土压平衡盾构工作原理及结构

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土压平衡盾构施工简介

（1）盾构区间施工组织设计、风险源评估报告(风险分析及预案)、周边环境调查报告（2）盾构吊装、组装方案（3）龙门吊吊装、安装方案（4）盾构始发接收试掘进方案（5）监测方案（6）临时用电施工组织设计（7) 洞门凿除方案 (8) 二次注浆方案，运输方案（水平、垂直） (9) 端头加固方案（10）负环拆除方案 (11) 龙门吊基础方案、搅拌站基础方案 (12) 管片生产施工组织设计（13）联络通道施工方案（14）洞门施工方案
（5）龙门吊
区间配置16T龙门吊一台，45T龙门吊两台，沿管片堆放场、盾构材料堆放场、渣土池及工作井、出土口之间设置龙门吊轨道梁，用于调运渣土、调运材料分别安装龙门吊供专门使
用，龙门吊轨道基础尽量与车站施工合建，注意与监理沟通龙门吊轨道基础方案报批。
（6）砂浆站
临近始发井口或者出土口设置砂浆站，并配置80T以上水泥罐、砂池、膨润土及水泥堆放场，
4、盾构机组装应注意的问题 5、盾构机调试应注意的问题
（三）盾构始发及试掘进
1、负环管片安装 2、洞门密封与洞门破除
3、盾构始发
（四）盾构正常掘进
1、掘进模式与主要参数控制 2 、掘进方向控制
（五）盾构到达及盾构解体吊出等过程
（六）联络通道施工（七）洞门施工
（八）盾构施工测量与监测
（一）盾构施工整体筹划（人、机、料、法、环）
构始发定位是否准确关系到盾构机开始掘进时，盾构机的实际中线和设计中线的偏差大小
以及盾构机的掘进姿态是否理想等问题，所以应该给予足够的重视，在整个托架定位放样过程，包括内业资料计算，都必须有相应的检查和复核，确保定位准确，符合策划要求。
（3）托架的重要作用是：支撑300吨重的盾体，使之保持稳定；为盾构机的井下安装提供平台；

土压平衡盾构机械结构及功能介绍

有轴
无轴
驱动装置
• 螺旋输送机按结构分，一般有周边驱动和中心驱动两种结构形式。
中心驱动式
周边驱动式
中心驱动，结构紧凑，便于相邻部件的布置。
周边驱动，出闸口在后部，提高出渣位置，易喷涌防止渣土从皮带机倒流。渣土通过无轴区时利用自身重力堆积、密实，形成土塞，使渣土具有一定连续性，并能起到一定止水作用。
主要结构组成
1、螺旋叶片 2、外壳 3、排土闸门 4、驱动装置 5、伸缩装置 6、观察窗
双闸门控制
单闸门控制
螺旋输送机的型式
螺旋输送机的型式大致区分为有轴和无轴两种型式。 1）对于中间有轴的螺旋输送机，能通过的最大粒径较小，例如内径φ 800的螺旋机通过粒径在 φ 300左右。 2）在含有卵砾石的地层中，为了尽量增加螺旋输送机通过土能力，常采用无轴螺旋输送机。但是在透水性好的土质条件下，需认真研究止水性等压力保持能力，并且无轴的螺旋输送机被堵塞时，由于只有螺旋叶片的结构较为软弱，它不能通过反转来实现脱困，否则螺旋输送机在套管内会立刻被扭坏。
开口率的定义
• 开口率是指开口面积占整个刀盘面积的百分比。一般在20%～65%不等，开口率对土压平衡盾构有着重要意义，开口是否合适直接影响到压力控制。
辐条式刀盘
面板式刀盘
软土刀盘
• 在软弱土地层一般只需配置切削型刀具，如切刀、边刮刀、中心刀等。以中铁6号盾构为例，装有1 把鱼尾形中心刀，100把切刀，16 把周边刮刀、66把先行刀及1把超挖刀。
刀盘主要结构
1、主驱动连接法兰（连接主驱动） 2、扭腿（传递扭矩及轴向力） 3、外圈梁（加强结构强度） 4、刀梁（安装刀具） 5、搅拌棒（渣土改良） 6、渣土改良注入口（渣土改良、回转接头）

