盾構(gòu)技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展（PPT59頁(yè)）

1、盾構(gòu)技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展Application and Development for Shield Method in China2011年3月2日主要介紹內(nèi)容 盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展歷史 盾構(gòu)技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用 盾構(gòu)技術(shù)施工基本原理 工程實(shí)例分析一、盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展歷史 盾構(gòu)機(jī)問(wèn)世至今已有近180年的歷史，其始于英國(guó)，發(fā)展于日本、德國(guó)。近30年來(lái)，通過(guò)對(duì)土壓平衡 式、泥水式盾構(gòu)機(jī)中的關(guān)鍵技術(shù)，如盾構(gòu)機(jī)的有效密封，確保開(kāi)挖面的穩(wěn)定、控制地表隆起及塌陷在規(guī)定范圍之內(nèi)，刀具的使用壽命以及在密封條件下的刀具更換，對(duì)一些惡劣地質(zhì)如高水壓條件的處理技術(shù)等方面的探索和研究解決，使盾構(gòu)機(jī)有了很快的發(fā)展。盾構(gòu)機(jī)技術(shù)仍有巨

2、大的發(fā)展余地?，F(xiàn)在的盾構(gòu)機(jī)幾乎全是針對(duì)具體項(xiàng)目規(guī)范和地質(zhì)條件而量身訂做。 盾構(gòu)機(jī)根據(jù)工作原理一般分為手掘式盾構(gòu)，擠壓式盾構(gòu)，半機(jī)械式盾構(gòu)（局部氣壓、全局氣壓），機(jī)械式盾構(gòu)（開(kāi)胸式切削盾構(gòu)，氣壓式盾構(gòu)，泥水加壓盾構(gòu)，土壓平衡盾構(gòu)，混合型盾構(gòu)，異型盾構(gòu)）。 根據(jù)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖方法可分為：敞開(kāi)式、機(jī)械切削式、網(wǎng)格式和擠壓式等。為了減少盾構(gòu)施工對(duì)地層的擾動(dòng)，可先借助千斤頂驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)使其切口貫入土層，然后在切口內(nèi)進(jìn)行土體開(kāi)挖與運(yùn)輸。 敞開(kāi)式 手掘式及半機(jī)械式盾構(gòu)均為半敞開(kāi)式開(kāi)挖，這種方法適于地地質(zhì)條件較好，開(kāi)挖面在掘進(jìn)中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施是能維持穩(wěn)定的情況，其開(kāi)挖一般是從頂部開(kāi)始逐層向下挖掘。若土層較差

3、，還可借用千斤頂加撐板對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行臨時(shí)支撐。采用敞開(kāi)式開(kāi)挖，處理孤立障礙物、糾偏、超挖均為其它方式容易。為盡量減少對(duì)地層的擾動(dòng)，要適當(dāng)控制超挖量與暴露時(shí)間。 機(jī)械切削式 指與盾構(gòu)直徑相仿的全斷面旋轉(zhuǎn)切削刀盤開(kāi)挖方式。根據(jù)地質(zhì)條件的好壞，大刀盤可分為刀架間無(wú)封板及有封板兩種。刀架間無(wú)封板適用于土質(zhì)較好的條件。大刀盤開(kāi)挖方式，在彎道施工或糾偏是不如敞開(kāi)式開(kāi)挖便于超挖。此外，清除障礙物也不如敞開(kāi)式開(kāi)挖。使用大刀盤的盾構(gòu)，機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜，消耗動(dòng)力較大。目前國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的泥水加壓盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)，均采用這種開(kāi)挖方式。 網(wǎng)格式 采用網(wǎng)格式開(kāi)挖，開(kāi)挖面由網(wǎng)格梁與格板分成許多格子。開(kāi)挖面的支撐作用是由土的粘聚

