盾构隧道掘进机的发展史
盾构法发展历史资料
1818年，法国工程师布鲁诺尔（Mare Isambard Brunel）在 伦敦从船蛀在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔的四周中得到 启示，发现了盾构法掘进隧道的原理。
后来，布鲁 诺尔完善了 构思，注册 了专利。敞 开式手掘盾 构的原型问 世
盾构法隧道施工的起源和发展
盾构新技术的展望之ECL盾构工法
ECL工法就是代之以往的管片，在盾尾浇筑混凝土，修建衬 砌的隧道施工方法。
优点：在盾构掘进的同时加压新浇筑混凝土，因可以修建 出与土体密切粘附在一起的衬砌体，又可以得到密实的高 质量的衬砌体，还可以控制对周边土体的影响，同时有降 低工程费用缩短工期的特点，适用于山岭隧道及都市隧道。
Sewer gallery（Clichy）
Spree road隧道（Berlin） Orleans Railway（Paris） Sewer隧道（Hamburg）
Elb隧道 Clichy
长度 （m）
460 90 403 10200 580
465
375 1230 2150
920
直径 （m） 11.3х6.7
根据记载，1825～1911年为世界早期盾构法隧道 发展时期，下表为该阶段盾构法隧道发展概况。
年份
1825-1843 1869-1870
18691886-1890 1890-1893
1892-1894
1896-1899 1898-
1899-1904
1907-1911
工程
Thames隧道（London） Broadway（New York） Tower Subway（London） City South Subsay（London） Glasgow Harbour road
简述盾构的发展历程
简述盾构的发展历程
盾构是一种在地下挖掘隧道的机械方法。
它可以有效地挖掘地下隧道，广泛用于城市地铁、隧道和水利工程等建设中。
以下是盾构发展历程的简述。
盾构的起源可以追溯到19世纪下半叶，当时的挖掘工作主要依靠人工和爆破技术。
然而，这种方法在城市建设中面临着很多困难，如噪音、震荡和地表沉降等问题。
因此，人们开始寻找一种更加安全高效的地下挖掘方法。
20世纪初，人们开始尝试使用盾构机进行地下隧道的挖掘。
最早的盾构机是通过人力推动的，但工作效率较低。
随着机械技术的不断发展，盾构机的壁厚、轴重和推进力不断增加，使其能够适应更复杂的地质条件和更大直径隧道的挖掘。
在20世纪中叶，盾构机的发展进入了一个全新的时代。
随着液压系统、控制系统和推进系统的引入，盾构机的性能得到了显著提升。
这些技术的应用使得盾构机能够应对更大规模、更复杂的地下挖掘工程。
21世纪以来，盾构机的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1. 大型盾构机的兴起：盾构机的尺寸和功能不断提高，能够满足更大直径隧道的挖掘需求。
2. 自动化和智能化：随着电子技术和计算机技术的进步，盾构机的自动化和智能化水平不断提高。
自动化系统可以实现盾构
机的自主导航、地质探测和控制等功能。
3. 环保和节能：在盾构机设计和使用过程中，越来越重视环保和节能要求。
采用有效的排放控制和能源管理技术，减少工程对环境的影响。
总的来说，盾构机的发展历程经历了从人力推动到机械化、自动化和智能化的过程。
今后，盾构技术将继续发展，为地下挖掘工程提供更高效、安全和环保的解决方案。
中国盾构机的发展历史
中国盾构机的发展历史
盾构机是一种现代隧道施工设备，它是在工程师James S. Robbins于1950年代提出盾构法后逐步发展起来的。
盾构机在中国的应用起步于1970年代末期，但是当时的技术相对落后，生产的盾构机大都采用进口技术和设备。
直到1990年代初，随着我国城市地铁、高速公路等基础设施建设的大力推进，盾构机在中国的应用逐渐得到了普及和推广。
此时国内盾构机的制造商开始崛起，如江苏新纪元、中联重科等。
他们从技术上不断改进、提高盾构机的性能、质量和稳定性。
在经过多年的努力发展后，中国盾构机的技术和品质得到了全球公认。
2010年，中国制造的TBM盾构机首次进入世界排名前十名，而在2015年，中国的盾构机销售额占全球的90%以上，成为全球盾构机制造业的领导者。
目前，中国盾构机已经成为世界范围内使用最广泛的隧道掘进工具之一，广泛应用于地铁、水利、交通、煤炭、电力、油气等领域。
中国盾构机的发展历程，是中国现代工程技术的一项杰出成就，也为中国的基础设施建设提供了坚实的支撑。