简述土压平衡盾构机工作原理

简述土压平衡盾构机工作原理今天来聊聊土压平衡盾构机工作原理的事儿。

你看啊，咱们平时在土里挖个小坑的时候，如果土太松，坑壁就容易塌下来。

这就有点像土压平衡盾构机在地下掘进时面临的一个小难题呢。

盾构机就像一个超级厉害的地下大虫子在土里钻来钻去。

土压平衡盾构机工作的时候，它开挖面上的土体会产生压力。

这个压力的平衡可是关键。

想象一下，就像一群人挤在一个小房间里，大家互相挤着都达到一种平衡状态。

前面的土给盾构机压力，盾构机就得想办法把这个压力“顶回去”来保持稳定。

怎样做到呢？这就要说到它的刀盘了。

刀盘就像一个超级大的旋转的牙齿，不断地切削土体。

切下来的土体就被运到后面一个特殊的舱室里。

这个舱室就像是个压力调节仓。

在这个舱室里，土体的压力会被控制在一个合适的范围内。

有意思的是，这个压力会和开挖面的土体压力保持动态平衡。

这就好比在天平的两边不断增减砝码让天平始终保持平衡一样。

如果盾构机里面的压力太低了，那外面的土就会像洪水决堤一样涌进来；要是压力太高呢，盾构机又没法往前推了。

我一开始也不明白，这土体压力到底该怎么控制得那么精准呢？实际上这中间还涉及到一些复杂的传感器和控制系统。

这些就像聪明的小管家，不停地监测和微调。

比如说，根据测量到的压力数据，盾构机可以控制螺旋输送机的转速，如果要升高压力就减少往外运土的速度，如果要降低压力就加快运土速度。

实际应用的话，在城市地铁建设中，土压平衡盾构机就非常有用。

它可以在不影响地面建筑物和地下管线的情况下，在地底下悄悄地挖出地道来。

不过这里还有些要注意的地方呢。

比如说掘进的速度也会影响压力平衡，如果速度太快，土体压力变化可能来不及调整。

大家可得好好理解这个原理啊，要是你们有不同的想法也可以讨论讨论，我觉得还有很多值得深入思考的点呢。

土压平衡盾构机工作原理

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，它能够在不破坏地表的情况下进行隧道的开挖和支护。

相比传统的开挖方法，土压平衡盾构机具有施工安全、施工速度快、对周围环境的影响小等优点。

它的工作原理是利用盾构机的推进装置和掘进装置相互配合，通过对土壤的剥离和推进来实现隧道的开挖。

土压平衡盾构机主要由盾构体、推进装置、掘进装置和支护装置等部分组成。

工作时，盾构机首先进入工作区域，并进行钻孔和张拉导管的工作。

然后，开始进行掘进作业。

掘进装置首先钻入土壤中，然后通过旋转刀盘对土壤进行切削。

切削后的土层由盾构体上的切削腔集中导入盾构机内部。

此时，通过压泥管将过高的压力排出。

在土压平衡盾构机的施工过程中，土壤中压力是非常重要的，它能够确保隧道工作面保持稳定，并防止隧道塌陷。

土壤压力的平衡是软弱地层盾构施工中的关键，其中包括孔前土压力平衡、孔内土压力平衡和孔后土压力平衡。

在孔前土压力平衡过程中，当推进装置推进一定距离后，需要通过注浆或人工通过导管来向掘进面施加压力，使前方土层形成一定的土壤压力，以防止隧道的塌陷。

而在孔内土压力平衡过程中，盾构机夹持住已经掘进的管片，并通过向管片内注浆来施加一定的内部土压力，以抵抗外部土壤的压力，确保隧道工作面的稳定。

最后，在孔后土压力平衡过程中，盾构机通过推进土层，并及时排除剥离的土壤，使工作面后面的土层得到有效支撑，以防止隧道工作面后退。

土压平衡盾构机还包括封闭空腔和气压平衡系统。

封闭空腔是指隧道后方的可供施工人员和设备出入的空间。

通过保持封闭空腔内的空气压力略高于周围大气压力，可以防止地下水渗入和土壤坍塌。

气压平衡系统则是通过控制封闭空腔内空气的压力和流动方向，来保持稳定的工作环境，并降低地下水渗入的风险。

综上所述，土压平衡盾构机通过盾构体、推进装置、掘进装置和支护装置等部分的相互配合，以及土壤压力的平衡控制，实现了地下隧道的安全快速施工。

它的工作原理在于控制土壤压力，保持工作面的稳定，同时通过封闭空腔和气压平衡系统，确保施工环境的安全和可控。

土压平衡式盾构

土压平衡式盾构
