泥水平衡盾构机的基本结构是怎样的呢
泥水平衡盾构简介
支承环
盾尾
刀盘
主驱动
泥水仓
进浆管 破碎机 推进油缸
排浆管 管片拼装机
13 盾构及掘进技术国家重点实验室
２．刀盘系统
刀盘是泥水盾构的主要工作部件，为各种盾构刀具提供安装位置， 根据工程实际需求，可分为常规泥水盾构刀盘和带常压换刀装置的刀盘。 前者厚度跟同尺寸的土压平衡盾构的刀盘厚度相当，后者厚度一般接近 2m或以上。
间接控制型泥水盾构控制 精度高，开挖仓内的泥水 压力波动小，一般在 0.01~0.02MPa之间变化。 掌子面压力的变化被迅速、 准确的平衡，降低了对地 层的扰动。
8 盾构及掘进技术国家重点实验室
３．泥水平衡原理
泥水稳定掌子面的方法源于地下连续墙的泥浆护壁原理，其基本原 理是通过在支撑环前面隔板的密封舱中，注入适当压力的泥浆，在开挖 面形成泥膜，支撑正面土体，并由安装在正面的刀盘切削土体表面泥膜， 与泥水混合后，形成高密度泥浆。
当泥水压力大于地下水压力时，泥水按照达西定律渗入土体，形成
与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，这些颗粒被捕获并积聚于土体与泥
水的接触区，逐渐形成泥膜。当泥膜抵抗力远大于正面地层压力时，产
生泥水平衡效果。
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盾构及掘进技术国家重点实验室
泥膜的类型
泥皮泥膜
无泥 膜
渗透泥膜
泥水几乎不渗透，只形 成泥膜
盾构及掘进技术国家重点实验室
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➢ 刀盘的设计要求 (1) 能够降低对刀具的磨损； (2) 保护刀盘的钢结构，刀盘的结构材料为Q345B 、16MnR、 GS52或相
当于这种材料的铸钢； (3) 能够实现高的贯入度； (4) 选择降低刀具的磨损及维持掌子面稳定的最优刀盘开口率； (5) 幅轮设计以使每个旋转方向都有多个碴土出口； (6) 2 个旋转方向(正/反)； (7) 刀盘前面有独立的喷口用于防止刀盘结泥饼； (8) 连接到主驱动的连接臂（厚壁管）保证刀盘良好的稳定性； (9) 出碴通道的几何设计必须满足开挖仓容易出碴； (10) 大的物料通道从刀盘外缘通到刀盘中心区域，这样便于将挖掘的物
盾构机主要功能部件与结构
盾构机主要功能部件与结构密闭、加泥土压平衡式盾构主要由盾壳与盾尾、开挖机构、管片拼装机构、推进机构、排送机构、动力装置、附属设备等组成。
11.4.1 盾壳与盾尾盾壳由切口环、支承环、钢板束、盾尾等部分通过焊接、铆接、螺栓连接组成。
主要作用是：承受地层压力，起临时支护作用，保护设备及操作人员安全，承受千斤顶水平推力，使盾构在土层中前进，同时也是各机构的骨架与基础。
切口环。
为盾构最前面的一个具有刚度和强度的铸钢或焊接环。
前端切成锐角，便于切入地层，环周有加强筋，将千斤顶水平推力传至钢壳上。
支承环。
与切口环相似是盾构受力的主要部分，是具有一定厚度的铸钢件，由环状加强筋、纵向加强筋、外壳所组成。
环状加强筋焊在支承环两端，纵向加强筋焊在环状加强筋之间，盾构千斤顶安在上面。
支承环内设竖向和水平向立柱与横梁，形成井形隔架，第二层上设置工作平台。
钢板束。
主要作用是保护开挖、掘进、衬砌装置。
由两层钢板铆接而成，分块包在支承环和切口环外面，伸出部分为盾尾。
盾尾。
盾尾由环状外壳与安装在内侧的密封装置构成，其作用是支承隧道周边，防止地下水、开挖面泥浆、泥土与注浆材料被挤入隧道内。
盾尾是进行衬砌组装的地方，其长度取决于衬砌形式。
盾尾密封。
盾尾密封是为了防止注浆材料、地下水和开挖面泥浆与泥土从钢壳面板和管片外围流入盾构机而设置的。
由于盾构保持不断推进，盾尾内壁与衬砌管片外圈结合处摩擦力很大，极容易将密封损坏。
盾尾密封采用三道钢丝刷加密封脂密封方式。
在钢丝刷之间压入密封油脂来承受地下高压泥水。
始发前10 环，每环都注入密封油脂，随后每隔10 环注到第100 环，过了试验段每50 环或100 环注入密封油脂。
遇到特殊情况，如密封不好时，在施工中要注意保证随时补充密封油脂。
11.4.2 开挖机构开挖机构由切削刀盘、刀盘支承与密封系统、刀盘驱动系统、泥土仓等部分组成。
切削刀盘。
盾构刀盘是开挖机构的主要部件。
它直接与开挖面土壤接触，通过推进液压油缸的作用，使盾构刀盘向前推进，刀具切入土层，由驱动装置使刀盘旋转，刀盘把土壤切削下来，隧道向前掘进。
盾构的基本构造
盾构的基本构造
盾构是一种用于地下隧道施工的机械，其基本构造包括以下几个部分：
1. 盾构机壳体结构：盾构机的主体结构，由盾构壳、尾部刀盘、前部掘进机构和副机房组成。
2. 掘进机构：用于破碎土层并将其转运到后面的螺旋输送器中。
