盾构机背景知识
盾构刀具堆焊层设计与}r}能研究
1.1课题背景
我国中东部城市人口密集，交通状况口益紧张，公共交通系统迫待完善。目前世界上一些大城市，如伦敦、巴黎、东京等的居民公交出行比例都在}o%到80%左右，Ifu北京地区居民乘坐地铁和地面公交的比例刚到3 0%，地铁轨道交通
的医乏是一重要原因。2001年开始，北京地区开始进行大规模地铁隧道建设，据规划，北京地区将在未来几年内新建8条地铁线路，总长200余公里，建设任十分务艰巨。此外，我国20余个大中型城市也将在未来几年开始地铁隧道建设。
在人口密集的繁华闹市内进行地铁隧道挖掘，既不能用明挖法施工，又不能用矿山法施工，最好的选择就是后构法。)舀构是后构机的简称，是一种暗挖隧道
用的工程机械。)舀构施工是在一个能支撑地层压力}fu又能在地层中推进的圆形(或矩形和马蹄形等特殊形状)钢筒结构的掩护下，完成挖掘、出土、隧道支护等工作，它最大的特点就是整个隧道掘进过程都是在这个被称做护后的钢结构的掩护下完成的，可以最大限度地避免坍塌和地面塌陷[y。采用后构法施工，既可避免对地面大开挖，又可减少噪音;既能提高速度，又能降低造价;既可保证安
全质量，又不受气候影响。美国、德国、英国、法国、口本、等许多发达国家普遍采用这种施工法。
地铁五号线是首次将后构施工法应用十北京城市地铁隧道建设，地铁后构施工的关键设备是后构掘进机。北京地铁五号线施工用的土压平衡(Earth Pressure Balance EPB)舀构机是耗资4800万兀左右从德国引进的最新大型机械。经试
验段的地下隧道后构施工，积累了大量经验和实验数据，也显现出一些问题。)舀
构机的零部件还需要进口，Ifu作为消耗品的后构刀具更是成为影响施工工期和施
工成本的一个重要问题。围绕提高后构机刀具的使用寿命开展研究，进}fu实现后
构机刀具的国产化已成为急待解决的问题之一。本课题就后构机刀具的修复及国产化进行了研究，刀具刃口的修复方法选择堆焊，材料的选择方面，结合课题组的研究经验和后构机刀具的性能要求选择为药芯焊扮。目前，北京地区四号、五号和十号线二条线路中在役或曾经服役的后构机近20台。表1-1为截至到2004 年12月北京地铁四号、五号和十号线工程中在役的土压平衡后构机一览表。
2盾构技术简介
2.1盾构技术的历史、发展现状
1818年，法国工程师Marc Isambard Brunel}2]从食船虫在船底板上打洞这一现
象中受到启发，研究发明了后构施工技术，并中请了专利，这就是所谓的开放型手掘后构的原型。19世纪末到20世纪中叶后构工法相继传入美国、法国、德国、口本、苏联等国，并得以不同程度的发展。20世纪60-80年代后构工法继续发展完善，成绩显著。这一时期后构技术的发展主要是开发了多种新型后构工法，以泥水式、土压式后构工法为主，口本在这方面的研究逐渐走向了世界的前端f=}l
20世纪90年代至今，)舀构施工技术的进步极为迅速。归纳起来有以下几个特点:①)舀构隧道长距离化、大直径化;②)舀构多样化;③施工自动化。目前，)舀构技术的发展主要有以下特点:
(1)当前是泥水后构、土压后构技术的普及和推广时期，但有些技术细节
有待完善及改进。如舱内注入泥水、泥土成分配比，注入压力;出泥、出土的速度等参数的优化选取;排出泥水的分离处理;排出废泥的处理及再利用等。
(2)多种特种后构工法的相继问世，大大地扩展了后构工法的应用范围，
使后构工法的前景更加宽广。但由十这些特征工法问世的时间不长，存在的施工实例不够多，细节仍有待改进。
C3)近年交通工程、下水道工程、共同沟工程存在大直径后构隧道的构建
需求，所以大直径、长距离、高速施工等施工措施、施工设备的研发和成功应用也较为迫切。
后构工法今后的开发动向有以下二个方面}4_5}.
}1)完善近年推出的新工法、新工艺的技术细节，使之提高成熟。
}2)加速后构工法的自动化进程。
C3)为适应大深度、高地下水压、大口径化、长距离化、施工自动化、施
工高速化、断面多样化等需求，需开发崭新概念的工法、工艺、材料、管理系统。
1.2.2盾构技术在我国的应用
19s6年我国在申‘新海州露天煤矿用直径2.6m的手掘式后构及小混凝土预制
块修建疏水巷道[f}l，这是我国首条用后构掘进机施工的隧道。19s7年北京市下水
道工程采用直径2.0m和2.6m的后构进行施工。20世纪60年代到90年代，)舀构技术在我国的应用与研发主要集中在上海[7]。2000年以来，广州、北京在后构
技术的应用方面也迅速发展起来。目前北京市地铁施工使用的主要是土压平衡后构法，其工作原理见图1-10
土压平衡后构法是目前世界上最先进的后构施工技术，对城区地铁等隧道建
设有施工效率高、噪音小、安全可靠以及对地面影响小等的优点[fgl，尤其适合十
目前北京城区地铁隧道的暗挖施工。北京市五号线地铁后构施工所采用的刀招‘外
径为6.19米的土压平衡式后构机的相关参数见表1-2 0
1.2.3盾构机刀具在我国的研究现状
后构施工法在我国先后用十上海、广州等城市地铁隧道建设，目前，在北京、天津、深圳、南京、西安等城市地铁隧道建设中大规模应用。由十后构机的技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有德国、口本的几家企业能生产，每台售价高达400万到600万美兀。2004年，德国海瑞克公司和北京首钢联合在北京建立了后构机生产基地，2005年9月二台后构机下线。在后构机的选型和工程应用方面，我国积累了大量的经验和工程数据，在后构机的关键部件的研发方面，我国几乎还是空白。作为后构施工消耗品之一的后构机刀具，类型繁多，结构复杂，在不同的地层特征下有着不同的性能要求，我国专门针对后构机刀具的研究在2003年以前也鲜见报道。随着北京地区地铁后构施工的开展，针对北京地区独特的地质特征，2002年开始，以北京工业大学为首的课题组展开了对北京地
区后构机刀具失效分析、修复及国产化的研究。
沈阳日报/2007年//11月//5日/第002版
综合要闻
京城盾构机“巨无霸”来沈效力
杜一鸣
本报讯(记者杜一鸣)重达数白吨、单程运费100余万元、换一日“牙齿”就需30余万元……
能有如此派头、如此开销的当数地铁盾构机“巨无霸”了。11月4日，记者在中国建筑工程总公
司负责施工的地铁云峰北街站盾构井现场获悉，再过20天，首都转战来沈的盾构机将轰鸣起航，
这将是沈阳地下昂首掘进的第四台盾构机。
超级体形难“挤”高速路
这儿天，地铁云峰北街站成为媒体关注的焦点，不仅因为下月沈阳北方重工倾力打造并首个
应用于沈阳地铁的盾构机将在此处下井组装，还因为一位首都“来客”而备受关注。中国建筑工
程总公司相关负责人土延北指着工人i1，在组装的白色盾体说:“这台机器是刚从北京地铁十号线
‘燕莎’商场门日掘完2.2公单出来后运抵沈阳的。”由于盾构机“体态丰盈”，运输自然要费尽
周折。运输前，先将刀盘、前盾、中盾、尾盾分别装在四个大拖车上，通过普通公路运抵沈阳，
耗时一个星期。由于盾构机很“胖”，没能通过京沈高速公路。土延北说，“不是路不够宽，是高
速公路收费日有点儿窄，没能挤过去，只好走便道，一个星期下来，盾构机光运费就达100多万
