土压平衡盾构工作原理及结构复习课程

试谈土压平衡盾构机的工作原理土压平衡盾构机是由主盾构机、推进系统、土压系统、控制系统等部分组成的。

在施工过程中，主盾构机会在推进系统的作用下逐步向前推进，同时通过土压系统对隧道周围的土体进行控制和支护。

当盾构机前端进入土体时，会产生一定的土压力，这些土压力会通过土压系统来平衡盾构机的推进力，从而保持隧道的稳定和安全。

在工作过程中，土压平衡盾构机会根据具体的隧道工程需求来调整推进速度、土压力、支撑结构等参数，以确保施工过程中的平衡和稳定。

通过控制系统的实时监测和调整，盾构机能够在不同地质条件下进行隧道开挖，同时最大限度地减少对地下环境的影响。

总的来说，土压平衡盾构机的工作原理是通过土压力平衡盾构机的推进力，同时对周围土体进行控制和支护，从而保证隧道施工的安全和稳定。

随着技术的不断进步和完善，土压平衡盾构机在城市地下交通、排水、供水等工程中将发挥越来越重要的作用。

土压平衡盾构机是一种地下隧道工程施工中非常重要的设备，具有高效、安全、环保等优点。

其工作原理是基于土压力平衡盾构机的推进力，保持隧道稳定和安全。

盾构机的工作原理和结构都经历了多年的发展和改进，成为现代地下隧道工程施工中不可或缺的设备之一。

盾构机的推进系统是由推进缸和推进液压缸组成的。

在施工过程中，通过推进液压缸向前推动盾构机，进行隧道开挖。

为了减少推进液压缸的作用力，减缓盾构机推进的速度，以及避免土压力对盾构机前端的影响，需要进行土压平衡控制。

土压平衡系统会根据测量得到的土压力实时调节推进液压缸的作用力，使推进力与土压力保持平衡，确保盾构机的推进顺利进行。

在推进过程中，如果不及时进行土压平衡控制，就会导致盾构机在推进过程中受到不平衡的土压力，造成建筑物沉降、地下管道破裂等严重后果。

因此，土压平衡盾构机的土压平衡系统是隧道施工中的关键部分，它通过对土压力的控制，保证了盾构机的稳定推进。

令人印象深刻的是，土压平衡盾构机在隧道施工的同时，可以减少对地下环境的影响。

一般土压平衡盾构机工作原理⏹ 1.4 土压平衡盾构⏹土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，在刀盘的旋转作用下，刀具切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，使土仓和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土，依靠盾构千斤顶的推力通过隔板给土仓内的土碴加压，使土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。

⏹土压平衡工作原理⏹刀盘旋转切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然后输送到停在轨道上的碴车上。

盾构在推进油缸的推力作用下向前推进。

盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用，承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。

掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。

⏹⏹通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱内的压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时直接地利用泥土舱的泥土对开挖面地层进行支护，从而使开挖面土层保持稳定。

⏹⏹ 1.4.1 土压平衡盾构机组成⏹土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系统和辅助装置等组成。

⏹适用：软土、软岩（含水/不含水）地层的隧道开挖与衬砌⏹Φ4.33m加泥式土压平衡盾构⏹ 1.4.2土压平衡盾构（EPB）工作原理⏹土压平衡盾构的工作原理⏹通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱内的压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时直接地利用泥土舱的泥土对开挖面地层进行支护，从而使开挖面土层保持稳定。

⏹EPB工作原理图⏹EPB⏹ 1.4.3 土压平衡盾构特点⏹土压平衡盾构的特点：⏹主要通过控制盾构开挖速度和螺旋输送机转速，达到控制土压的目的⏹整体结构⏹ 1.5 盾构机的构造⏹土压平衡盾构机构成：⏹ 1.盾壳、盾构推进千斤顶、盾尾密封、铰接装置、人员舱⏹ 2.刀盘和刀盘驱动支承机构⏹ 3.螺旋输送机⏹ 4.管片拼装机⏹ 5.后配套设备。

试谈土压平衡盾构机的工作原理(d o c 14页)土压平衡盾构属封闭式盾构，土压平衡盾构在掘进过程中，随着刀盘不断切削岩土，在沿圆周布置的液压千斤顶推力下，盾构机不断向前推进。

当盾构机向前推进一个管片的长度时，便可以用管片拼装机将若干管片依从下而上的顺序拼装成环。

渣土经由有轨电瓶机车运至洞外。

下面来了解下土压平衡和泥水平衡盾构的区别。

一、土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。

螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量，出土量要密切配合刀盘切削速度，以保持密封舱内始终充满泥土而又不致过于饱满。

这种盾构避免了局部气压盾构主要缺点，也省略了泥水加压盾构投资较大的控制系统、泥水输送系统和泥水处理等设备。

二、土压平衡和泥水平衡盾构的区别1、结构不同土压平衡盾构：前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。