土压平衡式盾构又称之为削土密闭式或泥土加压式盾构，这种盾构技术是在局部气压盾构和泥水加压式盾构的基础上发展起来的。

该盾构前端有一个全断面切削刀盘，在盾构中心或下部有长筒形螺旋运输机的进土口，其出口在密封舱外。

其施工原理为，为了保证施工面的稳定性，在密闭的切削刀盘内部留有一定的泥土，泥土产生部分土压力，用以平衡工作面处，由于原有土体被挖出而产生的主动土压力。

特点
（1）施工过程中基本不使用土体加固等辅助施工措施，节省技术措施费，并对环境无污染；
（2）根据土压变化调整出土和盾构推进速度，易于达到工作面稳定，
减少了地面变形；
（3）对掘进土量和排土量能形成自动控制管理，机械自动化程度高，施工速度快。

工艺流程
施工准备生产（活动）设施三通一平盾构就位隧道完成
后盾支撑布置盾构进洞
盾构安装调试基座安装盾构基座安置贯通测量
隧道端头封墙
拆吊盾构竣工盾构出洞出洞（防水）装置
土体加固盾构推进
测量
轴线控制盾尾油脂压注注浆
送浆拌浆出土土厢运出开启螺旋输送机和出土口
管片拼装管片运输成环测量。

土压平衡盾构机概念

土压平衡盾构机概念
土压平衡盾构机是一种用于在土中进行隧道挖掘的工程机械设备。

它是盾构机的一种类型，主要用于地下隧道工程的施工。

土压平衡盾构机的工作原理是通过在盾构机前端设置推进挡土板，来平衡土层的压力，防止土压力过大造成隧道坍塌。

盾构机的前端还配备有刀盘，通过旋转切割土层，并将土层运输到后方的输送系统中。

土压平衡盾构机主要由推进装置、刀盘、导向系统、控制系统和输送系统等组成。

推进装置可以通过液压驱动，推进盾构机前进。

刀盘上的刀片可以根据土层类型进行更换，以实现最佳切割效果。

导向系统用于保持盾构机的方向稳定，控制系统则用于操作盾构机的运行。

输送系统负责将挖出的土层从隧道中运输出来。

土压平衡盾构机在隧道施工中具有高效、安全、低风险等特点。

它可以适应各种土层类型的挖掘，并且由于使用了土压平衡技术，可以最大程度地保护隧道周围的土体，减少地表沉降和其他地质灾害的风险。

同时，土压平衡盾构机还可以进行人工开挖和管片施工等工作，是一种多功能、高效的隧道施工设备。

土压平衡盾构构造与组成

油缸缸体尾部由一个塑胶轴承支撑，这样，这些油缸就可以不受侧向力的作用从管片向压力仓板自由伸展。推进油缸为两个一组，每对油缸均有独立的撑靴。在推进时，每组油缸各自独立进行压力调节。总的推进速度由一个总流量控制阀来调节。推进系统具有纠偏和爬坡功能。
5
盾构及掘进技术国家重点实验室
二、土压平衡盾构机各系统介绍
4 盾构及掘进技术国家重点实验室
二、土压平衡盾构机各系统介绍
2.推进油缸
盾体的前进由推进油缸完成，每一组油缸均可独立控制压力进行操纵而不会引起管片移位或产生引起损坏的压力过载。在控制室里，司机可以看到数字显示的每组油缸行程及压力。油缸的布置避开了管片接缝，所有的油缸撑靴均为球形绞接式以避开管片裂缝或损坏。推进油缸顶在压力仓板后部，油缸布置如图所示。
盾构隧道高级培训班
土压平衡盾构构造与组成
盾构及掘进技术国家重点实验室
☞ 目录
一、土压平衡盾构机构造总述二、土压平衡盾构机各系统介绍
盾构及掘进技术国家重点实验室
一、土压平衡盾构机构造总述
盾构及掘进技术国家重点实验室
第一节土压平衡盾构机构造总述
1、结构概述
盾构机主要由下列部件和系统构成：有盾构壳、推进油缸、刀盘、刀盘驱动、主轴承、人闸仓、管片安装机、螺旋输送机、皮带输送机等设备和装置；还有控制系统、液压系统、电力系统、通风系统、密封润滑系统、隧道导向系统、报警装置；以及服务于盾构工作要求的后配套设备、运输设备、注浆设备等辅助设备。
2.1推进油缸布置要求 1）推进油缸轴线与盾构中心线平行； 2）布置尽量靠盾构外圆，等距分布，推进油缸分度圆与管片中心圆尽可能重合； 3）安装一般对称，即双数； 2.2推进系统对液压推进油缸的要求 1）结构简单、体积小、质量轻、耐久性好，便于安装与布置维护； 2）同步性好； 3）必要的防护装置。 4）推进油缸的控制：压力无级控制（推进力），流量无级控制（速度）。——液压比例控制阀（压力阀、流量阀）