元。”
25日起向铁西广场站方向挺进
盾构机零部件经过一段时间的紧张组装，日前基本连接成体。在地下16米处，工作人员指
着70余米的盾构机说，日前只是在连接疏通油路、电路等附属设备，其后在经过10余天调试后，
再将地面上那个1万伏特的高压电力设备连接好，盾构机就可以i1，式向铁西广场站方向掘进了，
预计始发时间在11月25日。云峰北街站至铁西广场站单程900米，计划在明年3月掘进到头，
9月底至10月初返回云峰北街站，完成双线隧道掘进。
值得一提的是，在盾构机前盾的i1面，记者首次日睹了红彤彤的盾构“牙齿”一一刀盘，项
日副经理杨福生介绍，这可是从北京地铁十号线下来后全副武装的新刀盘。由于这台盾构机刀盘
性能良好，在掘进北京地铁单线1.1公单出来后，盾构刀盘上的刀具仍然有儿副具有可利用性，
考虑到沈阳的地质条件以砂砾为卞，施工方特意为其配了一日新“牙齿”。据介绍，刀盘上的一
副刀具就需1.6万元，镶上崭新的满日“牙齿”需要30余万，而有了这日好“牙”，从头掘到尾
中间就不用换刀盘了。
掘进中大转弯减少地铁拐直角
这台首都来沈的盾构机一经掘进，就要接受挑战，杨福生介绍，在盾构机快要掘进近600米
处将要大转弯300多米，当然设计上如此转弯不是考验盾构机，而是为了减少未来地铁列车拐直
角弯。
据介绍，如果施工中不拐一个合适的弯度，在建设大路与云峰北街站作直角处理，将来地铁
列车在运行中会有安全隐患，并影响到列车行进速度。中国建筑工程总公司相关负责人表示，施
工前还将聘请国内专家来沈把脉，严格控制沉降指数，由于盾构机与地面还有12-13米的距离，
对地面建筑影响将微乎其微。
南京日报/2008年//2月/22日/第A03版
民生
目击长江隧道盾构机掘进江底
本报通讯员黄长随朱萍本报记者黄伟清
昨天下“!几5点，浦日区火药洲离浦日经济开发区不远的长江隧道工地。
“这个大家伙己经进洞，现在看不到它的全貌了。”南京长江隧道有限责任公司总经理尚清
喜说，长江隧道盾构机的设计工作速度为20毫米/分钟，由于进洞后前100米属试掘进阶段，因
此前进速度更慢，每天像蜗牛一样爬行。
记者在盾构机前方紧邻“刀盘”的工作舱内看到，机器在轰鸣声工作。现场一技术专家介绍，
“刀盘”的工作原理可简单比作是一把剃须刀，在前进过程中逐渐将泥土砂石变
成碎块，再排放
到“刀盘”后的“储藏室”内。
在工作舱两侧，各有一条直径约1米的竹道连接“刀盘”，通往始发井外。“这两个竹道，一
个是进浆竹，一个是出浆竹。”技术人员说，进浆竹从外界引入稀释的泥水在这单进行混合，夹
杂着碎块的浑浊泥水再从出浆竹排出，进入地面泥水分离器内进行沉淀，沉淀物被运出，稀释的
泥水再次注入“储藏间”进行运输。
这时，盾构机底部的传送带运送来一片水泥预制竹片，工作舱内仲出一个圆弧形的“大吸盘”，
吸住预制竹片后向上旋转，贴到了墙面上。技术人员介绍说，竹片每片宽2米、厚60厘米，10
个为一环，这些竹片形成了刚挖掘出的隧道的支撑，确保隧道不因外界压力而坍塌。
“你别看盾构机前进速度慢，但只要盾构机经过，隧道就基本成形了。”一技术人员说，由
于这台价格3亿元的盾构机非常先进，在前进的同时会自动在圆形隧道内架设箱
人民铁道/2010年//1月//24日/第A02版
综合新闻
我国全断面大直径硬岩掘进机制造空白被填补
记者杨建光通讯员付伟
本报成都1月23日电(记者杨建光通讯员付伟))1月20日，成都南车隧道装备有限公司为兰
渝铁路西秦岭隧道生产的两台直径10.23米全断面硬岩掘进机((TBM)竣工下线，填补了我国全断
面大直径硬岩掘进机制造的空白。成都南车隧道装备有限公司由此成为我国西部唯一一家同时具
备硬岩掘进机和软土盾构机制造技术的企业。
首批两台TBM将专门用于兰渝铁路西秦岭左右两条超长隧道的挖掘。该掘进机直径10.23
米，每台重1500吨、长172米，是专门针对西秦岭隧道高应力、高水压、高地温、易岩爆的地
质特点研制的。
为推进我国隧道掘进机产业化发展，在铁道部、四川省的大力支持下，成都南车隧道装备有
限公司在成都市龙泉释国家级经济技术开发区组建成立。该公司以铁路隧道施工和城市地铁建设
为依托，专门研制生产隧道掘进机和铁路隧道快速施工装备。
据该公司负责人介绍，他们携乎当今世界上研制TBM最早，生产TBM数
量最多，TB M全
球市场占有率最高、研发实力最强的美国罗宾斯公司，大力开展隧道装备研制和市场推广工作。
日前，该公司己初步形成了年产15台隧道掘进机的能力，成为四川建设西部经济发展高地
的重要支撑力量。
科技日报/2009年//10月/19日/第003版
综合新闻
我西部地区首台地铁盾构机成都下线
记者盛利
本报讯(记者盛利)近日，我国西部地区首台地铁盾构机一一成都南车隧道装备制造公司
首台地铁盾构机竣工下线，标志着我国隧道施工装备现代化战略取得重要成果。
隧道掘进设备是具有世界先进水平、技术含量极高的重型工程机械，集液压、机电控制、激
光导控等技术于一体，代表一个国家重型装备的制造水平。其中，盾构机是地下“土行孙”，随
着我国城市地铁建设的加快，具有更为广泛的应用空间。
为推进我国隧道掘进机产业化发展，2007年，南车资阳机车公司在成都组建成都南车隧道装
备制造公司，通过与美国罗宾斯公司合作，建成我国西部规模最大的隧道掘进机专业化制造基地。
今年5月成都南车隧装公司首台土压平衡盾构机i1，式投产，并于7月进入总装，10月15日i1，式
下线。
据介绍，这台盾构机总重量400多吨、全长80余米，将用于成都地铁2号线18标段的隧道
施工。由于成都是日前国内拟开通地铁城市中地质条件最为复杂、挖掘难度最大的城市，在设计
制造中盾构机专门增加了卞机头部泡沫喷射孔，用于软化、润滑土层，使砂卵石地层更易掘进。
据中国南车策事长赵小刚介绍，日前成都南车隧道公司己初步形成年产15台隧道掘进机的
能力，并先后获得成都、西安、郑州地铁和广东穗莞深铁路、兰渝铁路西秦岭隧道等各类隧道掘
进机设备订单。而我国铁路隧道掘进的“巨无霸”一一兰渝铁路西秦岭隧道直径10.2米的硬岩隧
道掘进机，也己在此上线生产并将于今年年底下线。届时将填补我国大型直径硬岩掘进机制造空
白。
郑州日报/2010年/1月/12日/第001版
郑州立项造硬岩盾构机
计划三年内产业化
记者武建玲
本报讯(记者武建玲)由中铁隧道装备制造有限公司承担的河南省重大科技专项“硬岩盾
构成套装备关键技术研究及应用”项日近日通过省科技厅组织的立项评审。专家认为，该项日研
制的硬岩盾构整机完成后将填补国内空白，为实现硬岩盾构产业化打下基础，并将促进我国特别
是我省重大装备产业发展和技术进步。
我国地铁与轻轨建设己进入全面发展阶段，盾构及硬岩掘进机设备需求量大。硬岩盾构性能
介于复合盾构和硬岩掘进机之间，是在融合盾构和硬岩掘进机技术基础上进行的技术创新，造价
与复合盾构相当，是硬岩掘进机的1/3 0
刚冈}J落户郑州经济技术开发区的中铁隧道装备制造有限公司是一家长期从事盾构及成套设
备研发、生产的企业，具有生产盾构的技术优势。该项日总投资sloo万元，其中省级应用技术
