盾构的详细分类、生产厂家介绍及基本原理详解(2)知识讲解

国内主要盾构机制造企业
上海隧道工程股份有限公司
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。
盾构的详细分类、生产厂家介绍 及基本原理详解(2)
据不完全统计，目前国外盾构机的主要制造企业 有 18 家，集中在日本和欧美，如日本的川崎重 工、三菱重工、石川岛播磨重工业株式会社、小 松制作所，德国的海瑞克公司、维尔特公司，美 国的罗宾斯公司，加拿大的罗浮特公司等。 它们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，其生产设备和工艺水平居世界前 列。
美国罗宾斯公司
（Robbins）
美国罗宾斯公司是一家拥有 50 多年发展历史的 公司，主要从事地下挖掘设备的设计、制造、销 售和租赁等业务以及其他能使TBM 得到高效率的 运用的设备和服务。1952年，罗宾斯公司生产了 第一台刀盘直径为8m实用的全断面岩石掘进机， 目前TBM是罗宾斯公司的主要产品。罗宾斯公司 的 TBM 产品包括单护盾 TBM、双护盾 TBM、 土压平衡式 TBM、主梁式掘进机以及小型掘进机。 罗宾斯公司可以生产隧道挖掘直径从 1.6m 到 15m 的全断面 TBM。
IHI取得的成绩
IHI开发出了世界最大级别的大口径盾构掘进机和 球体盾构掘进机等（包括曾用于东京湾隧道工程 的大口径盾构机），实现隧道工程的大幅度合理 化的各种盾构掘进机并将其实用化，在隧道管片 自动组装系统方面也有最好的业绩。 IHI 开发的水平多轴型盾构掘进机主要用于道路 隧道等箱形大截面隧道的构筑，可以灵活应对任 意截面形状，比较经济；IHI 开发的球体盾构掘 进机，使用一台机器可以从立坑到横坑，从直进 方向到直角方向进行连续挖掘，是和用户共同研 究而诞生的 IHI 新技术。
中铁隧道装备制造有限公司
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。
株式会社（IHI）
IHI 于 1853 年作为石川岛造船所创业起家， 1876 年设立石川岛平野造船所，成为日本首家民 间造船厂。1960 年，石川岛重工业株式会社与株 式会社播磨造船所合并，成立石川岛播磨重工业 株式会社，业务范围覆盖造船、社会基础设施建 设、产业机械、航空宇宙等多个领域。于 2007 年 7 月 1 日启用新的公司名称：株式会社 IHI （英文名称：IHI Corporation）。
这些企业在从实践到理论、再从理论到实践的长 期反复探索过程中，逐渐形成了一套针对本国地 质条件的设备设计理论、模拟试验方法和系统的 经验数据，同时也形成了安装和调试的系统技术。
德国海瑞克公司
Herrenknecht AG
德国海瑞克公司成立于 1977 年，是一家能够开 发、生产和销售全系列掘进机的企业，在大直径 隧道掘进、长距离隧道和高工作压力施工方面拥 有丰富的经验。
北方重工集团有限公司
北方重工集团有限公司是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 并重组的装备制造业大型骨干企业。2008年进入 “中国机械500强”和“世界机械500强”行列。 2007年7月，北方重工以绝对控股方式成功并购 维尔特控股集团-法国NFM公司，实现了世界领 先的全系列隧道掘进机核心技术与强大制造能力 的强强联合，使企业在盾构机研发设计和生产制 造方面迅速跻身于世界前列。
罗浮特盾构机的技术特点
罗浮特盾构机具有以下技术特点： 集多种掘进模式于一体且可实现快速转换； 连锁控制设计确保施工质量和安全性； 模块化设计，装配、转场迅速，维修方便； 设有独特的数据监控系统，高度自动化，可 以实现全自动掘进操作； 独特的“后装式”刀具安装方式，提高了刀具 更换速度，充分保证了维修人员的安全； 采用激光导向，确保隧道的准确开挖方向。
川崎重工产品特点
川崎重工从1975年起开始生产“圆周支撑型”泥水 加压盾构机，随后又开发出“中间支撑型”盾构机， 目前可生产出超大直径的盾构机，满足各种超大半 径和高液压需求。川崎重工生产的盾构机装备了用 于地下计时和扇形片高精度自动装配的设备，并汇 聚了该行业最先进的技术和知识。例如，用于东京 湾隧道工程的3台直径为 14.14m、长为 13.5m 的盾构机可以在 0.5 MPa 的强水压下完成超大直 径和长距离的掘进任务。
可变式 TBM：海瑞克引入的新式机械概念，使 其能够在隧道掘进过程中针对不同干湿程度的地 质条件进行转换。
海瑞克在中国
北京
成都
广州
上海
仰拱区隔离（isolated invert）”构造：“仰拱 区隔离”是对混合式盾构机的创新性改进，这种 结构被用于减少土料在刀盘处的聚集进而影响掘 进过程，尤其是在粘性土层。
中国铁建重工集团有限公司
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。
三菱重工取得的成绩
1939 年，三菱重工制造出日本第一台手掘盾构 机，目前拥有土压平衡、泥水平衡、双圆、三圆、 MST 等各种类型的盾构机，拥有φ14-15m级直径 的泥水式盾构机和土压式盾构机，并且成功开发了 具有特殊性能的盾构机，如异形截面盾构机、机械 式地下对结盾构机、机械式切削刀更换装置等，数 量和种类可谓世界第一，技术居国际之首，生产业 绩也以 1670 台居世界首位。 1970年制造了日本最早的泥水盾构机； 1986年制造了马蹄形机械挖掘盾构机； 1992 年为法国里昂高速公路制造了直径为 10.96m的土压盾构机；