掘进机构包括刀盘、切削头、刀架、推土板等。
3. 螺旋输送器：用于将挖掘出来的土层通过输送螺旋提升至盾构机后端的输送带上，再通过输送带运送至地面。
4. 注浆系统：在盾构掘进过程中，需要注入混凝土或其他材料来加固隧道壁。
注浆系统由泵站、注浆管路、注浆喷嘴等组成。
5. 液压系统：盾构机需要大量的液压系统驱动各种机构进行工作，包括液压泵站、液压油箱、液压管路等。
6. 电气系统：盾构机需要大量的电力设备进行工作，包括发电机组、电缆、变压器等。
总之，盾构是一种复杂的机械设备，其基本构造包括盾构机壳体结构、掘进机构、螺旋输送器、注浆系统、液压系统和电气系统等。
盾构机操作与维护 课件 项目五 泥水盾构机的基本构造
5.1 泥水盾构的基本构造
5.1.2泥水盾构的系统构成及主要构造 气动盾尾密封润滑油脂泵安装在后配套系统上,将油脂桶里的 油脂打到密封腔里。在盾尾区域,每个油脂腔都有油脂注入管。 在掘进期间油脂的注入是不间断的。 油脂分配阀可以通过时间和压力控制循环动作。时间可以在 控制面板上通过PLC预先设置。压力优先于时间,也就是说,一 旦达到预先设定的压力值,即转向下一个阀运作,不管时间是 否到达。润滑系统由控制室控制,有自动和人工两种模式。 如果润滑油脂罐空了,油脂泵会自动停止动作并发送一错误信 息到控制室。
5.1 泥水盾构的基本构造
5.1.2泥水盾构的系统构成及主要构造 3)逆冲洗模式 掘进模式下,当P2.1泵前方管路堵塞或气垫仓底部渣土滞排时, 使用逆冲洗模式进行疏通。本设计增加的逆冲洗排浆管能够实 现浆液排放,可实现持续逆向冲洗直至堵塞管路疏通。
5.1 泥水盾构的基本构造
此外,压缩空气具有反应速度快、填充速度快、容易实现远程 精确自动控制的特点,间接控制性泥水盾构可以更快速、更准 确地平衡压力,更有利于控制地表沉降。
5.1 泥水盾构的基本构造
5.1.2泥水盾构的系统构成及主要构造 下面以间接控制型泥水盾构为例,简要介绍泥水盾构的典型系 统构成。泥水盾构由以下五大系统构成: (1) 盾构掘进系统:一边利用刀盘挖掘整个开挖面,一边推进盾 构向前掘进。 (2) 泥水循环系统:将膨润土浆液送至开挖面,保持开挖面稳定, 并把泥水仓里的渣土通过管道以泥浆的形式泵送到地面处理厂 。 (3) 管片衬砌和物料运输系统:运输管片和其他材料,并把管片 安装到位、成形。
泥水平衡盾构及其工作模式的分析与论述
泥水平衡盾构及其工作模式的分析与论述摘要：随着城市化建设的不断发展，隧道盾构法凭借自身优势逐渐成为城市地下轨道交通施工的重要设备。
且被广范应用于江河湖海隧道、铁路隧道、公路隧道和城市地下工程建设中。
本论文将通过对泥水平衡盾构的工作原理和性能进行分析介绍，继而论述其工作状态下的多种工作模式，从而对盾构的运行有更明确的认识，并对实际工程中工作模式的对应选择做出指导。
关键词：盾构机泥水盾构隧道工作模式0 引言随着我国经济技术的高速发展和城市化进程的快速推进，城市交通的发展也探寻出新的道路。
目前，城市交通的发展不仅局限于地面交通的铺建，也逐步向地下延伸建立更为全面的交通枢纽。
因此，我国各大城市应用以盾构技术为主体修建的城际地铁来缓解城市内部交通压力。
而采用更为高效安全的盾构施工机械来进行掘进，可以在经济性、环保性、技术性等方面都的得以保证。
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，目前是其发展的最好时期。
全断面隧道掘进机是集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型地下工程建设装备，是大规模开发利用地下空间的前提条件。
泥水环流系统对整个地下施工也具有重要的影响。
因此，了解盾构技术的工作原理及模式对于城市地铁、地下排管工程的发展有着重要意义。
其中，通过泥水压力使切削面保持稳定平衡的盾构称为泥水加压平衡盾构，简称泥水盾构，它是具备开挖、排渣、衬砌支护等综合施工能力的全断面隧道掘进设备。
本文将通过对泥水平衡盾构的工作原理进行介绍，并对其多种工作模式进行分析论述，充分体现出盾构为目前交通建设的发展所提供的便利。
1 泥水平衡盾构介绍泥水盾构是指在盾构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。
盾构推进时开挖下来的泥土进入盾构前部的泥水室，经搅拌装置搅拌，而搅拌后的高浓度泥水通过泥浆泵运到地面，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。
2 泥水加压平衡盾构的性能特点泥水加压平衡盾构的特点之一在于将泥水送往开挖面，通过开挖面的加压从而使其达到稳定，并且用流体输送砂土。
盾构机构造及工作原理简介解析
