《油氣儲運工程施工》油氣儲運工程系鞠茂林leonju@《油氣儲運工程施工》油氣儲運工程系鞠茂林le項目盾構法施工西氣東輸三江口越江隧道施工項目盾構法施工

工程項目概況13項目任務分解2項目能力目標工程項目概況13項目任務分解2項目能力一、工程項目概況西氣東輸三江口越江隧道工程位于南京長江三江口，北岸為江蘇省儀征市青山鎮，南岸為南京市棲霞區靖安鎮。一、工程項目概況地層狀況施工條件縱斷面曲徑1500m，最大上坡坡度為5.5％、最大下坡坡度為6.0％，隧道全長1992m最大埋深36m、最小埋深8.33m，最大水壓力0.625MPa，最小水壓為0.1MPa卵石地層為石英巖、砂巖卵石粒徑在20mm，少量達80mm粉砂、粉細砂卵石、全風化鈣質粉砂巖淤泥質粉質粘土、粉質粘土

三江口越江隧道采用盾構法施工軸線施工誤差為100mm，允許地表沉降值為+10mm到-30mm。地層狀況施工條件縱斷面曲徑1500m，最大上坡坡度為5.5％3.內徑3.8m越江隧道4.永久性隧道通風、排水、照明設施2.長江北岸到達井1.長江南岸出發井5.防洪大堤保護工程施工內容工程總工期：

544天3.內徑3.8m越江隧道4.永久性隧道通風、排水、照明設施2能力目標二、項目的能力目標1、盾構機結構識圖能力；2、盾構機選擇能力與工作原理；3、盾構機操作能力；4、管片拼裝、注漿和防水的能力；5、盾構機隧道施工的能力；6、盾構機姿態控制能力；7、防洪大堤防護能力；8、與人溝通和團隊協作的能力。能力目標二、項目的能力目標1、盾構機結構識圖能力；探討問題1（盾構機認識）盾構機的構成及各部分的功能；2（如何選擇盾構機）盾構機的類型以及每種類型適用地層條件3（盾構機施工工藝及施工操作）盾構機的施工工藝、施工工藝流程、操作流程、預見性事故4（盾構機工作原理）工作原理、主要參數的確定、管片制作與安裝、進排泥管安裝等5（盾構機施工技術）不同地層施工的關鍵工序、盾構姿態控制、隧道防水、防洪大堤防護探討問題1（盾構機認識）盾構機的構成及各部分的2（如何選擇盾工作任務分解

盾構施工任務4案例任務1任務3盾構施工始發到達任務2盾構施工技術盾構施工方法工作任務分解盾構施工任務4案例任務1任務3盾構施工任務2盾任務一盾構施工方法

油氣儲運工程施工盾構課件….能力目標理解盾構施工方法和盾構機的工作原理熟悉盾構機的構造掌握盾構機工作過程知識目標識別盾構機的種類和構造組成的能力….能力理解盾構施工方法和盾構機的工作原理知識識別盾構機的種任務分解子任務二：盾構機工作過程演示

子任務三：盾構機的構造、工作原理子任務一：盾構施工方法任務一：

盾構施工方法

任務分解子任務二：子任務三：任務一：

盾構施工方法

子任務一

了解盾構施工方法子任務一了解盾構施工1、國內盾構隧道走過的歷程1952年1966年1984年1994年手掘式盾構網格式式盾構土壓平衡式盾構泥水平衡式盾構路南線隧道上海延安東一號線上海地鐵路隧道上海打浦盾構輸水巷道阜新Φ2.6m2003年楊浦線上海地鐵雙圓盾構1、國內盾構隧道走過的歷程1952年1966年1984年19

2、盾構機的類型

1)按照平衡開挖面的方式2)按照機械化程度3)按照掌子面敞開程度4)按斷面形式2、盾構機的類型油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件半封閉的網格擠壓盾構機半封閉的網格擠壓盾構機油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件全封閉盾構機全封閉盾構機油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件3.襯砌與特殊盾構施工方法