研究与开发资金投入2700万元，企业投入5400万元。将依托现有工程项日一一重庆市轨道交通
六号线_期，实施期为二年，2012年，实现产业化，首批生产7台。
盾构机构造及工作原理简介分析
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。 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前盾 中盾 后盾
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) 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
盾构机结构详解
盾构机技术讲座 一.盾构机结构（EPB总体结构图） 盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧洞开挖设备,它集和了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能，目前，盾构机已成为地下交通工程及隧道建设施工的首选设备被广泛使用。其优点如下: 1. 不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。 2. 能够经济合理地保证隧道安全施工。 3. 盾构的掘进、出土、衬砌、拼装等可实行自动化、智能化和施工运输控制信息化。 4. 掘进速度较快，效率较高，施工劳动强度较低。 5. 地面环境不受盾构施工的干扰。 其缺点为： 1. 盾构机械造价较高。 2. 在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大。 3. 隧道曲线半径过小或埋深较浅时难度较大。 4. 设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂。 盾构作为一种保护人体和设备的护体，其外形（断面形状）随所建的工程要求不同有圆形、双圆形、三圆形、矩形、马蹄形、半圆形等。（如：人行道方形能最大限度的利用空间、过水洞马蹄形符合流体力学、公路隧道半圆形利用下玄跑车）。而因圆形断面受力好、圆形盾构设备制造相对简单及成本相对低廉，绝大部分盾构还是采用传统的圆形。 为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同，盾构机可分为三种类型、四种模式：
三种类型： （1）软土盾构机； （2）硬岩盾构机； （3）混合型盾构机。 四种模式： （4）开胸式； （5）半开胸式（半闭胸式、欠土压平衡式）； （6）闭胸式（土压平衡式）； （7）气压式。 软土盾构机适应于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩。刀盘只安装刮刀，无需滚刀。 硬岩盾构机适应于硬岩且围岩层较致密完整，只安装滚刀，不需要刮刀。 混合盾构机适应于以上两种情况，适应更为复杂多变的复合地层。可同时安装滚刀和刮刀。 气压盾构是在加气压状态下的施工模式，即可用于泥水加压式盾构机，也可用于土压平衡式盾构机。
盾构主要参数的计算和确定
盾构主要参数的计算和确定 1、盾构外径： 盾构外径D=管片外径D S+2(盾尾间隙δ+盾尾壳体厚度t) 盾尾间隙δ--为保证管片安装和修复蛇行,以及其他因素的最小富余量，一般取25—40mm; 结合五标地质取多少? 2、刀盘开挖直径： 软土地层，一般大于前盾0—10mm,砂卵石地层或硬岩地层，一般大于前顿外径30mm,五标刀盘开挖直径如何确定的? 3、盾壳长度 盾壳长度L=盾构灵敏度ξx盾构外径D 小型盾构D≤3.5M，ξ=1.2—1.5；中型3.5M＜D≤9M，ξ=0.8—1.2； 大型盾构D＞9M；ξ=0.7—0.8； 4、盾构重量 泥水盾构重量=（45---65）D2，由于本线路存在线下溶土洞的可能，再掘进中能否通过此核算，盾构主机是否沉陷？ 5、盾构推力 盾构总推力F e=安全储备系数AX盾构推进总阻力F d 安全储备系数A---一般取1.5---2.0。 盾构推进总阻力F d=盾壳与周边地层间阻力F1+刀盘面板推进阻力F2+管片与盾尾间摩擦力F3+ 切口环贯入地层阻力F4+转向阻力F5+牵引后配套拖车阻力F6 盾壳与周边地层间阻力F1计算中，静止土压力系数或土的粘聚力取盾体范围内的何点的？ 刀盘面板推进阻力F2，对于泥水盾构或土压盾构土仓压力如何确定的？ 管片与盾尾间摩擦力F3中，盾尾刷与管片的摩擦系数取偏大好吗？盾尾刷内的油脂压力如何定？ 计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？ 6、刀盘扭矩 刀盘设计扭矩T=刀盘切削扭矩T1+刀盘自重形成的轴承旋转反力矩T2+刀盘轴向推力形成的旋 转反力矩T3+主轴承密封装置摩擦力矩T4+刀盘前面摩擦扭矩T5+刀盘圆周摩擦反力矩T6+刀盘 背面摩擦力矩T7+刀盘开口槽的剪切力矩T8 刀盘切削扭矩T1中的切削土的抗压强度q u如何确定？ 刀盘轴向推力形成的旋转反力矩T3 计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？ ， 刀盘圆周摩擦反力矩T6计算中，土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？ 刀盘背面摩擦力矩T7中土仓压力P W如何确定？ 7、主驱动功率 主驱动工率储备系数一般为1.2---1.5，主驱动系统的效率η如何确定？ 8、推进系统功率 推进系统功率W f=功率储备系数A W X最大推力FX最大推进速度VX推进系统功率ηW 功率储备系数A W一般取1.2---1.5, 最大推力F、最大推进速度V如何定？ 推进系统功率ηW=推进泵的机械效率X推进泵的容积率X连轴器的效率 9、同步注浆能力 每环管片理论注浆量Q=0.25X(刀盘开挖直径D2—管片外径D S2)X管片长度L 推进一环的最短时间t=管片长度L/最大推进速度v 理论注浆能力q=每环管片理论注浆量Q/推进一环的最短时间t 额定注浆能力q p=地层的注浆系数λX理论注浆能力q/注浆泵效率η 地层的注浆系数λ因地层而变一般取1.5---1.8。
盾构掘进主要参数计算方式
目录 1、纵坡 (1) 2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法 (1) 2.1深埋隧道土压计算 (3) 2.2浅埋隧道的土压计算 (3) 2.2.1主动土压力与被动土压力 (3) 2.2.2主动土压力与被动土压力计算： (4) 2.3地下水压力计算 (4) 2.4案例题 (5) 2.4.1施工实例1 (5) 2.4.2施工实例2 (7) 3、盾构推力计算 (9) 4、盾构的扭矩计算 (9) 1、纵坡 隧道纵坡：隧道底板两点间数值距离除以水平距离 如图所示：隧道纵坡=（200-100）/500=2‰ 注：规范要求长达隧道最小纵坡>=0.3%,最大纵坡=<3.0% 2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法 根据上述对地层土压力、水压力的计算原理分析，笔者总结出在土压平衡盾构的施工过程中，土仓内的土压力设置方法为：
