篇一：盾构法
盾构法施工技术在我国的应用与发展趋势
摘要：随着建筑业的飞速发展，我国隧道和地下工程项目也不断增多，而且盾构法则隧道施工中有着不凡的作用，本文在简单介绍了盾构法在国内外的发展史及工作原理，着重介绍了几种在工程中应用较方的盾构施工技术，并对未来盾构法在我国的发展做一展望。 关键词：盾构法、原理、施工技术、发展趋势
1 前言
随着我国隧道和地下工程项目的不断增多，工程不断浩大。而且在南水北调、西气东输、西电东送、青藏铁路四大工程中，隧道工程都占有一定的比例。西部开发将修建大量的铁路和公路隧道，会涌现出长隧道和隧道群。还有许多学者提出了修建横穿台湾海峡连接大陆与台湾的海底隧道、横穿琼州海峡连接大陆与海南岛的海底隧道和横跨胶州湾连接青岛与黄岛的通道。在过去的十几年中，我国采用掘进隧道的方法开发地下空间的技术已经建立并不断完善。在掘进隧道的施工方法中，虽然盾构法起步晚，但近年发展很快，是一种很有发展前景的施工方法。盾构法有其独特的特点，掘进隧道允许在纵长的地下结构以下施工，覆盖层浅，在不稳定地层和含地下水的地层都不会引起地表断裂或较大的沉陷。因此，它可应用于很松散的土质或高压强的地层中，如在软塑性的或流动的地层。在暂时稳定的地层中也实现了有效的应用，尽管这时的盾构只起顶部保护作用。总的来说，盾构法有着很广阔的应用范围和前景。
2 盾构法施工技术在国内外的发展简史
盾构法问世已有170多年。1825年英国人布鲁洛(M.I.brunel)在蛀虫钻孔的启示下，最早提出了盾构法建设隧道的方法，并于1825年在穿越泰晤士河的隧道中第一次使用了盾构技术。1830年Lord Cochrance发明了施加压缩空气的“压气法”以解决盾构穿越饱和含水地层时防止涌水的问题。10年后，Greathead首创了在盾尾衬砌外部盾尾空隙中注浆以控制地基变形的壁后注浆方法，进一步推动了盾构法隧道在城市建设中的应用。1865年巴尔劳首次采用圆形断面盾构，之后这种断面就成为盾构隧道的基本断面。20世纪60~70年代，继法国研制了泥水加压式盾构后，日本也研究开发了土压平衡式盾构，这种闭胸式头部、刀盘机械开挖的技术结合管片衬砌、壁后注浆及防水技术成为近30年盾构技术的主流。 近年来，我国盾构法隧道施工技术也有了较大的发展。1963年开始在上海试验性地采用盾构法掘进隧道，最初为直径4.2m的开胸盾构干挖法，后逐步发展为干出土的网格式盾构、水力出土网格式盾构、局部气压水力开挖网格式盾构及土压平衡式盾构施工法。北京于
1966年开始设计，1968年开始修建地铁盾构施工试验工程，也取得了一些经验。1966年水利部杭州机械研究所研究试制了我国第一台隧道掘进机并应用于水电工程，1976年又为郑州市设计了直径为6m的盾构掘进机，1985年组织技术人员参加了尼泊尔相迪水电工程建设，取得了丰富的工程实践经验。1991年上海地铁1号线引进法国FCB公司的7台土压平衡式盾构，采用大刀盘开挖、螺旋输送机排土，同时备有同步压浆、计算机控制系统等，性能比较完善。上海利用这7台盾构机建成地铁1号线区间隧道，全长18.5km。该盾构直径为6.2m，混凝土管片厚度0.35m，每环6块，环宽1.0m。隧道经过淤泥土和淤泥质亚粘土，覆土深度5~18m，盾构进尺为4~6m/d，地面沉降控制在10~30mm。该工程于1995年4月10日正式全线试运营，为我国在含水软土地区的城市中修建隧道提供了宝贵的经验。接着，上海地铁2号线区间隧道也采用了盾构法施工。1992年由北京地铁建设公司和铁道部隧道局研究所组成课题组，经过数年努力，于1998年研制成功了半断面插刀结构并在地铁复八线区间隧道进行试验，取得了成功。北京地铁5号线试验段工程采用从德国进口的直径6.19m的土压平衡盾构进行开挖;北京市政工程总公司也在亮马河污水工程中，引进日本石川岛播磨外径3.33m土压平衡式盾构，建成了污水隧道1700余米。1994年，上海隧道工程股份有限公司引进日本的超大型泥水加压平衡盾构，用于建造上海延发东路隧道南线，经受了穿越仓库、浅覆防汛墙、地下车库、地下人行道、高层建筑等严峻考验，成功穿越了黄浦江，盾构曾创下日推进13.5m的速度，地表最大沉降点小于3cm。该盾构主要参数为盾构外径11.22m，盾构全长10.945m，千斤顶数32台，盾构总推力112200KN。接着，上海隧道总公司又在南京越江隧道施工中在穿越砂层的条件下使用盾构获得成功。北京地铁5号线试验段工程采用从德国进口的直径6.19m的土压平衡盾构进行试挖;北京市政工程总公司也于近年在亮马河污水工程中引入日本外径3.33mm土压平衡盾构在地下水位1~2m、覆土层约5m以下的亚粘土和粉细砂3层中建成了污水隧道长1700多米。广州地铁1号线、2号线、3号线部分区间隧道也采用了盾构法。90年代，在西安—安康18.4km秦岭双线铁路隧道1号线使用了隧道盾构掘进机，盾构机直径8.8m，标志着我国山岭隧道施工机械化水平上了一个台阶。
