《隧道盾构技术入门教程》课件

隧道盾构技术入门教程城市地下空间开发的核心技术课程概述课程目标学习内容掌握盾构机原理与操作设备结构、施工工艺、风险控制预期成果第一章隧道工程简介隧道的定义和分类隧道工程的发展历史地下人工通道古代人工挖掘按用途分交通、水利、市政蒸汽动力时代按位置分山岭、水下、城市现代机械化施工隧道施工方法概览矿山法分部开挖临时支护适合山岭隧道明挖法开挖地表建设结构回填覆盖盾构法机械化掘进同步衬砌城市地下优选沉管法预制沉管段水下安装水下隧道专用盾构法的优势安全性高工人在密闭环境作业对地表影响小城市建筑物扰动最小化施工效率高全天候连续掘进施工适用于复杂地质可应对软土、含水地层第二章盾构机概述盾构机的定义盾构机的发展历史全断面隧道掘进机械年马克布鲁内尔发明1825·集开挖、支护、出渣为一体世纪年代机械化2050自动化程度高现代智能化盾构机盾构机的分类按驱动方式分类电力驱动2液压驱动按工作原理分类混合驱动土压平衡式1泥水平衡式按密封方式分类气压平衡式密闭式3半密闭式开放式土压平衡盾构机工作原理适用条件优缺点利用开挖土体形成平衡软土地层设备简单螺旋输送机控制出土量含水率适中造价较低保持土舱压力稳定地下水压力较低不适合高水压泥水平衡盾构机工作原理泥浆循环系统保持平衡适用条件高水压地层优点适应性强缺点系统复杂其他类型盾构机开放式盾构机适用于稳定地层复合式盾构机可切换工作模式异形盾构机非圆形断面掘进第三章盾构机结构与组成前部结构刀盘系统中部结构驱动、推进系统后部结构管片拼装、输送系统刀盘系统刀盘类型刀具布置刀具材料选择辐条式中心区合金钢盘式中间区碳化钨复合式边缘区金刚石复合材料推进系统20-402m推进油缸数量推进行程均匀分布在盾体周围单次行程长度20000kN总推力克服掘进阻力铰接系统铰接原理盾体分段连接铰接类型单铰接、双铰接、多铰接转向控制差动控制油缸伸缩量出渣系统螺旋输送机土压平衡盾构常用皮带输送机后配套系统运输泥水系统泥水盾构专用管片拼装系统管片吊机管片运输车拼装机构旋转臂设计轨道式液压控制真空吸盘轮胎式多自由度精准定位自动导航可编程控制壁后注浆系统注浆设备高压泵、搅拌器注浆材料水泥浆、膨润土注浆控制压力、流量实时监测盾尾密封系统密封刷密封脂密封圈多层钢丝刷高黏度防水材料弹性橡胶密封控制系统人机界面数据采集自动化控制触摸屏控制台传感器网络系统PLC第四章盾构机选型地质条件分析岩土参数、水文条件选型原则安全可靠、经济高效工程要求分析隧道尺寸、工期要求盾构机直径选择直径选择考虑因素交通功能需求、通风排水设施、机电设备安装刀盘设计选择地质适应性开口率针对地层特性优化软土，硬岩20-30%30-40%刀具配置刮刀、滚刀合理布置推进系统选择出渣系统选择土压平衡模式泥水平衡模式复合模式螺旋输送机管道输送可切换系统皮带机组合分离系统多种地层适应适合稠度高土体适合流动性强土体投资成本高第五章盾构隧道设计线路设计平面位置、转弯半径横断面设计内轮廓、净空要求纵断面设计坡度控制、覆土厚度管片设计管片类型材料选择结构计算通用型钢筋混凝土土压力矩形钢纤维混凝土水压力梯形铸铁温度荷载菱形管片防水设计密封垫设计止水带设计螺栓防水橡胶材质、压缩变形环向接缝、纵向接缝防水垫圈、防腐处理联络通道设计布置原则结构形式施工方法间距米矩形、圆形断面冻结法、注浆加固300-500第六章盾构施工准备验收准备试运转、参数确认人员组织技术培训、分工明确方案编制