北方重工集团有限公司盾构产品

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国内外盾构行业著名企业介绍

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。

3m盾构机减速器的研发

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。

盾构机的工作原理

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。

中国盾构生产企业越来越多

全球经济一体化和配套件全球采购的理念下，不必要过分强调产品的国产化率，但是我国作为世界上最大的盾构制造国，必须掌握
产品的核心技术，否则必然受制于人。（摘自中铁隧道装备制造有限公司网站ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｒｅｃｔｂｍ．ｃｏｍ／Ｎｅｗｓ／Ｖｉｅｗ／５２７３．ａｓｐｘ２０１３— ０５—１５）
台，销售额约８０亿元。随着盾构国产化的有效推进，已迫使国外企业降低产品价格，降价幅度约为３０％，进口产品的高价位受到全
面遏制。
我国盾构市场上德、日、美三国的技术三足鼎立，尤其以美日技术应用最广，国内企业追根溯源都能找到其影子。有关专家表示，我国企业已基本掌握集成技术，但是关键核心技术尤其是一部分关键零部件的制造技术还不成熟，仍然依赖进口。虽然在当前
国内盾构生产企业
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１９５８年开始研制生产隧道施工装备，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，并与国外联合制造出刀盘直径达１５．４３ｍ的超大直径盾构。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，
国内盾构占半壁江山
在“ ８６３ ” 计划支持下，国内自主品牌盾构风生水起，迅速占领了半数以上的国内市场份额，一举打破了国外盾构一统天下的格局。国内盾构产业的蓬勃兴起主要原因是国内市场拥有巨大发展空间。经过近１Ｏ年的发展，国内盾构每年生产销售约８Ｏ～１００

土压平衡式盾构机掘进性能评价方法

盾构机掘进挂能的评价方法。
标的不同，能耗波动也不同，建立掘进能耗的评价方法，要充分考虑各掘进参数对其的影响比重。在盾构机进行工程掘进施工之前，首先要做好准备工作，根据地质资料所反映的地质参数对地质比重、埋深、含水量等各项重要地质参数进行预测，计算出影响盾构机掘进性男女的
面的稳定造成影响过大的推力会对前方土体造成挤压移动产生地面隆起，过小的推力会是土体运动方向倾向于刀盘方向导致地表沉降。液压推力对掘进进程有直接的影响，是重要的掘进参数。（２）刀盘扭矩。它是刀盘旋转工作的动力，直接影响刀具对于岩土的切削能力，更是盾构脱困的主要动力。对于切削困难的土体，需加大扭矩，但要与盾体推力相适应，以避免施工事故的发生。（３）刀盘转速。刀盘转速是刀盘扭矩设定是否合理的直接体现，同时刀盘转速与扭矩的乘积等于盾构驱动电机的有效功率，是评价盾构机掘进能耗的重要指标。（４）掘进速度。盾构机掘进的平均速度，在掘进过程中盾构机的前进速度在时间上是变化的。掘进速度与机器的能耗和工作效率息息相关。（５）螺旋输送机转速。螺旋输送机是排除渣土的重要部件，其转速与扭矩呈正比。转速影对土压仓的压力值造成影响，是影响盾构机掘进性能的重要指标。１．２盾构机地质参数评价指标（１）土体客重。这是地质参数中最重要的一项，通常根据地平面以下的湿容重来进行计算，是地质条件的综合反映的参数，与盾构机的掘进参数有直接关联，直接影响盾构机的掘进性能。（２）埋深。埋深是指盾构机地表与刀盘中心轴线的距离，其直接对刀盘的参数和掘进参数造成影响，过大的埋深会使盾构机的压力控制变的更加困难，不利于盾构机的稳定掘进。

