盾构机

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的重型机械设备，其工作原理是通过推进机构将盾构机沿着隧道轴线推进，同时利用盾构机的钻头切削土层，然后通过输送系统将切削土层从隧道尾部运出。

一、盾构机的组成部分1. 盾构机主体：包括盾构机壳体、推进机构、切削系统等。

盾构机壳体是盾构机的主要承重部分，用于保护工作人员和设备。

推进机构是盾构机的动力系统，负责推进盾构机并控制推进速度。

切削系统由刀盘、刀盘电机、刀盘刀具等组成，用于切削土层。

2. 输送系统：包括土层输送系统和衬砌输送系统。

土层输送系统用于将切削土层从切削区域输送到隧道尾部，通常由螺旋输送机和螺旋输送机电机组成。

衬砌输送系统用于将衬砌材料输送到切削区域，通常由输送带和输送带电机组成。

3. 泥浆系统：用于控制切削区域的土层稳定，防止坍塌。

泥浆系统由泥浆循环系统和泥浆处理系统组成。

泥浆循环系统通过泵将泥浆注入切削区域，形成泥浆层，保持土层稳定。

泥浆处理系统用于处理和回收泥浆。

二、盾构机的工作流程1. 准备工作：确定隧道的设计参数、地质勘探结果和施工方案。

安装盾构机并进行调试，检查各部件是否正常运转。

2. 开始推进：启动盾构机的推进机构，使其向前推进。

同时，启动切削系统，刀盘开始切削土层。

切削的土层通过输送系统运输到隧道尾部。

3. 控制土层稳定：在切削区域注入泥浆，形成泥浆层，保持土层稳定，防止坍塌。

泥浆通过泥浆系统循环使用，同时进行处理和回收。

4. 衬砌施工：当切削到一定距离后，开始进行衬砌施工。

通过输送系统将衬砌材料输送到切削区域，工人进行衬砌作业。

5. 推进和衬砌循环进行：推进机构持续推进盾构机，切削系统不断切削土层，输送系统将切削土层运输到隧道尾部，同时进行衬砌施工。

6. 完成施工：当盾构机推进到设计的目标位置后，停止推进和切削工作。

进行最后的检查和清理工作，确认隧道施工质量。

三、盾构机的优势和应用领域1. 高效快速：盾构机能够连续推进，施工速度较快，适用于大规模的隧道工程。

盾构机的讲解盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用设备，它采用盾构法施工原理，是现代化隧道工程中不可或缺的重要装备。