4、力和網(wǎng)格厚度范圍內(nèi)的阻力而產(chǎn)生的。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)是，土體就從格子里擠出來(lái)。根據(jù)土的性質(zhì)，調(diào)節(jié)網(wǎng)格的開(kāi)孔面積。采用網(wǎng)格式開(kāi)挖時(shí)，在所有千斤頂縮回后，會(huì)產(chǎn)生較大的盾構(gòu)后退現(xiàn)象，導(dǎo)致地表沉降，因此，在施工務(wù)必采取有效措施，防止盾構(gòu)后退。 擠壓式 全擠壓式和局部擠壓式開(kāi)挖，由于不出土或只部分出土，對(duì)地層有較大的擾動(dòng)，在施工軸線時(shí)，應(yīng)盡量避開(kāi)地面建筑物。局部擠壓時(shí)施工時(shí)，要精心控制出土量，以減少和控制地表變形。全擠壓式施工時(shí)，盾構(gòu)把四周一定范圍內(nèi)的土體擠密實(shí)。 Brunel盾構(gòu)1825年應(yīng)用于泰晤士河，1841年貫通敞開(kāi)式盾構(gòu) 泥水式雙圓盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)2006年上海地鐵六號(hào)線9標(biāo)應(yīng)用 2003年翔殷路軌道

5、8號(hào)線運(yùn)用 荷蘭14.87泥水盾構(gòu)復(fù)合式盾構(gòu)廣州地鐵2號(hào)線 擠壓式盾構(gòu)網(wǎng)格式盾構(gòu)二、盾構(gòu)技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用1.1950年初，在遼寧阜新煤礦使用手掘式盾構(gòu)修建疏水巷道工程2.1957年的北京市下水道工程中進(jìn)行過(guò)小口徑盾構(gòu)工法的嘗試。3.60年代，為了修建北京地鐵，也有過(guò)研究盾構(gòu)施工技術(shù)，并成功地進(jìn)行了試驗(yàn) 。4.60年代在北京進(jìn)行了1:500的盾構(gòu)擠壓混凝土襯砌的模擬試驗(yàn) 。60年代北京地鐵用盾構(gòu)試驗(yàn)5.上海地區(qū)軟土地基盾構(gòu)發(fā)展歷史 6.1966年采用10.22m網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)修建打浦路過(guò)江隧道工程 打浦路直徑10.2m網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) 建成于1970年，位于市區(qū)西南角，以貨運(yùn)為主。隧道西雙車

6、道，全長(zhǎng)2761m。隧道采用全橫向通風(fēng)方式，隧道內(nèi)設(shè)有照明、通訊、監(jiān)視儀、排水泵房、消防等裝置。是國(guó)內(nèi)第一條水底公路隧道，也是第一條采用盾構(gòu)法施工的隧道。 隧道位于區(qū)境西南打浦路處，為上海市第一條穿越黃浦江水底的公路隧道。1959年制訂規(guī)劃，上海隧道局設(shè)計(jì)，經(jīng)專家組審定，由國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)列為國(guó)家基本建設(shè)項(xiàng)目。 1966年動(dòng)工，1970年建成，1971年6月正式通車。 7.1988年建成的11.3m的延安東路過(guò)江隧道等都是應(yīng)用盾構(gòu)技術(shù)在軟土地層施工成功,長(zhǎng)2.2公里。延安東路直徑11.3m網(wǎng)格型水力出土盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) 是上海連接浦東與浦西，跨越黃浦江的一條主要道路，由南北兩條隧道組成，共4條行車道。隧道

7、浦西出口位于延安東路福建路口，浦東出口則位于陸家嘴銀城中路路口，直接連接世紀(jì)大道。全長(zhǎng)2,261米，穿越黃浦江的部分有1,476米。車道寬7.5米，高4.5米，原本為雙程行車，每小時(shí)流量為1,000輛。 8.2003年6月，當(dāng)時(shí)中國(guó)最大的盾構(gòu)法隧道翔殷路開(kāi)工，采用直徑為11.58m的超大型泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn) 翔殷路盾構(gòu)9、2008年7月，上海外灘通道工程施工方采用了直徑14.27米的超大土壓平衡盾構(gòu)。 10. 北京樞紐北京站至北京西站地下直徑線，簡(jiǎn)稱北京地下直徑線，是北京市正在建設(shè)中的一條鐵路地下聯(lián)絡(luò)線，兩端分別連接北京西站和北京站，是北京鐵路樞紐的重要組成部分。該線在2005年12月24日動(dòng)工

