盾构区间培训教材要点.doc

一、基本介绍 1.概述 盾构是在隧道施工期间，进行地层开挖及衬砌拼装时起支护作用的施工设备。以盾壳为支护，利用前段刀盘切削岩土，利用千斤顶顶推盾构设备前进，在盾尾内部拼装预制管片为衬砌，从而形成隧道的一种以盾构设备为隧道掘进设备。其基本构造均由盾构壳体（切口环、支撑环和盾尾）与开挖系统、推进系统（液压设备和千斤顶组成）和衬砌拼装系统（在盾尾随着盾构的推进将预制管片纵向依次拼接成环）等三大部分组成，其构造如图所示。 2分类 由于开挖方法及开挖面支撑方法的不同，盾构种类很多。分类如下： 其中，常用的是密封式，是指在机械开挖式盾构机内设置隔墙，进入刀盘与隔墙土仓的土体，由泥水压力或土压提供足以使开挖面保持稳定的压力。 密封式盾构机又分成泥水平衡式（局部气压式）和土压平衡式二种，其中，土压式又分为一般（正常情况）土压式和泥水加压式。 2.1机械开胸式盾构 机械开胸式盾构是在手掘式盾构的切口环部分装上与盾构直径相适应的大刀盘，以进行全面开胸机械切削开挖，切削下的土石靠刀盘上的料斗装载，并卸到皮带输送机上，用矿车运到洞外。如图所示。 2.2局部气压盾构 局部气压盾构是在开胸盾构的切口环和支撑环之间装有隔板，使切口环部分形成气压舱，空气机房向气压舱中供应压缩空气，以平衡开挖面的土压力，如图所示。由一个金属缓冲器形压缩空气气垫支撑开挖面压力，空气压力可以单独调节，操作人员在气压舱外，不带气压工作。局部气压盾构是相对在盾构隧道内全部通入压气的施工方法而言的，它可以免除工作人员在气压下工作的弊端。 2.3泥水加压平衡盾构 泥水加压平衡盾构是在盾构密封隔仓内注入泥水，由泥水压力抵抗正面土压力，用全断面机械化切削及管道输送泥水出土方式，完成盾构开挖掘进全过程，如图6.2.8所示。泥水加压盾构靠密封舱内的泥浆平衡开挖面的土体，遇到粉土、砂质粉土、砂土、粉砂、砂砾等粗颗粒土体，必须向开挖面注入添加膨润土、黏土的新鲜泥浆，在开挖面形成一个薄膜（对粉粒地层）或一个饱和区（粗粒地层），从而可以传递压力，保持开挖面平衡。开挖下的碴土，混合泥浆和水自密封舱泵入地面碴土分离设备。碴土分离设备提取新鲜的膨润土泥浆，调制后循环进入开挖工作面。大部分泥碴沉淀后弃置到固定堆场。泥水加压平衡盾构实现了管道的连续出土，又可防止开挖面的坍塌，可大大改善盾尾泄漏。 2.4土压平衡盾构 土压平衡盾构是在局部气压盾构及泥水加压盾构基础上发展起来的一种适用于含水饱和软弱地层中施工的盾构，如图6.2.9 所示。土压平衡盾构的前端设有全断面切削刀盘，在切口环和支撑环之间设有密封隔板，使切口部分形成浆化泥土密封舱。将流动性和不透水性的“作浆材料”压注于切削下的土中使之成为可流动又不透水的浆化泥土，使其充满开挖面密封舱及相连的长筒形螺旋输送机。盾构推进时，浆化泥土的压力作用于开挖面，实现与土体静压与水压的平衡。推进中配合刀盘切削速度，控制螺旋输送机的转速，保证密封舱内始终充满泥土，而不过于饱和。土压平衡盾构避免了局部气压盾构的主要缺点，又省略了泥水盾构中的处理设备，因此现在被广泛使用。 2.5混合型支撑盾构 混合型支撑盾构通过改变开挖面支撑系统，实现不同施工条件不同地质情况的开挖面平衡。可以根据开挖面的稳定性质、水压大小及涌水量情况从气压到无压，在气压、泥水、土压和无压之间互相切换。 总而言之，盾构的发展是与社会的发展和人类认识的提高密切相关的，随着地下空间开发利用的持续发展，必将会出现越来越多形式的盾构。 3 常用典型盾构 常用典型盾构有：泥水盾构、土压平衡盾构、复合盾构、复合式土压平衡盾构。其中： 泥水盾构由以下系统组成：1、盾构掘进系统；2、泥水循环系统；3、综合管理排泥状态、泥水压力、泥水处理设备运转的综合管理系统；4、泥水分离处理系统；5、壁后同步注浆系统。 土压平衡盾构由以下部分组成：1、刀盘；2、刀盘驱动；3、刀盘直承；4、膨润土添加系统及泡沫系统；5、螺旋输送机；6、皮带输送机；7、同步注浆系统；8、盾尾密封系统；9、管片安装机；10、数据采集系统；11、导向系统。 二、主要施工设备及机具 盾构机、吊车、龙门吊、注浆设备、电瓶车等。 三、施工工艺及流程 在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井； 盾构在起始端工作井内安装就位； 依靠盾构千斤顶推力（作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上）将盾构从起始井的墙壁开孔处推出； 盾构在地层中沿设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片； 及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置； 盾构进人终端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。 四、盾构施工（土压平衡式） 1.管片加工制作 1.1概述 管片是地下工程采取盾构法施工时的衬砌结构，其精度、强度、抗渗性及外观等必须符合规范要求。如果管片精度