《轨道交通工程盾构施工技术》 课件全套 段军朝 项目1--6 盾构发展历史认知 --- 特殊地质条件盾构隧道施工.pptx

轨道交通工程盾构施工技术

项目1盾构发展历史认知

目录CONTENTS2中国盾构发展认知1国外盾构发展认知

任务1.1国外盾构发展认知

（1）以布鲁内尔盾构为代表的手掘式盾构；（2）以半机械式、机械式、网格式、气压式为代表的机械开挖式盾构；（3）以土压平衡或泥水平衡为代表的闭胸式盾构；（4）以大断面、大深度、长距离、断面多样化为代表的多元化盾构。国外盾构主要经历了4个发展阶段：相关知识

1.1.1 手掘式盾构1806年，法国工程师马克·布鲁内乐（MarcBrunel）在蛀虫钻孔的启示下，发现了盾构掘进隧道的原理，并在英国注册了专利。1818年，马克完善了盾构结构的机械系统，设计成用全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳，衬砌紧随其后，如图所示。布鲁内尔申请的盾构专利示意

1.1.1 手掘式盾构1825年，马克和他的儿子金德姆·布鲁内尔（KingdomBrunel）第一次在伦敦泰晤士河下用一个断面高6.8m，宽11.4m的矩形盾构修建第一条盾构法隧道。1869年，英国人詹姆斯·亨利·格雷特黑德（JamesHenryGreathead）用圆形盾构再次在泰晤士河底修建了一条外径为2.18m，长402m的隧道（Rotherhithe隧道），并第一次采用了铸铁管片。国际上公认马克为盾构法隧道创始人，而他的儿子金德姆更是作为杰出发明家和工程师留名青史。Greathead圆形盾构后来成为大多数盾构的模型。

1.1.2 机械式盾构用机械开挖代替人工开挖是盾构施工的一个巨大进步。第一个机械化盾构的专利是1876年英国人约翰·迪金森·布伦顿（JohnDickinsonBrunton）和他的兄弟乔治·布伦顿（GeorgeBrunton）申请的专利。1886年，格雷特黑德将压缩空气方法与盾构掘进相结合使用。压缩空气在盾构掘进中的使用，标志着在承压水地层中掘进隧道的一个重大进步，填补了富水地层隧道施工的空白，促进了盾构在世界范围内的推广。1896年，英国人普赖斯（Price）开发了一种幅条式刀盘机械化盾构，并于1897年成功地应用在伦敦的黏土地层的施工中。

1.1.3 闭胸式盾构第三代盾构以闭胸式盾构为代表，主要包括土压平衡盾构和泥水平衡盾构，以新型衬砌为主要技术特点。土压平衡盾构是通过调节土舱的土压力稳定开挖面，弃土可以从土舱排出的盾构。泥水平衡盾构是通过调节泥水舱的泥水压力稳定开挖面，弃土以泥水方式排出的盾构。土压平衡盾构土压平衡盾构又称为泥土加压式盾构。所谓土压平衡就是密封舱中切削下来的土体和泥水充满密封舱，并具有适当压力与开挖面土压平衡，以减少对土体的扰动，控制地表沉降。

1.1.3 闭胸式盾构2.泥水平衡盾构泥水平衡盾构也称泥水加压盾构，它的开发目的是通过喷射水流，将土料以泥浆的形式排出。但水不能支护开挖面，无法阻止开挖面不停地流动。这种情况与充满水的挖槽相类似，从而提出在开挖面用类同槽壁法的支护，而膨润土泥浆可在无黏聚力土槽沟中支护掘出的开挖面。这样就诞生了泥水平衡盾构。1964年英国人莫特·海（MottHay）、安德森（Anderson）和约翰·巴特利特（John·Bartlett）申请了泥水平衡盾构的专利。

1.1.4 多元化盾构1.盾构隧道长距离化、大直径化表 列出了部分直径超过15m的国外盾构隧道工程序号工程名称盾构直径/m盾构类型1马德里M30环线隧道15.2土压2意大利Sparvo隧道15.55土压3东京湾公路海底隧道14.14泥水4意大利SantaLucia隧道15.87土压5东京外环公路隧道16.1土压6美国西雅图SR99隧道17.45土压7意大利Caltanissetta公路隧道15.08泥水

1.1.4 多元化盾构类矩形盾构2.盾构多样化从断面形状方面:类矩形、双圆盾构、三圆盾构、马蹄形盾构等；从功能上讲:球体盾构、母子盾构、扩径盾构、变径盾构、分岔盾构、途中更换刀具盾构、障碍物直接切除盾构等特种盾构；从盾构的掘削:出现了摇动、摆动掘削方式的盾构。三圆盾构马蹄形盾构母子型盾构

1.1.4 多元化盾构3.施工自动化施工设备出现了：（1） 管片供给、运送、组装自动化装置；（2）盾构掘进中的方向、姿态自动控制系统；（3）施工信息化、自动化的管理系统及施工故障自诊断系统。

任务1.2中国盾构发展认知

1.2.1 中国盾构的黎明期中国盾构历经了黎明期、创新期和跨越期。中国盾构从曾经落后于世界发展到现在总体技术已位于世界领先水平。1953年至2001年是中国盾构发展的黎明期。1953年，东北阜新煤矿用手掘式盾构是我国首条用盾构法施工的隧道。从而揭开了中国盾构从无到有的历史。1962年2月，上海城建局隧道工程公司结合上海软土地层对盾构进行了系统的试验研究。1986年，中铁隧道