8、。地下直徑線全長(zhǎng)9.156公里， 盾構(gòu)直徑11米。11. “十二五”中國(guó)軌道交通發(fā)展規(guī)劃 2010年5月27日召開(kāi)的2010中國(guó)（長(zhǎng)春）國(guó)際軌道交通與城市發(fā)展高峰論壇上了解到，中國(guó)城市正在興起軌道交通建設(shè)熱潮，目前有27個(gè)城市正在籌備軌道交通的建設(shè)。中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)譚慶璉介紹說(shuō)，截至2009年底，中國(guó)投入運(yùn)行的城市軌道交通線路總長(zhǎng)達(dá)到962公里，目前有27個(gè)城市正在籌備軌道交通的建設(shè)。預(yù)計(jì)到2015年前后，中國(guó)城市軌道交通線路將達(dá)到87條，運(yùn)營(yíng)總里程將超過(guò)2500公里。此外，南京、武漢、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、杭州、成都、西安等中國(guó)一大批省會(huì)城市也紛紛規(guī)劃建設(shè)地鐵。城區(qū)人口約300多萬(wàn)的長(zhǎng)春市正在準(zhǔn)

9、備建設(shè)全長(zhǎng)約20公里的首條地鐵線路。與會(huì)業(yè)內(nèi)人士普遍表示，積極發(fā)展軌道交通，正在成為中國(guó)解決城市擁堵難題的一項(xiàng)重要措施。交通擁堵問(wèn)題是中國(guó)在城市化進(jìn)程中遇到的前所未有的突出問(wèn)題。中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部總經(jīng)濟(jì)師李秉仁認(rèn)為，“解決城市交通擁堵問(wèn)題，關(guān)鍵是我們要減少機(jī)動(dòng)出行，優(yōu)先發(fā)展公共交通，特別是發(fā)展城市軌道交通，這是解決城市交通擁堵的有力措施之一?！敝袊?guó)工信部裝備工業(yè)司副司長(zhǎng)王富昌表示，中國(guó)發(fā)展軌道交通面臨著難得的機(jī)遇，既符合中國(guó)政府實(shí)施的積極擴(kuò)大內(nèi)需的方向，同時(shí)，隨著全球氣候的變化，低碳經(jīng)濟(jì)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，軌道交通方式具有單位能耗低、排放少等特點(diǎn)，順應(yīng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，一些專家和業(yè)

10、內(nèi)人士也表示，發(fā)展軌道交通，也需要解決很多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，包括如何解決軌道交通的運(yùn)營(yíng)和管理問(wèn)題，扭轉(zhuǎn)軌道交通普遍虧損的局面。此外，中國(guó)軌道交通設(shè)備的核心技術(shù)也需要加強(qiáng)攻關(guān)，盡快實(shí)現(xiàn)新的突破，帶動(dòng)軌道交通事業(yè)實(shí)現(xiàn)更快發(fā)展。 “北京、上海等地都在修改擴(kuò)容原先的規(guī)劃，十二五期間，這些城市的地鐵線路或?qū)⒀娱L(zhǎng)一倍?！鄙虾＼壍澜煌?領(lǐng)域?qū)＜彝跽裥耪f(shuō)，其他的省會(huì)城市大多已開(kāi)始規(guī)劃地鐵線路，二線城市也在積極規(guī)劃。 據(jù)悉，北京2009年地鐵通車?yán)锍坦?28公里，今年年底預(yù)計(jì)達(dá)到330公里。北京市副市長(zhǎng)黃衛(wèi)此前表示，北京2015年地鐵規(guī)劃里程原先是561公里，但實(shí)際可能會(huì)達(dá)到580公里。再過(guò)5年，到2020年預(yù)計(jì)再翻一

11、番，超過(guò)1000公里。而上海目前軌道交通建成線路總長(zhǎng)達(dá)到420公里，上海軌道交通建設(shè)指揮部副總指揮應(yīng)名洪表示，“十二五”期間，上海城市軌道交通新建里程將超過(guò)200公里。 國(guó)家發(fā)展改革委基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)司巡視員李國(guó)勇今年3月份曾透露，全國(guó)有33個(gè)城市正規(guī)劃建設(shè)地鐵。2020年全國(guó)規(guī)劃地鐵總里程將達(dá)6100公里，2010至2015年地鐵建設(shè)投資規(guī)劃額將達(dá)11568億元，將是今年的5.93倍。中金公司最近的報(bào)告稱，中國(guó)已有36個(gè)城市上報(bào)了城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃，2009-2020年，城市軌道交通新增營(yíng)業(yè)里程將達(dá)到6560公里。預(yù)計(jì)到2020年，全國(guó)城市軌道交通累計(jì)營(yíng)業(yè)里程將達(dá)到7395公里。以每公里5億元造價(jià)