盾构机能够有效地降低工程施工风险，提高施工效率，保证工程质量。

本文将从盾构机的工作原理、结构组成、施工流程和应用领域等方面进行详细讲解。

工作原理盾构机主要通过盾构的方式进行地下隧道开挖。

盾构机的工作原理是在盾构机头部安装刀具，由液压系统驱动刀具旋转切削地层，同时通过液压顶推系统推进盾构机整体，形成一个封闭的工作面，在施工的同时支撑土体。

盾构机还会排出隧道开挖时产生的泥浆或者石料。

结构组成1.盾构机主体：包括盾构圆盘、尾部推进装置、作业室等部分。

2.刀具系统：用于切削地层的重要部分，通常采用硬质合金刀具。

3.液压系统：提供动力支撑，驱动盾构机的工作。

4.注浆系统：用于土层稳固，减少地层位移。

5.排土系统：排出隧道开挖时产生的泥浆或者石料。

施工流程1.施工前准备：确定隧道线路、进行现场钻探、安装盾构机等。

2.盾构机施工：盾构机推进、切削、排土、注浆等工作。

3.隧道贯通：完成盾构机开挖后，隧道贯通。

4.隧道衬砌：进行隧道衬砌工作，保证隧道的结构安全。

5.隧道检验验收：对隧道进行检验验收，确保质量合格。

应用领域盾构机在地下管廊、地铁、交通隧道、水利隧洞等工程中得到广泛应用。

盾构机可以开挖各种类型的地下工程，同时由于其施工方式的灵活性和高效性，能够适应不同地层的复杂情况。

结语盾构机作为现代化隧道工程的重要设备，发挥了不可替代的作用。

通过本文的讲解，相信读者对盾构机的工作原理、结构组成、施工流程和应用颁奖都有了更深入的了解。

希望本文能为相关领域的从业人员提供一定的参考和帮助。

盾构机主要结构功能及分类盾构机是一种用于地下工程的特种设备，主要用于隧道的掘进。

它的主要结构由多个部分组成，每个部分都有独特的功能。

分类上主要有两种，土压平衡盾构机和密闭式盾构机。

1.土压平衡盾构机的主要结构和功能：（1）盾构机主体结构：主要包括盾构机壳体、导轨、支撑盘、刀盘和推进系统。

盾构机壳体是盾构机的主要结构，起到抗土压力和保护工作人员的作用。

导轨可以保证盾构机在隧道掘进过程中的稳定运动。

支撑盘用于支撑刀盘和推进系统。

（2）刀盘：刀盘是盾构机掘进的核心部分，主要负责切削地层和储存切削土层，同时还可以承载推进力。

刀盘通常由切削刀片和刀杆组成，切削刀片负责切削，切削土层则通过刀杆输送到刀盘内。

（3）推进系统：推进系统是盾构机掘进的动力系统，主要由推进液压缸、液压系统和控制系统组成。

推进液压缸通过提供推进力，推动盾构机前进。

液压系统负责为推进液压缸提供液压能源。

控制系统监控和控制盾构机的运行。

2.密闭式盾构机的主要结构和功能：（1）盾构机主体结构：密闭式盾构机的主体结构与土压平衡盾构机类似，包括盾构机壳体、导轨、支撑盘、刀盘和推进系统。

盾构机壳体保护工作人员，导轨保证盾构机的稳定运动，支撑盘用于支撑刀盘和推进系统。

（2）刀盘：密闭式盾构机的刀盘相对复杂，主要包括切削刀片、刀杆、注浆管和注浆系统。

刀盘负责切削地层和储存切削土层，切削刀片通过刀杆进行切削，同时通过注浆管和注浆系统注入混凝土浆液，以形成地层的支撑结构。

（3）推进系统：推进系统和土压平衡盾构机类似，主要由推进液压缸、液压系统和控制系统组成。

推进液压缸通过提供推进力，推动盾构机前进。

液压系统为推进液压缸提供能源，控制系统监控和控制盾构机的运行。

综上所述，盾构机的种类主要有土压平衡盾构机和密闭式盾构机，其结构和功能都有所区别。

了解盾构机的结构和功能可以帮助人们更好地理解盾构机的工作原理，从而进行合理的使用和维护。

盾构机主要由刀盘、盾体、推进系统 、通风系统、管路系统等组成。
盾构机发展历程
盾构机技术起源于19世纪中叶的英国，最初用于铁路隧 道施工。
20世纪初，日本开始在地下工程中应用盾构机技术，并 研制出第一台真正意义上的现代盾构机。
随着技术的不断发展，盾构机逐渐应用于各种地下工程 ，包括地铁、水务、电力、通讯等。
特点
敞开式盾构机适用于软至流塑性地层的掘进，但 需要解决对周围地层扰动较大的问题
复合式盾构机
适用地质
适用于多种地层条件
工作原理
同时具备泥水式和土压平衡盾构机的功能，能够根据不同的地层条 件进行掘进
特点
复合式盾构机适用范围广Байду номын сангаас能够根据不同的地层条件进行掘进，但需 要解决不同地层条件下掘进设备的协调问题
在16号线的建设中，盾构机被广 泛应用于地下隧道的挖掘和衬砌 作业。
主要使用了直径为6.4米的土压平 衡盾构机和直径为8.3米的泥水平 衡盾构机。
线路简介 盾构机应用 工程特点 盾构机型号
北京地铁16号线是北京市地铁的 一条重要线路，连接了海淀区和 昌平区，全长约49.8公里，共设 29座车站。
北京地铁16号线在建设过程中面 临着复杂的地理环境和地质条件 ，如上软下硬的土质、高水位等 。
盾构机简介介绍
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目录
• 盾构机概述 • 盾构机种类及应用 • 盾构机关键部件及功能 • 盾构施工过程及优缺点 • 盾构技术的发展趋势及前景 • 盾构机案例介绍
01
盾构机概述
Chapter
盾构机定义
盾构机是一种专门用于地下工程挖掘 的机械设备，它可以将挖掘、支护、 出土等作业集成在一起，实现高效、 安全、快速的施工。

什么是盾构机？与全断面掘进机(TBM)的区别盾构机是盾构法施工中的主要施工机械。

盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它使用盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。

其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将盾构机吊入安装，盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。

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文撑的作用，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。

盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。

其中开挖面的稳定方法是其工作原理的主要方面，也是区别于硬岩掘进机或比硬岩掘进机复杂的主要方面。

大多数硬岩岩体稳定性较好，不存在开挖面稳定问题。

盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥水式，土压平衡式盾构机等不同类型。

泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。

土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。

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。

盾构机工作原理盾构机是一种用于隧道掘进的机械设备，它采用盾构法进行掘进作业。

盾构机工作原理包括盾构机的结构组成、掘进过程和工作原理。

一、盾构机的结构组成1. 盾构机主体结构：盾构机主体由前部掘进机构和后部支撑机构组成。

前部掘进机构包括刀盘、推进装置和掘进腔体，用于掘进地下隧道。

后部支撑机构包括支撑系统、推进系统和尾部密封装置，用于支撑和稳定掘进工作面。

2. 刀盘：刀盘是盾构机的核心部件，由刀盘主轴、刀盘壳体和刀具组成。

刀盘壳体上安装有刀具，通过刀具的旋转和推进，实现地层的破碎和掘进。

3. 推进装置：推进装置由液压缸、推进支架和推进腔体组成，用于推动盾构机向前掘进。

推进装置通过液压缸的伸缩，推动推进支架向前挪移，同时推动盾构机前进。

4. 支撑系统：支撑系统由液压支撑腔体、支撑腿和支撑板组成，用于支撑和稳定掘进工作面。

支撑系统可以根据地层情况自动调整支撑板的位置和角度，确保掘进工作面的稳定和安全。

5. 尾部密封装置：尾部密封装置用于防止土层和水的侵入，保持掘进工作面的干燥和安全。

尾部密封装置通过密封垫和密封门的组合，实现对尾部空腔的封闭。

二、盾构机的掘进过程盾构机的掘进过程主要包括刀盘破碎地层、推进机构推进、支撑机构支护和尾部密封装置的封闭。

1. 刀盘破碎地层：盾构机启动后，刀盘开始旋转，刀具与地层发生碰撞，通过冲击和破碎地层。

刀盘破碎地层的同时，推进装置将盾构机向前推进。

2. 推进机构推进：推进装置通过液压缸的伸缩，推动推进支架向前挪移，同时推动盾构机前进。

推进装置不断推进，使盾构机不断向前掘进。

3. 支撑机构支护：当盾构机掘进一定距离后，支撑系统开始工作。

支撑系统根据地层情况自动调整支撑板的位置和角度，支撑和稳定掘进工作面。

4. 尾部密封装置封闭：当盾构机掘进到目标位置时，尾部密封装置开始工作。

尾部密封装置通过密封垫和密封门的组合，实现对尾部空腔的封闭，防止土层和水的侵入。

三、盾构机的工作原理盾构机的工作原理基于土层的破碎和推进。

盾构机类型和选用原则
盾构机是一种用于隧道挖掘的工程机械，根据不同的工程需求和地质条件，盾构机可以分为以下几种类型：
1. 泥水式盾构机：适用于软弱的土层或泥水地层，通过泥水压力平衡掌子面的水土压力。

2. 土压平衡式盾构机：适用于粘性土层或砂土质地层，通过土压力平衡掌子面的水土压力。

3. 硬岩盾构机：适用于坚硬的岩石地层，通过刀具切割岩石实现掘进。

4. 混合式盾构机：适用于地质条件复杂的地层，可以同时使用泥水式和土压平衡式两种方式进行掘进。

在选用盾构机时，需要考虑以下原则：
1. 地质条件：根据隧道穿越的地质条件，选择适合的盾构机类型。

2. 工程规模：根据隧道的长度、直径和曲率等工程规模，选择适当的盾构机尺寸和性能。

3. 施工环境：考虑施工现场的环境条件，如地下水位、周边建筑物等，选择适合的盾构机类型。

4. 工程进度：根据工程进度要求，选择能够满足施工进度的盾构机。

5. 经济效益：综合考虑盾构机的购置成本、运行成本和维护成本等因素，选择经济效益最佳的盾构机。

选用合适的盾构机对于隧道工程的顺利进行和施工质量至关重要，需要根据具体情况进行综合考虑和决策。

盾构机的分类-回复盾构机是一种用于地下工程中隧道开挖的专业设备。

根据不同的应用需求和工程要求，盾构机可以分为多个分类。

本文将一步一步回答关于盾构机分类的问题，以帮助读者更好地了解盾构机的应用领域和特点。

第一步：盾构机按照使用环境分类盾构机根据使用环境的不同，可以分为两类：土压平衡盾构机（Earth Pressure Balance Shield Machine，简称EPB盾构机）和水压平衡盾构机（Slurry Shield Machine）。

1. 土压平衡盾构机（EPB盾构机）：适用于软弱土壤、黏土和含水量较高的地层中的隧道开挖。

它利用盾构机内部的土压平衡系统，通过给予前方土体与盾构机内部土体较为相等的土压力来平衡地下水压力，以实现隧道的稳定开挖。

EPB盾构机广泛应用于城市地铁、水利工程、下水道建设等领域。

2. 水压平衡盾构机：适用于含有大量水分和较坚硬地层的隧道开挖。

它采用密闭的工作环境和水压平衡系统，能够在开挖过程中有效控制地下水位和地下水压力，保证隧道的安全稳定推进。

水压平衡盾构机通常用于河床、湖底隧道等水下工程。

第二步：盾构机按照施工方式分类盾构机也可以根据施工方式的不同进行分类，这将影响到盾构机的结构和工作原理。

1. 轮式盾构机：使用装有刀盘和轴承的切削头，通过切削地层并将地层推到井口，由提升机将土壤抛到地面上。

该类型盾构机适用于地层坚硬、粉状颗粒较少的隧道工程。

2. 双层或多层盾构机：具有更高的推力和更大的切削力，适用于较大断面的隧道工程，如大型地铁隧道、水利隧道等。

3. 泥水平衡盾构机：利用注入泥浆来平衡土压力，从而实现稳定的隧道开挖。

泥水平衡盾构机适用于含有较高水分和粉质黏土的地层。

4. 机械盾构机：采用机械切割头进行地层的开挖，并通过转运系统将土壤从切削头后方搬运到井口。

该类型盾构机适用于各种地质条件的隧道工程。

第三步：盾构机按照切削头类型分类盾构机还可以按照切削头的类型进行分类，不同类型的切削头适用于不同的地层和工程要求。

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用机械设备，其工作原理主要包括盾构机结构、推进系统、掘进系统和支护系统等方面。

