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1、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造與工作原理2011.9蕪湖03年畢業(yè)，曾參與上海地鐵、深圳地鐵、天津地鐵等施工，歷任總工、副經(jīng)理、常務(wù)副經(jīng)理、項(xiàng)目經(jīng)理，現(xiàn)為上海地鐵12號(hào)線28標(biāo)區(qū)間隧道工程項(xiàng)目經(jīng)理。QQ，47276081歡迎一同交流， 由于水平實(shí)在有限，交流資料不妥之處敬請(qǐng)不吝指正。謝謝！內(nèi)容一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史二、盾構(gòu)機(jī)的概述三、盾構(gòu)法施工的特點(diǎn)及工藝流程四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造五、盾構(gòu)機(jī)的工作原理一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1、國(guó)外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1818年，法國(guó)的布魯諾爾(M.I.Brune1)從蛀蟲(chóng)鉆孔得到啟示，最早提出了用盾構(gòu)法建設(shè)
2、隧道的設(shè)想，并在英國(guó)取得了專利。布魯諾爾注冊(cè)專利的盾構(gòu)布魯諾爾構(gòu)想的盾構(gòu)機(jī)機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)由不同的單元格組成，每一個(gè)單元格可容納一個(gè)工人獨(dú)立工作并對(duì)工人起到保護(hù)作用。采用的方法是將所有的單元格牢靠地裝在盾殼上。當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)了兩種方法，一種是當(dāng)一段隧道挖完后，整個(gè)盾殼由液壓千斤頂借助后靠向前推進(jìn)；另一種方法是每一個(gè)單元格能單獨(dú)地向前推進(jìn)。第一種方法后來(lái)被采用，并得到了推廣應(yīng)用，演變?yōu)槌墒斓亩軜?gòu)法此后，布魯諾爾逐步完善了盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)，設(shè)計(jì)成用全斷面螺旋式開(kāi)挖的封閉式盾殼，襯徹緊隨其后的方式。M.I.Brunel螺旋盾構(gòu)，1818.1825
3、年，他第一次在倫敦泰晤土河下開(kāi)始用一個(gè)斷面高6.8m、寬11.4m，并由12個(gè)鄰接的框架組成的矩形盾構(gòu)修建隧道。每一個(gè)框架分成3個(gè)艙，每一個(gè)艙里有一個(gè)工人，共有36個(gè)工人。此系統(tǒng)按照以下模式工作：首先，借助螺桿將鞍型框架壓入前方的土中。從上部撤除隧道工作面上的木料并掘土6英寸，然后，隧道工作面重新用木料覆蓋并用螺桿支撐，緊接著盾構(gòu)后部砌磚，把它作為整個(gè)機(jī)架的支座。第一條隧道施工的盾構(gòu)機(jī)泰晤士河下的隧道工程施工期間遇到了許多困難，在經(jīng)歷了五次以上的特大洪水后，直到1843年，經(jīng)過(guò)18年施工，完成了全長(zhǎng)458m的第一條盾構(gòu)法隧道。182
