土压平衡盾构法优缺点（土压平衡盾构简析）
土压平衡盾构法优缺点（土压平衡盾构简析）2、盾构的发展第一条盾构隧道布鲁诺尔盾构第一条盾构法隧道：1825年，马克•布鲁诺尔第一次在伦敦泰晤士河下用一个断面高6.8m，宽11.4m的矩形盾构修建了第一条盾构法隧道。“盾构”术语的来源：1866年，莫尔顿申请“盾构”专利，盾构最初称为小筒（cell）或圆筒（cylinder），在莫尔顿专利中第一次使用了“盾构”（shield）这一术语。
1、盾构的起源
1806年，法国工程师马克•布鲁诺尔（Marc Isambrd Brunel）在蛀虫钻孔的启示下，发现了盾构掘进隧道的原理，并在英国注册了专利。
马克•布鲁诺尔
布鲁诺尔专利盾构由不同的单元格组成，每一个单元格可容纳一个工人独立工作，并对工人起到保护作用，是手掘式网格盾构的雏形。
布鲁诺尔盾构
第一条盾构法隧道：1825年，马克•布鲁诺尔第一次在伦敦泰晤士河下用一个断面高6.8m，宽11.4m的矩形盾构修建了第一条盾构法隧道。
“盾构”术语的来源：1866年，莫尔顿申请“盾构”专利，盾构最初称为小筒（cell）或圆筒（cylinder），在莫尔顿专利中第一次使用了“盾构”（shield）这一术语。
第一条盾构隧道
2、盾构的发展
圆形盾构的开发：1869年，英国人J·H·Greathead用圆形盾构在泰晤士河底修建了一条外径为2.18m，长402m的隧道，并第一次采用了铸铁管片。
圆形盾构
泥浆盾构的开发：1874年，格瑞海德开发了液体支撑隧道工作面的盾构，土料通过泥浆的形式排出。
格瑞海德
第一台泥浆盾构
机械化盾构的开发：1876年，英国人John Dickinson Brunton和George Brunton申请了第一台机械化盾构的专利，该盾构采用半球形旋转刀盘。
第一台机械化盾构
辐条式刀盘的开发：1896年，英国人普莱斯开发了一种辐条式刀盘机械化盾构，1897年，成功地应用在伦敦的粘土地层施工中，首次将圆形盾构与旋转刀盘结合，刀盘通过一根长轴由电机驱动。
辐条式刀盘机械化盾构
第一台德国盾构：1896年，德国人哈姬（Haag）在柏林申请了第一台德国盾构专利。这是一台用液体支撑隧道工作面并把开挖仓密封作为压力仓的盾构机。
德国第一台盾构
泥水加压盾构的开发：1964年，英国摩特·亥（Mott·Hay）和安德森（Anderson）及约翰·巴勒特（John·Bartlett）申请了泥水加压平衡盾构的专利；1967年，日本三菱公司制造了第一台用刀盘切削土体和水力出碴的泥水盾构，其直径为Φ 3.1m；1974年，德国Wayss& Freytag公司开发了德国的第一台泥水盾构，并在德国汉堡使用。
土压平衡盾构的开发：1963年，日本Sato Kogyo公司首先开发出土压平衡盾构。
日本Sato Kogyo公司开发的土压平衡盾构
1974年，第一台土压平衡盾构在日本东京使用，由日本IHI（石川岛）公司制造，外径为Φ3.72m。
石川岛盾构机
复合盾构的开发：复合盾构主要是针对欧洲的地质条件由德国开发，1985年，Wsyss & Freytay公司和海瑞克公司申请了混合式盾构专利。以 W& F公司拥的泥水盾构专利为基础，有其独特的沉浸墙/压力隔板结构。可转换为泥水模式、土压模式、敞开模式运行。
泥水支撑工作模式
土压平衡工作模式
敞开模式
盾构发展的历史表如下所示。
盾构发展的历史表
3、盾构在我国的开发与应用
手掘式盾构的开发与应用：1953年，东北阜新煤矿首次使用手掘式盾构修建了直径Φ2.6m的疏水巷道；1962年2月，上海城建局隧道工程公司研制了1台直径Φ4.16m的手掘式普通敞胸盾构。
上海城建局盾构
网格挤压式盾构的开发与应用：1965年3月，江南造船厂制造了2台直径Φ5.8m的网格挤压盾构。
江南造船厂盾构
1966年5月，中国第一条水底公路隧道——上海打浦路越江公路隧道工程由江南造船厂制造的直径Φ10.22m网格挤压盾构施工。
打浦路越江公路隧道
1966年，北京城建集团前身基建工程兵为修建北京地铁研制了网格式压缩混凝土盾构。图为该盾构在竖井中组装。
网格式压缩混凝土盾构
1982年，上海外滩的延安东路北线越江工程1476m圆形主隧道采用直径Φ11.3m网格挤压水力出土盾构施工，由上海隧道股份设计、江南造船厂制造。
网格挤压水力出土盾构
插刀盾构的开发与应用：1986年，中铁隧道集团开始研制半断面插刀盾构，并成功用于修建北京地铁复兴门折返线，将“盾构法”与“浅埋暗挖法”结合，进行地铁隧道上半断面的开挖。
北京地铁复兴门折返线半断面插刀盾构
土压平衡盾构的开发与应用：1987年，上海隧道股份研制了我国第一台Φ4.35m加泥式土压平衡盾构；1990年，上海地铁1号线采用了7台法国FCB公司的Φ6.34m土压平衡盾构。
法国FCB盾构
泥水盾构的引进：1996年，上海延安东路隧道南线工程，总长1300m，采用从日本引进的Φ11.22m泥水加压平衡盾构施工。
泥水加压平衡盾构
国内盾构的开发研究：2004年5月，中铁隧道集团与日本小松联合制造了1台Φ6.3m土压平衡盾构，用于广州地铁和北京地铁施工。
中铁隧道与小松制造的土压盾构
2004年10月下旬，上海隧道股份成功制造了一台Φ 6.34m土压平衡盾构（先行号），用于上海地铁二号线西延伸隧道工程。
上海隧道股份制造的土压盾构
2004年7月28日，上海隧道股份、中铁隧道、浙江大学等在上海组建了盾构设计试验研究中心。研制出了我国第一个盾构掘进试验平台，可进行土压盾构掘进黏土、砂土、砂砾地层的试验。
盾构掘进试验平台
2005年12月，中铁隧道集团制造了适用于砂砾复杂地层的土压平衡盾构刀盘，成功应用于北京地铁4号线19标颐和园～圆明园区间。
土压平衡盾构刀盘
2006年中铁隧道集团设计和制造了国内当时唯一的模拟盾构控制系统试验平台，模拟盾构直径为Φ2.5m。
模拟盾构控制系统试验平台
中铁隧道集团于2008年4月研制成功了我国第一台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构。
复合式土压平衡盾构
本期文章已结束，下期文章对盾构技术发展趋势进行讲解。感谢大家的支持！
