北方重工集团有限公司盾构产品

国内外著名盾构机生产企业简介据不完全统计，目前国外盾构机的主要制造厂有18家，集中在日本和欧美，如日本的三菱重工、川崎重工、小松制作所、日立造船、石川岛播磨重工，德国的海瑞克公司、维尔特公司，美国的罗宾斯公司，加拿大的罗法特公司等。

各个厂家可以根据不同的地质条件和不同的工程对象，以及使用单位的不同要求，设计、生产出不同直径、不同类型、以及有特殊要求的盾构机，以满足用户的需要，其工艺和设备先进。

1、日本小松Komatsu1、企业概况株式会社小松制作所（即小松集团）是全球最大的工程机械及矿山机械制造企业之一，成立于1921年，迄今已有90年历史。

小松集团总部位于日本东京，在中国、美国、欧洲、亚洲和日本设有5个地区总部，集团子公司143家，员工3万多人，2010财年集团销售额达到217亿美元。

小松产品以品类齐全、质量可靠、服务超群享誉全球，主要产品有挖掘机、推土机、装载机、自卸卡车等工程机械，各种大型压力机、切割机等产业机械，叉车等物流机械，TBM、盾构机等地下工程机械，以及柴油发电设备等。

小松的隧道掘进机业务始于1963年。

40多年来，小松致力于为用户提供最佳的隧道掘进解决方案，迄今已有数以千计的小松隧道掘进机设备被应用于世界各地的隧道掘进工程。

2001年起，小松地下工程机械开始进入中国，现已累计销售超过100台（套）。

小松锐意进取、着力发展领先时代的地下工程机械，从早期的手动开挖式盾构、半机械式盾构起步，到今天已形成涵盖包括土压平衡盾构、泥水平衡盾构、敞开式硬岩TBM掘进设备、以及斜井掘进盾构、对接式盾构、双护盾盾构，矩形盾构等的丰富的产品线，因而在地铁建设、公路隧道建设以及电力管线、下水道工程乃至核电站、海底隧道等各个领域都不难见到小松地下工程机械活跃的场景。

2、主要产品2.1盾构（1）土压平衡盾构机该类型盾构机自1974年在日本首次使用以来，以其独到的优势已广泛用于世界各地的隧道工程中。

我国地铁隧道工程中普遍使用该类型盾构。

工 程 技 术60科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.09.0603m盾构机减速器的研发①苗闯 李浩(北方重工集团有限公司 辽宁沈阳 110141)摘　要：随着中国大规模的基础设施建设、西部大开发的实施，中国的铁路、公路、引水、大中型水电站以及国防建设等工程中将有大量的长大隧道需要建设，现代城市建设中的地铁工程、市政工程(排污管、输水管、通讯、电力管道等)、越江隧道也在不断增加。

开挖这些大量的地下隧道工程，工期对经济效益和生态环境等方面有着重大影响，而且地下工程掘进工作面又常常受到很大的限制，面对速度、环保、效益等问题，使用盾构机无疑是最好的选择之一。

关键词：盾构机 减速器 自主研发中图分类号：TH34 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)03(c)-0060-02盾构机减速器中技术含量最高的产品是主驱动减速器、管片拼装机减速器和螺旋输送机减速器。

这3种减速器作为盾构机的主要部件起着至关重要的作用。

它的质量直接决定了盾构机可靠性的高低。

要实现盾构机的高国产化率，就必须实现减速器的国产化。

1 主要研究技术内容、预期目标及创新点盾构机中的主驱动减速器、管片拼装机减速器和螺旋输送机减速器都是采用的大致相同的行星结构，所以在技术研究上都是相同的。

1.1 高功率密度行星齿轮减速器设计技术由于结构限制和大功率传动需要，盾构机减速器是采用NGW型的渐开线行星齿轮传动方式。

在合理的均载机构保证下设计成三行星或更多行星的结构，太阳轮和行星轮采用含镍、铬的合金钢材料、渗碳淬火磨齿工艺，齿面硬度HRC58-62，齿轮精度根据计算和实验最终确定，不低于GB 10095中的6级；内齿圈采用中碳调质铬、钼或镍、铬合金钢，调质处理齿面硬度HB300左右，齿轮精度不低于GB 10095中的7级，必要时采用感应淬火后磨齿工艺。

