、及其特点三、盾构隧道的历史及发展三、盾构隧道的历史及发展l用盾构法修建隧道开始于1818年 ，法国工程师布鲁诺尔；l1825年在英国泰晤士河下首次用矩形盾构建造隧道 ；l近代，日本盾构法得到了迅速发展，用途越来越广，并研制了大量新型盾构；l我国于1957年北京下水道工程中首次出现2.6m小盾构 ； l上海市延安东路过江道路隧道使用11.0 m直径的大盾构；l2010年开通的南京长江隧道，左右线盾构隧道的总长度为6042米，开挖直径14.96m，采用泥水平衡盾构机；l上海长江隧道，2000年通车，隧道全长8.95公里，盾构一次性掘进距离长达7.5公里，盾构直径达15.43米 。三、盾构隧道的历史

5、及发展三、盾构隧道的历史及发展 盾构机作为一种安全、快速的隧道掘进设备，归纳起来可以说经历了四个发展阶段：l以布鲁诺尔（1818年）盾构为代表的初期盾构 ；l以机械式、气压式、网格式盾构代表的第二代盾构；l以闭胸式（土压式、泥水式）盾构为代表的第三代盾构； l以异形化、多功能、综合化为各自特色的第四代盾构。 盾构技术的发展盾构技术的发展1. 按断面形状分类按断面形状分类单圆盾构；复圆盾构（双圆和三圆）；非圆盾构（椭圆形盾构、矩形、马蹄形、半圆形），也称异形盾构。四、四、 盾构机分类盾构机分类 双圆和多圆盾构双圆和多圆盾构四、四、 盾构机分类盾构机分类异型盾构四、四、 盾构机分类盾构机分类多联盾

6、构四、四、 盾构机分类盾构机分类子母盾构四、四、 盾构机分类盾构机分类 转向盾构四、四、 盾构机分类盾构机分类2. 按盾构机的尺寸大小分类 按盾构机的尺寸大小，盾构机可分为超小型、小型、中型、大型、特大型、超特大型。F超小型超小型盾构系指D（直径）1m的盾构，F小型盾构系指1mD3.5m的盾构，F中型盾构系指3.5mD6m的盾构，F大型盾构系指6mD14m的盾构，F特大型盾构系指14mD17m的盾构，F超特大型盾构系指D17m的盾构四、盾构机的分类四、盾构机的分类16四、盾构机的分类四、盾构机的分类盾构机盾构机敞开式敞开式封闭式封闭式土压平衡式土压平衡式泥水平衡式泥水平衡式纯土压平衡式纯土压平

7、衡式加泥型土压平衡式加泥型土压平衡式（泡沫、膨润土等（泡沫、膨润土等3. 按掘削面的挡土形式分类TBMTBM和盾构机的具体区别？和盾构机的具体区别？TBM分敞开式、单护盾式、双护盾式。分敞开式、单护盾式、双护盾式。TBMTBM和盾构机的具体区别？和盾构机的具体区别？l1.适用的工程不一样，TBM用于硬岩，盾构机用于土层的挖掘。l2.两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。l3.TBM比盾构技术更先进，更复杂。 其实 TBM和盾构除了这些本质的差别外，笼统的来说，都是一样，都是隧道全断面掘进。只是不同的工作环境应用不同的机械构造罢了。l盾构机选型主要是确定盾构类型、外形尺寸、驱动形式、铰接方式、推力

8、、扭矩、刀盘、刀具配置、开口率、密封方式、同步注浆配置、螺旋机功率等等。五、盾构机的选型五、盾构机的选型20五、盾构机的选型五、盾构机的选型 隧道地质情况、工隧道地质情况、工程要求、环境保护要求程要求、环境保护要求、经济比较、地面施工、经济比较、地面施工场地大小等因素是盾构场地大小等因素是盾构选型的基本依据。选型的基本依据。根据施工要求及地质条件作好盾构选型工作21五、盾构机的选型五、盾构机的选型六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍目前常用的盾构机可分为泥水加压式和土压平衡式两大类，遇到较复杂的地质情况也可采用混合式盾构机械。 泥水平衡盾构土压平衡盾构复合盾构1、土压平衡盾构优点、土压平衡盾构优点

9、l成本低l出土效率高l适用土质地层范围广l掘进中盾构机体的摆动小六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机2、土压平衡盾构缺点、土压平衡盾构缺点l掘削扭矩大掘削扭矩大l地层沉降大地层沉降大l直径不能过大直径不能过大六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机 l通过挖掘下来土料作为稳定开挖面介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土室土料增加，再由螺旋输送机旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输料器出土量(旋转速度)进行调节。l 土压平衡式盾构机适用于地层稳定性较好，地下水位不高的情况。 土压平衡式盾构机原理土压平衡式盾构机原

10、理六、典型盾构介绍土压平衡盾构26土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构机工作原理水水 土土压压+ 压压=土仓压力土仓压力力力 力力 l刀盘切削系统刀盘切削系统：位于切口环内，由盘体、切削刀、仿形刀、传动箱、集中润滑系统组成。 l推进系统推进系统：由若干组推进千斤顶组成。 l加泥与注浆系统加泥与注浆系统：外加泥或水与切削下来的密封舱内土体充分搅拌，使之成为可塑、渗透性极小的泥土，并保持一定的动态平衡压力，控制开挖面土体不塌陷和地面不发生较大沉降。l螺旋输送机系统螺旋输送机系统：将切削下来的土体输送到皮带机或编组列车内,是控制密封舱内保持一定土压与开挖面土压和水压平衡的关键管片吊运系统。土压平衡盾构