（1）壓注混凝土襯砌

70年代中后期由德國開發了擠壓素混凝土整體襯砌。日本、法國在此基礎上發展了澆筑鋼筋混凝土襯砌法

隨著盾構的推進，移動盾尾空隙的時候，通過混凝土加壓千斤頂的加壓壓力及用混凝土澆筑泵的壓送力，配合盾構推進量擠壓新澆混凝土，修筑與圍巖貼緊的牢固襯砌。

3.襯砌與特殊盾構施工方法（1）壓注混凝土襯砌隨著盾構的推進，機體尾部通過拼裝機構拼裝已在地面預制好的混凝土環片。盾構每推進一環距離，就在盾尾的支護下拼裝一環襯砌，并向襯砌外圍的空隙壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面的沉降。盾構推進的反力由襯砌環片承擔。隨著環片逐環拼裝，隧道逐漸建成。（2）環片襯砌

隨著盾構的推進，機體尾部通過拼裝機構拼裝已在地面預制好的混凝（3）擴徑盾構施工法

擴徑盾構施工法是對原有盾構隧道上的部分區間進行直徑擴展。先依次撤除原有部分襯砌和挖去部分圍巖，修建能夠設置擴徑盾構機的空間作為其出發基地。隨著襯砌的撤除，原有隧道的結構，作用荷載和應力將發生變化，所以必須在原有隧道開孔部及附近采取加固措施（3）擴徑盾構施工法擴徑盾構施工法是對原有盾構隧道上的部分（4）球體盾構施工法

又稱直角方向連續掘進施工法，根據變換方法可分為縱、橫連續掘進和橫、橫連續掘進施工，均只使用一臺盾構機。

（4）球體盾構施工法（5）特殊斷面盾構施工法

分為復圓形盾構和非圓形盾構兩大類

（5）特殊斷面盾構施工法

分為復圓形盾構和非圓形盾構兩大類子任務二

盾構機工作過程演示子任務二油氣儲運工程施工盾構課件子任務三

盾構機的構造、工作原理子任務三刀盤前盾

中盾盾尾盾構機構造刀盤前盾中盾盾尾盾構機構造

連接橋架

1#臺車

2#臺車

3#臺車

連接橋架1#臺車2#臺車3#臺車

4#臺車

5#臺車

4#臺車5#臺車切削刀盤刀盤驅動馬達排漿泵操作控制臺推進油缸環片拼裝機

1、泥水加壓平衡盾構機的工作原理切削刀盤刀盤驅動馬達排漿泵操作控制臺推進油缸環片拼裝機地層切削刀盤供漿管排漿管壓縮空氣連通管氣鎖室地層切削刀盤供漿管排漿管壓縮空氣連通管氣鎖室工作原理在刀盤后側設置隔板，它與刀盤之間形成泥水壓力室（土倉），將已調整適合土質狀態的泥水從送泥泵經送泥管壓送至泥水壓力室形成泥水壓力，通過此壓力將泥水與土層間形成泥膜來保持開挖面的穩定；盾構機掘進時由旋轉刀盤切削下來的土砂經土倉內攪拌裝置攪拌后形成高濃度的泥漿，再由排泥泵經排泥管輸送至地面的泥水分離設備進行土砂與泥水分離處理，分離后土砂運至棄渣場存放，泥水則送入調整槽進行比重與粘度調整，使其達到要求后再循環至開挖面使用，此一連貫動作稱之為泥水環流。在維持開挖面穩定狀態下，配合泥水環流進行盾構開挖、推進和環片支撐等循環作業，依次進行至完成隧道施工。工作原理在刀盤后側設置隔板，它與刀盤之間形成泥水壓力室（土倉2．泥水加壓平衡盾構的特點