大直径泥水盾构机盾体的加工

定，结合面的直线度及平面度均应为１ｒ。．ａ６ｍ因，此根据工件的结构特点及要加工部位的尺寸特点，在加工工件前，应精确测量出所用机床的加工精
度，及在１ｍ长度内主轴和方滑枕的挠度参数等详细数据，然后根据以上各数据编制数控加工工艺方法及加工程序。
（）水平方向１８ｍ３１３０ｍ两侧的１０ｍ高度尺寸２ｒａ
圜
．王一。堇ｊ
大直径泥水盾构机盾体的加工
北方重工沈阳重型机械集团有限责任公司（宁１０２）黄庆斌辽１０５
随着地下空间的开发，盾构机已广泛应用于铁路、公路、地铁、隧道、水利工程、过江（过海）隧道、城区有轨交通、城区水网、气网、电网和市政管道等工程
图样要求和使用性能方面又为机加工提出了新的问题。
４加工工艺方法．
经过对上述情况的分析及对机床的加工范围等情况
综合，对各盾体半圆及结合面、螺孔、把合孔采用的加
工工艺方法为：
三个盾体分成六个半盾体，最终要严格保证六个半盾体
组合后的使用性能要与整体加工出的性能一样。因此，
３加工前分析．
我们以中盾半体为例对图样进行分析，如图１所
示。
（）在各中盾半体的内半圆的未注形位公差按照１
囵！箜塑：堡
ＷＷＷ．ｏｔｗｏｋｉｍａ／ｒｎ口１５ＤＣＯｍ９
参冷工磊工加
的平面度应达到００ｍ．５ｍ以上。（）各半体以结合面为水平中心线划十字中心线，２要求划十字中心线时，在保证内孔各部分均有足够加工

北方重工坚守盾构机制造的国产化技术路线

技术准备，沈重获得了生产全断面掘进
机中最主要的三种型号产品土压平
维普资讯
■ 企业道－报
北方重工坚守盾构机制造的国产化技术路线
文／刘晓东辽宁日报记者柏岩英
沈阳的春天如约而至。就在今年这个春天，沈阳地铁一号线隧道开始掘进，人们对用来开掘隧道的专用机
械——盾构机的神奇力量，充满了无穷想像。等到今年７，由沈阳人自己月制造的第一台盾构机将载着沈阳人关
构机时，第一次以投标和设备总承包主体的身份进入国内盾构机市场，这标志着国内企业在盾构机市场中第一次拥有了话语权。
“ 目前，北方重工沈重集团公司
就在不久前，北方重工沈重集团与沈阳地铁施工单位签订了地铁二号线所使用的盾构机合同。这台盾构机与前两台有所不同，它将完成穿越浑河隧道的任务。沈阳地铁二号线须下穿浑河５００米，地铁专家吴凤娄认为，沈阳地铁
重大技术装备产业的政策支持下，通过采取 “ 国际合作引进技术一联合开发设计和术、产品到市场的突破。据介绍，目前正在施工的武汉长
责任公司作为我国唯一一家投标和设备总承包主体参与国际盾构机项目投标，开始进入国内盾构机市场。截至目前，沈重已经与沈阳地铁施工单位签订了三台盾构机合同，合同金额为
北方重工沈阳重型机械集团有限
工企业都期盼能使用拥有自主知识产权的本土设备。

国内盾构机制造商清单

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。

盾构皮带机说明书

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 。

北方重工设计制造的盾构机在深圳地铁工程中创造日掘进新记录

足深圳地区复杂地质条件的施工需要，该盾构机采用了特
殊的刀盘设计，使之能够更好适应软土、软岩、长距离全
浙江旺隆引进的轨道交通刚性接触网膨胀接头通过国产化鉴定
２０年１月２日，轨道交通刚性接触网膨胀接头国产０９１８化鉴定会议任江苏常州举行。出席会议的有铁道部产品质量崎督检验中心、中铁电气化局、中铁建电气化局、中铁
和全而的角度来看待交通问题的企业，西门子的业务范围
涵盖了交通及物流的所有领域。
Байду номын сангаас
（门子（西中国）限公司供稿）有
（海睿豪商贸有限公司供稿）上
河北众鑫源桥隧设备制造有限公司自主研发的
３０ｔ，丰机长度为９８ｌ整机长度约８ｍ，整机重量６０．Ｉ，ｌ０４０，刀盘驱动功率９５ｗ总装机功率ｌ８．ｋ。为满５ｔ４ｋ，４１２ｗ
（北众鑫源桥隧设备制造有限公司供稿）河
ＣＴＩ型轨道板模具更为方便灵活。ＲＳＩ
该标段上覆地层为第四系全新人工填筑层、冲洪积粘
性土及砂、残积粘性土，下伏摹岩为燕山期花岗岩。盾构