盾构机构造及工作原理简介解析盾构机构造及工作原理简介第二部分四、盾构机的主控系统及工作原理下图是天地重工生产的土压平衡盾构机示意图，通过这台土压平衡盾构来简单介绍盾构机的构造及工作原理。
盾构法隧道的基本原理是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。
这个钢组件在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，同时还能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵，这个钢质组件被称为盾构。
而盾构的主要组成部分即为盾体。
盾尾刷和同步注浆系统管片拼装机前盾中盾后盾推进油缸人行闸排土系统刀盘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。
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压力。
前盾的后边是中盾，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。
中盾的后边是尾盾，尾盾末端装有密封用的盾尾刷。
2. 刀盘和刀盘驱动刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘通过安装在前盾承压隔板上的法兰上的刀盘电机来驱动。
它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现无级变速。
刀盘电机的变速齿轮箱内需设置制动装置，用于制动刀盘。
电机的防护等级需大于IP55。
为了适用于不同的土质条件，刀盘上安装了多种类型和功能的刀具，所有刀具都由螺栓连接，可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。
刀盘(中交天和14.93米泥水气压平衡复合式盾构机)滚刀与推出式滚刀铲刀切削刀仿形刀与超挖刀铲刀:铲刀可以双向进行开挖，主要用于保证开挖直径的稳定不变。
铲刀切削刀:切削刀主要用于切削软土、泥砂地层。
其中刀口与刀盘旋转方向水平的称为切刀，刀口与刀盘旋转方向垂直的称为削刀切削刀滚刀与推出式滚刀:滚刀用于砂卵石、硬岩地层，它可以将大块的岩石打碎，分成小块。
泥水平衡盾构技术基础
20 10 0 0,001 0,002 0,006 0,02 Grain Diameter d in mm
Slurry
0,06 0,2 0,6 2,0
-5 Coarse sand 10 -6 Medium sand 10 -7 Fine sand 10 Sandy, Silty clay 10- 8 Silt -9 10
泥水盾构技术介绍
盾构技术基础内容
1、盾构机概述（基本概念，历史与现状）
2、盾构机的分类 3、泥水盾构基本工作原理 4、泥水盾构机与配套设备 5、泥水平衡盾构施工 6、关键技术问题
泥水盾构机
1、盾构概述（基本概念，历史与现状） 1.1盾构基本概念
盾 构 机 （ Shield Machine, Tunnel Boring Machine，TBM） —也称为隧道掘进机。 综合配有各种不同的挖掘、顶进、转向、支护、排 渣、衬砌、运输机械，和自身配备的传感、测量与 控制装置一起，形成一个完整的施工机械系统。
Mittel-
Permeability
Cobbles Coarse gravel
–– –– –– –– ––
10 1 10 10 10 10
-1 -2 -3 -4
Siebkorn
Fein-
Medium gravel
Mittel-
Massenanteile der Körner <d in % der Gesamtmenge
人工开挖式；机械开挖式 敞开式；密闭式 土压平衡式；泥水平衡式 软土盾构；硬岩盾构 现代盾构机主要分为土压平衡式、泥水平衡式、硬岩 式、复合式等类型。
泥水平衡式
开式
复合式盾构
盾构机施工 泥水平衡原理
盾构机施工泥水平衡原理最近在研究盾构机施工泥水平衡原理，发现了一些有趣的原理，今天来和大家好好聊聊。
你有没有玩过那种两边有开口，中间装着水的透明小容器呀？你要是往一边倾斜这个小容器，水就会往低的那边流过去，这其实和泥水平衡原理有一点相似的地方呢。
盾构机在地下施工的时候啊，就像是在土里面挖隧道的大虫子。
那这个泥水平衡是怎么个事儿呢？盾构机前面有个刀盘在切削土体，切削下来的土啊就会和注入的泥水混合在一起。
这时候就像是做了一碗特别浓稠的泥水粥一样。
想象一下，如果没有平衡好会怎么样呢？比如说就像你在沙滩上挖洞，要是上面的沙子没有支撑好，不就塌下来了吗。
在盾构机施工中也是一样的，隧道周围的土要是没有一种力来平衡，就会塌下来，那可就危险啦。