a、根据隧道所处的位置以及隧道的埋深情况，对隧道进行分类，判断出隧道是属于深埋隧道还是浅埋隧道（一般来说埋深在2倍洞径以下时，算作是浅埋段，2倍以上算深埋)； b、根据判断的隧道类型初步计算出地层的竖向压力； c、根据隧道所处的地层以及隧道周边地地表环境状况的复杂程度，计算水平侧向力； d、根据隧道所处的地层以及施工状态，确定地层水压力； e、根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，考虑0.010～0.020Mpa 的压力值作为调整值来修正施工土压力； f、根据确定的水平侧向力、地层的水压力以及施工土压力调整值得出初步的盾构施工土仓压力设定值为： σ初步设定=σ水平侧向力＋σ水压力＋σ调整 式中， σ初步设定－初步确定的盾构土仓土压力； σ水平侧向力－水平侧向力； σ水压力－地层水压力； σ调整－－修正施工土压力。 g、根据经验值和半经验公式进一步对初步设定的土压进行验证比较，无误时应用施工之中； h、根据地表的沉降监测结果，对施工土压力进行及时调整，得出比较合理的施工土压力值。
国内外主要盾构机制造商一览
国内外主要盾构机制造商一览 2012年1月16日 12:31:33楼主股市直播室 操盘宝大赛盛装启航一码通24小时万三开户翻倍牛股涨停基因股本文属《建设机械技术与管理》独家向中国工程机械品牌网供稿，如需转载请注明来源和作者，违者必究！ 国内： 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(600820,股吧)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(601390,股吧)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(601186,股吧)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。 北京华隧通掘进装备有限公司 由秦皇岛天业通联(002459,股吧)重工股份有限公司于2008年出资设立，与日本日立造船株式会社、北京交通大学隧道中心和石家庄铁道大学机械工程分院合作，以日立造船的掘进机制造技术为依托， 从事隧道掘进装备及相关配套的科研、设计、产销、服务于一体的专业公司。该公司制造的目前国内地铁 最大的直径10.22m土压平衡盾构机已交付使用，用于北京14号线地铁试验段隧道施工。 中交天和机械设备制造有限公司 由中国交通建设股份有限公司的下属公司中交天津航道局有限公司和中和物产株式会社合资成立，2010年4月2日注册，公司位于江苏省常熟经济开发区高新技术产业园。 该公司专业从事盾构机、全断面硬岩掘进机的设计与制造，以及相关产品的维修、租赁、咨询和技术服务，可制造直径达16米的盾构机。 成都南车隧道装备有限公司
盾构机的结构工作原理
1 盾构机的工作原理 1．1盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，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，再通过竖井运至地面。 1．2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坍或隆起，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。 1．3管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 2 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为6．28m，总长65m，其中盾体长8．5m，后配套设备长56．5m，总重量约406t，总配置功率1 577kW，最大掘进扭矩5 300kN·m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾休、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。 2.1盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。 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，推力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30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，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，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。 中盾的后边是尾盾，尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接可以使盾构机易于转向。
国内盾构机情况调查报告
沈阳地铁一号线盾构机供应方案报告 一、编制目的 盾构法施工具有施工进度快、工程质量安全易于保证、施工技术 先进等优点，城市地铁施工中采用盾构法施工的比重越来越大，沈阳地 铁一号线一期工程中 12 个区间（约 11.953km）采用盾构法施工，其中 先开工段中的黄～洪区间采用盾构法施工。盾构机造价较高，有些施 工单位在国内其它城市地铁施工中已购置盾构机；同时沈阳重型厂已经 与德国盾构生产企业签订协议合作生产盾构，因此有必要从保证地铁工 程质量进度、合理利用现有盾构资源和拉动地方经济的角度出发，对地 铁一号线盾构机供应情况进行研究。 二、地铁一号线盾构机概况 根据地铁一号线总体设计工程筹划，沈阳地铁一号线采用8 台盾 构机施工，盾构机外径为 6.3m 左右，隧道外径 6.2m，内径 5.5m，管 片厚度350mm，与上海、南京、天津等城市相同。国内还有另外一 种外径尺寸，隧道外径 6m，内径 5.4m，管片厚度 300mm，北京、广州、深圳等城市采用这种形式。两种隧道结构形式的建筑限界都是 φ5200mm，均满足A/B型车辆的要求，考虑拼装及施工误差，断面裕 量值定为 150mm（或 100mm）；管片厚度与结构受力及防水要求有关 为 350mm（或 300mm）。两种形式管片的浇注混凝土量差 1.06m3/延米，造价差为 400 元，全线造价差约 880 万元。盾构机外径相差 20cm，造价可能存在一定差别，同时对管片制作生产也有影响。建议在初步