盾构机工作原理盾构机盾构机，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。

用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。

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。

据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%，目前共有17台盾构机为地铁建设效力。

虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。

不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。

盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。

近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。

盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。

德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，保证密封的前提以及高达0.3MPa气压的情况下更换刀盘上的刀具，从而提高盾构机的一次掘进长度。

国内盾构机制造商清单上海隧道工程股份有限公司是由上海城建集团控股的专门从事软土隧道施工的企业。

隧道股份自1958年开始研制生产隧道施工装备以来，具有40余年的地下施工装备制造和大型成套设备安装的辉煌业绩和经验。

与国际几大著名隧道装备企业有着广泛的合作和相互技术支持。

2004年隧道股份研制成功中国第一台具有自主知识产权和国际先进水平的土压平衡式盾构机，并与国外联合制造出刀盘直径达15.43米的超大直径盾构机。

迄今为止，该公司通过合作制造和自主研制已累计生产了170多台隧道掘进机，承建了盾构法隧道550公里以上。

中铁隧道装备制造有限公司原属于从事工程施工的中铁隧道集团有限公司，在使用掘进机进行隧道施工中积累了丰富经验，后独立成专业的以掘进机生产为主的装备制造公司。

2009年底，中国中铁股份公司对内部盾构加工制造资源进行整合重组，以中铁隧道集团有限公司为依托，在郑州国家级经济技术开发区注册成立了由中国中铁控股，中铁隧道集团、中铁科工集团参股的中铁隧道装备制造有限公司，成为中国中铁旗下集研发制造、组装调试、营销租赁、售后服务为一体的隧道装备专业化制造公司。

以盾构产业化为主线，产品涉及盾构机及硬岩掘进机隧道模具及后配套产品、长大隧道施工运输设备等一系列隧道施工专用设备。

中国铁建重工集团有限公司公司前身是中铁轨道系统集团有限公司，是中国铁建股份公司于2007年在长沙组建的集铁路轨道系统、城市轨道交通系列产品和重型施工装备研发、制造、施工、检测为一体的大型企业集团，集团下属的隧道装备公司具有年产刀盘直径12m以下土压平衡盾构机，泥水平衡盾构及硬岩掘进机等全端面隧道掘进装备。

北方重工集团有限公司由沈阳重型机械集团有限责任公司和沈阳矿山机械（集团）有限责任公司合并重组基础上组建的国有独资公司，自2005年开始介入盾构机制造领域其下属的盾构机分公司综合了维尔特和NFM公司的掘进机技术特点，可制造泥水平衡盾构机、土压平衡盾构机、复合式盾构机、敞开式硬岩掘进机、护盾式硬岩掘进机、顶管机等隧道工程装备。

北方重工集团有限公司盾构机分公司盾构皮带机The shield belt Machine使用说明书Instructions for use苏州大力神起重运输机械制造有限公司二 0 0 九年版2009 Edition目录（CONTENTS）1、用途(purpose)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12、技术特性和主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 (Technical characteristics and main parameters)3、结构概述(Structure Overview)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1- 24、整机安装、试运转、调整和运行性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2-6 (Machine installation, commissioning, adjustment and Running performance)5、安装操作和维护保养．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6-7 (Installation and Maintenance)6、润滑表（Lubrication table）．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7１、用途（purpose）盾构输送机根据隧道盾构掘进机工况条件而设计，主要用于盾构掘进机物料的输送。

在环境温度-20℃到+40℃的范围内使用，输送物料温度在50℃以下。

The shield of structure Strap machine design according to the tunnel shield Gou, Shield tunneling machine is mainly used for the delivery of materials. At ambient temperature -20 ℃ to +40 ℃ range use, Conveying material temperature below 50 ℃.２、技术特征和主要参数:Technology characteristic and main parameters1.盾构输送机可输送物料的容量可在2.5t/m3 。