(完整版)土压平衡盾构课件

• 超挖刀照片
2、刀盘支撑：
• 构造：由固定部(齿轮箱部分)、回转部、主轴承和密封部分构成，固定部由盾构主机前侧切口环支撑固定。
• 主轴承承受切削刀盘的轴向、径向负荷和力矩，支撑刀盘的回转及传动。
1、切削刀盘
• 形式：平面面板式、顺、逆时针回转方向掘削。 • 构造：钢板焊接结构。 • 刀盘前面设有5处注泥口，刀盘背面设有搅拌棒。 • 切削刀盘由6根圆柱形中间悬梁通过主轴承由刀
盘支撑结构支撑。由8台减速变频电机驱动。
• 刀盘面装备有切削刀、边刀、箭形刀等，刀盘配备有2套超挖刀(1套为预备)。
• 切削刀、刮刀的安装采用辐条二侧螺栓连接、背装式设计，方便作业人员在刀盘背后（土仓内）进行刀具的拆装工作。
中心切削刀
正面切削刀
周边刮刀
先行刀
• 超挖刀：
• 形式：液压油缸驱动式。
• 构造：由超挖刀、驱动油缸、导向滑动机构构成，可对盾构机外周土体进行超挖。以圆周的16分之 1(22.5゜) 为设定单位，在0゜～359゜超挖范围内进行设定。超挖刀配备有2套(其中一套为预备用)。
四、土压平衡盾构机构造（以小松TMX634为例）
• 土压平衡盾构机主要由盾壳、开挖系统、推进系统、排土系统、管片拼装系统、油压、电气、控制系统、姿态控制装置、导向系统、壁后注浆装置、后拖台车、集中润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、碴土改良装置及其他一些重要装置如人闸等组成。
所有盾构的形式，其本体从工作面开始均可分为切口环（前体）、支承环（中体）和盾尾三部分，借以外壳钢板联成整体。
盾构主机
1、盾构机本体：
❖ 在切口环部设有安装刀盘及刀盘支撑的结构，在土仓胸板下部安装有螺旋机。

土压平衡盾构机工作原理

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。

土压平衡盾构及泥水平衡盾构的结构原理

2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的构造原理傅德明demingfu126.XX市土木工程学会2011.5.211土压平衡盾构的构造原理1.1 土压平衡盾构的根本原理土压平衡盾构属封闭式盾构。

盾构推进时，其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、水压根本一样，故掘削面实现平衡(即稳定)。

示意图如图6.1所示。

由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)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。

1.1.1 稳定掘削面的机理及种类土压盾构稳定掘削面的机理，因工程地质条件的不同而不同。

通常可分为粘性土和砂质土两类，这里分别进展表达。

1.1.1.1粘性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。

即使粘聚力大的土层，碴土的塑流性也会增大，故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进展控制。

对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。

地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停顿。

解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材，并作连续搅拌，以便提高土体的塑流性，确保碴土的顺利排放。

1.1.1.2砂质土层掘削面的稳定机理就砂、砂砾的砂质土地层而言，因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大；渗透系数大。

当地下水位较高、水压较大时，靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。

再加上掘削土体自身的流动性差，所以在无其它措施的情况下，掘削面稳定极其困难。

为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材，不断搅拌，改变掘削土的成分比例，以此确保掘削土的流动性、止水性，使掘削面稳定。