（1）在不穩定的地段中，當盾構開挖受阻時，采用泥水加壓盾構能使開挖面保持穩定。（2）挖土及出土全部機械化，并可在地面上控制，從而改善了隧道內作業條件，提高了工作效率。（3）因采用管路排泥，能使隧道內保持清潔。（4）對于大直徑礫石層只需增加破碎裝置和取礫石的分離裝置便能施工。（5）泥水加壓平衡盾構能適應較廣的土層條件，可在不同覆土深度及惡劣的地質條件下進行施工，特別適用于地下水位高的不穩定軟弱地層及江海底下的隧道施工。（6）需要泥水環流及分離設備，施工費用昂貴，排放水要符合嚴格環保標準（7）設備復雜，技術要求高，占地面積較大，專業維修人員多。2．泥水加壓平衡盾構的特點（1）在不穩定的地段中，當盾構開3．泥水加壓平衡盾構機組成單元

（1）盾構機主要構件1）盾構機主體主體圓形斷面，由切口環、支承環、盾尾環三部份組成，切口環、支承環盾尾環切口環3．泥水加壓平衡盾構機組成單元（1）盾構機主要構件切口環、盾構推進千斤頂安裝在盾構機主體的環梁部、外板的內側，沿圓周均勻排列

盾構推進千斤頂盾構推進千斤頂安裝在盾構機主體的環梁部、外板的內側，沿圓周均盾尾刷密封件安裝于盾構機主體的最后端，其作用是防止地下水、砂土、壁后注漿等從環片與主體外板的縫隙間進入。

盾尾刷盾尾刷密封件安裝于盾構機主體的最后端，其作用是防止地下水、砂刀盤裝置由掘進裝置（切削刀頭）、超挖裝置（外刀盤）、驅動盤裝置（帶減速機的驅動馬達、軸承、密封件類）組成。超挖裝置安裝在刀頭內。

刀盤裝置由掘進裝置（切削刀頭）、超挖裝置（外刀盤）、驅動盤裝①掘進裝置a圓盤切刀：用于破碎礫石的切削園盤，還對以下所述的刀頭起到保護作用。b刀盤切削刀：切削刀用銷子安裝在刀盤面切口的前面，從而使挖掘下來的土流動十分順暢。c先行刀：設置在切削刀的背部從而改善切削性能和切削持久性。d輔助切削刀、堆焊：輔助切削刀通過焊接安裝在刀盤的外圍前方，為了提高刀盤面的切屑性能，在刀盤面的外圍前方、側面和切口實施堆焊。①掘進裝置a圓盤切刀：用于破碎礫石的切削園盤，還對以下所述②驅動裝置

刀盤裝置是通過帶減速機的驅動馬達、小齒輪、帶齒輪的軸承、切刀圓筒、切削刀頭的順序來傳送旋轉力②驅動裝置③超挖裝置（超挖刀）

在切削頭第一根（No1）輻條向右33.75度的位置處，裝有油壓式超挖刀，操作時先用油壓千斤頂伸出至設定位置，然后將超挖刀伸出至盾構機外徑以外，旋轉切削刀盤進行挖掘，左右雙向旋轉都可以進行挖掘。③超挖裝置（超挖刀）在切削頭第一根（No1）輻條向右33.5）攪拌裝置

在切削頭背面最外圍附近裝有T字型斷面的攪拌棒，在稍微內側一點的位置裝有圓形斷面的攪拌棒，這些攪拌棒利用切削刀頭的旋轉力進行攪拌。5）攪拌裝置在切削頭背面最外圍附近裝有T字型斷面的攪拌棒，環片拼裝機安裝在盾尾部，為環形齒輪門形式，由滾柱支承，透過油壓馬達驅動旋轉，環片拼裝機升降千斤頂進行環片吊入及貼壓，環片拼裝機滑動千斤頂用來進行軸向（盾構機的推進方向）移動，支護千斤頂有兩組，一組用來防止環片的偏移并進行壓平修正，另一組用在拼裝K片時對已拼裝的B片的傾斜加以修正，以使K片能夠順利拼裝。環片拼裝機安裝在盾尾部，為環形齒輪門形式，由滾柱支承，透過油7）送泥、排泥管送泥、排泥管配置如下：送泥管、排泥管、排泥備用管、旁通管、排氣管、注水管（外圈下部）、注水管（排泥管內）、注水管（內圈）、開挖面水壓計。