3 盾构的原理及其优缺点
3.1 盾构法施工技术的原理
盾构机是一种用于隧道暗挖的施工机械，它具有金属外壳，壳内装有整机及辅助设备，在钢壳体的掩护下进行土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业，从而使隧道一次
成型。应用盾构机进行隧道掘进的方法称为盾构法。盾构机的“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型，“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注，掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。
盾构施工技术使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌，一边进行隧道掘进、出渣，并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而在不扰动围岩的基础上修筑隧道。目前，盾构施工技术能保证完成几十厘米至10多米的各种直径的地铁、铁路、公路隧道及水工隧洞的施工，还能使用双联、三联、四联盾构完成地铁车站等大型地下工程的施工。在各种地质和水文地质条件下可应用不同构造的盾构，尤其在含水不稳定地层中更适合采用盾构施工。盾构施工安全、快速，其施工进度约为10 m/d，但一次购买设备投资大。
盾构的基本原理是基于一圆柱形的钢组件沿隧洞轴线被向前推进的同时开挖土。该钢组件总在防护着开挖出的空间，直到初步或最终隧洞衬砌建成。盾构必须承受周围地层的压力，同时要防止地下水的侵入。
3.2 盾构法施工技术的优缺点
一般来讲，盾构掘进隧道不应也不能取代其它法方，但在不良的地层条件下做长距离掘土，对进尺有较高的要求和对地面沉陷又有严格的要求时，它相对其它方法在技术上更合理更经济。其主要的优点和缺点如下。
优点：（1）施工精度要求比较高，与普通土木工程不同，盾构施工中管片制作精度要求比较高，近似于机械制造工程，因为隧道断面是固定的，所以隧道轴线的误差和管片装配的精度要求也相对比较高；
（2）可以根据隧道和地基情况具体设计、制造和改造盾构机，选用盾构机时需要根据隧道施工具体情况设计和制造盾构，完成阶段施工后，盾构机还可以根据下一阶段的施工需要进行改造，循环使用；
（3）对工作人员较安全，劳动强度低，进度快；
（4）对城市的正常功能及周围环境的影响很小。除在盾构竖井处需要一定的施工场地外，隧道沿线不需要施工场地，施工中没有噪声和振动，对周围环境没有干扰，地下水位可保持。
缺点：（1）盾构的规划、设计、制造和组装时间长；
（2）施工工艺复杂，熟练操作机器需要时间长；
（3）准备困难且费用高，只有长距离掘进时才较经济；
（4）当地层条件变化时，原方案实施要承担较大风险；
（5）盾构机是适合于某一特定区间的专用设备。盾构机必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造，断面如需变化，费用较高。
（6）盾构施工是不可后退的，盾构施工一旦开，盾构机就无法后退。因此，盾构施工的前期工作非常重要，一旦遇到障碍物或刀头磨损等问题只能通过实施辅助施工措施后，打开隔板上设置的出入孔进入压力舱进行处理。
4 盾构法施工技术分类
考虑到盾构应用地区的地质、水文条件，要开挖的隧道形状和盾构设计时的各技术可能性，几乎每一台盾构机都是独特的。根据稳定开挖面的措施的不同，可将盾构施工技术分为不同的种类，如泥浆式盾构施工技术、土压平衡式盾构施工技术、气压盾构施工技术、敞开式盾构施工技术、组合式盾构施工技术等等，以下做分别介绍。
4.1 泥浆式盾构施工技术
泥浆式盾构由Grauel于1912年首次建造。泥浆式盾构包括了所有用加压泥浆支撑工用面的盾构。用泥浆式盾构崛进隧道已被证明是一种具有低沉陷且安全的施工方法。泥浆盾构是在盾构正面与支承环前面装置隔板的密封舱中，由有适当压力的泥浆来支撑开挖面，并由安装在正面的大刀盘切削土体，进土与泥水混合成泥浆后，通过泥浆泵和管道输送到隧道外的地面，由泥浆分离设备除掉土砂后，再通过管道把合格的泥浆送到工作面。反复循环地切割地层、推进并安装管片以形成隧道结构，它可以适用于各种松散地层，有无地下水均，特别是地下水位较高的地层，上海、广州都有成功案例。泥浆式盾构主要的缺点是分离场和排出的膨胀土中包含有不可分离的细料引起的。且盾构及与其配套的泥浆制造、分离设备造价高、占地面积大。
泥浆式盾构示意简图