施工计划、应急预案始发井设计与施工20m25m井深井宽保证覆土压力平衡盾构机组装空间40m井长盾构机总长加工作空间盾构机组装主机准备刀盘、盾体吊装就位系统安装液压、电气系统连接后配套安装皮带机、管片台车布置系统连接各系统管线对接检查盾构机调试系统功能测试电气系统、液压系统检查空载试运转刀盘旋转、油缸伸缩带载试运转模拟工况下运行测试第七章盾构掘进施工掘进参数设置掘进速度控制方向控制根据地层条件确定平衡效率与安全保证隧道线形精度土仓压力控制同步注浆注浆材料配比注浆压力控制注浆量控制水泥浆略高于水土压力理论空隙体积膨润土避免地层隆起实时监测调整减水剂避免浆液流失均匀分布控制缓凝剂管片拼装管片拼装顺序从底部开始，型管片最后安装，螺栓临时锁紧后全面紧固K盾构机姿态控制水平控制垂直控制左右方向纠偏上下方向纠偏姿态平衡转向控制滚动角度控制铰接角度调整线形控制测量系统全站仪、激光靶标偏差分析水平、垂直偏差计算纠偏方法推力差异化控制渣土处理渣土性质分析渣土改良含水率添加剂调节粒径分布增加流动性黏聚性减少粘附性渣土外运管道输送卡车运输环保处置盾构穿越特殊地层软弱地层处理富水地层处理硬岩地层处理加大土仓压力注浆改良更换强化刀具第八章盾构施工风险控制风险应对制定处置方案风险评估分析发生概率和影响风险识别全面排查潜在风险地表沉降控制周边建筑物保护影响评估保护方案监测预警沉降预测基础加固变形监测结构敏感性分析地层加固裂缝监测安全等级划分结构补强预警值设定地下管线保护管线探测保护措施地质雷达、试挖探测悬吊支撑、改线避让应急预案破坏应对、修复方案突泥涌水处理成因分析地下水压力过高预防措施提前探测、加固处理应急处理紧急注浆、减压排水盾构卡机处理原因诊断分析卡机具体原因处理措施针对性制定脱困方案预防对策3总结经验避免再次发生第九章盾构施工监测监测目的监测项目保证施工安全地表沉降、盾构参数监测频率根据风险等级确定地表沉降监测50m±3mm监测点间距测量精度重点区域可适当加密高精度水准仪要求30mm预警值一般城市区域限值隧道内部变形监测收敛变形每环测量；应力监测代表段布置；裂缝监测发现即监测盾构机参数监测第十章盾构施工信息化BIM技术应用智能控制系统远程监控系统三维模型辅助决策自动化掘进调整实时数据传输分析第十一章盾构接收接收井施工完成井壁、底板加固洞门加固接收洞门注浆处理盾构接收精准控制最后阶段掘进盾构机拆解按顺序分解各系统第十二章盾构隧道防水管片接缝防水背后注浆防水橡胶密封垫压缩变形填充盾尾空隙12二次衬砌防水43螺栓孔防水内衬混凝土结构螺栓密封垫片第十三章盾构隧道质量控制过程质量验收关键工序实时检验质量控制点管片拼装、注浆质量质量管理体系全过程质量管控第十四章盾构施工安全管理安全管理体系安全教育培训应急预案编制安全责任制入场三级教育火灾应急预案安全检查制度特殊工种培训突水应急预案安全考核制度应急演练伤亡事故处置第十五章盾构施工环境保护噪声控制粉尘控制降噪设备喷雾降尘施工时间限制密闭运输隔声屏障洒水保湿污水处理沉淀池过滤系统达标排放第十六章盾构施工成本控制第十七章盾构施工案例分析上海长江隧道超大直径；瑞士圣哥达隧道最长铁路隧道；英法海底隧道跨海工程第十八章盾构技术发展趋势大直径盾构技术超过米直径15长距离盾构技术单次掘进超公里20智能化盾构技术自动识别地质变化课程总结知识回顾系统掌握盾构技术体系学习心得理论与实践相结合未来展望智能化、自动化发展方向。