当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态。

泥水平衡盾构：在盾构用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。

开挖面的密封隔仓内注入泥水，通过泥水加压和外部压力平衡，以保证开挖面土体的稳定。

2、作用不同土压平衡盾构：初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。

泥水平衡盾构：推进时开挖下来的土进入盾构前部的泥水室，经搅拌装置进行搅拌，搅拌后的高浓度泥水用泥水泵送到地面，泥水在地面经过分离，然后进入地下盾构的泥水室，不断地排渣净化使用。

3、盾构方式不同土压平衡盾构：盾构靠螺旋输送机将碴土排送至土箱，运至地表。

由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。

土压平衡盾构机工作原理
土压平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，主要通过施加土压力来平衡施工工作面前方的土压力，保持工作面的稳定。

具体的工作原理如下：
1. 盾构机由盾构壳体、刀盘、密封门、推进系统、护盾螺旋输送机等组成。

2. 盾构机首先将自身移到施工段的尾端，并固定在隧道壁上。

3. 利用螺旋输送机将前方挖掘的土层推送到密封门后方，并将土层通过施工段的输送管道运出。

4. 盾构机通过液压缸向前推进一定距离，使刀盘在前方继续挖掘土层。

同时，通过调节液压缸的伸缩长度，控制挖掘过程中的土压力。

土壤的土压力抵消了盾构机的推进力，实现土压平衡。

5. 在盾构机推进的同时，隧道壁采取防护措施，如设置衬砌或喷射混凝土，以保持施工现场的稳定。

6. 通过不断向前推进和挖掘土层，盾构机逐渐完成了整个隧道的挖掘和推进作业。

这种工作原理可以保证隧道工作面的稳定，并避免地面塌陷等安全问题的发生。

同时，土压平衡盾构机还可以充分利用挖掘的土层作为支撑，减少了对其他支撑结构的依赖，提高了施工效率。

土压平衡式盾构机的工作原理13页
土压平衡式盾构机是一种用于地下隧道掘进的机械设备。

其工作原理是利用盾构机首部的刀盘推进土层，同时使用液压缸平衡盾构机内外的土压力，以保持稳定状态。

具体工作原理如下：
1. 盾构机首部的刀盘通过转动和推进的方式，将土层切割和破碎。

2. 切割和破碎的土层通过后方的螺旋输送器向后运输，然后通过输送带或螺旋输送器排出盾构机的尾部。

3. 盾构机通过在尾部添加环片或者喷浆的方式，构建一个水密的推进环境。

这样可以将尾部的土层固定住，并保持一定的土压平衡。

4. 在挖掘过程中，盾构机的液压缸通过调整液力来平衡盾构机内外的土层压力。

这样可以防止隧道坍塌并保证工作环境的安全稳定。

5. 盾构机的整个推进过程是连续进行的，直到达到预定的掘进目标位置。

总的来说，土压平衡式盾构机利用盾构机首部的刀盘切割和破碎土层，通过盾构机内的土压平衡系统以及尾部的环片或喷浆，来维持一定的土压平衡，从而实现地下隧道的安全掘进。

土压平衡盾构机的工作原理土压平衡盾构机，听起来是不是有点高大上？其实，这玩意儿就像个现代化的“挖土机”，但它的工作原理却有点复杂，不过没关系，咱们来简单聊聊，保证让你明白！1. 什么是土压平衡盾构机？土压平衡盾构机，简称“盾构机”，就像个超大的钢铁怪兽，主要用来挖隧道。

想象一下，你在沙滩上挖坑，沙子会往外流，挖得越深，流出的沙子越多。

但如果你用一个桶把沙子捞起来，坑就不会塌了，这就是盾构机的道理！它的核心任务就是在挖的同时，保持周围土壤的平衡，不让隧道塌掉。

1.1 盾构机的结构这盾构机可不是一个简单的玩意儿，它的结构可是相当复杂。

前面有个巨大的刀盘，像个旋转的风车，专门用来切割土壤。

后面是一个宽敞的工作舱，工人在里面操作，真的是“身处其境”，挖土如泥！而且，它还配备了很多先进的仪器，能够监测周围的土壤情况，实时调整工作状态，真是“未雨绸缪”啊。

1.2 工作原理说到工作原理，这可是个“高深莫测”的话题。

盾构机的刀盘转动时，会把前面的土壤切割成小块，然后用强力的推进装置把这些小块推到后面的工作舱里。

与此同时，它还会注入一些“护土剂”，保持土壤的稳定。

这样一来，隧道就能稳稳当当地挖出来，简直就像“巧妇难为无米之炊”，有了“米”，事情就好办了！2. 土压平衡的秘密那么，什么是土压平衡呢？简单说，就是在挖掘的过程中，保持前方和后方土壤的压力平衡。