4.2 土压平衡盾构施工技术
土压平衡盾构的前端设有一个全断面大刀，切削刀盘后是密封舱，在密封舱的下部装置长筒形螺旋输送，输送机一头设有出入口。所谓土压平衡就是刀盘切削下来的土体和泥水充满密封舱，具有适当压力，与开挖面保持土体的相对平衡。70年代初日本就开始开发土压平衡式盾构，土压平衡式盾构用切割轮开挖的渣料作为支撑介质。与其他工法相比，土压平衡式盾构可以不用辅助的支撑介质，切割轮开挖出的材料可作为支撑介质。该工法用旋转的刀盘开挖地层，挖下的渣料通过切割轮的开口被压入开挖腔，然后在开挖腔内与塑性土浆混合。推力由压力舱壁传递到土浆上。这样可以避免尚未受到控制的开挖地层进入开挖腔。当开挖腔内的土浆不再被当地的土和水压固化时就达到平衡。这种方法可减少对土体的扰动，减小地面沉降，且无需泥浆制备和分离设备，节约资金。现在已有加水、加泥、加泡沫剂稳定工作面的方法，可适用于粘性土、粉沙土等多种地层，上海、广州都有成功案例。这种盾构结构费用较低，施工方法方便，有广泛的发展前景。
4.3 气压盾构施工技术
1886年Greathhead首次在盾构掘进隧道中引用了这种工法，该工法利用压缩空气使整个盾构都防止地下水的侵入，它可在游离水体下或地下水位下运作。其工作原理是利用压缩空气来平衡水压和土压。穿越饱和含水地层所采用的压缩气体防漏水的盾构称为气压盾构，气压盾构要设一个闸室来保证工作面跟隧道隔，以确保工作面的压力。工作人员进入工作室时，要通过闸室增压或减压，管片和其他材料进出也必经闸室。气压盾构的气压，容易对施工人员产生不良影响，长期在这种条件下工作容易得“气压病”，故应尽量减少这种方法。为了解决这些问题，又出现了用无压工作腔及全断面开挖的压缩空气式盾构和带有无压工作腔及部分断面开挖的压缩空气式盾构等。
4.4 敞开式盾构施工技术
在地层较好、能自稳的条件下，或采取某些辅助措施后能使地层，可采用敞开式机械化盾构施工。在隧道工作面无封闭压力补偿系统用以抵抗土压和地下水压力的隧道掘进机称为敞开式盾构。敞开式盾构用于无地下水地层或预先降低地下水位的地层。该工法由于工作面支撑方式简单，其相对的工艺简单。它的灵活性高，适于通过各种非粘性和粘性地基。其另一优点是对断裂带的稳定性及可能用手工盾构和半机械化盾构掘迸非圆形断面。在机器工艺方面其价格相对低，是一种短程掘进的经济方法，常用于较小断面的隧道开挖。根据开挖方法的不同，可将这类型盾构分为:手工盾构，部分断面开挖盾构，全断面开挖盾构。使用该工法最著名的工程要数英国—法国的海底隧道。
篇二：《地下工程作业》盾构技术特点、分类及适用范围
盾构技术特点、分类及适用范围
国培学员：S
1、盾构法
盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
2、盾构掘进机的特点：
盾构掘进机（简称盾构）是地面下暗挖施工隧道的专用工程机械，具有一个可以移动的钢结构外壳(盾壳)，内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置，可以进行开挖、支护、衬砌等多种作业一体化施工，广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程建设。目前，在欧美等工业发达国家使用盾构机进行施工的城市隧道占90%以上。 现代盾构掘进机集液压、机电控制、测控、计算机、材料等各类技术于一体，属于技术密集型产品，其生产主要集中在日本、德国、英国、美国、加拿大等少数发达国家，其中又以德国、美国、日本技术最为先进。
盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行，工艺技术要求高、综合性强（土建、机械)。
3、盾构施工技术的优缺点：
优点：
a）具有良好的隐蔽性；
b）掘进速度快且施工费用不受埋置深度大而影响；
c）适宜在不同颗粒条件下的土层中施工，尤其在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性；
d）多车道的隧道可做到分期施工，分期运营，可减少一次性投资。
缺点：
a）盾构施工是不可后退的；
b）盾构是一种价格昂贵、针对性很强的专用施工机械，对于每一条用盾构法施工的隧道，必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造，一般不能简单的倒用到其它隧道工程中重复使用；
c）对隧道曲线半径过小或隧道顶部覆土太浅时，施工困难较大，而且不够安全，特别是饱和含水松软土层，在隧道上方一定范围内地表沉陷尚难完全防止，拼装衬砌时对衬砌整体防水技术要求很高。
4、盾构施工技术