1.1.1.3土压盾构的种类按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表1。

土压平衡式盾构机的工作原理13页

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

土压平衡盾构在现代城市建设中，隧道施工技术一直是一个备受关注的话题。

土压平衡盾构作为隧道施工中的重要技术手段，被广泛运用于地铁、隧道、水利工程等领域。

本文将介绍土压平衡盾构的工作原理、施工流程、应用领域以及发展趋势。

工作原理土压平衡盾构是一种通过对盾构机内部进行适当压力控制，使土体在掌握平衡条件下对盾构机的推进方向施加支护压力的施工方法。

其主要工作原理如下：1.土压平衡控制：通过盾构机内设的控制系统，对注入的压浆进行控制，使得盾构机内外的土压力保持平衡，避免挤压或塌陷的发生。

2.推力控制：由盾构机的主推进液压缸提供推力，推动盾构机朝着设计方向推进，同时根据隧道的地质条件，调整推进速度和力度，保证施工安全。

3.土体支护：在盾构机推进的同时，通过盾构机后部的支护系统提供对土体的支撑和加固，防止隧道倒塌。

施工流程土压平衡盾构施工流程一般包括以下几个步骤：1.现场勘察：对隧道工程的地质条件、地下管线等情况进行详细调查和勘察，了解地层情况，为后续施工提供数据支持。

2.盾构机铺设：将盾构机按照设计要求铺设在施工现场，进行机器调试和检验。

3.推进施工：启动盾构机，根据设计要求控制推进速度和土压平衡，逐步推进隧道施工。

4.土体处理：处理盾构机后部土体的排出和支护，防止土体坍塌，同时保护环境。

5.隧道验收：完成隧道的整体施工后，进行验收，确保施工质量和安全。

应用领域土压平衡盾构技术在地铁、铁路、公路、水利等领域均有广泛应用，其主要应用包括：•地铁隧道：土压平衡盾构在地铁隧道的施工中应用广泛，能够适应不同地质条件，提高施工效率和质量。

•水利工程：在水利隧道、排水管道等工程中，土压平衡盾构可以有效应对复杂的地下水文条件，保证施工安全。

•公路隧道：对于公路隧道的施工，土压平衡盾构可以减少交通影响，提高工程质量。

发展趋势随着城市化进程的不断加快，土压平衡盾构技术在隧道施工中将继续发挥重要作用，并呈现出以下几个发展趋势：•智能化：随着技术的不断发展，土压平衡盾构将趋向智能化，实现自动化控制和监测，提高施工效率和安全性。

《土压平衡盾构》课件

结语
1 土压平衡盾构技术的优点
该技术能够提高施工效率，减少环境破坏，并且能够应用于各种不同的隧道项目。
2 未来发展趋势
随着城市建设的持续推进，土压平衡盾构技术将继续发展，并在更多领域得到应用。
3 展望与展示
我们期待土压平衡盾构技术未来的创新和突破，为城市建设贡献更多的力量。
参考文献
1. 土压平衡盾构技术发展历程 2. 盾构技术的前世今生 3. 城市建设中盾构技术的应用前景
《土压平衡盾构》PPT课件
土压平衡盾构是一种先进的隧道掘进技术，在城市建理、应用案例、施工注意事项以及未来发展趋势。
盾构简介
改变城市面貌
盾构技术可以高效、安全地掘进隧道，改变城市的交通和建设方式。
大规模工程
盾构通常用于大型基础设施项目，如地铁、水利工程和石油管道。
提高施工效率
与传统爆破掘进相比，盾构技术能够减少噪音和对周围环境的影响。
土压平衡技术概述
1 防止地层塌方
土压平衡技术利用循环水系统平衡隧道周围土层的土压力，防止塌方。
2 减少环境破坏
与其他掘进方法相比，土压平衡盾构减少了地面沉降和振动对周围环境的影响。
3 确保施工安全
土压平衡技术可以在挖掘隧道时提供良好的稳定性，降低事故发生的风险。
土压平衡盾构的工作原理
1
工作原理概述
土压平衡盾构利用液压系统平衡土压
盾构机结构与作用
2
力，并推进隧道掘进机。
盾构机包括刀盘、推进缸和支撑系统
等组件，这些组件合作推进隧道。
3
循环水系统的作用
循环水系统用于平衡和控制土层的水
土压平衡系统的作用
4
压力，保证隧道施工的稳定性。

