初步预测2005-2010年间至少要建设500-600公 里，需要投资3000多亿元。目前，已有30多个城市开 展了城市轨道交通的前期工作。
初步估算：中国城市轨道交通土建工程总投资约为 1000亿元。
上海地铁建设用盾构
在上个世纪90年代，修建上海地铁 一号线的时候，区间隧道都采用盾构施 工，共使用了7台盾构机，推进长度约为 18.6km。
2010年11月16日，隧道股份国家863计 划先进制造技术领域重点项目《泥水 平衡盾构关键技术与样机研制》课题 顺利通过国家科技部验收，中国大直 径盾构国产化率首次达到68.33%，制 备成本较进口盾构降低25%，中国国有 地下装备研发制造企业在大直径盾构 领域再次突破进口盾构垄断局面。
据不完全统计，我国地铁建设中，共有约60台盾构 在使用中。
以后在地铁二号线、明珠线和M8线 的施工中，所有区间隧道都采用了盾构 法施工，现在共有20余台盾构机在作业。
广州修建地铁一号线 由日本青木公司采用了3 台盾构机施工，造价昂贵， 每延米约1万美元。
目前施工的三号线，共有 15台盾构机在作业，即将开 工的地铁四号线计划新购8台 盾构机。
北京修建地铁五号线 也采用了盾构法施工，进 行了试验段的施工，并顺 利完成。 现在后期3台盾 构机已到场组装。
延安东路直径11.3m网格型水力出土盾构掘进机
8.2003年6月，当时中国最大的盾构法隧道翔殷路开工， 采用直径为11.58m的超大型泥水平衡盾构掘进 9.上海上中路隧道工程盾构直径达14.87m
翔殷路盾构
10.中国国家863计划支持，上海研制出了有自主知识产权 的”先行号”盾构
2004年9月，我国第一台具有多项专 利权的地铁盾构掘进机“先行号”在 上海隧道工程股份有限公司问世。， 并于2006年批量推向市场并得到成功 应用。目前，国产土压平衡盾构已累 计销售47台，先后应用于上海、南京、 杭州、武汉、郑州、广州等地的轨道 交通工程，受到了业主、承包商和设 备租赁商的好评。
3)破碎阶段：当相邻滚刀的间距使起裂
阶段产生的裂缝相互连通时，表面部分岩体便被 裂缝分割，形成碎片并脱离开挖面。
切削刀的实物照片
h) 先行刀
i) 先行刀
j) 先行刀
k) 牛角刀
l) 羊角刀
m）三棱刮刀
盾构开挖面分析
a. 先期沉降，盾构尚未到达该点时的变位，表现为 地表下沉。对于砂质土，其可能是由于地下水下降引起， 对于极软粘性土，则沉降可能是由于开挖面过量取土引 起的；
南 快 速 干 线
φ3000盾构接收井 接入沥窖污水处理厂
（三）市场预测
据专家预测，仅2010年前的10年间就需购置 Φ3~9m岩石和盾构掘进机190余台，若包括微型掘进机 在内，将超过200台。远期估计，随着城市立体化、管线 入地化趋势的到来，盾构和掘进机将超过千台。
（四）盾构工程市场列强分析
目前已经进入地铁盾构施工市场的单位近20家， 其中上海4家、广州3家、北京3家、天津1家、铁道 部7家。其中实力比较强的单位有：隧道局、上海隧 道股份、上海机施、上海基础、广州盾建、北京市政、 北京城建等单位。
2005年6月，“先行号”样机在上海轨 道交通二号线延伸段投入使用，创造了 日推进38.4米和月推进566.4米的国内 盾构施工最快纪录，其主要综合指标达 到国际先进水平。至今“先行号”盾构 机已经投入市场41台，不仅有效降低了 国家基础建设的投入，而且拉动了国产 盾构机产业链下游企业的经济发展。
按运照片
a) 盘形 滚刀 示意 图
b) 盘形滚刀圈
c) 盘形滚刀
14
硬岩滚刀破岩几个主要阶段： 1) 挤压阶段：滚刀在高推力作用下，切入岩石表面(切
入深度1～10/15mm，取决于岩体强度)，同时岩面产生局部变 形及很高的接触应力。并在此应力作用下，刀刃与岩石接触部分 的岩体产生粉碎区，即应力核心区。此核心区深度越深、范围越 大对提高破岩效率越明显。
盾
构
8
辅电后排管双刀盾 助气配土片室盘体 设系套机拼气驱 备统装构装闸动
机 主 要
由
置机
大
组
成
盾构机工作原理
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱 体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边 对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳 体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的 隧洞段起着临时支撑的作用，承受周 围土层的压力，有时还承受地下水压 以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、 衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
60年代北京地 铁用盾构试验
4.60年代在北京进行了1:500的盾构挤压混凝土衬砌的 模拟试验
60年压缩环与钢模板
盾构压缩混凝土 衬砌模拟试验
6.1966年采用φ10.22m网格挤压式盾构修建 打浦路过江隧道工程
打浦路直径10.2m网格挤压型盾构掘进机
7.1988年建成的φ11.3m的延安东路过江隧道等都是应用 盾构技术在软土地层施工成功
拼装管片
盾构机掘进一环的距离后，拼 装机操作手操作拼装机拼装单 层衬砌管片，使隧道一次成型。
盾构刀具
综述