先在隧道的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌、再传到竖井或基坑的后靠壁上。
●盾构是进行土方开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具
●盾构是一个既能支承地层压力，又能在地层中推进的钢筒结
●钢筒的前面设置各种支撑和挖土装置；钢筒的中段周圈内安装顶进千斤顶；钢筒的尾部可安置数环隧道衬砌
●盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
5、盾构技术的发展
盾构作为一种安全、快速的隧道掘进技术，经历了四个发展阶段： 以布鲁诺尔（Brunel，1818)盾构为代表的初期盾构；
以机械式、气压式、网格式盾构代表的第二代盾构；
以闭胸式盾构为代表（泥水式、土压式）的第三代盾构；
以异型化、多功能、综合化为各自特色的第四代盾构。
6、盾构的分类：
盾构机的机型种类很多。根据地层条件和具体施工方法的不同，隧道盾构机可分为硬岩隧道掘进机(即TMB)、软岩隧道盾构机。而按开挖面的闭合程度，可分为开敞式、半开敞式和封闭式。
全开敞式盾构：手掘式盾构、半机械式盾构、机械式盾构
半开敞式盾构：挤压式盾构、网格盾构
封 闭 式盾构：土压平衡盾构、泥水加压平衡盾构
7、盾构机的适用范围
（1）泥水加压平衡盾构机
泥水加压平衡盾构由盾壳、开挖机构、推进机构、送排泥浆机构、拼装机构及附属装置组成。是目前各种盾构中最复杂、价格最贵的一
种。
适用范围较大，多用于含水率高的软弱土质中，是一种低沉降、较安全的施工机械，对稳定的地层优点尤为明显，其工作效率要高于土压平衡盾构机，但随着土砂百分比的增加，会出现泥水分离难度增大的不足。
泥水平衡盾构机的主要生产厂商有：日本川崎重工、三菱重工、小松盾构以及德国的海瑞克公司等。
（2）土压平衡盾构机
土压平衡盾构是在泥水加压盾构基础上开发的一种新型盾构。主要由盾壳、开挖机构、推进机构、排土机构、拼装机构及附属装置组成。土压平衡盾构通过对压管理，保持土压或土碴量的相对平衡与稳定来进行工作。
广泛适用于对冲积粘土、洪积粘土砂质土、砂、砂砾、卵石等地质的施工，不需分离装置，占地面积少，施工时的覆土层可相对较浅。
主要生产厂商有：日本川崎重工、德国海瑞克公司、加拿大罗浮特 (lovat)公司等。
（3）组合式盾构机：组合式盾构机开挖面稳定，施工方法可视土质情况的变化而转换，因此适应范围较广，根据需要可以从土压平衡转换为泥水加压方式，土料输送可由螺旋输料器转为泥浆及管道输送。有一定知名度的产品有川崎重工推出的直径为10.2m组合式盾构机产品；德国的海瑞克出品的直径为14.2m的盾构机。
（4）全断面硬岩掘进机（TBM掘进机）：全断面硬岩掘进机是由
盾构技术发展而来。通常适用于硬基地层。特点是稳定性良好、施工速度快、隧道成型好、对周围环境影响小。
（5）微型盾构机：行业内通常把直径小于3m的盾构称为微型盾构。主要用于市政供排水管道，电缆管道等的建造。
8、盾构选型的特点
（1）与其它隧道施工方法不同，盾构机是根据每一个施工区段的地质条件、地下水条件、隧道断面大小、区间线路条件、周围建筑物环境等条件进行设计制作。所以，盾构机不是通用机械，而是针对于某种特定地质条件的专用机械。也就是说一般很难将盾构机转用到设计隧道以外的工程中加以利用。
（2）盾构机在地下的施工是不可后退的。当盾构机在地下开始掘进施工后，就很难对盾构机的结构组成进行修改。除刀头等部位可以通过特殊的设计得到更换以外，盾构刀盘、压力舱、排土器、推进系统等很难在施工过程中进行修改。
9、盾构机选型及定购的依据
a.土质条件、岩性b.开挖面稳定c.隧道埋深、地下水位d.设计隧道的断面e.环境条件、沿线场地f.衬砌类型g.工期；造价h.辅助工法i.设计路线、线形、坡度j.电气等其他设备条件
篇三：盾构法隧道施工
研究生课程考核试卷
科 目： 隧道工程 教 师： 靳晓光 姓 名： 龙帅 学 号： 20121613155 专 业： 建筑与土木工程 类 别： 专业 上课时间： 2012 年 12 月 至 2013 年1 月 考 生 成 绩：
阅卷评语：
阅卷教师 (签名)
盾构法隧道施工
龙 帅
（重庆大学土木工程学院）
【摘要】:如果说20世纪是桥梁建设的世纪，那么21世纪就是地下空间开发的世纪。随着城市密集度的提高和高层建筑的不断增加，地面可利用空间越来越少，地下空间的利用开发就越来越受到重视。伴随着地下空间时代的来临，地下工程的施工机械化得到迅速发展。所以，如何更有效利用和创造地下空间已成为当今城市现代化的重要课题，采用盾构法来开发地下空间则是一种最佳选择。
【关键字】： 地下空间盾构隧道机械化
Shield tunneling construction technology