盾构机关键部件快速设计技术研究

一
败之地。正是由于盾构机设计的独特性，因而对技术人员的知识结构和重要的作用，所以我们在进行交互设计时必须要建立标准化的设计流技能水平也有很高的要求。本文基于盾构机 “ 量体裁衣”的特点，对盾程，而且在整个流程设计过程中都要有交互式的设计指导，从建立模型构机关键部件的快速设计技术进行研究，进而不断提高企业的核心竞到数字化分析，再到模型优化和图纸输出。设计人员在进行交互设计时争力，提高企业经济效益，具有一定的理论及现实意义。也会产生交互式的指导场景，这就大大降低了设计人员的工作强度，进而提高了设计人员的设计质量的效率。２．盾构机的构成及主要工作原理２．１盾构机的构成４．２操控界面虚拟设计盾构机主要由盾体、刀盘、气闸、排渣机构、电气系统、管片拼装机我们根据虚拟模型，结合刀盘及其驱动装置和盾构机整机，对操控及辅助设备组成。盾构机的关键部件是刀盘和刀盘的驱动装置，刀盘由界面进行虚拟设计和布局，操控界面主要包括触动按钮，实际按钮、监多种刀具组成，盾构机在运行过程中刀具和土层直接接触，土层的切削控界面等。我们只有为触动按钮、实际按钮和虚拟模型建立联系，才能效率受刀具的布局影响较大。通常情况下，盾构机的直径在６．３ｍ之内，在触动按钮时使盾构机运行，进而实现对盾构机的关键部件进行检查总长度约为６４ｍ，盾体长约为８ｍ，总配置功率约为１５７５ｗ，掘进扭矩在和维护。５２ＯＯＫＮ／ｍ之内，推进力在３６５００ＫＮ之内，总重量约为４０５ｔ，掘进速度４．３盾构机关键部件维护最低为８ｃｍ／ｍｉｎ。刀具是盾构机的关键部件之一，我们在充分考虑地质情况的基础２．２盾构机的主要工作原理上必须定期对刀具进行检查维护。更换刀盘时一定要切断闸门，确保刀盾构机的主要工作原理就是通过护盾沿隧道边缘在向前推进的同盘不会意外启动，同时液压系统、电气系统和空气压缩系统都要停止维时对隧道内的土壤进行挖掘。护盾即是一种钢制组件，它在盾构挖掘过护，刀具在更换时最好采用新的螺母，务必保持刀具的洁净，安装刀具程中起到临时支撑的作用，同时承受着土层、地下水压的压力，盾构机时要将挡圈始终指向刀盘中心。在整个运行过程中基本都在护盾的掩护下进行工作。盾构机关键部件５．结束语的设计主要是完成对刀盘的设计及建立虚拟驱动样机，主要包括建立随着社会的飞速发展，我国公路、铁路基础设施进入了大规模的建