一、盾构机结构盾构机主要由盾体、推进机构、掘进机构、支护系统、电气系统和液压系统等组成。

1. 盾体：盾体是盾构机的主体部分，由前盾和后盾组成。

前盾是用于掘进地下隧道的部分，后盾用于支撑和推进盾构机。

2. 推进机构：推进机构包括推进液压缸、推进螺杆和推进盖板等部分，用于推进盾构机的前进。

3. 掘进机构：掘进机构主要由盾壳、盾壳刀盘、刀臂和刀具等组成，用于掘进地层。

4. 支护系统：支护系统用于支撑和保护隧道壁，通常包括液压支架、支撑液压缸和支撑液压缸等。

5. 电气系统：电气系统用于盾构机的控制和驱动，包括电动机、传感器、控制器和电缆等。

6. 液压系统：液压系统用于盾构机的推进和掘进，包括液压泵、液压缸和液压管路等。

二、推进系统推进系统是盾构机的核心部分，主要用于推进盾构机前进。

推进系统通常由推进液压缸、推进螺杆和推进盖板等组成。

1. 推进液压缸：推进液压缸是推进系统的关键部件，通过液压力推动盾构机前进。

2. 推进螺杆：推进螺杆是连接推进液压缸和推进盖板的部件，通过旋转推动盾构机的前进。

3. 推进盖板：推进盖板位于盾构机前部，用于推进盾构机前进，并同时起到封闭隧道壁的作用。

三、掘进系统掘进系统是盾构机开挖地层的关键部分，主要由盾壳、盾壳刀盘、刀臂和刀具等组成。

1. 盾壳：盾壳是盾构机的外壳，通过盾壳与隧道壁形成封闭空间，并承受地层压力。

2. 盾壳刀盘：盾壳刀盘是掘进系统的核心部件，通过刀盘上的刀具对地层进行切削和破碎。

3. 刀臂：刀臂是连接盾壳刀盘和盾壳的部件，通过刀臂的旋转和伸缩，驱动刀盘进行掘进。

4. 刀具：刀具是盾壳刀盘上的工作部件，通过刀具的切削和破碎，将地层松动并运送至盾构机内部。

四、支护系统支护系统用于支撑和保护隧道壁，主要由液压支架、支撑液压缸和支撑液压缸等组成。

1. 液压支架：液压支架是支护系统的主要部件，通过液压力将支撑液压缸推动至隧道壁，起到支撑作用。

盾构机的构成和工作原理
盾构机是一种用于地下隧道开挖和施工的特种设备。

其构成部分和工作原理如下：
1. 盾构机的构成：
a. 圆柱形盾构壳：盾构机的外壳，由多个圆环相连而成，一端封闭，另一端开放用于出土。

b. 推进系统：推进装置用于推动盾构机向前推进，在推进过程中稳定土壤，防止塌方。

c. 扩展系统：类似于伞状刀片，用于开挖土壤，由推进盾构机向前扩展，形成地下空间。

d. 排土系统：用于排出开挖出的土壤，通常通过输送带或螺旋输送机将土壤运出盾构机。

2. 盾构机的工作原理：
a. 准备工作：在开始施工之前，需要进行地质勘探和隧道设计，确定隧道的位置和尺寸，并选择合适的盾构机。

b. 钻爆预处理：对于硬质地层，需要先进行钻爆预处理，通过钻孔和爆破炸药将地层破碎，以便盾构机进入施工。

c. 施工阶段：盾构机通过推进系统、扩展系统和排土系统的配合工作，进行隧道的开挖和施工。

推进系统推动盾构机向前推进，同时扩展系统展开，用于开挖土壤。

开挖后，排土系统将土壤运出盾构机。

盾构机的推进速度和施工步骤根据隧道设计和地质条件进行控制。

d. 补强和封固：开挖完成后，需要对隧道进行补强和封固，通常采用喷射混凝土或支护结构，以增强隧道的稳定性和安全性。

总结起来，盾构机通过推进系统、扩展系统和排土系统的协同作业，实现了隧道的快速开挖和施工。

它具有高效、安全、环保等优点，在城市地下工程和交通建设中得到广泛应用。

盾构机常用材料基础知识目录一、概述 (1)1. 盾构机简介 (2)2. 盾构机的工作原理 (2)二、盾构机主要结构部件及材料 (3)三、盾构机常用辅助材料 (4)1. 油脂类 (6)2. 粘结剂及密封胶 (7)3. 防水材料 (8)四、盾构机材料选择及应用 (9)1. 材料选择原则 (11)2. 不同地层及环境下的材料选择 (11)五、盾构机维护及保养材料 (13)1. 维护及保养项目 (14)2. 常用维护及保养材料 (15)六、结论 (16)一、概述盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，其主要功能是在地下挖掘出一定尺寸的圆形隧道。