Long Shuai
（Faculty of Civil Engineering, Chongqing University） 【Abstract】: If the twentieth century is the century of bridge construction, then the 21st century is the century of underground space development. With the improvement of urban concentration and the increase of the high-rise building, the space of ground becomes less and less, so the use of underground space has been taken seriously. With the era of underground space, the mechanization of underground engineering construction develops quickly. Therefore, how to more effectively use and create the underground space becomes an important subject of the current urban modernization, using shield method to develop the underground space is a best choice.
【Keywords】: underground space Shield tunneling mechanization
1、概述
1.1盾构法隧道的起源
1802年，英国采矿工程师阿贝尔提出修建英吉利海峡隧道的计划，设计从英法两岸用一种有掩体结构的挖掘机修筑隧道，每侧各挖掘18.7km，最后在瓦恩浅滩对接贯通。然而真正的盾构法应用始于1818年，由法国工程师布罗诺尔（M I Brunel）研发并取得专利，至今已有180多年的历史。我国在1957年北京的下水道工程中首次使用盾构法修建地下工程。
1.2盾构法隧道基本原理
盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体向前推进。这个钢质组件在初步或最终隧道衬砌建成前，主要其防护开挖出的土提、保证作业人员和机械设备安全的作用。盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵。
盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。城市市区建筑、公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别是在市中心，若隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。
盾构法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力，同构盾构千斤顶传至尾部一品装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构是一个技能支撑地层压力，又能在地层中推进圆形、矩形、马蹄形级其他特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置各类的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离就在吨位支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
盾构是进行土方开挖、正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具它还需要其他施工技术密切配合才能顺利施工。主要有：地下水的降低，稳定低层，防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施，隧道衬砌结构的制造，地层开挖，隧道内的运输，衬砌与底层间的充填，衬砌的防水与堵漏，开挖土方的运输及处理方法，配合施工的测量，检测技术，合理的施工布置等。此外，采用气压法施工时，还涉及到医学上的一些问题和防护措施等。
1.3盾构法隧道优缺点
（1）盾构法隧道优点：
1）在盾构支护下进行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件影响，能经济合理地保证隧道安全施工。
