《地下工程盾构法》PPT课件

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1、地下工程叶洲元yezhouyuan@126.com13975249589湖南科技大学能源与安全工程学院2006年9月地下建筑地下铁道公路隧道水底隧道地下电站地下贮库城市地下综合体地下工程施工方法盾构法沉井法沉管法顶管法矿山法地下连续墙法前言地下工程盾构法地下工程施工技术之一——盾构印象盾构法(Shield)或称掩护筒法，是在地表以下土层或松软岩层中是盾构设备暗挖隧道的一种施工方法。1、定义(what)：什么是盾构法2、特点（why）①施工安全；②震动和噪音小；③可控制地表沉降；④暗挖方式；⑤机械化程度高。盾构外形盾构的标准外形是圆形。也

2、有矩形、椭圆形、马蹄形、半圆、双环及多环形等特殊形状。制造盾构的材料盾构主要用钢板（单层厚板或多层薄板）制成，钢板一般用A3钢。钢板间连接可采用焊接和铆接两种方法，大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难，可制成分体式，到现场进行就位拼装，部件的连接一般采用定位销定位，高强度螺栓联接，最后焊接成型。盾构基本构造由钢壳、推进机构系统、衬砌拼装系统三部分组成。推进系统正面支撑系统衬砌拼装系统液压系统操作系统保护系统-切割出土系统盾壳1)盾构壳体①切口环部分。切口环部分位于盾构的最前端，施工时切入地层。②支承环部分。支承环紧接于切口环之后，是与

3、后部的盾尾相连的中间部分。③盾尾部分。盾尾是由盾构外壳钢板延长所构成，主要用于掩护隧道衬砌的拼装工作。2）推进系统盾构的推进系统由液压设备和盾构千斤顶组成。千斤顶数量由设计总推力和千斤顶类型确定，其直径宜小不宜大，故采用高压液压系统提供动力，其位置应均匀地安装在盾壳支撑环的内周，方向与隧道轴线平行。3）正面支撑系统开挖面支撑系统类型有千斤顶类、刀盘面板类和网格类。此外，采用气压法施工时由压缩空气提供的压力也可使开挖面保持稳定。开挖面支撑上常设有土压计，以监测开挖面土体的稳定性。4）切割出土系统包括刀头部分和螺旋输送机。刀头用来切土破岩，

4、落选输送机是将破碎后的岩土装到矿车上运出。5）衬砌拼装系统衬砌拼装系统的主要设备为衬砌拼装器（俗称举重臂）和真圆保持器。衬砌拼装器是一种专用的机械手，用于钳住管片并使其平转、升举和旋转，使管片能按预定的位置就位，并安全、迅速地拼装成环。一般设置在盾尾或支撑环内，也可安装在车架上。真圆保持器是当某环管片拼装成环后使隧道管片保持真圆的装置。4）切割出土系统包括刀头部分和螺旋输送机。刀头用来切土破岩，落选输送机是将破碎后的岩土装到矿车上运出。拼装器是为了能把管片按照设计的形状，安全迅速地进行拼装的机械装置，它必须具有夹钳、使管片位置伸缩、前后

5、滑动、旋转等4个功能。常用的有：(1)杠杆式拼装器它是由举重臂和驱动部分组成。举重臂是一个杠杆装置，一端用来夹住管片或砌块，另一端是配重使举重臂易于转动。然后将衬砌送到拼装位置就位。(2)环式拼装机近年广泛应用的环式举重臂，它是装在支承环后部或盾构千斤顶撑板附近的盾尾部。环式举重臂是一个把可自由伸缩的支架装在具有支承滚轮的中空圆环上的机械手。该形式工作面大，出碴设备容易安装，并且拼装管片和出碴可同时进行。盾构分类盾构按其构造和开挖方式可分为以下几种：手掘式盾构挤压式盾构半机械式盾构机械式盾构1)手掘式盾构手掘式盾构是在盾构切口环壳体掩护

6、下，采用人工开挖方式的一种盾构。多用于地质条件较好的小型隧道开挖。敞开式正面支撑式棚式包括：优点：开挖面是开放性的，施工人员随时可以观察地层的变化情况；遇到各种地下障碍物时，比较容易排除处理；对盾构纠偏有利，也便于隧道曲线段施工；设备简单，造价低。若以气压法或降水法等疏干地层的措施并使用必要的正面支撑后，可适用于各种地层中，特别是地下障碍较多的地层；在精心施工的条件下，亦可将地表变形控制到中等或较小的程度。缺点:施工人员劳动强度大，施工速度慢；用于含水不稳定地层中易产生流砂及涌土现象，施工安全性差。2)挤压式盾构全挤压式局部挤压式网格式

7、根据出土方式可分为：仅适用于软弱黏性土层，适用范围较狭窄。适用范围：全挤压式盾构挤压式将开挖工作面用胸板封闭，把土层挡在胸板外面，避免水土的涌入，将盾构经过区域的土挤压向外部，从而省去出土工序。缺点：对地层土体扰动较大，引起相当大的地表隆起变形，速度慢、工效低。优点：阻止土层垮塌，避免水土涌入盾构。在地面有建筑物的地区不宜使用，只能用在空旷的地区或江河底下、海滩处等区域。局部挤压式盾构局部挤压式则在封闭胸板上局部开孔，盾构在挤压推进时土体就从出土孔挤入盾构内，再出土外运。右图表示部分开口的闭胸盾构原理。其开口率的大小、根据地质条件，后构

8、的外径和长度和推进速度确定。当开口率过大时，出土量增加，会引起周围地层的沉降，反之，就会增大盾构的切入阻力，使地面隆起。缺点：出土调整一般靠经验，可变性多。优点：阻止土层垮塌，避免水土涌入盾构。能够调整出土