《盾构掘进机概述》PPT课件
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内容提纲
一、隧道盾构工法的发展概述 二、盾构机的种类
三、盾构机的主要组成
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盾构机的种类
现有的盾构类型：
网格半挤压式盾构掘进机 网格式水力出土盾构掘进机 多刀盘泥水平衡盾构掘进机 全断面硬岩隧道掘进机 复合式盾构掘进机 泥水加压平衡式盾构掘进机 土压平衡式盾构掘进机 土压平衡式双圆盾构掘进机
（1）从巴基斯坦水利工程中引进了美国罗宾斯公司的盘 形滚刀技术，清华大学、铁道西南研究所、上海煤机研究所等 单位开始对盘形滚刀的破岩机理、结构、材料等进行系统研究；
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一、隧道盾构工法的发展概述
（2）岩石全断面隧道联合掘进机组研制热潮遍及：铁路、煤 矿、有色金属矿、水电站、国防、城市交通； （3）较为成功的研制企业有杭州水工机械厂、上海水工机械 厂以及广州市革委会691办公室，其中： 上海水工机械厂研制的直径5.5m、6.8m岩石全断面隧道联 合掘进机组分别在云南下关西洱河水电站、贵州猫跳河水电站 成功掘进了输水隧道； 广州市革委会691办公室研制的直径4m、2.5m岩石全断面 隧道联合掘进机组分别在国防工程、三线铁路隧道隧道导洞中 应用。
以上。
1.5衬砌管片由铸铁材料发展到采用钢筋混凝土（钢纤维混
凝土）材料。
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一、隧道盾构工法的发展概述
2 国内隧道盾构工法的发展
2.1 上世纪50年代，北京、上海已开始研究盾构工法，1953 年采用人工掘进式盾构修建了直径2.6m的疏水巷道。 2.2 上世纪60年代，北京地铁动工建设，研制了试验性盾构。 2.3 上世纪60年代末，我国出现了岩石全断面隧道联合掘进 机研制热潮：
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一、隧道盾构工法的发展概述
中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析
中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析一、盾构机产品定义、分类与发展历程1、盾构机定义及其全球发展历程概况盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械。
盾构机具有一次开挖完成隧道的特色，从开挖、推进、撑开全由该机具完成，开挖速度是传统钻爆法的5倍，然而该机具完全无法模组化，只能依照开挖隧道的直径订作，因此购买价格不菲。
盾构机的出现至今已有近两百年的历史，但正式的运用历史较短，1952年，美国南达科他州的欧阿希水坝是全球首个利用盾构机施工成功的案例。
至20世纪70年代，全球盾构机研发重点区域从欧洲向日本和美国转移。
日本不断研究改善盾构施工，做出了许多卓越的贡献，1968--1989年近20年之间日本研发了多种盾构机类型，使盾构机进入了—个新的台阶，研发了泥水加压盾构、泥水式双圆搭接盾构工、泥土加压盾构、高浓度泥水盾构、注浆盾构工等多种施工法；1969年美国和英国在盾构施工中率先使用油压千斤顶盾构以及滚筒式挖掘机；这一时期开发了多种新型盾构工法，以泥水式、土压式盾构工法为主，盾构施工法不断完善发展，成绩斐然。
在1988年起的英法海底隧道建设工程完成后，盾构机才打响名号，得到广泛的应用，并高速发展。
现代盾构掘进机是集光、机、电、液、传感、信息技术于一体高新技术产品，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。
产品的研发生产涉及地质、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。
盾构机生产具有极高的技术壁垒。
2、盾构机产品分类盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。
国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式（非盾构法）隧道掘进机。
盾构隧道掘进机