❖ 对于盾构机来说,掘削系统即是掘削 刀盘及其驱动系统。掘削系统对于盾 构机的施工效果有着决定性的影响, 而且选择的差异对盾构机造价也有着 很大的影响,刀盘选型可以影响到总 造价的4％～8％,尤其掘削设备的装 备扭矩是盾构机最基本的参数之一。
盾构机具体工作原理
盾构机的掘进 掘进中控制排土量与排土速度 管片拼装
盾构机的掘进
液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾 构机推进油缸，将盾构机向前推进， 随着推进油缸的向前推进，刀盘持续 旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓， 此时开动螺旋输送机将切削下来的渣 土排送到皮带输送机上，后由皮带输 送机运输至渣土车的土箱中，再通过 竖井运至地面。
内容概述
盾构机定义及组成 盾构机工作原理 盾构机的刀具及开挖面分析 盾构机在中国的发展
盾构机定义
盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧 道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集 光、机、电、液、传感、信息技术于一体， 具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬 砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、 机械、力学、液压、电气、控制、测量等多 门学科技术，而且要按照不同的地质进行 “量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极 高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公 路、市政、水电等隧道工程。
武汉长江公路隧道 （长江第一隧道）
北京市政隧道建设
φ2700盾构接收井
环 南
高
速
路 公
接入D400污水管 接入D400污水管
接入D400污水管
接入D400污水管
新建φ2700盾构污水管线
接入D400污水管
接入D2000污水管
φ2700及φ3000盾构始发井
大面积稻田
大面积稻田
北
新建φ3000盾构污水管线 华
掘进中控制排土量与排土速度
当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累 到一定数量时，开挖面被切下的渣土 经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥 土仓的土压与开挖面的土压力和地下 水的水压力相平衡时，开挖面就能保 持稳定，开挖面对应的地面部分也不 致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋 输送机和泥土仓中输送出去的渣土量 与切削下来的流人泥土仓中的渣土量 相平衡时，开挖工作就能顺利进行。
❖ 盾构机掘削刀盘即作转动或摇动的盘 状掘削器，由掘削地层的刀具，稳定 掘削面的面板，出土槽口，转动或摇 动的驱动机构，轴承机构等构成。
某刀盘实物照片
刀
某
盘
刀
驱
盘
动
主
系
驱
统
动
示
意
图
刀
主 轴 承
盘 搅 拌 结
构
搅拌棒
盾构刀具的分类
➢ 盾构机刀具可根据运动方式、布置位置和方式及形 状等进行分类。按切削原理划分，盾构机的刀具一 般分为切削刀和滚刀两种，其余形式的刀具为辅助 刀具。切削刀又分为齿刀、刮刀和先行刀等。
北京地铁4号线、10 号线盾构施工招标已结束， 计划采用13台盾构机， 大部分为新购。
12.中国用掘进机修建铁路隧道
TB880E修建的秦岭18.4km铁路隧道
TB880E掘进机
安康至南京磨沟岭铁路隧道(掘进机)
13.中国的江（海）底隧道
南水北调工程中线建造了穿越黄河河底的引水隧道(Φ8.8m) 重庆主城越江排水隧道(Φ6.7m泥水式盾构) 城陵矶西气东输越江隧道(Φ3.185m泥水盾构) 三江口西气东输越江隧道(Φ4.3m泥水盾构) 上海上中路越江隧道(Φ14.87m泥水盾构) 武汉长江公路隧道（长江第一隧道） (Φ11.2m泥水盾构) 上海崇明越江隧道(Φ15.1m泥水盾构) 南京长江越江隧道(Φ15.1m泥水盾构)
盾构 通过 时地 基变 形的 分类
b. 开挖面前方地基变位，盾构机前方刀盘即将到达 之前发生的变位，表现为地表隆起或下沉。其主要是由 于盾构机对开挖面土层施加的支护压力过大或过小，致 使开挖面失去平衡状态，从而发生地基变位；
盾构 通过 时地 基变 形的 分类
c. 盾构机通过时地基变位，指从盾构开挖面到达
该地表点的正下方开始，直至盾尾即将脱离该点为止的 发生的地基变位，表现为地表隆起或下沉。产生这部分 地基变位的原因，主要是盾壳对土体的摩擦力，破坏了 土体的结构强度，另外超挖及盾构机姿态的非水平也加 剧了地基变位；
盾构 通过 时地 基变 形的 分类
d. 盾构机尾部脱离时变位，指盾尾空隙形成至注
浆结束为止的那段时间内的下沉或隆起。管片从盾尾脱 离之前，盾壳对土体有一约束力，方向指向土体，一旦 盾尾脱离，盾构机壳土体之间产生空隙，如果在盾尾脱 离后未能及时注浆或填充率不足，则空洞断面就会向内 缩小，引起应力释放力，产生地表沉降，相反，如果注 浆压力过大，则会导致地表隆起；
Brunel盾构
易北河盾构
辐条式盾构