土压平衡盾构机的工作原理

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。

土压平衡式盾构机的工作原理

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。

土压平衡盾构机械结构及功能介绍

复合式刀盘
刀具的分类及工作原理
• 目前使用的刀具一般有两类：一是切削类刀具，二是滚动类刀具。 • 1、切削类刀具
• 刮削刀具是指只随刀盘转动而没有自转的破岩刀具，刮削刀具的种类繁多，目前盾构掘进机上常用的刮削刀具类有边刮刀、刮刀、切刀、齿刀、先行刀、仿形刀、刮板等。
撕裂刀
先行刀
• 先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置，因此也称为超前刀。先行刀在设计中主要考虑与切刀组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度比切刀窄，一般设计为切刀的一半，切削效率较高。采用先行刀可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层和钙质结核地层，先行刀的使用效果十分明显。
三、可靠性要求
• 确保回转架转角不超限 • 超压保护 • 确保回转架停车制动可靠 • 管片扣紧状态检测采用压力和位置双重检测 • 两个回转马达均带制动器 • 管片机设无线遥控装置
管片拼装机的型式
• 从使用动力来分，目前有液压式、电气驱动等，从安装位置来分，可分为安装在盾构内的环式、中空轴式等形式。
六、人舱
• 人仓包括主舱和辅舱，两舱横向连接，之间有舱门相通。通过前盾隔板上的门可以由主舱进入开挖仓。辅舱的作用是在出现紧急情况时出入，主舱最多可以进3人，辅舱最多可进2人。 • 主舱和辅舱都可独立操作，内部都配有以下设备：通讯系统、排气阀和通风阀、时钟、气压计、温度计、供暖设备，人舱外还配有记录仪（记录两舱和开挖仓内的压力情况）、压力表（显示人舱和开挖仓的压力）和流量表。
图１-1 土压平衡原理示意图
二、主驱动系统

土压平衡式盾构机的工作原理

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。

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。

土压平衡盾构机基本构造及原理

三、盾构机关键部件设计
（2）盾构机刀盘设计刀盘配置软土超挖刀，在小曲线
转弯时，通过伸出超挖刀，可适应长距离小曲线掘进。
超挖刀结构及实物图
超挖刀
三、盾构机关键部件设计
（2）盾构机刀盘设计磨损检测：油压式刀具磨损监测装置可提前发现刀具磨损情况，避免发生刀盘盘体及刀座严重磨损的情况，共两路两种形式，每路可布置1个位置，一路布置在刮刀上，一路布置在面板上，并且具备磨损后可更换功能。
二、盾构机基本构造
土压平衡式盾构机
二、盾构机基本构造
CTE6450盾构机布置总图
二、盾构机基本构造
3、盾构机的主要构造组成盾构机主机：从前至后依次由刀盘、前盾（切口环）、中盾（支撑环）、盾尾。
盾构机的主要构成组成
二、盾构机基本构造
（1）刀盘刀盘包括焊接结构件和刀架。刀盘表面及圆周区域有耐磨材料。通过刀盘旋转，挖出的渣土被运到刀盘的各个开口。
二、盾构机基本构造
②推进油缸
推进缸主要用于推进和安装管片，盾构机的向前的推力靠推进油缸提供，盾构机上一共有22 根油缸，最大推力为4086吨，油缸的最大行程为 2100mm。
推进油缸
推进油缸结构、实物图
二、盾构机基本构造
③管片拼装机管片拼装机用法兰连接安装在盾尾保护下的支架上，管片拼装机由拖架梁、旋转架、移动架、带夹紧系统的十字梁组成。管片拼装机主要用于安装管片。
螺旋输送机实物图
二、盾构机基本构造
（6）盾构机后配套系统后配套系统包括设备桥和拖车，其上装有保证盾构正常工作的各系统装置，管线。主要包括冷却水系统，压缩空气系统，液压泵站，注浆系统，润滑系统及供配电系统，还包括皮带输送机出渣系统及管片转运系统等。拖车通过设备桥与托架梁连接，随盾构主机前进。拖车在铺设的拖车轨道上前行，在设备桥下部留有空间用来铺设拖车前行所需轨道。拖车为门架式结构，中间可供电频车通过，电频车将管片、砂浆、油脂、轨道等运入，同时将渣土运出。