4、8年1月12日泰晤土河水涌入盾構(gòu)機(jī)1830年，英國(guó)的羅德發(fā)明“氣壓法”輔助解決隧道涌水。1866年，莫爾頓申請(qǐng)“盾構(gòu)”專利。盾構(gòu)最初稱為小筒（cell）或圓筒（cylinder），在莫爾頓專利中第一次使用了“盾構(gòu)”（shield）這一術(shù)語(yǔ)。1865年，英國(guó)的布朗首次采用圓形盾構(gòu)和鑄鐵管片，1869年用圓形盾構(gòu)在泰吾士河下修建外徑2.2m的隧道。在地下水方面沒(méi)遇到什么困難。1874年，工程師格瑞海德發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)滲水性的地層中很難用壓縮空氣支撐隧道工作面，因此開(kāi)發(fā)了用液體支撐隧道工作面的盾構(gòu)，通過(guò)液體流，以泥漿的形式出土。1886年，格瑞海
5、德在倫敦地下施工中將壓縮空氣方法與盾構(gòu)掘進(jìn)相組合使用，在壓縮空氣條件下施工，標(biāo)志著在承壓水地層中掘進(jìn)隧道的一個(gè)重大進(jìn)步，20世紀(jì)初，大多數(shù)隧道都是采用格瑞海德盾構(gòu)法修建的。布魯諾爾發(fā)明盾構(gòu)法之后的另一個(gè)技術(shù)進(jìn)步是用機(jī)械開(kāi)挖代替人工開(kāi)挖。第一個(gè)機(jī)械化盾構(gòu)專利是1876年英國(guó)人約翰·荻克英森·布倫敦和姬奧基·布倫敦申請(qǐng)的。這臺(tái)盾構(gòu)有一個(gè)由幾塊板構(gòu)成的半球形的旋轉(zhuǎn)刀盤，開(kāi)挖的土料落入徑向裝在刀盤上的料斗中，料斗將渣料轉(zhuǎn)運(yùn)至膠帶輸送機(jī)上，再將它轉(zhuǎn)運(yùn)到后面從盾構(gòu)中運(yùn)出，這一構(gòu)想后來(lái)被用于修建地鐵隧道工程。1917年，日本引進(jìn)盾構(gòu)施工技術(shù)，是歐
6、美國(guó)家以外第一個(gè)引進(jìn)盾構(gòu)法的國(guó)家。1963年，土壓平衡盾構(gòu)首先由日本SatoKogyo公司開(kāi)發(fā)出來(lái)。1963年SatoKogyo公司土壓平衡盾構(gòu)1974年第一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)在東京被采用。該盾構(gòu)由日本制造商IHI（石川島播磨）設(shè)計(jì)，其外徑3.72m，掘進(jìn)了1900m的主管線。在以后的年代里，很多廠商以土壓盾構(gòu)、壓力保持盾構(gòu)、軟泥盾構(gòu)、土壤壓力盾構(gòu)、泥壓盾構(gòu)等名稱生產(chǎn)了“土壓平衡盾構(gòu)”。所有這些名稱的盾構(gòu)都應(yīng)有了同一種工法國(guó)際上稱為“土壓平衡系統(tǒng)”（EPBS）。1989年，日本最引人注目的泥水盾構(gòu)隧道工程開(kāi)工。東京灣海底隧道長(zhǎng)10km，
7、是世界最長(zhǎng)公路專用海底隧道，用八臺(tái)直徑14.14m泥水加壓式盾構(gòu)施工。日本東京灣海底隧道盾構(gòu)機(jī)示意圖日本東京灣海底隧道泥水式盾構(gòu)機(jī)1992年，日本研制成世界上第一臺(tái)三圓泥水加壓式盾構(gòu)，并成功地用于大阪市地鐵7號(hào)線“商務(wù)公園站”車站工程施工。2、我國(guó)盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展歷程縱觀我國(guó)盾構(gòu)法隧道的發(fā)展歷程，大體上可以分為三個(gè)階段：起步階段(20世紀(jì)60年代-80年代初)；平穩(wěn)發(fā)展階段(20世紀(jì)80年代中-2000年)；快速發(fā)展階段。（1）起步階段(20世紀(jì)60年代-80年代初)：1962年2月，我國(guó)上海市城建局隧道處開(kāi)始塘橋試驗(yàn)隧道工程。采用直徑
8、4.16m的一臺(tái)普通敞胸盾構(gòu)在兩種有代表性的地層下進(jìn)行掘進(jìn)試驗(yàn)，用降水或氣壓來(lái)穩(wěn)定粉砂層及軟粘土地層。選用由螺栓連接的單層鋼筋混疑土管片作為隧道襯砌，環(huán)氧煤焦油作為接縫防水材料。試驗(yàn)獲得成功，采集了大量盾構(gòu)法隧道數(shù)據(jù)資料。（2）平穩(wěn)發(fā)