国内外著名盾构机生产企业简介据不完全统计，目前国外盾构机的主要制造厂有18家，集中在日本和欧美，如日本的三菱重工、川崎重工、小松制作所、日立造船、石川岛播磨重工，德国的海瑞克公司、维尔特公司，美国的罗宾斯公司，加拿大的罗法特公司等。

各个厂家可以根据不同的地质条件和不同的工程对象，以及使用单位的不同要求，设计、生产出不同直径、不同类型、以及有特殊要求的盾构机，以满足用户的需要，其工艺和设备先进。

1、日本小松Komatsu1、企业概况株式会社小松制作所（即小松集团）是全球最大的工程机械及矿山机械制造企业之一，成立于1921年，迄今已有90年历史。

小松集团总部位于日本东京，在中国、美国、欧洲、亚洲和日本设有5个地区总部，集团子公司143家，员工3万多人，2010财年集团销售额达到217亿美元。

小松产品以品类齐全、质量可靠、服务超群享誉全球，主要产品有挖掘机、推土机、装载机、自卸卡车等工程机械，各种大型压力机、切割机等产业机械，叉车等物流机械，TBM、盾构机等地下工程机械，以及柴油发电设备等。

小松的隧道掘进机业务始于1963年。

40多年来，小松致力于为用户提供最佳的隧道掘进解决方案，迄今已有数以千计的小松隧道掘进机设备被应用于世界各地的隧道掘进工程。

2001年起，小松地下工程机械开始进入中国，现已累计销售超过100台（套）。

小松锐意进取、着力发展领先时代的地下工程机械，从早期的手动开挖式盾构、半机械式盾构起步，到今天已形成涵盖包括土压平衡盾构、泥水平衡盾构、敞开式硬岩TBM掘进设备、以及斜井掘进盾构、对接式盾构、双护盾盾构，矩形盾构等的丰富的产品线，因而在地铁建设、公路隧道建设以及电力管线、下水道工程乃至核电站、海底隧道等各个领域都不难见到小松地下工程机械活跃的场景。

2、主要产品2.1盾构（1）土压平衡盾构机该类型盾构机自1974年在日本首次使用以来，以其独到的优势已广泛用于世界各地的隧道工程中。

我国地铁隧道工程中普遍使用该类型盾构。

盾构施工设备配备施工设备依据工程的实际条件以满足施工需要为原则配备。

主要考虑以下设备配置：勘测设备、试验设备；联络通道施工开挖设备，地层处理设备；管片生产设备；盾构掘进机及后配套设备；弃土及材料运输设备；盾构掘进机起吊、运输、拆装设备；供电设备、环保污水处理设备及消防设施等。

1 勘测设备全自动电子水准仪、精密水准仪、经纬仪、全站仪、小型发电机、铟钢板尺、数显收敛计、分层沉降仪、倾斜测试仪、水位观测仪、垂准仪、自动测量系统、钻孔机、管线探测仪、陀螺经纬仪2 开挖设备空压机、空压机、风钻、风镐、卷扬机、砼搅拌站、喷射机、钻机、通风机、钢筋切割机3 地层处理注浆泵、注浆泵、灰浆搅拌机、压力排量自动纪录仪4 管片预制厂混疑土搅拌站: 中央搅拌系统、水泥储存槽、骨料储存槽、混凝土搅拌车钢筋加工设备: 桥式起重机、钢筋切断机、钢筋弯孤机、钢筋弯曲机、各类电焊机、钢筋骨架定位焊接台管片浇灌设备: 桥式起重机、混凝土储料斗、移动式混凝土浇注机、振动棒脱模设备: 门式起重机、环片翻转机、空压机、轨道平板车、量规设备环片堆置场: 双梁桥式起重机、环片翻转机、叉车模具: 标准模具、左弯模具、右弯模具5 试验设备混凝土常规试验设备、万能材料试验机、压力试验机、恒温恒湿仪、电动抗折机、水泥胶砂搅拌机、胶砂振动台、水泥净浆搅拌机、沸煮箱、混凝土振动台、电热干燥箱、混凝土抗渗试验仪、管片抗渗试验装置6 掘进机及后续设备盾构掘进机、盾构后配套台车、皮带输送机、柴油发电机组、箱式变压器、空压机、气焊设备、泥浆注入系统、排污泵、潜水泵、电焊机、切割机7 弃土及材料运送设备电瓶车、机车蓄电池、蓄电池充电器、运输板车、管片运输车、材料运输车、装载机、挖掘机、自卸车、推土机、运输平板车、运输平板货车、汽车式起重机8 起吊、拆、装设备平板车、货运卡车、履带吊、汽车吊、卷扬机、千斤顶、扭矩板手、门架吊车9 其它设备消防系统、污水处理系统、变电站主要机构的功能描述盾构掘进机，主要由盾壳、刀盘、推进系统、螺旋输送机、盾尾密封、铰接装置、管片拼装机、撑靴、后配套设备等机构组成。