12、計(jì)算，2009-2020年城市軌道交通將投入3.3萬(wàn)億，年均達(dá)2700億元，中國(guó)城市軌道交通建設(shè)將迎來(lái)黃金十年。 北京在“十二五”期間，除東西二環(huán)以外，還將在首體南路、學(xué)院南路等地建設(shè)5條地下隧道以疏解節(jié)點(diǎn)處的擁堵。昨日記者從市兩會(huì)上了解到，共有7條地下隧道將在今年規(guī)劃設(shè)計(jì)。市規(guī)劃委主任黃艷介紹說(shuō)，目前已經(jīng)確定先期建設(shè)的7條地下隧道分別是東西二環(huán)、首體南路、學(xué)院南路、西山隧道、臺(tái)基廠大街和北辰東路南延。地下隧道也是城市道路建設(shè)的一部分，目前本市路網(wǎng)中還有不少斷頭路，而地下隧道是連接斷頭路的有效方案之一。據(jù)了解，這些地下隧道都處在地上基礎(chǔ)設(shè)施和地下管線密集地區(qū)，地質(zhì)較復(fù)雜，還要涉及下穿立交橋、地

13、鐵、蓋板河等施工難題。勘探部門已經(jīng)開(kāi)始勘測(cè)，目前，首體南路、學(xué)院南路和西山隧道3條地下道路已完成了初期地質(zhì)勘探，7條隧道的具體線位將在勘探完成后確定。北京上海天津廣州深圳南京重慶成都武漢沈陽(yáng)長(zhǎng)春杭州西安烏魯木齊蘭州合肥昆明哈爾濱佛山臺(tái)北香港大連鞍山濟(jì)南青島高雄長(zhǎng)沙已通車的城市前期工作城市在建設(shè)的城市蘇州中國(guó)地鐵建設(shè)計(jì)劃上海地鐵規(guī)劃 2010年，建成的線路是：1（北延伸到泰和路），2（虹橋臨空?qǐng)@區(qū)-浦東機(jī)場(chǎng)），3（北延伸到鐵力路），4，5，6（港城路到主題公園），7（祁連山路外環(huán)路到新國(guó)際博覽中心），8（新江灣城到三林鎮(zhèn)和上南路外環(huán)線），9（松江新城到楊高路內(nèi)環(huán)線），10（西郊公園到軍工路新江灣

14、城）11（嘉定-石龍路）12（漕河涇到高橋）13（金沙江路外環(huán)線-漢中路） ，2020年里程達(dá)到970公里。廣州地鐵規(guī)劃廣州地鐵(GuangZhou Metro)是廣州市的城市軌道交通系統(tǒng)，由廣州市地下鐵道總公司負(fù)責(zé)營(yíng)運(yùn)管理?，F(xiàn)有1號(hào)線（西朗廣州東站）、2號(hào)線（嘉禾望崗廣州南站）、3號(hào)線（機(jī)場(chǎng)南體育西路、天河客運(yùn)站番禺廣場(chǎng)）、4號(hào)線（黃村金洲）、5號(hào)線（滘口文沖）、8號(hào)線（鳳凰新村萬(wàn)勝圍）、廣佛線（魁奇路西朗）及APM線（赤崗塔林和西）正在營(yíng)運(yùn)中，廣州地鐵現(xiàn)時(shí)的運(yùn)營(yíng)總里程為236公里（含廣佛線佛山段）。但遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足交通需求，為解決擁阻的道路交通，廣州地鐵在亞運(yùn)后將進(jìn)行新一輪的建設(shè)。廣州地鐵的

15、遠(yuǎn)期規(guī)劃長(zhǎng)度為600公里。 2011年2月28日，北京正式開(kāi)工建設(shè)8條地鐵線，其中，15號(hào)線一期西段、6號(hào)線二期等5條線路昨日動(dòng)工；山后線、16號(hào)線以及燕房線列入本市2015年地鐵路網(wǎng)規(guī)劃，年內(nèi)開(kāi)工建設(shè)。 目前共16條地鐵線路在建。深圳地鐵規(guī)劃 目前深圳地鐵已開(kāi)通四條線路包括羅寶線（原一號(hào)線）羅湖至深大段、蛇口線（原二號(hào)線）赤灣至世界之窗段、龍崗線（原三號(hào)線）高架段及龍華線（原四號(hào)線）南段。 一期工程于2004年12月28日試通車運(yùn)營(yíng)?？傆?jì)19個(gè)車站，總長(zhǎng)21.866千米。 2009年9月28日，深圳地羅寶線續(xù)建工程首通段正式開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)，10月1日正式運(yùn)營(yíng)。1號(hào)線首通段包括白石洲、高新園、深大

