1、盾構法隧道施工原理、常見難點和問題談家龍 目 錄一、盾構法隧道施工發展歷史二、盾構法隧道施工原理三、盾構法隧道施工流程四、盾構法隧道施工關鍵要素五、盾構法隧道施工常見難點和問題六、結語一、盾構法隧道施工的發展歷史起源概念與分類盾構工法在中國發展趨勢（一）起源1818年，英國工程師布魯諾爾(M.I.Bruner)，最早提出了用盾構法建設隧道的設想，并在英國取得了專利。1825年，他第一次在倫敦泰晤河下開始用一個斷面高6.8m、寬11.4m的矩形盾構修建隧道。1843年，經過18年施工，完成了全長1100m的第一條盾構法隧道。1828年1月12日泰晤河水涌入盾構機（二）概念與分類盾構機(Shiel

2、d Machine),是一種全封閉的隧道掘進設備,主要由掘進系統、同步注漿系統、出渣系統、渣土改良系統、拼裝系統、密封系統、導向系統等組成，利用襯砌管片提供反力,不能連續掘進。隧道掘進機(Tunnel Boring Machine),簡稱TBM，硬巖掘進機,部分封閉,圍巖暴露并可提供反作用力,可連續掘進。（二）概念與分類“盾”“防御、保護” ，指刀盤、盾殼；“構”“構筑、修建”，即管片襯砌和注漿；指使用盾構機，一邊保持開挖面及圍巖穩定，一邊進行開挖面土體掘進、出渣，同步實施管片背后注漿，在盾尾內拼裝管片形成襯砌，從而在最大減少擾動圍巖條件下修建隧道的方法。 （二）概念與分類1.按照開挖面平衡方

3、式分為：土壓平衡式，適用于各種土層、巖層等復合地層 ；泥水平衡式，適用于含水砂層以及軟流塑、流動性等軟弱地層；對地面沉降要求高的項目；復合式，適應性更廣 （二）概念與分類2.按照直徑大小分為：巨型盾構，大于12米；15.43、14.9米； 常規盾構，大于6米；6.28、6.34、6.68米；微型盾構，小于3米。0.15到3米。（二）概念與分類3.按照開挖面敞開程度分為：全敞開式，手掘式、半機械式、機械式半敞開式，半擠壓、全擠壓、網格式全封閉式，土壓、泥水、復合式（二）概念與分類4.按照斷面形式分為圓形盾構矩形盾構異形盾構（雙圓、三圓、球形）（三）盾構工法在中國北京地鐵上海地鐵廣州地鐵其它城市北

4、京地鐵2000年9月，北京地鐵五號線雍和宮站至北新橋站區間首次采用盾構法施工。 2000年-2014年，高速發展期。建成運營17條線路，總長527公里。日均客流約1000萬人次。是國內最繁忙的軌道交通系統。根據線網規劃，2020年將建成30條線路，運營里程超過1000公里。上海地鐵1994年，上海延安東路南線隧道首次使用土壓平衡盾構機施工。2003年上海隧道股份設計制造第一臺國產盾構機。截至2014年，共建成運營14條線路，總計525.2公里。根據線網規劃，2017年總里程689公里，2020年總里程808公里。 廣州地鐵1995-1999年1號線建成運營；首次引入盾構法進行隧道施工。1999

5、年以后，2、3、4號線大量采用盾構法隧道修建；2010年高峰期，75臺盾構同時掘進。截至2014年，共有9條營運路線（1號線、2號線、3號線、4號線、5號線、6號線、8號線、廣佛線及APM線），總長為260.5公里。2017年底，將新建10條線路，260公里新線?？偫锍坛^500公里。其它城市國內目前地鐵已經開工的共23個城市，國務院批準的有33個城市，國內地鐵建設趨勢由中心城區向四周輻射，十二五期間將是地鐵建設發展高潮期。國內城市軌道交通建設盾構工法的使用比例已經超過85%。（四）發展趨勢超大直徑復合型大深度、大坡度、小曲率 二盾構法隧道施工原理盾構法隧道施工的工作原理盾構法隧道施工的特點盾

6、構法隧道施工的優點盾構法隧道施工的缺點（一）盾構法隧道施工工作原理盾構機千斤頂利用已成型管片提供反力，向前施加推力，利用刀盤旋轉切削掌子面土體（保持土倉壓力），通過螺旋輸送機（管道）把渣土輸送出來，拼裝機拼裝管片形成襯砌，管片背后同步注漿，形成永久結構。土壓平衡盾構機工作原理示意圖 泥水盾構機工作原理示意圖（二）盾構法隧道施工的特點 地下施工，必須面對復雜的地質條件和敏感的地面環境。所用設備集成度高，技術含量高，對人的要求較高。涉及的專業領域較多，對復合型人才有較多需求。（三）盾構法隧道施工的優點高效率。機械化作業程度高，施工速度快，采用預制管片襯砌，一次成型，施工質量易于控制。經濟效率顯著。