盾构隧道掘进机1 基本简介盾构隧道掘进机，简称盾构机。
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。
2 发展历程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。
盾构隧道掘进机据不完全统计，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。
盾构机的发展历史
盾构机的发展历史盾构机的发展历史是非常关键的，了解其历史能更好的学习知识，对于知识的融会贯通有非常好的帮助。
本店铺就盾构机的发展历史和大家说明一下。
1.1引言盾构实际上是盾构机的简称。
它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的暗挖隧道的机械。
以盾构为核心的一整套完整的隧道施工方法称为盾构工法，概况如图1.1所示。
盾构工法的设想19世纪初产生于英国，至今已有200年的历史。
盾构工法问世以前隧道施工主要靠开挖法。
但就城市隧道施工而言，开挖法存在受地形、地貌、环境条件的限制；开挖法给城市交通带来极大不便；开挖产生的地层沉降较大；施工机械的噪声和振动；施工对环境构成的污染等诸多不利因素。
相对而言，盾构工法不存在这些缺陷，故受到人们的极大重视，并得以迅速发展。
人们不仅开发了软土盾构工法，而且还开发了适于卵石地层等多种其它地层的盾构工法。
此外，还在提高安全性、提高工程质量、缩短工期及降低成本等方面作了精心的研究和开发，并取得了较大的成功。
目前盾构工法在城市隧道施工技术中已确立了稳固的统治地位，且已成为一种必不可少的通用隧道施工技术。
目前隧道科技工作者正在致力于更先进的全机械化的计算机控制的智能化的盾构工法，适于地下大深度的盾构工法及特殊断面、特殊功能的盾构工法的研究和开发。
1.2盾构法隧道的发展历史和现状18世纪未英国人提出在伦敦地下修建横贯泰晤士河隧道的构想，并对具体的掘削工法和使用机械等问题做了讨论。
到1798年开始着手希望实现这个构思，但由于竖井挖不到预定的深度，故计划受挫。
但横贯泰晤士河隧道的设想与日俱增，4年后Torevix决定由另一地点建造连结两岸的隧道，随后工程再次开工。
施工中克服了种种困难，当掘进到最后30m时，开挖面急剧浸水隧道被水淹没，横贯泰晤士河的设想再次破灭，工程从开工到被迫终止用了5年时间。
横贯泰晤士河的计划在以后10年中未见显著进展。
我国隧道盾构掘进机技术的发展历程(下)
隧 道 公 司 又 陆 续 设 计 制 造 了 十 余 Ｉ Ｚ ｌ ３． ～ ６． ８ ３４ｍ 土 压 平 衡 盾
上 海 隧 道 股 份 制 造 的 １台 土 压 盾 构 ，共 Ｈ－ ０台 土 压 盾 构 用 于 隧 道 １
施 ２２， 并 从 日 本 三 菱 重 工 引 进 ４ １
构 于 １ ９１年 ６月 始 发 推 进 ， ７台 ９
道 要 从 珠 江 底 穿 越 ，埋 深 １ ｍ ～ ６
２８ｍ ， 掘 进 地 层 主 要 为 全 风 化
岩 。
盾 构 掘 进 总 长 度 １７． ３７４ ｋｍ ，
１９９３ 年 ２ 月 全 线 贯 通 ， 掘 进 施 ２ １ ２期 仅 ２０ 个 月 ， 每 台 盾 构 的 月 掘 进 长 度 达 ２００ ～ ２５Ｏｍ 。 掘 进 施 ２ １ ２穿 越 市 区 建 筑 群 、 道 路 、 地 下 管 线 等 ， 地 面 沉 降 控 制 在
起 ， 土 压 盾 构 也 得 到 广 泛 的 应
用 。
Байду номын сангаас
１ ９９０ 年 ， 国 务 院 批 准 上 海 地 铁 １号 线 开 工 建 设 ， 圆 形 隧 道 选 用 ７台 ６． ４ｍ 土 压 平 衡 盾 构 ３ 推 进 。 第 一 台 ６． ３４ｍ 土 压 盾
合 型 土 压 盾 构 掘 进 施 工 。地 铁 隧
Ｉ１ － ｃｍ ～ 一 ３ ｃｍ 之 间 。
６． ４ｍ ３
土 压 平 衡 盾 构 见 图 １。
部 采 用 国 产 部 件 ，
由 上 海 船 厂 制 造 ， 用 于 市 南 站 过 江 电 缆
异 形盾构 掘进机 的 研 究 和 应 用
常 用 的 盾 构
泥水平衡盾构的发展历程
泥水平衡盾构的发展历程可以追溯到19世纪。
在1825年至1843年间，Brunel在伦敦泰晤士河下的隧道工程中使用盾构掘进技术，这是盾构技术早期的应用。
然而，当时的盾构技术还不够成熟，直到1896年，Haag在德国申请了第一台用液体支撑隧道工作面，并把开挖舱密封作为压力舱的盾构机专利，这标志着现代泥水盾构的雏形开始出现。
