1 开发球体盾构的必然性

1992年6月联合国在巴西召开了以―环境持续调控开发‖为议题的环境开发会议。当前全球环境保护课题已成为关系人类生存的最大的研究课题，建立―卫生舒适的城市环境‖是当前国际大都市共同面临的开发课题。

大都市人口髙度集中，地去和地中浅层的设施（自来水管道、下水道、电力电缆洞道、电讯 电缆洞道、煤气管道等多种管道）已趋于饱和。而社会发展仍需要建造更多的地下设施，显然 新的地下设施的建造必须向地下大深度空间发展。此外，近年来另一个突出的问题，即由于地 球气候环境的变化，致使都市市区降雨强度超过排水计划的情形增多，所以雨时商店铺面、居 民家中淹水，地表积水,给人们的生活、工作带来诸多不便，这已成为急待解决的研究顏。作 为解决这个问题的措施，建造地下雨水忙水池(管)，把雨时排不掉的雨水，暂时贮存在贮水池内，雨后再行排放，以此避免淹水、积水，也已成为必然趋势。

构筑大深度各种地下管道、地下贮水池等设施，显然应采用盾构工法。而实施这种大深度盾构工法，遇到的首要问题就是大深度的盾构进发竖井、到达竖井的构筑问题。众所周知，以往构筑竖井的常规工法以地下连续墙法和沉箱工法居多，大深度情形下构筑地下连续墙易发生涌砂等事故；尽管沉箱工法可以适应大深度（50m左右）但设备昂贵，操作复杂。这就是说, 大深度竖井的建造，从技术上讲还存在一些棘手的问题[1-9]。

另外，对盾构工法而言，当前高速、长距离、急弯、变径等施工要求与日俱增。以往的各种 施工方法对上述大深度的各种施工要求，均已无能为力。球体盾构工法是一种易于转向和止水的可以连续纵横掘削的工法，且在大深度竖井工程中有独特的优势，故平世、金子等日本学者首先开发了这种可以满足上述大深度要求的工法[10-16,19,20-23]。

2 球体盾构机的基本构造

球体盾构的构造如图2.1所示

由纵盾构、球壳、横盾构等部件构成。纵盾构（也称大盾构、外盾构、主盾构、母盾构）内藏有一个可以伸缩的横盾构（也称小盾构、内盾构、副盾构、子盾构）。纵盾构的作用是完成纵向掘削，球体的作用是转向，横盾构的作用是作横向掘削。

球体盾构的掘削只能是先纵盾构掘削，然后转向，再横盾构掘削。横盾构准备掘削时，纵盾构（机壳和部分部件）和球体留在原位起旋转竖井及横盾构掘削时的支撑、防水等作用。由于用纵盾构构筑竖井，所以竖井衬砌使用管片。