这个时候泥水就起到一个非常重要的作用，泥水的压力能够平衡掉隧道周围土层对盾构机的压力。
这就好比你用手去顶一个弹簧，弹簧也会给你手一个力一样，泥水的压力和土层的压力就是这样互相平衡着。
那这个压力怎么控制呢？这就要说到盾构机里很精密的压力检测和控制系统了。
这套系统就像是一双敏锐的眼睛和一双灵活的手。
眼睛呢，就是那些压力传感器，随时检测着泥水压力和土层压力的情况；手呢，就是控制注入泥水流量和压力的设备。
当传感器发现压力不平衡的时候，“手”就开始调整了，让泥水压力恰到好处。
老实说，我一开始也不明白这个系统怎么能做到这么准确。
在学习过程中，我看了不少实际工程案例才慢慢理解。
比如说上海的一些地铁隧道工程，底下的土质很复杂，有软的淤泥，还有硬一些的粘土。
盾构机在这些地方施工的时候，泥水平衡原理的运用就像是一把钥匙，成功地打开了安全开挖的大门。
如果泥水压大了，可能会冲破土层导致地表隆起；小了呢，又容易塌土，所以这个平衡真的很关键。
说到这里，你可能会问，那这个泥水怎么保证是合适的浓度和质量的呢？这个就涉及到一系列的dirt treatment（泥土处理）过程。
简单来说，就是要有设备对挖下来的混合物进行处理，把土颗粒、水和其他添加剂进行合理的调配。
泥水盾构机工作原理
泥水盾构机工作原理泥水盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用设备，它的工作原理主要包括盾构机的结构组成、施工过程和工作原理等方面。
首先，我们来了解一下泥水盾构机的结构组成。
泥水盾构机主要由盾构壳体、推进系统、泥水处理系统、电气控制系统等部分组成。
盾构壳体是泥水盾构机的主体部分，它由前部掘进室、中部推进室和后部尾部室组成，前部掘进室安装有刀盘和刀盘推进液压缸，中部推进室用于安装隧道衬砌机构，后部尾部室则安装有尾部密封系统。
推进系统由主推进液压缸、副推进液压缸、推进齿轮和推进链条等组成，主要用于推动盾构壳体前进。
泥水处理系统用于处理盾构施工过程中产生的泥浆和废水，保证施工现场的清洁和环境的保护。
电气控制系统则是泥水盾构机的智能控制中心，通过对各种传感器和执行机构的监测和控制，实现盾构机的自动化施工。
在了解了泥水盾构机的结构组成之后，我们来看一下它的施工过程。
泥水盾构机的施工过程主要包括掘进、推进、衬砌和尾部封闭等步骤。
首先是掘进过程，盾构机通过刀盘的旋转和推进系统的作用，不断地向地下挖掘，同时泥浆和废水通过泥水处理系统进行处理。
接着是推进过程，推进系统通过主推进液压缸和副推进液压缸的作用，推动盾构壳体向前推进，同时隧道衬砌机构对挖掘的隧道进行衬砌。
衬砌过程是将预制的隧道衬砌环片逐个安装在挖掘好的隧道内，形成完整的隧道结构。
最后是尾部封闭过程，尾部密封系统对尾部空间进行封闭，保证施工现场的安全和环境的保护。
了解了泥水盾构机的结构组成和施工过程之后，我们来看一下它的工作原理。
泥水盾构机的工作原理主要是利用刀盘的旋转和推进系统的作用，不断地向地下挖掘，并通过泥水处理系统处理泥浆和废水，同时通过隧道衬砌机构进行隧道的衬砌，最终完成隧道的开挖和建设。
盾构机的推进系统通过主推进液压缸和副推进液压缸的作用，推动盾构壳体向前推进，同时保证施工现场的安全和环境的保护。
电气控制系统对各种传感器和执行机构进行监测和控制，实现盾构机的自动化施工，提高施工效率和施工质量。
泥水平衡盾构简介
了开挖直径的稳定不变。 ③铲刀用可更换的螺纹固定到钢结构
上，因此，可以被单独更换。
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（3）仿形刀 刀盘上安装了仿形刀。安装的仿形刀通过一个短行程的油缸进行操 作。仿形刀的伸缩则在主控室内按每10°事先加以设置控制。 盾构具有仿形超挖功能是目前盾构中较为先进的一种，其仿形超挖 方位、超挖量可根据不同的施工要求而调整。
料运输到开挖仓； (11) 碴土开口设计限制大的石块进入，能通过的石块复合泥水仓格栅和
颚式破碎机的粒径限制。
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➢ 安装的刀具 （1）刮刀
①刮刀安装在碴土通道的一侧； ②高质量的碳质刀刃； ③宽度 100mm左右； ④可以从刀盘后面更换刀具。
（2）铲刀 ： ①铲刀的设计保证了快速、清洁的开
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２．分类
按照控制开挖面泥浆方式的不同，泥水盾构可分为两种：一种是日 本体系的直接控制型；另一种是德国体系的间接控制型（气压复合控制 型）。
间接控制型
泥模形 成区
压缩空气 连通管
地层