- 76 -工 业 技 术管片转运是盾构施工中的一个重要的环节，由于工作环境恶劣，空间紧张等因素限制，导致管片的几种转运形式都存在各自优点及缺点，针对不同要求的隧道，盾构机的设计须根据其特点选择合适的方案。

目前常用的管片转运主要有单套吊机、吊机+喂片机和一次吊机+二次吊机这3种形式。

一、转运形式介绍（一）单套吊机如图1所示，吊机采用单轨中置方式，即俯视角度看沿着隧道轴线方向布置于设备中间，分为几段通过铰接连接。

其转运流程为：管片通过服务列车从隧道外运送至吊机下，再由吊机起吊转运，直接送至拼装机可抓取的范围内。

（二）吊机+喂片机如图2所示，吊机同样采用单轨中置，与单套吊机相比行程较短；喂片机通过举升油缸与平移油缸相互配合以步进形式输送管片。

此形式的工作流程为：服务列车将管片从隧道外运送至吊机下，通过吊机和喂片机，逐步将管片向前送至拼装机可抓取的范围内。

（三）一次吊机+二次吊机 如图3所示，一次吊机为单轨中置，二次吊机为双轨，分别放置于连接桥左右两个主梁下方。

其工作流程为服务列车将管片从隧道外运送至一次吊机下，一次吊机将其起吊转运至连接桥尾部二次吊机下方，然后通过二次吊机再送至拼装机可抓取的范围内。

二、几种转运形式特点（一）单套吊机转运形式特点优点：1.成本低。

相比于其他两种转运方式，仅需要一套吊机就能完成整个转运工作，省去了喂片机或第二套吊机，成本低于另外两种方式一半以上。

2.结构简单，维护方便。

就吊机而言，如果没有质量问题，则在隧道施工中损坏的概率很低，而吊机梁仅是型钢焊接而成的结构件，故基本不需特殊维护。

3.满足小（水平）转弯半径隧道施工要求。

仅有一根吊机梁，分为几段并各自悬挂在管片桥、连接桥和拖车上，每段梁相对于悬挂点基本是静止状态，在转弯动作中不会产生较大的相对运动，避免了机械干涉，最小可满足180m 转弯半径要求。

缺点：1.在土压盾构上工作效率较低。

通常的土压盾构中采用服务列车运载排土，正常情况下服务车收集渣土工作与从服务车上卸载管片的工作是同时进行的，但单套吊机的斜梁长度较大，而且斜梁段又不适合装载或卸载动作，导致连接桥下基本没有空间放置管片（对比图1与图3），卸载工作只能与拼装管片的环节同时进行，而这样的工作形式又将占用服务车向隧道外运送渣土的时间，从而降低施工速度，影响工作效率。

北方重工集团有限公司盾构产品敞开式硬岩掘进机价格：￥面议◆典型业绩◆简介敞开式硬岩掘进机主要应用于岩石条件较好，没有较大的破碎带、断层和地下水的地质状况。

敞开式硬岩掘进机在对付较完整、有一定自稳性的围岩时，能充分发挥出优势。

特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为刀盘提供了足够的推力，使用敞开式硬岩掘进机施工可以直接观测到被开挖的岩面，从而方便对已开挖的隧道进行地质描述。