盾构机的性能和使用寿命在很大程度上取决于所使用的材料，本文档将对盾构机常用的材料进行简要介绍，以帮助读者了解这些材料的基础知识。

盾构机所用材料主要包括以下几类：钢材、混凝土、密封材料、润滑剂等。

这些材料在盾构机的不同部位发挥着各自的作用，共同保证盾构机的正常运行和高效施工。

钢材：钢材是盾构机的主要结构材料，具有较高的强度和刚性，能够承受地下土壤的压力。

常见的钢材有Q345C、QQ700等。

钢材还可用于制造盾构机的刀盘、驱动系统等部件。

混凝土：混凝土是盾构机的主要衬砌材料，具有良好的抗渗性和耐久性，能够保护地下水资源和地层结构。

根据不同的工程需求，混凝土可以分为普通混凝土、高强度混凝土、自密实混凝土等多种类型。

密封材料：密封材料主要用于盾构机的管道接口、刀盘与土层的连接处等关键部位，以防止地下水渗漏和空气进入。

常见的密封材料有橡胶密封条、聚氨酯泡沫等。

润滑剂：润滑剂主要用于盾构机的旋转部件，如刀盘、驱动系统等，以降低摩擦系数，延长设备寿命。

常见的润滑剂有矿物油、合成油、水溶性润滑剂等。

盾构机所用材料的选择和使用直接影响到设备的性能和使用寿命。

在使用盾构机时，应根据工程特点和需求选择合适的材料，并严格按照相关标准进行施工。

1. 盾构机简介盾构机的设计需要适应地下高强度和高磨损的环境，因此其材料选择至关重要。

盾构机技术讲座一.盾构机结构（EPB总体结构图）盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧洞开挖设备,它集和了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能，目前，盾构机已成为地下交通工程及隧道建设施工的首选设备被广泛使用。

其优点如下:1. 不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。

2. 能够经济合理地保证隧道安全施工。

3. 盾构的掘进、出土、衬砌、拼装等可实行自动化、智能化和施工运输控制信息化。

4. 掘进速度较快，效率较高，施工劳动强度较低。

5. 地面环境不受盾构施工的干扰。

其缺点为：1. 盾构机械造价较高。

2. 在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大。

3. 隧道曲线半径过小或埋深较浅时难度较大。

4. 设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂。

盾构作为一种保护人体和设备的护体，其外形（断面形状）随所建的工程要求不同有圆形、双圆形、三圆形、矩形、马蹄形、半圆形等。

（如：人行道方形能最大限度的利用空间、过水洞马蹄形符合流体力学、公路隧道半圆形利用下玄跑车）。

而因圆形断面受力好、圆形盾构设备制造相对简单及成本相对低廉，绝大部分盾构还是采用传统的圆形。

为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同，盾构机可分为三种类型、四种模式：三种类型：（1）软土盾构机；（2）硬岩盾构机；（3）混合型盾构机。

四种模式：（4）开胸式；（5）半开胸式（半闭胸式、欠土压平衡式）；（6）闭胸式（土压平衡式）；（7）气压式。

软土盾构机适应于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩。

刀盘只安装刮刀，无需滚刀。

硬岩盾构机适应于硬岩且围岩层较致密完整，只安装滚刀，不需要刮刀。

混合盾构机适应于以上两种情况，适应更为复杂多变的复合地层。

可同时安装滚刀和刮刀。

气压盾构是在加气压状态下的施工模式，即可用于泥水加压式盾构机，也可用于土压平衡式盾构机。

以下以海瑞克公司在广州地铁使用的典型土压平衡式盾构机为例：盾构机总图总体外形尺寸：Φ6280X75000mm总质量：520t装机总功率：1744.6KW最大掘进速度：80mm/min第一节：主机结构（盾体及刀盘结构）断面形状：圆形、用钢板成型制成，材料为：S335J2G3。

盾构机的构造与工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，它以其高效、快速、安全的特点被广泛应用于城市地铁、隧道、管廊等工程的建设中。