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刀盘
泥浆 进泥管 排泥管
直接控制型
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1）直接控制型泥水盾构的特点 ➢ 直接控制型泥水系统流程如下：送泥泵从地面泥浆池将新鲜泥浆送入
与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，这些颗粒被捕获并积聚于土体与泥
水的接触区，逐渐形成泥膜。当泥膜抵抗力远大于正面地层压力时，产
生泥水平衡效果。
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泥膜的类型
泥皮泥膜
无泥 膜
渗透泥膜
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泥水几乎不渗透，只形 成泥膜
泥水平衡盾构机原理
泥水平衡盾构机原理
泥水平衡盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备。
它采用盾构掘进技术，能够在地下土层中进行隧道开挖，同时将土层支撑，确保隧道施工的安全稳定。
泥水平衡盾构机的原理基于泥水平衡掘进技术。
首先，机器驱动泥浆循环系统进行运转。
该系统由泥浆搅拌机、管道、泥浆分离器等组成。
泥浆通过管道输送到盾构机前端，形成泥浆帷幕，将隧道周围土层润湿和液化，减少土层对盾构面的阻力。
在掘进过程中，盾构机的刀盘刀具会不断切削土层，并将切削下来的土体混合在泥浆中。
随着刀盘的旋转和推进，盾构机推进装置会将机械力转移到盾构膨润土上，使其膨胀成环形支撑结构，稳定隧道壁面。
同时，通过后端的支撑系统，调节压力，确保隧道内外的水压平衡，以防止隧道壁面塌陷。
在泥水平衡掘进过程中，泥浆起到了多重作用。
首先，泥浆通过盾构机前端喷射形成泥浆帷幕，减少土层对盾构面的摩擦力和阻力，实现泥浆平衡。
其次，泥浆具有润滑作用，可以减少刀具与土层的摩擦，延长刀具寿命。
还可以将切削下来的土层带走，并通过分离器进行分离和处理，以回收泥浆和水分。
总的来说，泥水平衡盾构机通过泥浆的循环使用和土层支撑，实现了在地下进行隧道施工的安全高效。
该技术在城市地下工程中得到了广泛应用，如地铁、管道、水利工程等。
盾构技术系列专题讲座--刀盘和驱动
一、基本概念及结构
1.2 泥水平衡盾构机
➢通过泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。 ➢开挖的渣土以泥浆形式输送到地面，经过分离再循环至开挖面。
一、基本概念及结构
1.2 泥水平衡盾构
泥水平衡盾构通过配置不同的刀盘类型，可以兼顾软土地层和复合地层隧道 施工，主要应用在富水地层、透水系数高的砂、卵石层等。
盾构技术系列专题讲座
--刀盘和驱动
目录
一、基本概念及结构 二、刀盘及驱动载荷分析 三、设计实例—10.2米土压平衡盾构 四、盾构发展趋势
一、基本概念及结构
1.1 土压平衡盾构机
➢通过土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。 ➢通过螺旋输送机排放渣土。土压平衡、土介质和设备的要求
一、基本概念及结构
二、刀盘及驱动载荷分析
面板式刀盘与辐条式刀盘比较
➢ 辐条式刀盘对砂、土等单一软土地层的适应性比面板式刀盘较强；但由 于不能安装滚刀，在风化岩及软硬不均地层或硬岩地层，宜采用面板式 刀盘。
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软土型土压平衡盾构机
主要用于软土、砂土、杂填土、粘土、粉质粘土、砂质粘土、淤泥质粘土、 粉土、交杂少量砾石等地层，如北京。
刀盘倒角及边滚刀的布置
刀盘切削直径最终由安装在刀盘外周上的刀具来实现。 在软土地层掘进时，由周边刮刀实现；在硬岩地层掘进 时，由边滚刀来实现。边滚刀的径向与刀盘的面板需成 一定的角度，刀盘形状在边缘处需倾斜一定的角度，从 而形成刀盘倒角。在刀盘切削过程中，由于边滚刀靠近 刀盘的边缘，其旋转速度比靠近中心部位的滚刀要快， 且切削岩层的直线距离较长，因此边滚刀的磨损量大于 中心滚刀和正滚刀，在设计时应增加边滚刀的布置数量。
二、刀盘及驱动载荷分析
2.5 刀盘扭矩计算原理
泥水平衡盾构施工技术概论章龙管课件
粗颗粒含量高的碴土不能形成具备这种 功能的碴土，因而不能实现土压平衡,只能借 助于泥水平衡盾构大比重的泥浆悬浮液，形 成泥膜并传递压力。
从掘进的角度，泥水平衡盾构机也适用 于细颗粒土层，但细颗粒浆液的泥水分离难 度大，投入大，场地要求高。
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4、管片安装和盾尾壁后注浆系统
