盾构机及施工技术简介.ppt

盾 构 机 及 施 工技 术 简 介 柴永模 2010年3月 1.盾构的发展、支撑基本原理及分类 1.1盾构机的发展历程 1、采用一个与隧道开挖直径大小的圆形钢质构件，沿着隧道轴线向前推进挖掘渣土修建隧道，形成了早期手工盾构施工的基本原理。 2、1828年在英国泰晤士的隧道建设中首次提出了使用压气支撑原理建议，1886年在盾构掘进过程中引入了压气施工工法，将盾构施工推进至压缩空气盾构时代。 3、1960年膨润土悬浮液支撑技术应用，第一台泥浆盾构建成了排水隧道，压缩空气盾构逐渐降低了它在隧道盾构施工领域的主导地位。 4、由于泥浆盾构的泥浆制备及渣浆处理占地面积大且污染环境，1974年第一台土压平衡盾构机在东京成功应用，土压平衡盾构机发展十分迅速，很快成为世界上盾构机的主流产品。 5、目前压气止水技术及平衡原理仍然在泥浆盾构和土压平衡盾构中继续使用。 6、盾构工法经过120年来的发展，取得的业绩被世人瞩目，目前盾构机还吸收了TBM硬岩掘进机的优点，增强了对地质条件的适应性，已成为当今隧道施工中的重要设备。 1.2盾构工作面支撑基本原理 1、盾构施工隧道时，为了防止工作面土 体 坍塌和地下水入侵，工作面的支撑方式 有： -自然支撑 -机械支撑 -压缩空气支撑 -泥浆支 撑 -土压平衡支撑。 2、自然支撑靠土体的自然斜坡稳定开挖面，不需要任何稳定机构及介质。 3、机械支撑是依刀盘及盾构机的强大推进力，稳定并切割开挖面，是机械化敞开式掘进盾构的原始初形。 4、压缩空气支撑、泥浆支撑和土压平衡支撑式盾构是分别依靠空气、泥浆和改良后渣土为支撑介质，求得隧道工作面的压力平衡。 5、泥浆和改良好的渣土做支撑介质时，均提出了泥浆和改良好的渣土的基本性质要求，这些要求与可靠支撑关系重大，切记。 1.3盾构机分类 按盾构应用特定工程地质及水文地质条件，流行的盾构机分类及定义如下： 1、敞开式盾构 2、压缩空气盾构 3、泥浆盾构 4、土压平衡式盾构 5、组合盾构 6、叶片（插扳）盾构 7、多工作面圆盾构 8、小型盾构（顶管） 思考题：简单叙述盾构机发展、支撑原理及分类。 2、各类盾构工作原理及特点 2.1敞开式盾构工作原理及主要特点 1、自然支撑和机械支撑式盾构是最先出现的敞开式盾构 2、敞开式盾构施工时，在工作面上没有抑制土压和水压的调节系统。 3、该盾构只能用在无地下水地层或事先降低地下水位的地层掘进。 4、由于工作面支撑方式简单，因此，盾构的结构及施工工艺也就相对简单。 5、下图是手工盾构、机械式盾构和土压平衡盾构敞开掘进模式示意图。 思考题：简述敞开式盾构的支撑原理及主要特点。 6、该类盾构具有高度灵活性，由于敞开式盾构不可能在地下水丰富的地下掘进隧道，只能通过井点降水、注浆止水或者冻结法处理后才能掘进。 7、敞开式盾构机优点是安全性好，敞开式掘进是盾构掘进的最经济方法。 8、敞开式盾构机常用于较小的断面，如顶管等。 9、敞开式盾构不可能在地下水丰富的地下掘进隧道，只能通过井点降水、注浆止水或者冻结法处理后才能通过。 思考题：为什么敞开式盾构不可能在地下水丰富的地下掘进隧道？ 2.2压缩空气式盾构的工作原理及特点 1、利用压缩空气使整个盾构能防止地下水的侵入，它可使用在游离水体以下或在水位以下运行。 2、空气压力与地下水的静水压力保持平衡，气闸将压缩空气区与大气压区隔离开，压气站保证供各种情况需要的压力和空气量。 3、气闸设计成钢制或钢筋混凝土结构，试验压力是正常工作压力的1.5倍，一般按人员闸和材料闸分开设置。 4、人员闸-必须为每个人提供0.75m3的空间，人员的供应管线都要保证有气密的连接。 5、医务闸-施工现场的空气压力大于1bar时，必须提医务闸，它包括一个医务舱和一个压缩、解压舱。 6、材料闸