日本川崎重工 （Kawasaki Heavy Industries）
川崎重工创立于1896年，是从修船、造船发展起 来的著名公司，目前已生产出1200多台用于地下 施工的软岩和硬岩挖掘机，如东京市神田川地下调 蓄工程用的直径为 13.94m的盾构机、贯通英法 海峡海底铁路隧道开挖用的盾构机、对东京湾隧道 工程做出贡献的 14.14m超大口径盾构挖掘机、 上海地铁隧道用的盾构机以及为了降低挖掘成本和 提高施工效率而完成的三联型车站盾构机、再次利 用型盾构机等。
海瑞克公司生产的盾构掘进机主要包括泥浆加压 式盾构机、带盾部分断面掘进机、组合式盾构机、 土压平衡式盾构机、带护盾的隧道掘进机（以下 简称 TBM）、双护盾 TBM 等。
海瑞克公司研发的部分技术
隔膜解决方案：在 1999 年的柏林铁路系统中， 海瑞克公司与客户共同开发了这种隔膜解决方案， 用以加速工程进度并降低成本。这种方案为盾构 掘进提供了必要的安全保障。地下水压在经过隔 膜的调整之后作用于护盾。
北方重工盾构机公司具有年产50台盾构机的能力。目前 盾构机产品在引水工程、海底隧道、城市地铁等大型工程 中得以广泛应用，从2005年至今共为国内外市场提供不 同规格的盾构机58台。面向未来，沈重盾构机公司依托 强大的技术优势，将继续以改革、创新、突破为主旋律， 加速向全断面掘进机核心技术和产业化领域进军，全力打 造世界上最大的盾构机研发制造基地。
日本三菱重工 （Mitsubishi Heavy Industries）
日本三菱是一家具有 100 多年历史的企业集团， 三菱重工是其下属的 29 家直系企业中的一家， 为世界各地提供软、硬土盾构掘进设备的建设机 械部是三菱重工旗下神户造船所的一个分支。
2007 年 4 月起，盾构机业务划归新成立的三菱 重工隧道机械与岩土技术有限公司（Mitsubishi Heavy Industries Tunneling Machinery & Geotechnology, Co., Ltd）。
维尔特的暗挖技术
维尔特公司开发了自己的暗挖技术。这种技术具 有刀具少、可开凿任意横截面、挖掘土料可循环 利用等优点。以瑞士 Uetliberg 隧道工程为例， 维尔特公司为该工程设计的滚刀与岩石面有 10°\u30340X夹角，将岩石切成手掌大小的片 状。滚刀的工作方式类似于凿子以一定的角度切 入木头，这样滚刀需要的抗拉强度很低，粉碎岩 石消耗的能量也得以减少。这种方法不仅降低了 工程的工具成本、节省了耗能，还可以开挖出任 意断面形状的隧道。
日本小松制作所（Komatsu）
株式会社小松制作所是成立于 1921 年的世界知名的 工程机械制造商，其主要产品除了始终处于世界领先 地位的建筑工程机械、产业机械以外，同时还涉足电 子工程、环境保护等高科技领域。 小松制作所生产的盾构机类型包括土压平衡式盾构机、 泥水式盾构机、母子盾构机、超长掘进盾构机、顶管 式盾构机（Pipe Jacking）等。 近年来，小松制作所生产的盾构机在中国市场占有率 稳步提高，中国正成为其全球最大的市场。
加拿大罗浮特公司（Lovat）
加拿大罗浮特公司成立于 1972 年，集盾构设 计、制造、装配、测试于一体，专门为客户定 做地铁、隧道、供排水管道、电缆管线及矿山 巷道的开挖设备，是唯一一家能提供从盾构机 的全面设计、制造到检测和试验服务的公司。 罗浮特公司可以生产直径从 1.5m 到 14m 的 各种型号的盾构机，种类包括敞开式盾构机、 半敞开式盾构机、土压平衡式盾构机、泥水加 压式盾构机等。
1993年制造了迄今最大的双圆盾构机； 1994年为日本东京湾隧道制造了 3 台当时最大 的泥水盾构机（直径为 14.14m）；1995 年制造 了三圆盾构机；
1996 年，为满足共同沟施工需要，制造了 7950mm×5420mm的矩形盾构机，同年又完成 了球形刀盘盾构机；
1997 年为川崎高速提供了 MMST 盾构机，同年 又将泥土加压盾构机的直径刷新为 11.52m； 1999 年制造了第一台母子盾构机； 2001 年为大阪共同沟工程项目制造了最大的 MSD 盾构，直径为 8.07m，解决了盾构对接技术。
北方重源自文库盾构机公司主要承担隧道掘进机的设计与制造； 隧道掘进机装配、调试、维修和售后服务、技术支持等。 沈重盾构机公司可以根据不同的隧道工程项目以及每个施 工地段的水文地质条件，为客户提供量身定做的隧道掘进 设备，包括硬岩（敞开式、护盾式）掘进机、土压平衡盾 构机、泥水平衡盾构机和复合式盾构机等。
土料栓（muck plug）构造：为避免地面沉降， 有时必须在掘进舱内充入约 3 个大气压的压缩气 体，在如此高压下，螺旋输送带无法很好的密封， 于是海瑞克的工程人员就在传送带的末端加上了 土料栓，用以压住挖掘下来的土料并保持系统的 密封。
德国维尔特公司（Wirth）
德国维尔特公司成立于 1895 年，从 1965 年起开 始生产全断面 TBM。其产品大约90%出口，产品 行销超过60个国家和地区。 维尔特公司生产的盾构机适用于硬岩、混合岩与软 土层等各种地质条件，其优势在于硬岩TBM 的生产。