主要作用是为开挖后的空间提供支撑和及时充填盾构机外 壳前移后留下的空间。包括管片安装机、吊机、注浆泵和相 应管路。
管片安装机结构示意图
同步注浆示意图
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第四章 术
泥水平衡盾构施工关键技
33
盾构始发 盾构到达
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（一） 盾构始发、到达
一般来说，盾构始发和到达技术的关键在于洞口地基加固范围、效 果和洞圈止水密封的效果。
运输轨线
高压电缆 备用管路 循环水管 排污管
人行走道
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成型隧洞
（二）泥水压力设置 • 泥水压力采用静止土压力（水土分算）作为控制上限，
主动土压力作为控制下限。穿越密集建筑物时压力设定 值靠近上限。一般根据地层性质，砂土、粉土、粉质粘 土等渗透系数较大的地层，采用水土分算。地面荷载偏 压的情况下，压力设定值宜取超载和无荷载的中间值。 • 判断合理性的依据： • A、压力设定要不断摸索，通过地表沉降及时修正。 • B、在渗透性大的地层，利用泥浆漏失量作为检验压力 设定是否合理为依据是可行的。 • 工程施工过程中，根据各项参数分析，总结出适应于该 工程的泥水压力参考计算公式。
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盾构控制
盾构掘进同步注浆控制
盾构掘进
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（四）壁后注浆
泥水加压平衡盾构机
通过调节泥水加压系统的压力，使泥 水压力与地层压力保持平衡，从而保 持工作面的稳定。
应用领域
01
02
03
04
地铁建设
在地铁建设中，泥水加压平衡 盾构机广泛应用于地铁隧道的
掘进施工。
铁路建设
在铁路建设中，泥水加压平衡 盾构机可用于铁路隧道、桥梁
等工程的掘进施工。
公路建设
在公路建设中，泥水加压平衡 盾构机可用于高速公路、城市
某大型水利工程的泥水加压平衡盾构机实践
总结词：高效挖掘
详细描述：在某大型水利工程中，泥水加压平衡盾构机展现了高效挖掘能力。通过优化刀具设计和泥浆循环系统，大幅提高 了挖掘效率，缩短了工期，降低了工程成本。
国际上先进的泥水加压平衡盾构机介绍
总结词：技术领先
详细描述：国际上先进的泥水加压平衡盾构机采用了最先进的技术和材料，具有更高的稳定性和耐用 性。同时，这些盾构机还配备了智能化控制系统，能够实现远程监控和自动控制，进一步提高施工效 率和安全性。
特点
泥水加压平衡盾构机具有高效率、高 精度、低地层损失、低环境污染等优 点，广泛应用于地铁、铁路、公路、 水利等隧道工程建设。
工作原理
泥水循环
泥水加压平衡盾构机通过泥水循环系 统将切削下来的泥土和地下水进行分 离，分离后的泥土被输送到土方堆放 处，而水则被循环利用。
压力控制
切削与推进
切削盘将地层切削下来，并通过推进 系统将切削下来的泥土和盾构向前推 进。
泥水加压平衡盾构机
目录
• 泥水加压平衡盾构机概述 • 泥水加压平衡盾构机的结构 • 泥水加压平衡盾构机的操作与维护 • 泥水加压平衡盾构机的发展趋势与未来展
望 • 泥水加压平衡盾构机的案例分析
泥水平衡盾构技术基础
1825/43, Brunel’ shield
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1825/43, Brunel’ shield
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1882, Thames Irruption water
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1876, mechanised shield
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自Brunel的方形盾构以后，盾构技术又经过了23 年的改进，到1869年建造横贯泰晤士河上的第二 条隧道，首次采用圆形断面，外径2.18m,长402m， 这项工程由Burlow和Great两人负责。Great采用了 新开发的圆形盾构，使用铸铁扇形管片直到隧道 掘削结束未出任何事故。随后Great在1887年南伦 敦铁道隧道施工中使用了盾构和气压组合工法获 得成功，这为现在的盾构工法奠定了基础。从起 初Torevix反复失败和受挫折，到引出Brunel的盾 构工法，及进而改进成为Great的盾构工法前后经 过80年的漫长岁月。