设计前，由总工办组织总体设计单位、初步设计单位、盾构供应商、 施工商等单位进行研究，拿出决定性意见，以便进行盾构资源的摸底 及生产准备工作。 三、盾构机供应方式 国内盾构法施工盾构机供应有两种方式：一种是建设单位提供盾 构机，施工单位租赁设备（上海地铁）；另一种是施工方自带盾构（其 它城市）。 1、建设单位提供盾构机租赁 建设单位与盾构制造商签订购买合同，负责盾构的选型、订货、 运输及维修保养。上海地铁 1 号线最早采用该种方式，主要原因是盾 构机作为地铁 1 号线外方融资采购的设备提供给建设单位。采用该种 方式，建设单位需要设置专门的管理机构，配备专业的技术人员和管 理人员。采用该种方式的优点之一是甲方采购盾构，对盾构机供应厂 商有选择权和控制权，有利于地方企业生产的盾构进入沈阳地铁；同时可以获得一定的经济效益。缺点是：盾构机管理、协调维修工作繁 杂，施工过程中盾构机出现问题时施工方与供应方可能相互推诿，甲方有一定的责任和风险；建设单位必须通过公开招标采购盾构，确保 地方企业盾构机中标在操作上有一定的风险和难度。除上海地铁外， 其它城市均未采取该种方式。因此，不建议采用该种方式。 盾构机的价格约为 450 万美元（德国），盾构租赁费用约 1 万元/m，维修费用约占设备总费用的 10％左右，现在尚未进行具体的承 包核算。
盾构机国内生产厂商介绍
盾构机国内生产厂商介绍 上海隧道工程股份有限公司机械厂 中国广州广重企业集团 首钢集团重型机械有限公司 武重集团公司 上海隧道设备有限公司 大连重工 上海振华港机集团 上海沪东造船厂 中国沈阳重型机械集团有限责任公司 秦皇岛华隧通 https://www.360docs.net/doc/4b13021103.html, 盾构机国外生产厂商介绍： 德国海瑞克公司 美国罗宾斯公司 法国迈通公司 日本三菱重工 川崎重工 日立公司 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。 (一).日本三菱重工（MitsubishiHeavyIndustries,Ltd.） 日本三菱是一家具有100多年历史的企业集团，目前的经营范围除保持传统的造船业、汽车制造业和化工业外，还涉及金融领域，近些年来并涉足核能源、宇宙航天、生态环境和深海开发等尖端技术领域；其属下的直系企业有29家，三菱重工是其中的一家，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。 从1939年制造日本第一台手掘盾构机起，至2003年神户造船所就一共制造了1608台盾构机，其中包括土压平衡、泥水平衡、双圆、三圆、MMST等各种类型，数量和种类可谓世界第一，技术居国际之首。如开挖英法海峡交通隧道用的盾构机，其中就有两台是该公司制造的。曾向法国里昂地区提供直径为11m的土压平衡式盾构机，为上海延安东路第二条过江隧道工程生产泥水加压式盾构机，为东京湾海底隧道生产了直径14.14m的泥水加压式盾构机等。 在这1608台盾构中，日本三菱创造了多个第一。除第一台日本手掘盾构外，1970年三菱制造了日本最早的泥水盾构，直径7290mm；1986年制造了马蹄形机械挖掘盾构；1989年为英法海峡隧道提供了2台土压盾构；1991年制造了马蹄形的ECL盾构；1992年为法国里昂高速公路制造了直径为10.96m的土压盾构；1993年制造了迄今最大的双圆盾构；1994年为日本东京湾隧道制造了3台当时最大的泥水盾构；1995年制造了三圆盾构；1996年，为满足共同沟施工需要，制造了
土压平衡式盾构机原理
本文主要介绍的是海瑞克公司生产的土压平衡式盾构机的工作原理，组成部分及各组成部分在施工中的应用。 0引言 我单位承担修建深圳地铁—期工程第七标段华强至岗厦区间内径为5．4m的双线隧道的施工任务，根据施工地段地层自立条件差，地下水较丰富的特点，购进了两台德国海瑞克公司生产的世界上最先进的土压平衡式盾构机。这两台盾构机都由西门子公司的S7-PLC自动控制系统控制，配备了机电一体化的液压驱动系统、同步注浆设备、泡沫设备、膨润土设备及SLS-T隧道激光导向设备，并可在地面监控室对盾构机的掘进进行实时监控。本文将就盾构机的工作原理、盾构机的组成、及各组成部分的功能结合实际施工情况做一简要阐述。 1 盾构机的工作原理 1．1盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，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，再通过竖井运至地面。 1．2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坍或隆起，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。 1．3管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 2 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为6．28m，总长65m，其中盾体长8．5m，后配套设备长56．5m，总重量约406t，总配置功率1 577kW，最大掘进扭矩5 300kN·m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾休、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。 2.1盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。 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，推力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
国内外隧道盾构机技术发展趋势与应用
国内外隧道盾构机技术发展趋势与应用 盾构机是一种专业工程机械，它主要用于在地下施工中开挖隧道。随着盾构掘机的发展，它集成了信息、光、电、传感、液、机、技术于一体，涉及地质、测量、电气、液压、机械、等多门技术，具有土碴运输、土体切削、衬砌隧道等功能，而且对于不同的地质进行相应的方案设计，准确性很高。文章介绍了盾构机的历史及其在具体工程中的应用与发展方向。 标签：盾构机；发展；长沙地铁 盾构机主要由动力部分、顶进主轴、导向系统、刀盘系统、纠偏系统、中继顶进系统、排运岩土机构以及等几个部分组成。盾构掘进机的工作原理就是一个圆柱形的钢件沿隧洞轴线一边对土壤进行开挖，一边同时向前推进。这一钢件壳的作用是负责分担来自周围土层的压力，起到对正在施工作业隧洞的保护以及支撑作用，排土、挖掘、衬砌等作业都在该圆柱组件的支撑下进行。由于工作原理的不同，盾构机主要有混合型、泥水加压式、土压平衡盾构等多种。考虑到盾构机给实际工程带来了极大的便利，因此已经应用于许多地铁、市政、水电、等许多地下工程。 1 盾构机发展溯源 盾构机从发明那天起距今已经有180多年的历史，第一台盾构机诞生在英国，后由日本、德国不断发展壮大。盾构机的发展主要有三个阶段，盾构机的发明，盾构机的发展普及，盾构机的发展完善，随着科技的发展，盾构技术不断完善进步，从而为世界的隧道建设做出了重要的贡献。 1.1 第一台盾构机的诞生 1818年，英国工程师布鲁诺尔在一次偶然的情况下通过船板上的蛀孔，发现这种虫子在前进的过程中利用自身的分泌物涂在孔的周围来支撑周围物质得到启示，后来他完善了构思，发明了一种圆形铁壳，同时利用千斤顶在土壤中推进，在铁壳里的工人一边挖掘，一边衬砌轨道。从此世界上第一台盾构机便问世了。 1.2 盾构机在世界各国进一步发展普及 19世纪末到20世纪初盾构技术相继传入德、日、美等国，并得到了很大的发展。1892年，美国率先发明了掘削工作面封闭不能直接观察到施工面作业的封闭式盾构，必须辅以多种监控装置来控制掘削面工作。1931年苏联利用盾构机建造了莫斯科地铁隧道，施工中首次使用了化学注浆和冻结工法。自此，这种施工方法得以传播，并在全球范围内广受欢迎。 1.3 现代盾构机的进步和完善
