图文详解盾构法隧道施工全套技术(1)(史上最全)

外壳
设置盾构外壳的目的是保护掘削、排土、推进、做衬等所有作 业设备、装置的安全，故整个外壳用钢板制作，并用环形梁加 固支承。一台盾构机的外壳沿纵向从前到后分为前、中、后三 段，通常又将这三段称为切口、支承、盾尾三部分。
切口 该部位装有掘削机械和挡土设备，故又称掘削挡土部。
支承 支承部即盾构的中央部位，是盾构的主体构造部。因为要支承盾构的全
盾构法隧道的基本原理是用一件有形钢质组件沿隧道设计 轴线开挖土体而向前推进。
盾构由通用机构与专用机构组成。通用机构一般由外壳、 掘土机构、推进机构、挡土机构、管片组装机构、附属机 构等组成。专用机构因机种而异，如对于土压盾构而言， 专用机构即为排土机构、搅拌机构、添加材注入装置；而 对于泥水盾构而言，专用机构系指送排泥机构、搅拌机构。
进而通过管片产生的反推动力使盾构前进的。
挡土机构 挡土机构是为了防止掘削时，掘削面地层坍塌和变形，确保掘削面稳定
而设置的机构。该机构因盾构种类的不同而不同。
对泥水盾构而言，挡土机构是泥水舱内的加压泥水和刀盘面板。对土压 盾构而言，挡土机构是土舱内的掘削加压土和刀盘面板。
掘削机构 对机械式盾构、封闭式（土压式、泥水式）盾构而言，掘削机构即掘削
当前是泥水盾构、土压盾构技术的普及与推广时期，但有些技 术细节还有待完善及改进。
多种特种盾构的相继问世，大大地扩展了盾构工法的应用范围， 使用盾构工法的前景更加宽广。但由于这这些特种工法问世时 间不长，施工实例还不够多，有些细节仍有待改进。
近年来交通工程、下水道工程、共同沟工程存在大直径盾构隧 道的构建需求，所以大直径、长距离、高速施工等施工措施、 施工设备的研发与成功应用也较为迫切。
刀盘。
刀盘的构成及功能 掘削刀盘即作转动或摇动的盘状掘削器，由掘削地层的刀具、稳定掘削
面的面板、出土槽口、转动或摇动的驱动机构、轴承机构等构成。刀盘设置 在盾构机的最前方，其功能是既能掘削地层土体，又能对掘削面起一定支承 作用从而保证掘削面的稳定。
排土机构
就土压盾构而言，排土机构由螺旋输送机、排土控制器及 盾构机以外的泥土运出设备构成。螺旋输送机的功能是把土舱 内的掘削土运出、经排土控制器送给盾构机外的泥土运出设备 （至地表）。
讲座内容
盾构法隧道的发展历史、技术现状和发展 动向
盾构法隧道的基本原理及特点 盾构机的分类及选型 盾构施工关键技术
18世纪末英国人提出在伦敦地下修建横贯通泰晤士河隧道的设想，并于 1798年开始着手工作希望实现这个构想，但由于竖井挖不到预定深度，计划 受挫，4年后Torevix决定在另一个地方建造连接两岸的隧道，随后工程再次 开工，当掘进到最后30m时，开挖面激剧浸水，工程再次受阻。工程从开工 到被迫终止用了5年时间，此后修建横贯泰晤士河隧道的计划在以后10年内 没有任何进展。
20世纪60至80年代盾构工法继续发展完善，成绩显著。这一时期出现了多 种盾构工法，以泥水式、土压式盾构工法为主。
1990至2003年，这一段时间盾构工法的技术进步极为显著。归纳起来有以 下几个特点：
（1）盾构隧道长距离化、大直径化。这一时期英法两国修建了长达48km的 英吉利海峡隧道，隧道断面直径达8.8m，采用的是土压盾构工法。 （2）盾构多样化。出现了矩形、椭圆形、多园搭接形等多种异圆断面盾构。 （3）施工自动化。盾构掘进中和方向、姿态自动控制系统，施工信息化、 自动化的管理系统及施工故障自诊断系统。
1818年，Brunel观察小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启发，在此 基础上提出了盾构工法，并得到专利。这就是所谓开放型手掘式盾构的原型，
Brunel对自己的新工法非常自信，于1823年拟定了修建另一条泰晤士河隧道 的计划，随后这个计划得到英国国会批准，于1825年动工，初期，工程进展 顺利，但后来由于地层下沉，工程被迫中止。但Brunel并没有灰心，总结了 失败的教训后，对盾构做了7年改进后，于1834年再次开工，又经过7年施工， 终于在1841年贯通隧道。 自Brunel向泰晤士河隧道发起战到胜利，前后经历了20个春秋，此时，他 已是72岁的老人。 Brunel对盾构工法的贡献极为卓著，这是后人的一致评价。
自Brunel的方形盾构后，盾构技术经过23年的改进，到1869年修建横贯通 泰晤士河的第二条隧道，这个项目由Great负责，从起初Torevix的反复失败， 到Brunel的盾构工法，进而改进为Great的盾构工法，前后经历了80年的漫长 岁月。
19世纪到20世纪中叶，盾构工法相继传入美国、法国、德国、日本、苏联 等国，并得到不程度的发展。在这一段时期，盾构工法虽然有一定进步，但 这一时期仍主要是盾构工法在世界各国的推广与普及。
部荷载，所以该部位的前言和后方均设有环状梁和支柱，由梁和柱支承其全 部荷载。
盾尾 盾尾部即盾构的后部。盾尾部为管片拼装空间，该空间内装有拼装管片
的举重臂。为了防止周围地层的土、地下水及背后注入的填充浆液窜入该部 位，物设置尾封装置。
尾封 盾尾密封是为了防止周围地层的土砂、地下水、背后注入浆液、开挖面上的 泥水、泥土从盾尾间隙流向盾构而设置的封装措施。尾封通常使用钢丝刷、 尿烷橡胶或者两者的组合。尾封的示意图如上图所示。另外，最近作为防止 高压地下水的措施，有人在钢丝刷之间的空隙处加压注入密封材和润滑剂等 填充材及采用4层钢丝刷密封，从而把耐地下水压的能力提高到1.1MPa。
中折装置
在小曲率半径曲线段施工时，可以把盾构机做成可以折 成2节、3节的中折形式。中折装置的设置不仅可以减少曲线 部位的超挖量，而且由于弯曲容易，使盾构千斤顶的负担得 以减轻，推进时作用在管片上的偏压减小，故使施工性得以 提高。
推进机构 盾构机的推进是靠设置在支承环内侧的盾构千斤顶的推力作用在管片上，
盾构机的主要部件刀盘、切口环、支撑环、盾尾、 拼装机、螺旋机。
源自文库刀盘
切口环
拼装机
支撑环
土压平衡盾构工作原理 盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体， 切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时， 其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同， 故掘削面实现平衡（即稳定）。这类盾构靠螺 旋输送机将渣土（即掘削弃土）排送至土箱， 运至地表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动 闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。