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20世纪60~80年代盾构工法继续发展完善，成 绩显著。
1960年英国伦敦开始使用滚筒式挖掘机； 同年美国纽约最先使用油压千斤顶盾构； 1964年日本埼玉隧道中最先使用泥水盾构； 1969年日本在东京首次实施泥水加压盾构施工； 1972年日本开发土压盾构成功；1975年日本推出泥土加
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1818年Brunel观察了小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得 到启示，在此基础上提出了盾构工法，并取得了专利。这就 是所谓的开放型手掘盾构的原型。Brunel对自己的新工法非 常自信，并于1823年拟定了伦敦泰晤士河两岸的另一条道路 隧道的计划。随后，这个计划由当时的国会确认，工程于 1825年动工。隧道长458m，隧道断面为11.4m×6.8m。工程 进展顺利，但因地层下沉，致使工程被迫中止。但Brunel并 没有因此而灰心失望，他总结了失败的教训，对盾构做了7 年的改进，后于1834年工程再次开工，又经过7年的精心施 工，终于在1841年贯通隧道。Brunel在该隧道中采用的是方 形铸铁框盾构。自Brunel向泰晤士河隧道挑战到隧道峻工前 后经历了20个春秋，Brunel经过不懈的努力，克服了种种困 难，终于最后取得了胜利 。此时，他已是72岁的老人。 Brunel对盾构工法的贡献极为卓著，这是后人的一致公论。
泥水盾构简介
适用于软弱的淤泥质粘土层、松散的砂土层、沙砾层、 卵石层和硬土的互层等地层。特别适用于地层含水量 大、上方有水体的越江隧道和海底隧道。
二、泥水盾构简介
• 泥水盾构分为英国体系、日本体系和德国体系。
目前使用比较广泛是日本体系和德国体系。日本 体系为直接控制模式，由泥浆液体直接支护开挖 面并提供维持平衡压力的盾构，德国体系是间接 控制式盾构，其通过支护液体的压力插入一个空 气缓冲层加以控制，即通过空气缓冲层的压力控 制，间接控制开挖面的压力。
反循环模式、隔离模式和长时间停机模式。
旁通模式
这个模式是待机模式，用于盾构不进行开挖时执行其它功 能。这个模式也用于当盾构从一种功能切换到另一种功能 时。特别是，旁通功能是用于安装管片衬砌环的情况。它 使开挖室被隔离。在旁通模式，各泥浆泵都根据泵的超载 压力和所要求的排渣流量所控制的转速保持旋转。
调整P2.2泵的转速，用以校正排渣流量达到所要求的排渣
模式的值，同时确保沿程的下一个泵的超载压力要大于所 要求的净吸压头。P2.2泵的转速必须能确保排渣的流体能 被泵送到地面的分离厂。调整P2.2泵的转速以便在泥浆分 离厂入口处达到必要的压力。
反循环模式
这个模式使开挖室里的泥浆逆向流动。仅用于一 些特别的情况，特别是在开挖室内发生阻塞，或 用于清理盾构内的排渣管道。为了不让泥浆充满 开挖室，气垫压力与泥浆\气垫界面液位的控制仍 需维持。
压力调节器
进排气阀
一般气仓压力一经设定，一个掘进循环内不再进行调整，所以掘进循 环内，刀盘压力稳定在某个恒定值。只有当掘进条件发生变化，需要调整掘 进压力时，再对压力调节器重新进行压力设定。
气压调节系统功能是保证泥水仓的压力，泥浆循环系统的功能是出渣。
泥水平衡盾构机的基本结构是怎样的呢
泥水平衡盾构机的基本结构是怎样的呢
泥水平衡盾构机的基本结构是怎样的呢？
泥水平衡盾构机的基本结构是怎样的呢？桂祺密封件告诉您泥水平衡盾构机密封件的设备结构一般由气垫仓、泥水仓、刀盘、主驱动、冲刷管、破碎机位置、排浆管吸口、管片拼装机、主机排浆泵组成。
一、泥水平衡盾构机密封件设备的工作原理是什么？
泥水盾构采用膨润土悬浮液（俗称泥浆）作为支护材料。
将泥浆送人泥水室，在开挖面上形成不透水的泥膜，通过该泥膜平衡作用于开挖面的水土压力。
开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通过泥浆处理设备进行分离，分离后的泥水进行重新调浆，再输送到开挖面。
泥水盾构机（密封件）适用的地质范围较大，从软弱砂质土层到砂砾层都可以使用。
土压平衡盾构机主要部件功能描述
土压平衡盾构机主要部件功能描述1 概述土压平衡盾构机的基本组成部分主要有下面几大块，如表3—7所示。
表3-7 土压平衡盾构机主要组成表下面根据这些部件或系统在盾构施工中的不同功能特点来分别进行说明。
2 盾体部分盾体部分由刀盘、前体、中体和盾尾四大部分组成。
（1)刀盘和刀具刀盘是安装在盾构机前面的旋转部分，在支撑掌子面土压的同时进行开挖。