11、机的主要部件和系统结构介绍土压平衡盾构机的主要部件和系统结构介绍六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机l管片拼装系统管片拼装系统：用于隧道管片拼装. 由回转盘体、悬臂梁、提升横梁、举重钳，以及千斤顶等组成。 l盾尾密封系统盾尾密封系统：是盾构形成密封的关键,结构型式为三排二室钢丝刷等结构形式。 l皮带运输机系统皮带运输机系统：用来输送土体。l数据采集与监控系统数据采集与监控系统：是盾构工作的控制系统. 可对挖掘数据进行采集、数值运算、逻辑控制、故障报警、实时画面显示与数据输出等管理工作。l后续台车系统后续台车系统：主要为盾构机各种后配套设备的台车编组。土压平衡盾构机的主要

12、部件和系统结构土压平衡盾构机的主要部件和系统结构六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机l刀盘切削下来的土渣与螺旋输送机向外输送量相平衡平衡平衡；土压传感器土压传感器：控制推进力、推进速度、螺旋输送机转速。排土量排土量：由螺旋输送机的转速和出土闸门的开度来调节l土压平衡盾构开挖面的稳定开挖面的稳定由下列各因素综合作用而维持：土仓内的土压力平衡地层压力和水压力。螺旋输送机调节排土量。适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的注入量 土仓内的泥土压力与地层压力与水压力。开挖面稳定机理开挖面稳定机理六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机六、典型盾构介绍六、典

13、型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机33隧道盾构掘进示意图开挖衬砌出土运输土压平衡盾构机(earth pressure balance EPB盾构) 一一. 基本配置基本配置1.刀盘刀盘 刀具的三大功能：开挖功能、稳定功能、搅拌功能 土压平衡式盾构的刀盘有两种形式：板式面和辐条式，其中面板式安全性高，但易堵塞;辐条式开口率大，不易堵塞，但不能安装滚刀，安全性差，费用高，需加固土体。2.刀盘的驱动方式刀盘的驱动方式 变频电机驱动、液压驱动变频电机驱动、液压驱动、定速电机驱动3

14、.刀盘支承刀盘支承 中心支承方式（中小型盾构）、中间支承方式中间支承方式（中大型）、周边支承方式（小型盾构）六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机4.膨胀土添加系统和泡沫系统膨胀土添加系统和泡沫系统5.螺旋输送机螺旋输送机6.皮带输送机皮带输送机7.同步注浆系统同步注浆系统 作用：防地表沉降、防水、与围岩一体8.盾尾密封系统盾尾密封系统 铰接式盾构：铰接密封、盾尾密封9.管片安装机管片安装机：机械抓取式、真空吸盘式10.数据采集系统数据采集系统11.导向系统导向系统（VUT导向系统和PPS导向系统）六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机土压平衡盾构（

15、面板式和辐条式）六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍土压平衡盾构机土压平衡盾构机泥水平衡盾构优点泥水平衡盾构优点l对地层的扰动小、沉降小l适用于高地下水压，如江底、河底、海底隧道施工l适用大直径盾构施工l适用土质范围广l掘进中盾构机体的摆动小六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍泥水平衡盾构机泥水平衡盾构机泥水平衡盾构缺点泥水平衡盾构缺点l成本高l排土效率低l地表施工占地面积大，并影响交通和市容l不适于在硬粘土层中掘进l不适于在砂卵石地层中掘进六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍泥水平衡盾构机泥水平衡盾构机l利用泥水室的泥水压力泥水压力来平衡切削面的土、水压土、水压力力，切削下来的土体与泥水室内的泥水充分混

16、合后,由泥水输送系统输送到泥水分离系统进行分离,废弃渣土,泥水经改良后,再次由管路输送回泥水室循环使用。 泥水平衡盾构机工作原理泥水平衡盾构机工作原理六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍泥水平衡盾构机泥水平衡盾构机40泥水平衡盾构机工作原理泥水平衡盾构机工作原理水水 土土压压+ 压压=切口水压切口水压力力 力力l与土压平衡盾构机相比，无加泥装置、螺旋输送机及其泥土输送编组列车等系统；l但多了泥水分离系统和泥水输送管理系统,其他结构系统基本相同。 土压平衡盾构机的主要部件和系统结构土压平衡盾构机的主要部件和系统结构六、典型盾构介绍六、典型盾构介绍泥水平衡盾构机泥水平衡盾构机l采用盾构法掘进长距离隧道，会遇到复杂多变的地质条件复杂多变的地质条件，往往用一种类型的盾构难以完成施工任务，因此出现了复合型盾构。 l 所谓复合型盾构，就是在软土盾构的刀盘上安装切削岩层的各式刀具，有的还在盾构内安装碎石机，这种硬岩开挖工具与软土隧道盾相机械相结合，能在硬岩和软土地层交替作业能在硬岩和软土地层交替作业。复合型盾构刀盘上安装的刀具，应根据不同岩层条件而定。 软土地层：主要采用割刀，安装在刀盘进土槽口两侧；