海瑞克盾构机基本参数
海瑞克土压6.3m盾构基本参数 名称技术参数备注 管片设计 外径6米 内径5．4米 管片宽度1．5米 数量5+1 盾体 前体 6.25x6.25x2.9米86.5吨 中体 6.24x6.24x2.58米80吨 前盾数量1个 中盾数量1个 直径6．25米不计耐磨堆焊层 长度(前体和中体) 4．68米螺栓连接并带密封盾构类型土压平衡 300米 盾构最小水平转弯 半径 最大工作压力3BAR 土压传感器(数量) 5个 气闸连接法兰1个 1个 螺旋输送机连接法 兰 盾尾 6.23x6.23x3.61米30吨 盾尾数量1个 型式绞接 长度3．61米 密封3排钢丝刷 注浆口4个DN50,单管 推进油缸液压 数量30个10组双缸+10组单缸分组数量4组 推力34 210KN 最大300BAR 行程2米 工作压力300BAR 伸出速度80mm/min 所有油缸 绞接油缸 类型被动式 数量14个 行程150 mm 刀盘 6.28x6.25x2.6米65吨 数量1个 形式装配有滚刀式 直径6．28米
旋转方向左/右 刀具配置4把17寸中心双刃滚刀，32把17寸单刃滚刀，28把齿刀（250 mm 宽），8组边刮刀（1组两把）。 8个 刀盘上泡沫喷嘴数 量 中心回转体1个 刀盘驱动 数量1个 形式液压驱动 液压马达数量9个 额定转矩6000KNm 最大脱困扭矩7150KNm 转速0~4.5转/分 功率945KW 3x315KW 主轴承形式固定式 人闸 数量1个 形式双仓 直径1．6米 工作压力3BAR 测试压力4．5BAR 额定人数（容纳）3+2 主仓/副仓 管片安装器 管片安装器及行走 5．0x4.0x3.8米22吨 梁 数量1个 形式中心回转式 抓紧系统机械式 自由度6个 旋转角度+/—200度比例控制 管片宽度1．2/1．5米 纵向移动行程2米比例控制 控制装置无线、有线控制 螺旋输送机 形式双螺旋转、有轴式 1号螺旋输送机13.4x1.2x1.4米23吨 长度13．4米 直径800mm 功率160KW 最大扭矩198 KNm 拖困扭矩225 KNm 转速1~22转/分无级调速 285方/时100%充满时 最大出土量（理论 值）
中国盾构
海瑞克公司 HERRENKNECHT 土压平衡盾构机? 6,250mm Building the future together 中国盾构网：ｗｗｗ．ｚｇｄｕｎｇｏｕ．ｃｏｍ 中国盾构网：ｗｗｗ．ｚｇｄｕｎｇｏｕ．ｃｏｍ中国盾构网：ｗｗｗ．ｚｇｄｕｎｇｏｕ．ｃｏｍ
目录 目录 (1) 1工程概述 (4) 1.1隧道数据 (4) 1.2地下水 (4) 1.3混凝土管片的设计 (4) 1.4轨道延伸 (4) 1.5辅助设备 (4) 1.5.1管片运输 (4) 1.5.2注浆 (4) 1.5.3渣车 (5) 1.6基本设计 (5) 1.6.1个别部件的主要特征及作用 (5) 1.6.2人员安全 (6) 1.6.3隧道安全 (6) 2功能（EPB盾构机） (7) 2.1概况 (7) 2.2开挖 (7) 2.3复合模式 (8) 2.3.1土压平衡模式 (8) 2.3.2开放模式 (8) 2.4控制 (8) 2.5管片拼装循环 (8) 3技术参数 (9) 4供货范围 (13) 5盾体 (16) 5.1概述 (16) 5.2前体和中体 (16) 5.3盾尾 (16) 5.4土压传感器 (17) 5.5排水 (17) 5.5.1概述 (17) 5.5.2技术数据 (17) 6刀盘 (17) 6.1概述 (17) 6.2结构 (17) 6.3钢结构 (18) 6.4切削刀具 (18) 6.5耐磨保护 (18) 6.6刀具更换 (18) 7刀盘驱动 (19) 7.1概述 (19) 7.2齿轮箱，驱动齿轮 (19) 7.3主轴承 (19) 7.4密封系统 (19) 7.5主驱动输出 (20) 8管片安装器 (20) 8.1概述 (20)
盾构机操作及参数控制
盾构机操作及参数控制 目前，住总集团大多采用德国海瑞克盾构机、日本小松及日立盾构机，现就其小松盾构机操作情况及参数控制作如下总结： 1 开机前准备 1) 检查延伸水管、电缆连接是否正常； 2) 检查供电是否正常； 3) 检查循环水压力是否正常； 4) 检查滤清器是否正常； 5) 检查皮带输送机、皮带是否正常； 6) 检查空压机运行是否正常； 7) 检查油箱油位是否正常； 8) 检查脂系统油位是否正常； 9) 检查泡沫原液液位是否正常； 10)检查注浆系统是否已准备好并运行正常； 11)检查后配套轨道是否正常； 12)检查出碴系统是否已准备就绪； 13)检查盾构操作面板状态：开机前应使螺旋输送机前门应处于开启状态，螺旋输送机的螺杆应伸出，管片安装模式应无效，无其它报警指示； 14)检查测量导向系统是否工作正常； 若以上检查存在问题，首先处理或解决问题，然后再准备开机。 15)请示技术负责人并记录有关盾构掘进所需要的相关参数，如掘进模式，土仓保持压力，线路数据，注浆压力等； 16)请示设备机修负责人并记录有关盾构掘进的设备参数； 17)若需要则根据技术负责人和设备机修负责人的指令修改盾构参数； 2 开机 1)确认外循环水已供应，启动内循环水泵； 2)确认空压机冷却水阀门处于打开状态，启动空压机； 3)根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式，即选择采用行程控制还是采用压力控制模式；