通过在不同形式的刀盘上安装不同的刀具或刀具组合，可以适应不同的地质情况下的施工需要。
在正常的工作环境下,刀盘、刀座和刀盘支承结构能够抵抗单轴抗压强度达到120Mpa的强度，不会出现刀盘变形及非正常的磨损。
刀盘包括焊接结构件和刀架.刀盘表面焊接有耐磨层，圆周区域焊接有三道耐磨条.通过刀盘旋转，挖出的碴土从刀盘的8个开口导入土仓。
刀盘的后部开口向内倾斜，有利于导入碴土.焊接的搅拌臂可以使改良添加剂和碴土在刀盘后面进行充分的搅拌。
刀盘安装在主轴承的内齿圈上,通过6个液压马达驱动。
刀盘设计为双向旋转，其转速可无级调节。
通过刀盘的旋转接头,土质改良用的泡沫、膨润土或水被送到土仓内。
回转中心通过刀盘中心的法兰和刀盘连接。
为了适应不同地质的开挖要求，在刀盘上可以安装滚刀、铲刀、刮刀和齿刀。
刀盘上的刀具均可在刀盘后面进行更换。
（2）盾壳盾壳包括三个主要组件：前体（切口环）、中体（支撑环）和盾尾。
1)前体里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。
压力隔板将前体的土仓和主舱分离开来。
隔板上面的门可以让人进入土仓进行保养和检查工作。
此外，隔板有几个开口,可以作为碴土改良材料的入口以及作为修理时输电线的接线盒接头。
在前体的隔板上安装有土压传感器用以监测土仓内的土压，以便在土压平衡模式下及时对土仓内的土压进行反馈和调节。
2）中体在中体内布置了推进油缸支座和管片安装机架。
管片安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。
推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中体。
在中体的盾壳上焊接了带球阀的可在需要时实施超前钻孔的预留孔，当需要时还可以通过这些预留孔注入膨润土等用以减小盾壳与土层的磨擦，或实施临时止水。
8.2泥水盾构法主要组成
第八章二、泥水盾构法主要组成直径11220mm泥水加压平衡盾构主要有五大部分组成：(1)盾构本体；(2)泥水输送系统；(3)泥水处理系统；(4)同步注浆系统；(5)掘进管理系统。
1 盾构本体盾构本体构造见图150，其主要性能参数如下。
图150 直径11.22m泥水加压平衡盾构掘进机构造图(4)土层条件①砂质粘性土②覆盖层厚度6～18m；③水压为3kg/cm2(盾构中心部)(2)施工条件①最小曲率半径R=500m②坡度3.5%③环片外径R外11m，内径R内9.9m，环重52000kg，块重(最大)6500kg(3)盾构主体①盾构本体外径11220mm，内径11080mm间隙40mm总长10945mm盾尾密封刷3道②盾构推进千斤顶千斤顶数量：32台盾构千斤顶总推力：112200kN(11220tf)盾构每平方米开挖面推力：1130kN/m2盾构推进速度：4.6cm/min③切削刀盘装置刀盘支承方式：中间支承刀盘掘削外径：11240mm刀盘转速：0.47rpm刀盘装备扭矩：18550kN.m(100%)；22260kN.m(120%)刀盘驱动方法：电机驱动12台刀盘功率：900kW④盾构超挖装置超挖形式：仿形切削刀2台；驱动方法：液压千斤顶；超挖量：0～130mm⑤旋转搅拌装置装置数量：内周1台，外周2台叶片外径：1200mm转速：48rpm搅拌扭矩：6kN·m驱动方法：电机驱动⑥管片拼装机形式：环形齿轮门架式转速：0～0.63rpm回转角度：左、右各220°提升力：220kN提升行程：1300mm平移钳紧力：70kN×48kN平移钳紧行程：1150mm、100mm回转操作重量：6500kg有效空间：φ5500mm驱动方式：液压驱动⑦同步注浆管：共4组，中垂线左右22.5°、45°各2组2 泥水输送系统泥水输送系统工作过程见图151，由一根直径30cm(12英寸)泥水输送管和两根直径20cm(8英寸)排泥管组成。
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泥水平衡盾构机的基本结构是怎样的呢？
泥水平衡盾构机的基本结构是怎样的呢？桂祺密封件告诉您泥水平衡盾构机密封件的设备结构一般由气垫仓、泥水仓、刀盘、主驱动、冲刷管、破碎机位置、排浆管吸口、管片拼装机、主机排浆泵组成。
一、泥水平衡盾构机密封件设备的工作原理是什么？
泥水盾构采用膨润土悬浮液（俗称泥浆）作为支护材料。
将泥浆送人泥水室，在开挖面上形成不透水的泥膜，通过该泥膜平衡作用于开挖面的水土压力。
开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通过泥浆处理设备进行分离，分离后的泥水进行重新调浆，再输送到开挖面。
泥水盾构机（密封件）适用的地质范围较大，从软弱砂质土层到砂砾层都可以使用。