7）送泥、排泥管送泥、排泥管配置如下：送泥管、排泥管、排泥備后方伸出臺作為拼裝上部環片人員的站立臺，是從盾構機主體的豎梁向后方伸出的臺架，考慮拼裝上部環片的方便性，在主臺架的左右裝備有移動式平臺，移動式平臺需通過手動進行移動，移動到所設定位置后，旋轉把手可以使平臺固定。

后方伸出臺作為拼裝上部環片人員的站立臺，是從盾構機主體的豎梁9）藥液注入管

面向盾構機主體前方的外圍處及主體支撐環后方的外圍處沿圓周方向各配置有藥液注入管。9）藥液注入管面向盾構機主體前方的外圍處及主體支撐環后方的后續臺車是專為盾構機運載動力、環流和相關閥組等配套的設備，并隨盾構機的推進同步向前移動。

后續臺車是專為盾構機運載動力、環流和相關閥組等配套的設備，并

教師總結課業布置：網上查閱搜集有關盾構機資料并整理分類.教師課業布置：《油氣儲運工程施工》油氣儲運工程系鞠茂林leonju@《油氣儲運工程施工》油氣儲運工程系鞠茂林le項目盾構法施工西氣東輸三江口越江隧道施工項目盾構法施工

工程項目概況13項目任務分解2項目能力目標工程項目概況13項目任務分解2項目能力一、工程項目概況西氣東輸三江口越江隧道工程位于南京長江三江口，北岸為江蘇省儀征市青山鎮，南岸為南京市棲霞區靖安鎮。一、工程項目概況地層狀況施工條件縱斷面曲徑1500m，最大上坡坡度為5.5％、最大下坡坡度為6.0％，隧道全長1992m最大埋深36m、最小埋深8.33m，最大水壓力0.625MPa，最小水壓為0.1MPa卵石地層為石英巖、砂巖卵石粒徑在20mm，少量達80mm粉砂、粉細砂卵石、全風化鈣質粉砂巖淤泥質粉質粘土、粉質粘土

三江口越江隧道采用盾構法施工軸線施工誤差為100mm，允許地表沉降值為+10mm到-30mm。地層狀況施工條件縱斷面曲徑1500m，最大上坡坡度為5.5％3.內徑3.8m越江隧道4.永久性隧道通風、排水、照明設施2.長江北岸到達井1.長江南岸出發井5.防洪大堤保護工程施工內容工程總工期：

544天3.內徑3.8m越江隧道4.永久性隧道通風、排水、照明設施2能力目標二、項目的能力目標1、盾構機結構識圖能力；2、盾構機選擇能力與工作原理；3、盾構機操作能力；4、管片拼裝、注漿和防水的能力；5、盾構機隧道施工的能力；6、盾構機姿態控制能力；7、防洪大堤防護能力；8、與人溝通和團隊協作的能力。能力目標二、項目的能力目標1、盾構機結構識圖能力；探討問題1（盾構機認識）盾構機的構成及各部分的功能；2（如何選擇盾構機）盾構機的類型以及每種類型適用地層條件3（盾構機施工工藝及施工操作）盾構機的施工工藝、施工工藝流程、操作流程、預見性事故4（盾構機工作原理）工作原理、主要參數的確定、管片制作與安裝、進排泥管安裝等5（盾構機施工技術）不同地層施工的關鍵工序、盾構姿態控制、隧道防水、防洪大堤防護探討問題1（盾構機認識）盾構機的構成及各部分的2（如何選擇盾工作任務分解

