城市軌道交通工程施工盾構(gòu)機的刀具一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1818年，法國的布魯諾爾(M.I.Brune1)從蛀蟲鉆孔得到啟示，最早提出了用盾構(gòu)法建設(shè)隧道的設(shè)想，并在英國取得了專利。1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史布魯諾爾注冊專利的盾構(gòu)一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史M.I.Brunel螺旋盾構(gòu)，1818一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1825年，他第一次在倫敦泰晤土河下開始用一個斷面高6.8m、寬11.4m，并由12個鄰接的框架組成的矩形盾構(gòu)修建隧道。1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史第一條隧道施工的盾構(gòu)機一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1830年，英國的羅德發(fā)明“氣壓法”輔助解決隧道涌水。1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1866年，莫爾頓申請“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。一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1874年，工程師格瑞海德發(fā)現(xiàn)在強滲水性的地層中很難用壓縮空氣支撐隧道工作面，因此開發(fā)了用液體支撐隧道工作面的盾構(gòu)，通過液體流，以泥漿的形式出土。1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1886年，格瑞海德在倫敦地下施工中將壓縮空氣方法與盾構(gòu)掘進相組合使用，在壓縮空氣條件下施工，標志著在承壓水地層中掘進隧道的一個重大進步，20世紀初，大多數(shù)隧道都是采用格瑞海德盾構(gòu)法修建的。一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史布魯諾爾發(fā)明盾構(gòu)法之后的另一個技術(shù)進步是用機械開挖代替人工開挖。第一個機械化盾構(gòu)專利是1876年英國人約翰·荻克英森·布倫敦和姬奧基·布倫敦申請的。1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史這臺盾構(gòu)有一個由幾塊板構(gòu)成的半球形的旋轉(zhuǎn)刀盤，開挖的土料落入徑向裝在刀盤上的料斗中，料斗將渣料轉(zhuǎn)運至膠帶輸送機上，再將它轉(zhuǎn)運到后面從盾構(gòu)中運出，這一構(gòu)想后來被用于修建地鐵隧道工程。一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1917年，日本引進盾構(gòu)施工技術(shù)，是歐美國家以外第一個引進盾構(gòu)法的國家。1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1963年，土壓平衡盾構(gòu)首先由日本SatoKogyo公司開發(fā)出來。1974年第一臺土壓平衡盾構(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，其外徑3.72m，掘進了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)有了同一種工法國際上稱為“土壓平衡系統(tǒng)”（EPB）。一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1989年，日本最引人注目的泥水盾構(gòu)隧道工程開工。東京灣海底隧道長10km，是世界最長公路專用海底隧道，用八臺直徑14.14m泥水加壓式盾構(gòu)施工。1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史日本東京灣海底隧道盾構(gòu)機示意圖一、盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史1992年，日本研制成世界上第一臺三圓泥水加壓式盾構(gòu)，并成功地用于大阪市地鐵7號線“商務(wù)公園站”車站工程施工1、國外盾構(gòu)法隧道的起源及發(fā)展史二、我國盾構(gòu)機的發(fā)展歷程縱觀我國盾構(gòu)法隧道的發(fā)展歷程，大體上可以分為三個階段：起步階段(20世紀60年代-80年代初)；平穩(wěn)發(fā)展階段(20世紀80年代中-2000年)；快速發(fā)展階段二、我國盾構(gòu)機的發(fā)展歷程1962年2月，我國上海市城建局隧道處開始塘橋試驗隧道工程。采用直徑4.16m的一臺普通敞胸盾構(gòu)在兩種有代表性的地層下進行掘進試驗，用降水或氣壓來穩(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。試驗獲得成功，采集了大量盾構(gòu)法隧道數(shù)據(jù)資料。（1）起步階段(20世紀60年代-80年代初)：二、我國盾構(gòu)機的發(fā)展歷程這一時期，隨著改革開放和經(jīng)濟發(fā)展，地鐵建設(shè)也由服務(wù)于戰(zhàn)備轉(zhuǎn)為服務(wù)于經(jīng)濟發(fā)展。繼北京、天津修建地鐵外，上海、廣州也相繼修建了地鐵工程。地鐵施工技術(shù)突破了原有淺埋暗挖法的限制，盾構(gòu)法施工方法被引入地鐵施工中。（2）平穩(wěn)發(fā)展階段(20世紀80年代中-2000年)：二、我國盾構(gòu)機的發(fā)展歷程進入21世紀，隨著國家經(jīng)濟、技術(shù)的迅猛發(fā)展為地鐵建設(shè)帶來了重大機遇，同時也為盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展提供了廣闊的平臺和空間。國家有關(guān)部門已經(jīng)規(guī)定人口在300萬以上；GDP值在3000億以上；年財政收入在300億以上。城市可以建地鐵。（3）快速發(fā)展階段：三、盾構(gòu)機的工作原理盾構(gòu)是一種隧道掘進的專用工程機械，現(xiàn)代盾構(gòu)集機械、電氣、液壓、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土渣、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能。盾構(gòu)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程。盾構(gòu)的工作原理：就是一個鋼結(jié)構(gòu)組件沿隧道軸線邊向前推進邊對土壤進行支護。這個鋼結(jié)構(gòu)組件的殼體稱“盾殼”，盾殼對挖掘出的還未襯砌的隧道段起著臨時支護的作用，承受周圍土層的土壓、承受地下水的水壓以及將地下水擋在盾殼外面。掘進、排土、襯砌等作業(yè)在盾殼的掩護下進行。三、盾構(gòu)機的工作原理盾構(gòu)機分類挖掘的地質(zhì)條件分軟土盾構(gòu)機（軟土）復合式盾構(gòu)機全斷面硬巖盾構(gòu)機(TBM)從盾構(gòu)機的工作機理分敞開式和密閉式密閉式分：土壓平衡式盾構(gòu)機泥水平衡式盾構(gòu)機（含氣