这样，隧道就不会因为土壤的压力不均而发生塌方。

你看，土压平衡就像打乒乓球，两个对手要有相当的实力，才能打得过瘾，否则一方太强，另一方就会“遭殃”！2.1 如何保持平衡？为了保持这个平衡，盾构机里有个聪明的设计，叫做“土压监测系统”。

这个系统就像一个“护航员”，实时监测土壤的压力。

如果发现前面的土压力太大，机器就会自动调整，适当放出一些土，保持平衡。

就像玩平衡木，如果一边太重，就得赶紧调整重心，否则就会掉下来，搞得狼狈不堪！2.2 遇到困难怎么办？当然，挖隧道的过程也不总是一帆风顺。

土压平衡盾构机的工作原理一、盾构机的工作原理：1、盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转，同时启动盾构机推进油缸，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，再通过盾构井口垂直运至地面。

2、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塌或隆起，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。

3、管片拼装盾构机掘进一环的距离后，通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。

二、盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用盾构机的刀盘直径为6.28m，总长80余m，其中盾体长8.5m，后配套设备长72m，总重量约480t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩 5300kN•m，最大推进力为36400kN，最快掘进速度可达8cm／min。

盾构机主要由9大部分组成，他们分别是刀盘、盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。

1.盾体盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状筒体，其外径是分别为6250mm、6240mm和6230mm。

前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推进油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。

承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土仓压力值。

前盾的后部是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接。

中盾内侧的周边位置装有推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后部已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力。

土压平衡盾构机的工作原理一、盾构机的工作原理：1、盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转，同时启动盾构机推进油缸，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，再通过盾构井口垂直运至地面。

2、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塌或隆起，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。

3、管片拼装盾构机掘进一环的距离后，通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。

二、盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用盾构机的刀盘直径为6.28m,总长80余m,其中盾体长8.5m,后配套设备长72m，总重量约480t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN・m，最大推进力为36400kN，最快掘进速度可达8cm/山皿。

盾构机主要由9大部分组成，他们分别是刀盘、盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。

1.盾体盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状筒体，其外径是分别为6250mm、6240mm和6230mm。

前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推进油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。

承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土仓压力值。

前盾的后部是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接。

中盾内侧的周边位置装有推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后部已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力。

2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理傅德明上海市土木工程学会1土压平衡盾构的结构原理进行叙所以图2土Array 1.1.2.有关。

1.1.2.1(1)(2)①面板：土质条件②③盾尾密封：特别重要的是对于地下水压、壁后注浆压应具有良好的密封性，为了提高止水性能，止水带的设置层数不能太少。

④土压计：为测量土舱内的泥土压力，必须选用精度高、耐久性好的优质产品，并设置在适当的位置上。

⑤千斤顶安全锁：在开挖面土压力作用下，盾构始终受到正面土压作用，为了在管片组装等推进停止过程中盾构机不发生后退，液压系统应设置销定装置。

(3)掘削面稳定测量为了判断开挖面的稳定性，可在盾构上装设土压、排土量、刀盘扭矩、盾构千斤顶推力等计测仪器和开挖面坍塌探测仪等。

通过实测数据的分析，判断掘削面的稳定状况。

(4)添加材注入装置土压平衡式盾构上的加材注入装置由添加材注入泵、设置在刀盘和土舱内等处的添加材注入口等组成。

注入位置、注入口径、注入口数量应根据土质、盾构直径、机械构造进行选择。

因注入口被土砂堵塞时，修理、清扫等都很困难，故应采用防堵结构。

添加材注入装置必须能跟踪刀盘扭矩的变动，及时改变注入材料在地层中的渗透，排出碴土的状态，土舱内的泥土压等参数，即调节注入压和注入量。

(5)搅拌装置搅拌装置必须在刀盘的开挖部位，取土部位有效地使土砂进行相对运动，防止发生共转、粘附、沉积等现象。

搅拌装置有以下几种，可单独使用，也可组合使用。

①刀盘(刀头、轮辐、中间梁)。

②刀盘背面的搅拌翼。

③调协在螺旋排土器芯轴上的搅拌翼。

④设置在隔壁上的固定翼。

⑤独立驱动搅拌翼。

(6)①②③④⑤的设备。

1.2细-2cm/s)，1.2.1(1)刀盘:设计原是图3刀盘和液压驱动,图4螺旋输送机(2)排土机构:由螺旋碴土输土机、排土控制器及泥土输出设备构成。

(3)土体搅拌机构1.2.2运行管理这里只介绍掘土量和排土量的运行管理，其目的是确保掘削面稳定。

避免地层沉降过大给邻近构造物带来的不良影响。