本文将从盾构机的构造和工作原理两个方面进行介绍。

一、盾构机的构造盾构机主要由盾构壳体、刀盘、推进系统、控制室和支撑系统等部分组成。

1. 盾构壳体：盾构壳体是盾构机的主体部分，由环片和壳体拼装而成。

它具有抗压、抗扭转和密封等功能，能够保护工作面的稳定和安全。

2. 刀盘：刀盘是盾构机的核心部件，位于盾构壳体前端。

它由刀盘主轴、刀臂、刀片等组成。

刀盘通过转动带动刀片切削地层，将土层碎块送入机械输送系统。

3. 推进系统：推进系统是盾构机的关键部分，它由推进液压缸、推进腔、推进座等组成。

推进系统通过液压力将盾构壳体向前推进，实现盾构机的整体推进。

4. 控制室：控制室是盾构机的操作中心，位于盾构壳体后部。

操作人员通过控制室内的控制台对盾构机进行控制和监控，实时了解施工情况并进行调整。

5. 支撑系统：支撑系统用于支撑盾构壳体，保证施工面的稳固。

它由液压支撑器、支撑梁、液压缸等组成，能够根据地质情况进行自动调整，确保盾构机的安全运行。

二、盾构机的工作原理盾构机的工作原理主要包括推进、掘进和支护三个过程。

1. 推进：盾构机在施工现场组装完成后，通过推进系统推进盾构壳体。

推进过程中，盾构机的刀盘不断转动，切削地层，同时使用推进液压缸施加推进力，将盾构壳体向前推进。

2. 掘进：在推进的同时，盾构机的刀盘通过旋转切削地层，将土层碎块送入盾构壳体内。

土层碎块经过机械输送系统，通过螺旋输送机或螺旋输送器等方式运出盾构壳体，最终被运出至地面。

3. 支护：在盾构机推进过程中，需要进行支护来保证施工面的稳固。

当盾构壳体推进一定距离后，液压支撑器通过液压力将支撑梁顶起，支撑盾构壳体，同时控制盾构壳体与地面之间的压力平衡，避免地面沉降和土层塌方。

盾构机的工作原理是将推进、掘进和支护等过程有机地结合起来，通过不断推进盾构壳体，实现隧道的快速、高效施工。

一、盾构机基本知识1.1盾构机的基本概念盾构英文为Shield词的含义在土木工程领域中为遮盖物、保护物;这里把外形与隧道横截面相同,但尺寸比隧道外形稍大的钢筒或框架压入地中构成保护掘削机的外壳;该外壳及壳内各种作业机械、作业空间的组合体称为盾构机;盾构是一种既能支承地层的压力、又能在地层中掘进的施工机具;1.2盾构机起源1818年英国工程师布鲁涅尔发明了盾构施工方法,并取得了专利;用于泰晤士河隧道施工;其后英美法相继进行的盾构的研究和应用;二十世纪初日本引进盾构,盾构在日本迅速发展和应用与创新;现在盾构主要生产国有日、德、美、英、法、加拿大等国家;1.3盾构的施工过程及原理1 建造坚井盾构出发竖井和接收竖井;2 把盾构主机和配件分批吊入始发竖井中,并在预定迸发掘进位置上组装成整机,随后调试其性能使之达到设计要求;3 盾构从竖井或基坑墙壁上的开口洞门可人工开口,也可由盾构刀盘直接掘削处始发,沿隧道的设计轴线掘进;4 盾构掘进到达预定终点的竖井时,盾构进入该竖井,掘进结束;随后检修盾构或解体盾构运出;盾构机的掘进是靠盾构前部的旋转掘削刀盘掘削土体这里把刀盘掘削的地层面称为掘削面,掘削土体过程中必须始终维持掘削面的稳定〔即保证掘削面上的土体不出现明塌;为满足这个要求必须保证刀盘后面土舱内土体对地层的反作用压力称为被动土压≥地层的土压称为主动土压〕;靠舱内的出土器械螺旋输送机或者吸泥泵出土;靠中部的推进千斤顶推进盾构前进;由后部的拼装机拼装成环也称隧道衬砌;随后再由尾部的背后注浆系统、向衬砌与地层问品的缝隙中注入填充浆液,以便防止隧道和地面的下沉;1.泥土压必须可以对抗掘削上地层的土压和水压2.必须可以利用螺旋输送机等排土机构,调节排土量3.对必须混入添加材的土质而言,注入的添加材必须可使泥土混入添加材的掘削土的塑流性和抗渗性提高到满足掘削面稳定要求的水准;如果挡土结构在土压力的作用下,其本身不发生变形和任何位移移动或转动,土体处于弹性平衡状态,则这时作用在挡土结构上的土压力称为静止土压力;挡土结构在土压力作用下向离开土体的方向位移,随着这种位移的增大,作用在挡土结构上的土压力将从静止土压力逐渐减小;当土体达到主动极限平衡状态时,作用在挡土结构上的土压力称为主动土压力;挡土结构在荷载作用下向土体方向位移,使土体达到被动极限平衡状态时的土压力称为被动土压力;1.4盾构机的分类不同的地层盾构1.硬岩盾构2.软岩盾构3.软土盾构4.复合式盾构硬岩软土盾构横截面形式分类：1.圆形2.椭圆形3.马路蹄形4.双圆形5.三圆形6.矩形不同敞开程度分类1.全部敞开式：能直接看到全部掘削面掘削状况的形式2.部分敞开式网格式:看到部分掘削面掘削状况的形式3.