国内外盾构行业著名企业介绍

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）。

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。

盾构设备介绍

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。

浅析双护盾TBM的结构形式与工作原理

关键词：双护盾；ＴＢＭ；结构形式；工作原理引言
近年来，先进的全断面掘进机（ＴＢＭ）在地下工程中愈来愈显示其功能的优越ｌ生。尤其是双护盾ＴＢＭ，在隧道施工中（如开挖、出渣、衬砌灌浆等平行作业）实现一次成洞，有效地利用隧道空间，使施工作业达到安全、高效和快速施工的目的。在一定的地质条件下，双护盾构型ＴＢＭ掘进机能很好地解决岩石的非稳定性及涌水问题，其结构形式和牦受到广大施工单位的青睐。
时使用。此时，水平支撑缸缩回至水平支撑靴板外圆，与后护盾外圆一致。Ｖ型推进缸全部收缩到位，前后盾连成一体，完全处于单护盾掘进机工作状态。辅助推进缸均是成对布置，每两个缸配一块尼龙靴板，这样可以防止油缸回转。尼龙靴板压在混凝土管片上实施软接触而避免管片的损坏。２双护盾ＴＢＭ的工作原理双护盾掘进机在良好地层和不良地层的工作方式是不同的。２．１良好地层的工作原理ａ推进作业。伸出水平支撑缸，撑紧洞壁— 起动胶带机一回转刀盘申出Ｖ型推进缸，将刀头及护盾向前推进—个行程实现掘进作业。ｂ．换步作业：当Ｖ型推进缸推满一行程后，就进行换步作业。刀盘停止回转一收缩水平支撑离开洞壁一收缩ｖ型推进缸，将掘进机后护盾前移一个行程。不断重复上述动作，则实现不断掘进。在此工况下，混凝土管片安装与掘进可同步进行，成洞速度很快。２．２能自稳不能支撑岩石中掘进的工作原理此时，Ｖ型缸处于全收缩状态，并将支撑靴板收缩到与后护盾外圆致，前后护盾联成一体，就如单护盾掘进机一样掘进。掘进工作原理：ａ掘进作业：回转刀盘— 伸出辅助推进缸，撑在管片上掘进，将整个掘进机向前推进一个行程。ｂ换步作业：刀盘停止回转一收缩辅助推进缸—安装混凝土管片。重复上述动作实现掘进。此时管片安装与掘进不能同时进行，成洞速度将变慢。

盾构机管片转运形式的分析和对比

- 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。

隧道掘进机管片拼装机简介与常见问题的解决

-136- 科学技术创新 2021.19
隧道掘进机管片拼装机简介与常见问题的解决
张宁宁（北方重工集团有限公司隧道装备设计研究所，辽宁沈阳 110000）
摘要：管片拼装机是隧道施工中重要设备，本文介绍了管片拼装机使用功能、结构组成、工作原理。根据管片拼装机现场使
用情况，提出管片拼装机实际工况，结合现场实际隧道施工经验，介绍管片拼装机施工中常见问题与解决办法。
密封垫材质为三元乙丙橡胶，密封垫压缩至设计高度时，装配力 155kNm；
图1
2021.19 科学技术创新 -137-
表 2 为管片拼装机工况，共四种，扭矩取安全系数为 1.1，轴
承的轴向载荷为管片拼装机在轨道上行走所克服自重产生的
摩擦力，表 2 为开挖直径 6.6 米管片拼装机工况，可用于管片拼
装机回转支撑、驱动装置的选型。
提高管路的耐磨性，同时在管路外侧涂抹黄油，减少管路与轨
道摩擦，增加管路寿命。经过几个项目实地考察，一个标段后高
压油管磨损外露钢丝，偶尔出现泄漏不保压状况，影响施工进
度，经过分析，将原有管路支撑圆钢形式改为由轴穿小滚轮形
式，每个滚轮内部需要两个球轴承，保证滚轮能够充分旋转，具
体结构如图 5。
图4
管片拼装机第三个工况，大臂油缸缩回，旋转装置带着管片旋转：
20%
版社.
35%
[2]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学
40%
[M].北京：北京高等教育出版社.
过多个项目的反复使用，管路改造效果比较理想，达到用户要求。
5 结论管片拼装机为隧道施工中的关键设备，它的故障率决定隧道施工进度，通过施工中的经
300
验累积，合理布置管路，提高改善管片拼装机