盾構施工任務4案例任務1任務3盾構施工始發到達任務2盾構施工技術盾構施工方法工作任務分解盾構施工任務4案例任務1任務3盾構施工任務2盾任務一盾構施工方法

油氣儲運工程施工盾構課件….能力目標理解盾構施工方法和盾構機的工作原理熟悉盾構機的構造掌握盾構機工作過程知識目標識別盾構機的種類和構造組成的能力….能力理解盾構施工方法和盾構機的工作原理知識識別盾構機的種任務分解子任務二：盾構機工作過程演示

子任務三：盾構機的構造、工作原理子任務一：盾構施工方法任務一：

盾構施工方法

任務分解子任務二：子任務三：任務一：

盾構施工方法

子任務一

了解盾構施工方法子任務一了解盾構施工1、國內盾構隧道走過的歷程1952年1966年1984年1994年手掘式盾構網格式式盾構土壓平衡式盾構泥水平衡式盾構路南線隧道上海延安東一號線上海地鐵路隧道上海打浦盾構輸水巷道阜新Φ2.6m2003年楊浦線上海地鐵雙圓盾構1、國內盾構隧道走過的歷程1952年1966年1984年19

2、盾構機的類型

1)按照平衡開挖面的方式2)按照機械化程度3)按照掌子面敞開程度4)按斷面形式2、盾構機的類型油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件半封閉的網格擠壓盾構機半封閉的網格擠壓盾構機油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件全封閉盾構機全封閉盾構機油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件油氣儲運工程施工盾構課件3.襯砌與特殊盾構施工方法

（1）壓注混凝土襯砌

70年代中后期由德國開發了擠壓素混凝土整體襯砌。日本、法國在此基礎上發展了澆筑鋼筋混凝土襯砌法

隨著盾構的推進，移動盾尾空隙的時候，通過混凝土加壓千斤頂的加壓壓力及用混凝土澆筑泵的壓送力，配合盾構推進量擠壓新澆混凝土，修筑與圍巖貼緊的牢固襯砌。

3.襯砌與特殊盾構施工方法（1）壓注混凝土襯砌隨著盾構的推進，機體尾部通過拼裝機構拼裝已在地面預制好的混凝土環片。盾構每推進一環距離，就在盾尾的支護下拼裝一環襯砌，并向襯砌外圍的空隙壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面的沉降。盾構推進的反力由襯砌環片承擔。隨著環片逐環拼裝，隧道逐漸建成。（2）環片襯砌

隨著盾構的推進，機體尾部通過拼裝機構拼裝已在地面預制好的混凝（3）擴徑盾構施工法

擴徑盾構施工法是對原有盾構隧道上的部分區間進行直徑擴展。先依次撤除原有部分襯砌和挖去部分圍巖，修建能夠設置擴徑盾構機的空間作為其出發基地。隨著襯砌的撤除，原有隧道的結構，作用荷載和應力將發生變化，所以必須在原有隧道開孔部及附近采取加固措施（3）擴徑盾構施工法擴徑盾構施工法是對原有盾構隧道上的部分（4）球體盾構施工法