封闭式：掘削面与内舱有隔板,无法盾到掘削面状况,只能靠传感器;1.5土压平衡盾构掘进机适应的地层土压平衡盾构掘进机可在砂砾、砂、粉砂、粘土等压密程度低、软、硬相间的地层以及砾层、砂层等地层中使用;我们的盾构机主要适用的地层为：粉砂、粘土、粉土、粉沙、粘质砂土等地层;1.6盾构法隧道的优点1、在盾构支护下进行地下工程暗挖施工,不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响,能较经济合理地保证隧道安全施工;2、盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化,掘进速度快,施工劳动强度低;3、地面人文自然景观受到良好的保护, 周围环境不受盾构施工干扰；在松软地层中,开挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道,具有经济、技术、安全、军事等方面的优越性;1.7盾构法隧道的缺点1、盾构机造价较昂贵,隧道的衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺较复杂；在饱和含水的松软地层中施工,地表沉陷风险较大;2、需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及堵漏、施工测量、场地布置、盾构转移等施工技术的配合,系统工程协调复杂;3、建造短于750m的隧道经济性差;4、对隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时,施工难度大;1.8制造材料盾构在地下穿越,要承受水平荷载、竖向荷载和水压力,如果地面有构筑物,还要承受这些附加荷载；盾构推进时,还要克服正面阻力,所以,盾构整体要求具有足够的强度和刚度;盾构主要用钢板成型制成;大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难, 可制成分体式,到现场进行就位拼装,部件的连接一般采用定位销定位、高强度螺栓连接, 最后焊接成型的方法;二、盾构机各个组成部分的构造及工作原理在讲本节之前我先介绍一下盾构机的整体情况;2.1盾体盾体的钢结构设计是按照工作压力为3 bar时,土压、水压、牵引负荷和推进时的工作负荷来考虑的;所有必要的连接都是为了盾构机的操作来综合考虑的;盾体是由刀盘、前盾、中盾和盾尾通过螺栓连接组成的;盾体钢体的材质是S355J2G3;DIN DEUTSCHE Industrial Norm 是德国工业标准的代号该牌号表示是按强度等级表示钢铁牌号,S表示钢,抗拉强度为355MPa, J2G3—质量等级冲击功和供货状态,J2G3及K2G3牌号产品的供货状态应为正火状态或正火轧制状态,其余由制造厂选择对钢板产品;盾体由三个主要部分组成•前盾•中盾•盾尾总重117580kg,长度7085最长;2．1．1 前盾前盾的外型像一个圆筒,在其内部安装有用于支撑刀盘主驱动装置和螺旋输送机的钢结构;螺旋输送机的安放位置是向上并与水平轴线有一个角度,一直延伸到盾尾,直到皮带运输机;前盾耐压隔板的前面部分呈圆锥形,由里面向上直到盾体耐压隔板,这样设计是为了避免土体的粘着和有利于土体流向底部区域.耐压舱壁把前盾的主工作区域与土仓分开;在主工作区域耐压隔板的上部区域一个舱门,可以容许维修工作人员通过进入到土仓,用于检查维修;此外耐压隔板上有几个开口,分别用于控制土的调节水平、连接,以及在维修情况下用于操作的供给线路的连接盒;通过设置在土仓耐压隔板上的四个搅拌臂的孔口,水、泡沫和其它添加剂被输送到土仓里面;土仓耐压隔板上的搅拌臂的结构与布置有利于土仓里的土体搅拌和用于改善土体的添加剂的注入分配;借助于设置在前盾,由液压控制的关门装置螺旋输送机前闸门,螺旋输送机的前闸门可以在螺旋输送机的螺杆缩回之后关闭,用于保养与维修;1总体尺寸、结构、重量外径φ6390mm,长度2045mm,钢板厚度60mm,总重49540kg;2各孔的作用：5个土压传感器,4个泡沫管,4泄水管3个φ100,1个φ200;3细部图的解释;前盾、中盾有定位销;4M36的扭矩要求为3100KN;2．1．2 中盾前盾和中盾是通过高强度螺栓联接和焊接而连接在一起的;用于掘进的推进油缸和作为盾尾附加装置的盾体铰接油缸安装在中盾的区域里;1总体尺寸结构：外径φ6380mm,长度2795mm,钢板厚度40mm,总重40840kg;2中盾上布置有环状梁和支柱,支柱上联接有悬挂桁架主要用于安装管片拼装机,环状梁用于支撑和安装推进油缸和铰接油缸;3推进油缸A、B、C、D四组,共32个,4、8、12、16油缸带有行程传感器;油缸均匀布置;4细部图的解释;5M20的扭矩要求为360KN;6联接处的充气密封7三道密封2．1．3 盾尾盾尾的外型像一个圆筒,它通过14个铰接油缸与中盾连接起来;在盾尾的保护下,管片的拼装借助于管片拼装机来实现;在盾尾的末端有三排钢丝密封刷用于密封盾尾和成环管片之间的间隙;在盾尾中集成的注浆管路把环形间隙用浆液充满;为了防止周围地层的土砂、地下水及背后注浆的窜入,设置有盾尾密封装置;本盾构机设置有三道盾尾密封刷;1总体尺寸结构：外径φ6370mm,长度3540mm,钢板厚度40mm,总重27200kg;2铰接油缸14个,2、6、9、12号油缸带有行程传感器;31、2、3、4路注脂管,分别给前、后腔注脂;41、2、3、4路注浆管,进行背后注浆;5盾尾密封刷三道,焊接在盾尾处;注意前后密封刷不同;。