4)在“报警系统”界面，检查是否存在当前错误报警，若有，首先处理； 5)将面版的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、推进油缸压力调节旋扭、盾构推进速度旋扭等调至最小位； 6)启动前后液压泵站冷却循环泵，并注意泵启动是否正常，包括其启动声音及振动情况等。以下每一个泵启动情况均需注意其启动情况； 7)依次启动润滑脂泵（EP2）、齿轮油泵、HBW 泵、内循环水泵； 8)依次启动推进泵及辅助泵； 9)选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统； 10)启动盾尾油脂密封泵，并选择自动位；至此，盾构的动力部分已启动完毕，下面根据不同的工序进一步进行说明。 3掘进 1)启动皮带输送机 2)启动刀盘 根据测量系统面版上显示的盾构目前旋转状态选择盾构旋向按钮，一般选择能够纠正盾构转向的旋转方向； 选择刀盘启动按扭，当启动绿色按钮常亮后。并慢慢右旋刀盘转速控制旋钮，使刀盘转速逐渐稳定在 2rpm 左右。严禁旋转旋钮过快，以免造成过大机械冲击，损机械设备。此时注意主驱动扭矩变化，若因扭矩过高而使刀盘启动停止，则先把电位器旋钮左旋至最小再重新启动； 3)启动螺旋输送机 慢慢开启螺旋输送机的后门； 启动螺旋输送机按钮，并逐渐增大螺旋输送机的转速； 4)按下推进按钮，并根据 ZED 屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度； 5)至此盾构开始掘进； 4土仓压力调整 1)如果开挖地层自稳定性较好采用敞开式掘进，则不用调正压力，以较大开挖速度为原则； 2) 如果开挖地层有一定的自稳性而采用半敞开式掘进，则注意调节螺旋输送机的转速，使土仓内保持一定的渣土量，一般约保持 2/3左右的渣土。
盾构机构造及工作原理简介(一)
盾构机构造及工作原理简介(一) 伴随着2012年我司在新行业拓展上的力度不断加大，轨道交通这个名词也越来越多的出现在公司会议及公告中。而盾构机作为我司进入轨道交通行业的切入点，在我司的发展战略中占据着重要地位。那么盾构机究竟是一种什么样的设备呢？盾构机是如何工作的呢？而我们港迪电气的产品在盾构机这样一个大型设备中又起到了什么作用呢？ 下面，本文会通过盾构机的起源及发展史、盾构机在中国的发展历程、盾构机概述、盾构机的构造及工作原理、盾构机上的电力系统，中国盾构机的现状及发展前景六个方面来介绍盾构机的产生与发展，并逐渐解答上述问题。 一、盾构机的起源和发展史 盾构发明于19世纪初期，首先应用于开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。1818年，法国的布鲁诺尔(M.I.Brune1)从蛀虫钻孔得到启示，最早提出了用盾构法建设隧道的设想，并在英国取得专利。下图为布鲁诺尔注册专利的盾构。 布鲁诺尔构想的盾构机机械内部结构由不同的单元格组成，每一个单元格可容纳一个工人独立工作并对工人起到保护作用。采用的方法是将所有的单元格牢靠地装在盾壳上。当时布鲁诺尔设计了两种方法，一种是当一段隧道挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠向前推进；另一种方法是每一个单元格能单独地向
前推进。（第一种方法后来被采用，并得到了推广应用，演变为成熟的盾构法）。此后，布鲁诺尔逐步完善了盾构结构的机械系统，设计成用全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳，衬彻紧随其后的方式。 1825年，他第一次在伦敦泰晤土河下开始用一个断面高6.8m、宽11.4m，并由12个邻接的框架组成的矩形盾构修建隧道。如下图，第一台用于隧道施工的盾构机，其每一个框架分成3个舱，每一个舱里有一个工人，共有36个工人。 泰晤士河下的隧道工程施工期间遇到了许多困难，在经历了五次以上的特大洪水后，直到1843年，经过18年施工，才完成了全长458m的第一条盾构法隧道。 1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助解决隧道涌水。 1865年，英国的布朗首次采用圆形盾构和铸铁管片，1869年用圆形盾构在泰吾士河下修建外径2.2m的隧道。 1866年，莫尔顿申请“盾构”专利。盾构最初称为小筒(cell)或圆筒(cylinder)，在莫尔顿专利中第一次使用了“盾构” ( shield )这一术语。 1874年，工程师格瑞海德发现在强渗水性的地层中很难用压缩空气支撑隧
盾构选型及参数计算方法
盾构选型及参数计算方法 1.1、序言 盾构是一种专门用于隧道工程的大型高科技综合施工设备，它具有一个可以移动的钢结构外壳（盾壳），盾构内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置，进行土层开挖、碴土排运、衬砌拼装和盾构推进等系列操作，使隧道结构施工一次完成。它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，从松散软土、淤泥到硬岩都可应用，在相同条件下，其掘进速度为常规钻爆法的4～10倍。较长地下工程的工期对经济效益和生态环境等方面有着重大影响，而且隧道工程掘进工作面又常常受到很多限制，面对进度、安全、环保、效益等这些问题，使用盾构机无疑是最好的选择。些外，对修建穿越江、湖、海底和沼泽地域隧道，采用盾构法施工，也具有十分明显的技术和经济优势。 采用盾构法施工，盾构的选型及配置是隧道施工中关键环节之一，盾构选型应根据工程地质水文情况、工期、经济性、环境保护、安全等综合考虑。盾构的选型及配置是一种综合性技术，涉及地质、工程、机械、电气及控制等方面。 1.2盾构机选型主要原则 1.2.1盾构的选型依据 盾构选型主要应考虑以下几个因素： 1）工程地质、水文条件及施工场地大小。 2）业主招标文件中的要求。
3）管片设计尺寸与分块角度。 4）盾构的先进性、适应性与经济性。 5）盾构机厂家的信誉与业绩。 6）盾构机能否按期到达现场。 1.2.2 盾构的型式 1）敞开式型盾构 敞开式型盾构是指盾构内施工人员可以直接和开挖面土层接触，对开挖面工况进行观察，直接排除开挖面发生的故障。这种盾构适用于能自立和较稳定的土层施工，对不稳定的土层一般要辅以气压或降水，使土层保持稳定，以防止开挖面坍塌。有人工开挖盾构、半机械开挖盾构、机械开挖盾构。 2）部分敞开式型盾构 部分敞开式型盾构是在盾构切口环在正面安装挤压胸板或网格切削装置，支护开挖面土层，即形成挤压盾构或网格盾构，施工人员可以直接观察开挖面土层工况，开挖土体通过网格孔或挤压胸板闸门进入盾构。根据以往大量工程经验，通常都将挤压胸板和网格切削装置组合在一起安装在盾构上，形成网格挤压盾构。这种盾构适用于不能自立、流动性在的松软粘性土层、尤其是对隧道沿线地面变形无严格要求的工程。当盾构采用网格开挖时，应将安装在网格后面的挤压胸板部分或大部分拆除，利用网格孔对土层的摩擦力或粘结力对开挖面土层进行支护，当盾构向前推进时（一般是盾构穿越江湖、海底或沼泽地区），应将挤压胸板装上，盾构向前推进时，可将土体全部
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Komatsu 1、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。小松制造的土压平衡盾构机，在中国已有100多台的业绩，分别运用于中国北京、上海、西安、广州等十多个省市地区的地铁项目和水利项目等建设，广受好评。
盾构机参数