◆典型业绩◆主机总装图护盾式硬岩掘进机价格：￥面议■简介双(单)护盾硬岩掘进机适用于以各类岩石构成为主的山体等地质状况。

岩石类地质具有一定的自稳性，因此不需要平衡开挖面，具有掘进速度快，隧道成形好等特点。

某些好的地质状况，可以不拼装管片，直接利用岩石自身作为支护。

与传统隧道掘进技术相比，双(单)护盾硬岩掘进机具有隧道断面一次成形、支护和衬砌同步，施工安全可靠、工作环境好、超挖量少、掘进速度快和施工成本低的特点。

■典型业绩■工程实例甘肃引洮工程9号隧洞使用双护盾硬岩掘进机。

最高月进尺1464米，最高日进尺87米，截止2011年2月14日，TBM共掘进263天（不包含节假日）。

近9个月时间共掘进9913米，平均日进尺38米，平均月进尺1000米以上，有连续4个月掘进达到1000米以上的好成绩。

这在国内TBM史上是首例，乃至世界也是罕见的好成绩。

■工程实例注：蓝色线代表TBM在稍家沟隧道步进阶段，绿色线代表TBM处于不良地质脱困阶段注：蓝色线代表TBM在稍家沟隧道步进阶段，绿色线代表TBM处于不良地质脱困阶段顶管机价格：￥面议◆简介☆mts1000：适用于中小直径的短距离管道施工（钻机施工系统、泥水施工系统）☆mts2000：适用于中大直径，长距离，小转弯半径，地质复杂的隧道施工（钻机施工系统、土压施工系统、泥水施工系统、硬岩施工系统、混合施工系统）该技术不需要开挖面层，通过工作井把要埋设的管子顶入土内，并且可以曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物。

一、盾构机简介1.产品简介广义上的盾构机按性能可分为硬岩盾构机（TBM）和软岩盾构机两类：它们之间的区别和优缺点如下：1）区别：➢硬岩盾构机（TBM）适用于中硬岩层的开挖，最适宜于开挖岩石单轴抗压强度介于50～150MPa 的岩层，目前应用于地上交通隧道的掘进过程中。

➢软岩盾构机主要适用于地下25米以内的淤泥层、松散砂层、砂层粘土层、持力层、中风化岩层、微风化岩层等。

2）优缺点：➢两种机型都具备快速、优质、安全、经济、有利于环境保护和劳动力保护等优点。

➢TBM的缺点在于对底板要求较为严格，如在土层、断层破碎带、溶洞等不良地质条件下施工，可能会发生机头下沉，拱顶坍塌，甚至会埋没整机。

➢软岩盾构机的缺点在于其破岩能力有限，如遇岩石压力超过40兆帕，刀盘破损严重，后期维护成本较高（每个刀盘在700万元左右）。

二.TBM性价比分析因TBM至今没有在煤矿井下作业的记录，在这里为了对比方便，将其在隧道中的工作记录与传统的掘进法进行比较，得出以下结论：掘进速度快：相比钻爆法，TBM在掘进速度上具有明显的优势，进口设备月进尺最高可达1000m。

围岩损伤小：TBM在实际作业中，超挖范围在3%以内，而爆破法将近10%；前期支护方便，成本低：由于TBM在实际掘进过程中，机体能够起到临时支护的作用，所以前期支护成本较低。

机体稳定，寿命长：进口的TBM能够保证在10000小时内无大修，国产的也能达到5000小时。

➢安全、环保：TBM施工过程中，对噪音、粉尘的控制较好，对工作人员的伤害极低。

对隧道形状的要求较为严格：受TBM自身形状的限制，采用TBM施工的隧道形状必须为圆形或门洞形，且一台设备只能对同一直径的隧道进行掘进。

设备投资成本较高：目前，一台国产直径为3.5米的TBM市场价格在1500万元左右，直径每增加一米，价格约增加450万元。

设备安装较为耗时：现以一台中型TBM为例，其前期洞口准备工作需要4周，主机安装需要8周，并且需要一台60t的吊装设备，可见组装过程相当耗时。