又稱直角方向連續掘進施工法，根據變換方法可分為縱、橫連續掘進和橫、橫連續掘進施工，均只使用一臺盾構機。

（4）球體盾構施工法（5）特殊斷面盾構施工法

分為復圓形盾構和非圓形盾構兩大類

（5）特殊斷面盾構施工法

分為復圓形盾構和非圓形盾構兩大類子任務二

盾構機工作過程演示子任務二油氣儲運工程施工盾構課件子任務三

盾構機的構造、工作原理子任務三刀盤前盾

中盾盾尾盾構機構造刀盤前盾中盾盾尾盾構機構造

連接橋架

1#臺車

2#臺車

3#臺車

連接橋架1#臺車2#臺車3#臺車

4#臺車

5#臺車

4#臺車5#臺車切削刀盤刀盤驅動馬達排漿泵操作控制臺推進油缸環片拼裝機

1、泥水加壓平衡盾構機的工作原理切削刀盤刀盤驅動馬達排漿泵操作控制臺推進油缸環片拼裝機地層切削刀盤供漿管排漿管壓縮空氣連通管氣鎖室地層切削刀盤供漿管排漿管壓縮空氣連通管氣鎖室工作原理在刀盤后側設置隔板，它與刀盤之間形成泥水壓力室（土倉），將已調整適合土質狀態的泥水從送泥泵經送泥管壓送至泥水壓力室形成泥水壓力，通過此壓力將泥水與土層間形成泥膜來保持開挖面的穩定；盾構機掘進時由旋轉刀盤切削下來的土砂經土倉內攪拌裝置攪拌后形成高濃度的泥漿，再由排泥泵經排泥管輸送至地面的泥水分離設備進行土砂與泥水分離處理，分離后土砂運至棄渣場存放，泥水則送入調整槽進行比重與粘度調整，使其達到要求后再循環至開挖面使用，此一連貫動作稱之為泥水環流。在維持開挖面穩定狀態下，配合泥水環流進行盾構開挖、推進和環片支撐等循環作業，依次進行至完成隧道施工。工作原理在刀盤后側設置隔板，它與刀盤之間形成泥水壓力室（土倉2．泥水加壓平衡盾構的特點

（1）在不穩定的地段中，當盾構開挖受阻時，采用泥水加壓盾構能使開挖面保持穩定。（2）挖土及出土全部機械化，并可在地面上控制，從而改善了隧道內作業條件，提高了工作效率。（3）因采用管路排泥，能使隧道內保持清潔。（4）對于大直徑礫石層只需增加破碎裝置和取礫石的分離裝置便能施工。（5）泥水加壓平衡盾構能適應較廣的土層條件，可在不同覆土深度及惡劣的地質條件下進行施工，特別適用于地下水位高的不穩定軟弱地層及江海底下的隧道施工。（6）需要泥水環流及分離設備，施工費用昂貴，排放水要符合嚴格環保標準（7）設備復雜，技術要求高，占地面積較大，專業維修人員多。2．泥水加壓平衡盾構的特點（1）在不穩定的地段中，當盾構開3．泥水加壓平衡盾構機組成單元

（1）盾構機主要構件1）盾構機主體主體圓形斷面，由切口環、支承環、盾尾環三部份組成，切口環、支承環盾尾環切口環3．泥水加壓平衡盾構機組成單元（1）盾構機主要構件切口環、盾構推進千斤頂安裝在盾構機主體的環梁部、外板的內側，沿圓周均勻排列

盾構推進千斤頂盾構推進千斤頂安裝在盾構機主體的環梁部、外板的內側，沿圓周均盾尾刷密封件安裝于盾構機主體的最后端，其作用是防止地下水、砂土、壁后注漿等從環片與主體外板的縫隙間進入。

盾尾刷盾尾刷密封件安裝于盾構機主體的最后端，其作用是防止地下水、砂刀盤裝置由掘進裝置（切削刀頭）、超挖裝置（外刀盤）、驅動盤裝置（帶減速機的驅動馬達、軸承、密封件類）組成。超挖裝置安裝在刀頭內。

刀盤裝置由掘進裝置（切削刀頭）、超挖裝置（外刀盤）、驅動盤裝①掘進裝置a圓盤切刀：用于破碎礫石的切削園盤，還對以下所述的刀頭起到保護作用。b刀盤切削刀：切削刀用銷子安裝在刀盤面切口的前面，從而使挖掘下來的土流動十分順暢。c先行刀：設置在切削刀的背部從而改善切削性能和切削持久性。d輔助切削刀、堆焊：