16、三站三區(qū)間，全長(zhǎng)3.39公里。 直到2010年12月28日，蛇口線（世界之窗赤灣）南段、龍崗線（草埔雙龍）北段已開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)。2010年新開(kāi)通的線路長(zhǎng)34千米。 提出2011年至2020年間的建設(shè)方案，其中包括龍華線的北延段（三期），以及8條新建的地鐵線路：612號(hào)線，總長(zhǎng)約245.4千米。遠(yuǎn)期方案規(guī)劃了至2030年的16條地鐵線路，總長(zhǎng)585.3千米，設(shè)站357座。其中組團(tuán)快線4條、干線6條、局域線6條。 12.中國(guó)用掘進(jìn)機(jī)修建鐵路隧道TB880E全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)修建的秦嶺18.4km鐵路隧道TB880E掘進(jìn)機(jī) 對(duì)全長(zhǎng)252m的TB880E掘進(jìn)機(jī)而言，技術(shù)含量高、操作復(fù)雜，其90%的指令由主控

17、室發(fā)出，任意一個(gè)誤操作都會(huì)影響施工或釀成重大事故，所以，正確地操作、合理地選擇掘進(jìn)參數(shù)是非常重要的。秦嶺18.4km鐵路隧道安康至南京磨溝嶺鐵路隧道(掘進(jìn)機(jī)) 磨溝嶺隧道全長(zhǎng)6113米，位于我省商南縣和丹鳳縣交界處，地處秦嶺中低山區(qū)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。施工時(shí)采取地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，TBM超前導(dǎo)管注漿技術(shù)和及時(shí)施作初期支護(hù)等有效手段，攻克了TBM軟弱圍巖施工技術(shù)難題，最高月掘進(jìn)5281米的記錄，僅用18個(gè)月打通了磨溝嶺隧道。 地震法是當(dāng)前隧道中長(zhǎng)期超前預(yù)報(bào)的主流方法。它包括：負(fù)視速度、HSP、TSP、TGP、TRT、TST 等各種方法，常見(jiàn)的是后4者。其中TSP、TGP、TRT應(yīng)用的是反射理論，TST應(yīng)用

18、的是散射理論，相比反射理論較先進(jìn)，可以求出前方波速分布，可以做方向?yàn)V波。 在巖溶地帶、礦區(qū)、TBM盾構(gòu)隧道中均可應(yīng)用。 武漢長(zhǎng)江公路隧道（長(zhǎng)江第一隧道） (11.2m泥水盾構(gòu)) 13.中國(guó)的江（海）底隧道上海上中路越江隧道(14.87m泥水盾構(gòu)) 上海崇明越江隧道(15.1m泥水盾構(gòu)) 南京長(zhǎng)江越江隧道南京長(zhǎng)江越江隧道(15.1m泥水盾構(gòu)) 北京地下隧道 西二環(huán)地下隧道初定起止點(diǎn)，從德勝門開(kāi)始一路向南，直達(dá)菜戶營(yíng)，同時(shí)西二環(huán)地下隧道中間將在金融街設(shè)立入口，實(shí)現(xiàn)地下連通金融街和麗澤商務(wù)區(qū)，以方便停車和疏散車流。東二環(huán)地下隧道建成后，有望通過(guò)地下隧道駛上京承高速，此外隧道擬在左安門設(shè)立入口。 三、盾構(gòu)法施工基本原理 盾構(gòu)法施工是以盾構(gòu)機(jī)為隧道掘進(jìn)設(shè)備，以盾構(gòu)機(jī)的盾殼作支護(hù)，用前端刀盤切削土體，由千斤頂頂推盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)，以開(kāi)挖面上拼裝預(yù)制好的管片作襯砌，從而形成隧道的施工方法。 盾構(gòu)法施工流程示意圖 土壓平衡盾構(gòu)機(jī)主要部件構(gòu)成示意圖盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)輸盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)輸盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)輸盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)輸 盾構(gòu)機(jī)的吊裝應(yīng)結(jié)合現(xiàn)