随后，盾构技术继续得到发展。
在1959年，用液体支撑工作面的想法由Elmer C. Gardner成功地试用于一条直径为3.35m的排污隧道。
1960年，Schneidereit 引进了用膨润土悬浮液来支撑开挖面，而H. Lorenz的专利提出用加压的膨润土液来稳固开挖面。
这些技术的引进和应用进一步推动了盾构施工技术的发展。
在随后的几十年里，盾构技术不断得到改进和完善。
1963年，世界上第一台土压平衡式盾构由日本Sato Kogyo企业研制成功。
1967年，日本投入使用首个用切削轮和水力出土的泥水加压式盾构。
1974年，首台土压平衡式盾构机在日本投入使用。
1978年，德国的Philip Holzman公司研制出泥水加压盾构机，使刀盘切削作业全自动化成为现实。
1986年，日本研发出世界上首台双圆泥水加压式盾构，并在日本新建京叶线的京桥双线隧道施工中得到了很好的运用。
目前，盾构技术已经得到了广泛的应用，德国、英国和日本等国家在盾构技术方面处于世界先进水准。
随着科技的不断进步和工程需求的不断提高，盾构技术将继续得到发展和完善，为地下工程建设提供更加高效、安全和可靠的解决方案。
盾构技术的发展史
盾构技术的发展史
机械切削式
指与盾构直径相仿的全断面旋转 切削刀盘开挖方式。 根据地质 条件的好坏，大刀盘可分为刀架 间无封板及有封板两种。刀架间 无封板适用于土质较好的条件。 大刀盘开挖方式，在弯道施工或 纠偏是不如敞开式开挖便于超挖 。此外，清除障碍物也不如敞开 式开挖。使用大刀盘的盾构，机 械构造复杂，消耗动力较大
盾构技术的发展史
盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程 度开拓者号，总长为 64.7米，盾构部分9.08米，重量为420吨，其工作 误差不超过几毫米
价格
德国进口的盾构机大概需要人民币5000万元，日 本进口的盾构机大概需要人民币3000万元以上， 国产的盾构机价格一般在2500-5000万左右
盾构技术的 发展史
FASHION LIFE
盾构技术的发展史
盾构机是一种使用盾构法的隧 道掘进机。盾构的施工法是掘 进机在掘进的同时构建（铺设 ）隧道之“盾”（指支撑性管片 ），它区别于敞开式施工法。 国际上，广义盾构机也可以用 于岩石地层，只是区别于 敞开 式（非盾构法）的隧道掘进机 。而在我国，习惯上将用于软 土地层的隧道掘进机称为（狭 义）盾构机，将用于岩石地层 的称为（狭义）TBM
盾构技术的发展史
网格式
采用网格式开挖，开挖面由网格 梁与格板分成许多格子。开挖面 的支撑作用是由土的粘聚力和网 格厚度范围内的阻力而产生的。 当盾构推进时， 土体就从格子 里挤出来。根据土的性质，调节 网格的开孔面积。采用网格式开 挖时，在所有千斤顶缩回后，会 产生较大的盾构后退现象，导致 地表沉降，因此，在施工务必采 取有效措施，防止盾构后退
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
盾构发展史
我国盾构隧道掘进技术的发展历史盾构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。
盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。
我国的盾构掘进机制造和应用始于1963年，上海隧道工程公司结合上海软土地层对盾构掘进机、预制钢混凝土衬砌、隧道掘进施工参数、隧道接缝防水进行了系统的试验研究。
研制了1台直径4.2米的手掘式盾构进行浅埋和深埋隧道掘进试验，隧道掘进长度68米.。
1965年，由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的2台直径5.8米的网格挤压型盾构掘进机，掘进了2条地铁区间隧道，掘进总长度1200米。
1966年，上海打浦路越江公路隧道工程主隧道采用由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的我国第一台直径10.2米超大型网格挤压盾构掘进机施工，辅以气压稳定开挖面，在黄浦江底顺利掘进隧道，掘进总长度1322米。
70年代，采用1台直径3.6米和2台直径4.3米的网格挤压型盾构，在上海金山石化总厂建设1条污水排放隧道和2条引水隧道，掘进了3926米海底隧道，并首创了垂直顶升法建筑取排水口的新技术。
