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第三节盾构施工法

盾构施工技术的发展历史1.盾构施工法的发明1818年，Brunel从一种食船虫在船身上打洞一事受到启发，研究出了盾构工法。历经艰辛，终在1841年使泰晤士河底隧道贯通，该隧道自1825年开工，历时17年，可充分说明新技术的成功是多么的坎坷！2.盾构施工法的发展阶段自1818年诞生发展到现在已有180多年的历史，概括而言，有四个阶段：（1）初期盾构：以Brunel盾构为代表；（2）第二代盾构：以机械式、气压式、TBM及城市盾构工法为代表；（3）第三代盾构：以闭胸式盾构为代表（泥水式、土压式）；（4）第三代盾构：以安全、高速、大深度、大断面、断面多样化、异形化为特色。

盾构施工技术的国内外发展现状1.国外盾构施工技术现状以欧洲和日本最为发达。美国：纽约自1900年起用气压盾构就建造了数十条水底隧道，目前盾构施工占90％以上；前苏联：莫斯科自1932年开始采用盾构法施工地铁等地下工程；德国、法国、英国、新加坡等也在广泛采用盾构法施工地下工程。日本：自1917年在国铁羽越线折渡隧道（新泻县）的建设中首次采用盾构工法。日本从盾构施工法正式开始用于城市隧道建设的1964年至1984年约20年间，研制盾构机超过5000台。目前日本已经成为世界上盾构制造技术以及施工技术的大国，占据世界上80％的盾构份额。

1917年——日本国铁隧道建设中首次采用盾构工法1953年——日本关门隧道采用盾构工法1957年——日本地铁采用顶盖式盾构施工，这是城市隧道首次采用盾构1960年——日本名古屋地铁采用盾构施工1962年——东京下水道采用圆形盾构。此后，盾构逐渐用于小断面的市政管道建设1964年——日本下水道工程，最先采用泥水式盾构1974年——日本独立研究出土压式盾构1975年——日本研究出砾石泥水式盾构1981年——日本研究出加气泡盾构

2.国内盾构施工技术现状国内最早是在1956年，阜新海州露天煤矿采用直径2.66m的盾构，在砂土层中成功地开掘了一条流水巷道。北京：1957年在下水道工程中成功的使用直径2.0m及2.6m的盾构。北京地层不同于国内其他城市，以砂卵石、粉细砂及黏土层为主，对地层的摸索以及全面实践方面，北京市政集团在北京地区实现了零的突破，可谓是积累了相当丰富的施工经验。上海：自60年代开始在黄浦江水底隧道进行试验，经过多年摸索，针对上海软土积累了丰富的经验，特别是在消化引进盾构机方面走在全国前列，尤其是近年引进的双圆盾构的成功实施。

60年代北京地铁用盾构试验

广州：以砂层和风化岩为主，于90年代引进和应用了能适应地层的复合式盾构技术。深圳、南京、杭州等都是近年地铁建设时期才引入盾构施工技术。

2003年6月，当时中国最大的盾构法隧道翔殷路开工，采用直径为11.58m的超大型泥水平衡盾构掘进。上海上中路隧道工程盾构直径达14.87m。翔殷路盾构

截至目前，对内径为Φ2700mm－Φ3000mm范围内的市政隧道，北京市政已拥有4台盾构设备，并已完成市政盾构隧道施工近几十公里。Φ3.64m盾构机

一、盾构的基础构造1、盾构组成三大系统：壳体推进系统拼装系统砌块形成的管道壳体组成：切削环支承环衬砌环

盾构工作原理：当砌完一环砌块后，以已砌好的砌块作后背，由支承环内的千斤顶顶进盾构本身，开始下一循环的挖土和衬砌。盾构施工时，需推进是的盾构本身，而非砌块形成的管道。

盾构施工的主要工序1、建造盾构工作井2、盾构掘进机安装就位工序3、洞口土体加固4、初推段掘进施工5、掘进机设备转换6、盾构连续掘进施工7、接收井洞口土体加固8、盾构进入接收井，并运出地面

2、盾构特点：在同一土层中所需施工顶力为一常数，向一个方向顶进的长度不受顶力大小的限制。管径范围大。断面形状多样，圆形，矩形，多边形等。机动性好，可以开挖曲线走向的隧道。可进行水底施工，不影响地面水体。不断交通，不影响地面建筑物。3、适用土质岩层，砂卵层，密实砂层，粘土层，流砂层等，均可适用。

二、盾构的尺寸确定盾构1、外径D=D+2(H+X+T)1D—管竣工内径1H—衬砌的总厚度X—衬砌块与盾壳间的空隙量T—盾构的外壳厚度2、长度L=L+L+L123衬砌环为切削环，支承环，衬砌环的长度之和。

衬砌环

砌块

三、盾构的千斤顶及其顶力计算P=P+P+P+P+P12345P1—盾构外壳与土的摩擦力P2—盾构内壁与砌块环的摩擦力P3—盾构切削环切入土层的阻力P4—盾构自重产生的摩擦力P5—开挖面支撑阻力

盾构千斤顶：小型断面用50-60T中型断面用100-150T大型断面用250T左右千斤顶的布置：等分布置（力等分）不等分布置不等分布置等分布置

四、盾构的分类和构造分类：手挖挖掘盾构：开放式，土质好时用半机械化盾构：开放式，土质好时用机械化式盾构：开放式或