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械装置，被广泛应用于城市地铁、交通隧道等工程项目中。

它通过一系列复杂的工作原理，实现快速、安全、高效地开挖地下隧道。

本文将介绍盾构机的工作原理，以及其中的关键技术。

一、盾构机的基本构造盾构机主要由盾构壳体、推进装置、刀盘、支撑系统、导向系统等部分组成。

其中，盾构壳体是整个盾构机的最外层，它能够承受来自周围土层的水平和垂直力，起到保护工人和设备的作用。

推进装置则负责推动盾构机向前行进，刀盘则是开挖土层的关键部分。

支撑系统和导向系统则保证了盾构机在施工过程中的稳定性和精度。

二、盾构机的工作原理盾构机的工作原理主要分为掘进和推进两个阶段。

在掘进阶段，盾构机首先通过刀盘将土层剥离，同时使用液压系统在刀盘上形成一定的掘进压力，推动刀盘前进。

随着刀盘前进，土层被切削或刮削，同时由于推进装置施加的力和液压系统的作用，将较大的土层从刀盘周围的空间中移除。

这个过程中，盾构机的支撑系统将壳体固定在前方已经开挖好的地层上，确保盾构机的稳定性。

在推进阶段，盾构机以掘进的方式将土层推动到刀盘的后方，同时不断向前行进。

背推杆和螺杆机构对盾构机进行推进，使刀盘能够持续地进行掘进工作。

盾构机的工作速度取决于土层的性质和刀盘的类型。

当刀盘前进到一定位置后，人工对壳体后方进行砌筑，形成一段隧道，使得盾构机能够顺利推进。

三、盾构机的关键技术1. 刀盘技术：刀盘是盾构机的核心部分，直接负责土层的开挖和切削。

根据土层的不同性质，刀盘可以采用不同的设计，如压力式刀盘、剥离式刀盘等。

刀盘的结构和材料的选择也会对施工效果产生影响，因此刀盘技术是盾构机关键技术之一。

2. 盾构机导向与控制技术：盾构机施工需要保证掘进的精度和方向的稳定性。

导向与控制技术通过激光测距仪、导向仪以及监控系统等设备，实时监测盾构机的位置和姿态。

这些数据可以帮助调整刀盘的方向，确保盾构机按照设计要求进行施工。

3. 土压平衡技术：土压平衡技术是盾构机使用过程中的一项关键技术。

盾构机的种类盾构机的种类盾构机是一种用于地下隧道建设的重要设备，它可以在地下挖掘出各种形状和尺寸的隧道。

随着技术的不断进步，盾构机也得到了不断改进和升级，出现了多种不同类型的盾构机。

本文将介绍几种常见的盾构机及其特点。

一、硬岩盾构机硬岩盾构机主要用于开挖较为坚硬的岩石层，如花岗岩、玄武岩等。

硬岩盾构机通常由钻头、刀具、切割齿等组成，能够在较短时间内完成高强度的钻孔和爆破作业。

硬岩盾构机具有开挖速度快、效率高、适应性强等优点，在大型水利工程、地铁建设等领域得到广泛应用。

二、软土盾构机软土盾构机主要用于开挖较为松软的土壤层，如黏土、沙子等。

软土盾构机通常采用液压系统驱动推进器进行推进，并配备有刀具和切割齿等装置，能够在较短时间内完成大量的挖掘作业。

软土盾构机具有挖掘效率高、噪音小、环保等优点，在城市轨道交通、地下管线等领域得到广泛应用。

三、混凝土盾构机混凝土盾构机主要用于开挖混凝土或砖石结构的隧道，在地铁建设、水利工程等领域得到广泛应用。

混凝土盾构机通常由钻头、刀具和切割齿等组成，能够在较短时间内完成高强度的钻孔和爆破作业。

与传统的爆破方法相比，混凝土盾构机具有噪音小、速度快、环保等优点。

四、泥水平衡盾构机泥水平衡盾构机主要用于开挖含水层或软黏性土壤层的隧道，在城市轨道交通和地下管线建设中得到广泛应用。

泥水平衡盾构机采用液压系统驱动推进器进行推进，并通过注入适量的泥浆来维持隧道内部的平衡状态，防止坍塌和渗漏。

泥水平衡盾构机具有开挖效率高、施工质量好、安全性高等优点。

五、压力平衡盾构机压力平衡盾构机主要用于开挖较深的隧道，如深海隧道和山区隧道等。

压力平衡盾构机采用液压系统驱动推进器进行推进，并通过注入适量的泥浆来维持隧道内部的平衡状态，防止坍塌和渗漏。

与泥水平衡盾构机相比，压力平衡盾构机具有更高的抗压能力和更好的稳定性。

六、双层壳体盾构机双层壳体盾构机是一种新型的盾构机，它采用双层结构，即内壳体和外壳体之间设置了一个空气室。

北京地铁案例
北京地铁10号线
北京地铁10号线是北京市 的一条重要地铁线路，盾 构机在此线路的施工中发 挥了重要作用。
北京地铁14号线
北京地铁14号线是北京市 的一条重要地铁线路，盾 构机在此线路的施工中同 样发挥了重要作用。
北京地铁16号线
北京地铁16号线是北京市 的一条重要地铁线路，盾 构机在此线路的施工中仍 然发挥了重要作用。
辅助系统
主要功能是提供盾构机操作所 需的辅助功能，包括通风、照 明、排水、供电等装置。
盾构机的工作流程
开挖阶段
盾构机向前推进，同时刀盘切割土体，开挖 出一条隧道。
推进阶段
推进系统通过推进油缸推动盾构机向前，同 时刀盘继续切割土体。
拼装阶段
拼装系统将预先制备好的隧道衬砌逐块拼装 ，形成隧道的内壁。
循环阶段
特点
盾构机具有挖掘速度快、精度高、安全性好、对周围环境影 响小等优点，它广泛应用于地铁、铁路、公路、水利等工程 建设领域。
盾构机的发展历程
01
02
03
初始阶段
盾构机最早出现于19世纪 中叶的欧洲，当时主要用 于水利工程建设。
发展阶段
20世纪初，盾构机开始应 用于城市地铁建设，并逐 渐形成了较为成熟的铁2号线
上海地铁2号线是上海市的一条 重要地铁线路，盾构机在此线路
的施工中发挥了重要作用。
上海地铁9号线
上海地铁9号线是上海市的一条 重要地铁线路，盾构机在此线路 的施工中同样发挥了重要作用。
上海地铁10号线
上海地铁10号线是上海市的一条 重要地铁线路，盾构机在此线路 的施工中仍然发挥了重要作用。
04 盾构机的优势与挑战
盾构机的优势
高效挖掘