随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。在我国的各项施工中，盾构机的种类越来越多，其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现，笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例，结合施工中的一点经验与理解，对其控制原理和参数设置等做简要总结。 控制原理 土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制，切削刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。 土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视，土压计监测到的数值传送到PLC，PLC计算出测量值与设定值之间的差值E，通过PID 控制，自动调整螺旋机转速，使E值趋向于零，当E值大于零时，PLC发出指令，增加螺旋机转速，提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态，反之当E值小于零时，PLC 会降低螺旋机转速，以减少偏差。以保持土仓内土压平衡，使盾构机正常掘进。 主要参数 抽样周期：PID 演算处理的时间间隔，周期越短，动作越连续，但增加了单位时间的处理次数，因此PID以外的控制变慢，不需要细微变动时，可延长周期。 过滤系数：用来除去输入模拟值上的高频成分，数值越大，则过滤效果越强，系统反应也就越迟钝。 比例常数P:为了提高系统灵敏度，使土压保持在一定范围，把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数，所得结果再与目标值相比较，这个系数就是比例常数P，P 值越大，调控效果越好。 积分时间I：系统引入比例常数后，PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E, 也就是偏差被放大了P倍，这样当系统产生偏差时，可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多，形成超调现象，于是又反过来调整，这就引起螺旋机转速忽大忽小，形成振荡。为了消除振荡，引入积分环节，使操作量mv 在积分时间内逐渐完成，即螺旋机转速平稳变化，直到消除偏差。积分时间越小，调控效果越好。 微分时间：根据偏差变化率de/dt 的大小，提前给出一个相应的调节动作，从而缩短了调节时间，可以克服因积分时间太长而使恢复滞后的缺点。 参数设定 参数设置分为两步，第一步是在设备组装完毕，无负荷的状态下进行的一次调试，第二步是在掘进开始，土层稳定后，根据土层状况和操作习惯进行的微调。 1、无负荷调试 （1）比例系数P，首先不执行 I和D，I调至数值上限，D设定为 0,这样系统只执行比例动作P，变动土压目标值，制造约0.01 － 0.03Mpa 的系统偏差,接下来逐渐增大 P 值，使螺旋机转速逐渐增大，当 P 值上升到一定值时，螺旋机的旋转速度会出现大幅度地反复升降，即系统形成振荡，我们把出现振荡时P 值的 85% － 90% 设定为系统的比例系数。 （2）积分时间I，比例系数确定后，调节积分时间I，变动土压目标值，制造一个系统偏差，观察螺旋机回转速度以怎样的速度变化，继续加一定的偏差时，系统向偏差减小的方向增加或减小操作量，操作量的变化程度随积分时间I的变化而变化，此时可以根据操作人员的操作习惯来确定积分时间，一般来说，I在数值上为P值的70% 左右。 （3）微分时间D，在盾构机PID 控制中，管理对象是土仓内的土压，如果掘进速度一定，则土压与切削土量减排土量之差的时间累积成正比，另一方面，系统的控制对象是螺旋机转速，而螺旋机转速同单位时间的排土量成正比，这样从系统输入来看，系统的输出是
盾构机司机操作流程及参数控制
盾构机操作流程及参数控制1开机前准备 1) 检查延伸水管、电缆连接是否正常； 2) 检查供电是否正常； 3) 检查循环水压力是否正常； 4) 检查滤清器是否正常； 5) 检查皮带输送机、皮带是否正常； 6) 检查空压机运行是否正常； 7) 检查油箱油位是否正常； 8) 检查脂系统油位是否正常； 9) 检查泡沫原液液位是否正常； 10)检查注浆系统是否已准备好并运行正常； 11)检查后配套轨道是否正常； 12)检查出碴系统是否已准备就绪； 13)检查盾构操作面板状态：开机前应使螺旋输送机前门应处于开启状态，螺旋输送机的螺杆应伸出，管片安装模式应无效，无其它报警指示； 14)检查ZED导向系统是否工作正常； 若以上检查存在问题，首先处理或解决问题，然后再准备开机。 15)请示土木工程师并记录有关盾构掘进所需要的相关参数，如掘进模式（敞开式、半敞开式或土压平衡式等），土仓保持压力，线路数据，注浆压力等； 16)请示机械工程师并记录有关盾构掘进的设备参数； 17)若需要则根据土木工程师和机械工程师的指令修改盾构参数； 2 开机 1)确认外循环水已供应，启动内循环水泵； 2)确认空压机冷却水阀门处于打开状态，启动空压机； 3)根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式，即选择采用行程控制还是采用压力控制模式； 4)在“报警系统”界面，检查是否存在当前错误报警，若有，首先处理；
5)将面版的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、推进油缸压力调节旋扭、盾构推进速度旋扭等调至最小位； 6)启动前后液压泵站冷却循环泵，并注意泵启动是否正常，包括其启动声音及振动情况等。以下每一个泵启动情况均需注意其启动情况； 7)依次启动润滑脂泵（EP2）、齿轮油泵、HBW 泵、内循环水泵； 8)依次启动推进泵及辅助泵； 9)选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统； 10)启动盾尾油脂密封泵，并选择自动位；至此，盾构的动力部分已启动完毕，下面根据不同的工序进一步进行说明。 3掘进 1)启动皮带输送机 2)启动刀盘 ?根据ZED 面版上显示的盾构目前旋转状态选择盾构旋向按钮，一般选择能够纠正盾构转向的旋转方向； ?选择刀盘启动按扭，当启动绿色按钮常亮后。并慢慢右旋刀盘转速控制旋钮，使刀盘转速逐渐稳定在2rpm 左右。严禁旋转旋钮过快，以免造成过大机械冲击，损机械设备。此时注意主驱动扭矩变化，若因扭矩过高而使刀盘启动停止，则先把电位器旋钮左旋至最小再重新启动； 3)启动螺旋输送机 ?慢慢开启螺旋输送机的后门； ?启动螺旋输送机按钮，并逐渐增大螺旋输送机的转速； 4)按下推进按钮，并根据ZED 屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度； 5)至此盾构开始掘进； 4土仓压力调整 1)如果开挖地层自稳定性较好采用敞开式掘进，则不用调正压力，以较大开挖速度为原则；