北方重工集团有限公司盾构产品

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。

大型泥水平衡盾构机主机装配

图 1 泥水平衡盾构机结构简图大型泥水平衡式盾构机通常指的是开挖直径在 10m 以上。其结构复杂，零部件数量较多，且尺寸和重量较大。主机的总长度约为 15m，而总重量约为 900t，主要部件刀盘一般重约 150t 以上，前盾、中盾一瓣的重量也在 130t 以上。大型泥水平衡式盾构机的主机部分的简图如图 2 所示（去除刀盘）。 1.2 泥水平衡盾构的工作原理泥水平衡盾构的工作原理就是：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，
8）再完成尾盾其它三部分的安装； 9）将预装配好的刀盘与驱动装置装配。
2.2 方案二
2.2.1 预装配
各零部件只进行必要的试装配，且其全部工作均在总装配时进行。例如：各盾体试装合格后拆开，其内部的其它零部件均在总装配时再安装。
2.2.2 Leabharlann 装配1）根据各盾体的尺寸及结构，确定主机总装配时用来支撑固定盾体的“V”型支座的数量并安装好；
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。具体过程是通过主驱动装置旋转带动安装有滚刀或刮刀的刀盘转动，连续不断的切削土体，破碎的土体被泥水利用泥浆泵抽出并利用管道运输至地面；安装在盾体中的推进油缸推动盾体和刀盘前进，达到一定距离后，刀盘和推进油缸停止运行，管片安装机开始衬砌管片，衬砌完一环后，刀盘和推进油缸再进行下一环的切削和推进。
《科技传播》2012•4（上） 42
Theoretical Research 理论研究
吊起驱动装置。
图 3 驱动装置翻转工具使用示意图 2 主机装配方案 [2] 2.1 方案一
2.1.1 预装配主机在总装配前，部分部件及部件之间要先进行预装配，确保装配尺寸正确后才能进行总装配。 1）刀盘：刀盘先与联接法兰装配好，并配制定位销孔，然后刀盘翻个，联接法兰朝下平放找好水平。安装各种刀具，因为刀盘平放时，刀具的安装较为方便快捷，而且刀具安装后的检测工作也较方便容易； 2）前盾：先将前盾的上、下部组装后，初步检测各部尺寸后与中盾进行试装配，检查盾体之间的把合孔对正性和外圆的圆度及大小情况。合格后将前盾的上、下部拆开平放。开始安装前盾内部梯子、走台和管路等零部件。待其安装完成后，安装前盾下部内的破碎机和泥浆门。首先将破碎机装入到前盾下部内，在装配前要预先根据破碎机与盾体之间的尺寸距离制作好两块垫块，以保证破碎机装配时的稳定性。然后装配破碎机前方的泥浆门各件。此时装配破碎机和泥浆门操作方便，难度小。因为此时破碎机可以使用天车直接将其从上至下的装入到盾体内，而泥浆门的装配也是水平位置操作，方便工人操作和行走； 3）中盾：中盾上、下部组装后，分别与前盾、尾盾试装，检查合格后除去前盾和尾盾，中盾水平放置，将所有的推进油缸竖直装入中盾内。推进油缸竖直吊装不但省时省力，而且易于调整； 4）尾盾：将安装好各种管路的尾盾与中盾试装，检测外圆直径尺寸； 5）驱动装置：主轴承平放，然后依次安装减速机和电机。 2.1.2 总装配 1）根据各盾体的尺寸及结构，确定主机总装配时用来支撑固定盾体的“V”型支座的数量并安装好； 2）依次将前盾下部、中盾下部、尾部下部放到“V”型盾体支座上，并调整好水平及同心； 3）利用驱动装置的翻转吊运工具将主驱动装置与前盾下部装配，并调整好，然后吊装前盾上部，完成前盾部分装配； 4）管片安装机支撑架与中盾下部装配，调整好水平及垂直； 5）安装中盾内部的走台、排浆管路、液压和润滑管路等，并且为了方便安装工作和人员上下的行走，各种管路的安装工作随着走台的安装一起进行。待中盾内部的所有部件装配完成后，装配中盾上部； 6）管片安装机推进框架与支撑架装配，然后完成推进框架上的走台的装配； 7）管片安装机装配到推进框架上；

盾构机破岩能力及市场需求

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。