7、高安全。施工作業環境好，施工人員安全得到有效保障。對周圍環境影響小，地表沉降易于控制。高適應。不影響地面交通，不影響航運通航，不受風雨等氣候條件影響。不受地質限制。 （四）盾構法隧道施工的缺點盾構機制造周期長，設備投入較大；準備難且費用高，短距離隧道不經濟；小曲線隧道施工較為困難，施工質量得不到保障；淺埋隧道覆土太淺，盾構法施工難度很大；施工過程變化斷面尺寸困難；三、盾構法隧道施工流程總體流程：盾構法施工總體流程局部流程：盾構機掘進流程（一）總體流程始發井（車站）交付使用盾構托架就位盾構機下井組裝、調試、驗收初始掘進（L=80-100米）負環拆除及其它調整（換裝）正常掘進盾構機到達中間站盾構機

8、通過中間站盾構機再次組裝、調試、驗收盾構機再次初始掘進正常掘進盾構機到達終點站盾構機解體外運隧道清理、管片修補、堵漏工程驗收。盾構機下井盾構機就位調試初始掘進正常掘進到達車站過 站再次始發到達終點站盾構機解體外運負環拆除始發端頭加固反力架安裝洞門密封圈安裝洞門圍護墻鑿除到達端頭加固洞門密封圈安裝盾構機托架再次就位調試始發井中間站到達站盾構法隧道施工流程圖（二）局部流程準備工作（風、水、電、漿液、渣車、管片）啟動液壓系統 啟動刀盤 啟動次級渣土運輸系統（皮帶機）啟動推進千斤頂啟動首級渣土運輸系統（螺旋機）同步注漿停止掘進安裝管片準備下一環掘進。開挖出土注漿拼裝四 盾構法隧道施工關鍵要素研究對手，

9、地質研究兵器，盾構機研究招式，技術（一）研究對手，地質（二）研究兵器-盾構機系統總成（二）研究兵器-盾構機系統總成（二）研究兵器-盾構機系統總成（二）研究兵器-盾構機系統總成1 掘進系統2 同步注漿系統3 出渣系統4 管片拼裝系統5 導向系統6 密封系統7 渣土改良系統8 風、水、電、氣系統9 管片管片型式主要參數連接方式防水材料管片選型 盾構隧道管片襯砌構造示意圖（三）研究招式盾構機操作技術 盾構機過站技術管片選型技術 端頭地層處理技術盾構機測量導向技術 隧道防水技術 管片背后回填注漿技術 其它技術盾構機始發掘進技術盾構機到達技術1 盾構機的操作技術做好操作前的準備工作嚴格按操作規程進行操作

10、按照操作指令的控制掘進參數(刀盤轉速扭矩土倉壓力推力掘進速度鉸接角度注漿壓力等)對線路特點工程地質和地面的環境狀況有充分認識對異常情況要及時采取措施并上報2 管片選型技術管片的類型管片的尺寸及分塊管片的連接型式轉彎環的楔形量管片選型應遵循的原則:管片跟著盾構走管片選型的考慮因素:盾尾間隙千斤頂行程差鉸接角度盾構機姿態趨勢重要性:決定隧道的質量(尤其是防水質量)3 盾構機導向技術主流VMT導向系統4 管片背后注漿技術注漿的目的注漿的方式漿液的種類注漿參數選擇(壓力、數量、強度）5 盾構機始發掘進技術始發托架的定位安裝盾構機、后續臺車的下井組裝反力架的安裝洞門密封環板的安裝洞門圍護結構的鑿除盾尾密

11、封油脂的涂抹負環管片的安裝6 盾構機到達技術到達階段的貫通測量到達接收托架的安裝洞門密封環板的安裝洞門圍護結構的鑿除到達段管片的安裝緊固和補充注漿7 盾構機過站、過隧道技術移動托架過站滾軸法過站盾構機整體吊裝過站利用永久管片過隧道利用臨時管片過隧道8 端頭地層處理技術端頭地層處理的目的端頭地層處理的主要方法9 隧道防水技術管片的自防水(抗滲等級)管片接逢止水條的形式和種類嵌縫和手孔封堵堵漏和缺陷修補10 其它技術刀具更換技術發泡劑注入技術使用泡沫處理過的軟土沒有使用泡沫處理的軟土五 常見難點和問題軟弱含水地層且地面沉降控制要求高（塌陷）富水地層（如穿越江河或斷層帶）（噴涌）掘進斷面內地層軟硬相差懸殊（管片上?。┩临|粘性大易結泥餅（刀具磨損）設計線路復雜五 常見難點和問題隧道內有建筑物樁基等