1980年，上海市进行了地铁1号线试验段施工，研制了一台直径6.41米的刀盘式盾构掘进机，后改为网格挤压型盾构掘进机，在淤泥质粘土地层中掘进隧道1230米。
1985年，上海延安东路越江隧道工程1476米圆形主隧道采用上海隧道股份设计、江南造船厂制造的直径11.3米网格型水力机械出土盾构掘进机。
1987年上海隧道股份研制成功了我国第一台φ4.35米加泥式土压平衡盾构掘进机，用于市南站过江电缆隧道工程，穿越黄浦江底粉砂层，掘进长度583米，技术成果达到80年代国际先进水平，并获得1990年国家科技进步一等奖。
1990年，上海地铁1号线工程全线开工，18千米区间隧道采用7台由法国FCB公司、上海隧道股份、上海隧道工程设计院、沪东造船厂联合制造的φ6.34米土压平衡盾构掘进机。
盾构法发展历史
我国盾构技术的早期发展
1966年5月，上海隧道建设公司用盾构法设计建造中国
第一条水底公路隧道——打浦路隧道。打浦路隧道全 长2.7km，隧道部分长1320m，外径10m。所用网格盾构 有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。
Glasgow Harbour road Sewer gallery（Clichy） Spree road隧道（Berlin） Orleans Railway（Paris） Sewer隧道（Hamburg） Elb隧道 Clichy
10200
580 465 375 1230 2150 920
3.10～3.45
球体盾构机亦称直角盾构机，其刀盘部分设计为球体，可以进 行转向。球体盾构施工法又称直角方向连续掘进施工法。 该方法对施工场地要求较小，并且可以进行直角转弯施工。 对未来城市小半径曲线地铁避让建筑物基础有很强的适用性。 球体盾构的施工方法分为“横一横”和“纵一横”两种。 “横一横”方向连续掘进是先沿一个方向完成施工后，水平 旋转球体进行另一个横向隧道的施工，可以满足盾构转弯的 要求。“纵一横”方向连续掘进施工则是从地面开始连续沿 直角方向向下开挖到达预定位置后进行转向，然后实施横向 隧道施工的方法。
泥水盾构 半机械式 手掘式盾构 手掘式盾构 土压式盾构
20世纪60年代中期至80年代盾构掘进工法继续发展，产生 各种平衡式的工法，盾构机的种类手掘式、半机械式、机 械式、泥水式和土压式。
我国盾构技术的早期发展
20世纪50年代初，东北阜新煤矿用直径2.6m的手掘式盾构 及小混凝土预制块修建疏水巷道，这是我国首条用盾构掘进 机施工的隧道。
盾构发展史及构成和分类
6米以上盾构国内使用情况
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 管片规格mm Φ6000—5400 Φ6200—5500 Φ6700—6000 Φ8500—7700 Φ8700—7900 Φ9000—8100 Φ9600—8700 Φ10000—9000 Φ10800—9800 Φ11000—10000 Φ11200—10200 Φ12800—11700 Φ14500—13300 Φ15000—13700 盾构类型 土压、泥水 土压、泥水 土压、泥水 土压 土压 泥水 土压 泥水 土压 泥水 泥水 泥水 泥水 土压 泥水 泥水 开挖直径mm Φ6280 Φ6440 Φ6980 Φ8280 Φ8830 Φ9030 Φ9330 Φ9960 Φ10260 Φ11182 Φ11380 Φ11640 Φ13230 Φ14270 Φ14960 Φ15510 应用情况 地 铁 东莞～深圳快速地铁 秦山核电站 惠深莞城际 穿黄、台山核电站 长株潭城际 广深港高铁 北京地铁 广深港高铁 武汉长江过江隧道 南京双线地铁 广深港高铁 上海外滩隧道 南京长江过江公路隧道 上海长江过江公路隧道
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EPB / Mixshield Range. 粒径分布与盾构选型图
Sieve Size Sand Medium
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Portion of grains < d in % of the total amount
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
依靠控制泥浆质量、压力及 推进速度、保持送排泥量的 动态平衡，对压力波动敏感、泥水平 压力传递迅速、便于压力控 衡盾构 制、控制精度高，对地面沉 降量控制精度高。