2）盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化，掘进速度快，施工劳动强度较低。
3）地面人文自然景观受到良好的保护，周围环境不受盾构施工干扰；在松
软地层中，开挖埋深较大的长距离、大直径的隧道，具有经济、技术、安全、军事等方面的优越性。
（2）盾构法隧道缺点：
1）盾构机械造价较昂贵，隧道的衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺较复杂；在饱和含水的松砂地层中施工，地表沉陷风险较大。
2）需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及防堵、施工测量、场地布置、盾构转移等施工技术的配合，系统工程协调复杂。
3）建造短于750m的隧道经济性差；对隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时，施工难度较大。
2、盾构构造
2.1盾构的基本构造
盾构种类繁多，就盾构在施工中的功能而言，其基本构造主要分为盾构壳体、推进系统、拼装系统三大系统部分（如图2-1）：
2-1盾构基本构造示意图
（1）盾构壳体
设置盾构外壳的目的是保护掘削、排土、推进、作衬等所有作业设备。装置的安全，故整个外壳用钢板制作，并用环形梁加固支承。一台盾构机的外壳沿纵向从前到后可分为前、中、后三段，通常又把这三段分别称为切口、支承、盾尾三部分。
1）切口环
该部位装有掘削机械和挡土设备，故又称掘削挡土部。
切口环部分是开挖和挡土部分，它位于盾构的最前端，施工时最先切入地层并掩护开挖作业，其前端设有刃口以减少切土时对底层的扰动。切口环保持工作面的稳定，并把开挖下来的土砂向后方运输。切口环的长度主要取决于支撑、开挖方法，就手掘式盾构而言，考虑到正面施工人员的安全和挖土机具工作要有回旋的余地等因素。对于机械化盾构，切口环的长度应由各类盾构所需安装的各种机械设备而定。
2）支承环
支撑位于中部，是盾构的主体构造部，是承受作用于盾构上全部荷载的骨架。支撑环紧接于切口环，是一个刚性很好的圆形结构。地层压力、所有千斤顶的反作用力以及切口入土正面阻力、衬砌拼接时的施工载荷等均有支撑环来承受。
支撑环的长度应不小于固定盾构千斤顶所需的长度，对于有刀盘的盾构还要考虑安装切盘的轴承装置、驱动装置和排水装置的空间。
3）盾尾
盾尾一般由盾构外壳钢板延伸构成，主要用于掩护管片的安装工作。盾尾末端设有密封装置，以防止水、土及压注材料从盾尾与衬砌间隙进入盾构内。盾尾密封装置损坏、失效时，在施工中途必须进行修理更换，所以盾尾长度要满足上述各项工作的要求。
（2）推进机构
盾构掘进的动力室靠液压系统带动千斤顶的推进机构，它是盾构重要的基本构造之一。
1）盾构千斤顶的选择和配置
盾构千斤顶的选择和配置应根据盾构的灵活性、管片的构造、拼装管片的作业条件等来决定。
2)千斤顶的数量
千斤顶的数量根据盾构直径、千斤顶推力、管片的结构、隧道轴线的情况综合考虑。一般情况下，中小型盾构每只千斤顶的推力为600~1500N，在大型盾构中每只千斤顶的推力为2000~2500N。
3）千斤顶的行程
千斤顶的行程应考虑到盾尾管片拼装及曲线施工等因素，通常取管片宽度加上100~200mm的富余量。
4）千斤顶的速度
千斤顶的速度必须根据地质条件和盾构形式来定，一般去500mm/min左右，且可无级调速。
5) 千斤顶块
盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块，顶块必须采用球面接头，以便将推力均匀分布在管片的环面。
（3）挡土机构
挡土机构是为了防止掘削是掘削面地层坍塌和变形，确保掘削面稳定而设置的机构，该机构因盾构种类的不同而不同。
就敞开式盾构机而言，挡土机构是挡土千斤顶。对地下水压小、涌水量不大的砂层中掘进的全敞开式而言，可采用顶棚式挡土装置。对半开式网格盾构而言，挡土机构是刀盘面板。对机械式而言，挡土机构是网格式封闭挡土板。
（4）管片拼装机
管片拼装机俗称举重臂，是盾构的主要设备之一，常以液压为动力。为了能让管片按照设计所需要的位置，安全、迅速地进行拼装，拼装机在嵌捏住管片后，还必须具备沿径向伸缩、前后平移和360度旋转等功能。
（5）真圆保持器
盾构向前推进时管片就从盾尾脱出，管片受到自重和土压的作用会产生变形，当该变形量很大时，既成环和拼装环拼装式就会产生高低不平，给安装纵向螺栓带来困难。为了避免管片产生高低不平的现象，就有必要让管片保持真圆，
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