隧道掘进机(TBM)施工
1851年美国人查理士·威尔逊研制出TBM试 用于花岗岩掘进未获成功。
二、国外主要制造商
德国威尔特(Wirth)企业 德国德马克(Dcmag)企业 美国罗宾斯(Robbins)企业 美国贾瓦(Jarva)企业 德国海瑞克(Herrenknecht)企业 加拿大拉瓦特(Lovat)企业 日本三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)
二． 工程地质条件(续)
3. TBM合用范围
① 一般只合用于圆形断面隧道，只有铣削滚筒式掘进机可 在软岩中掘进非圆形断面隧道。
② 开挖隧道直径1.8~12m之间，以直径3~6m最为成熟。
③ 一次性连续开挖长度不宜短于1km，也不宜长于10km， 以3~8km最佳。
④ 合用于中硬岩层，岩石单轴抗压强度介于20~250MPa， 尤以50~100MPa最佳。
Gripper TBM
①支撑鞋；②钢支架举升器；③锚杆安装机构；④钢筋网举升器
四、TBM破岩方式与原理
TBM破岩方式主要有：挤压式与切削式 1. 挤压式
主要是经过水平推动油缸使刀盘上旳滚刀强行 压入岩体，并在刀盘旋转推动过程中联合挤压 与剪切作用破碎岩体。
滚刀类型：圆盘型、楔齿形、球齿型 2. 切削式
四、TBM破岩方式与原理(续)
4. 楔齿型与球齿型滚刀破岩原理
最初由楔齿尖端在滚刀转动情况下产生切向张力破坏岩 石旳表面，切人深度为λ。然后由齿尖旳楔入力继续引 起剪切破坏，楔入深度为h。因为各齿环旳齿节是不同 旳，所以加大了楔齿旳破岩效果。球齿型滚刀旳破岩原 理与楔齿型滚刀相同，合用于硬岩掘进。
⑧
2. 国内应用(续)
① 甘肃引大入秦水磨沟输水隧道[Φ5.54m；11649m； Robbins双护盾TBM；最高月进尺1300.8m/月]
盾构机的发展史
恳请各位老师批评指正！
多元化和智能化
THANKS!
XX生活即将结束，在此，我要感谢所有教导我的老师和陪 伴我一齐成长的同学，他们在我的大学生涯给予了很大的帮助。本论 文能够顺利完成，要特别感谢我的导师XXX老师，XXX老师对该论文从选题，构
思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位
PART.3
20世纪：盾构机技术的飞速发展
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随着科技的不断进步，盾构机技术也 在20世纪得到了飞速发展
1941年，德国工程师卡尔·本茨发明 了带有硬岩破碎机的盾构机，适用于
硬岩层的施工
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而在1960年代，日本开始广泛使用盾 构机进行地铁建设，推动了盾构机技
术的进一步发展
PART.4
21世纪：智能化、大型化方向发展
它主要在地铁、铁路、 公路、市政公用地下工 程建设中发挥重要作用
下面，我们将详细介绍 盾构机的发展历程
PART.1
19世纪初：初始探索
盾构机的概念起源于19世纪初，当时人们开始尝试在 地下空间进行建设
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早期的工程主要依赖于人力挖掘和手工操作，效率低 下且安全性较差
PART.2
19世纪中叶：第一台盾构机诞生
2002年，中国成功研制出第一台具
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有自主知识产权的复合式盾构机，
并成功应用于北京地铁的施工
此后，中国在盾构机技术上不断突
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破，逐渐成为世界上最具影响力的
盾构机生产国之一
PART.6
未来：绿色化、数字化方向发展
未来，盾构机将更加注 重环保和数字化。通过 优化设计和采用新型材 料，降低盾构机的能耗 和碳排放。同时，利用 数字技术和大数据分析， 实现对盾构机的实时监 控和预测性维护，提高
简述盾构的发展历程
简述盾构的发展历程盾构是一种施工技术，用于地下开挖。
它起初是在19世纪末由英国工程师James Henry Greathead发明的，用于解决伦敦市区地下隧道建设的挑战。
随着技术的不断改进和创新，盾构在过去的一个多世纪里取得了巨大的发展。
盾构的发展历程可以追溯到1860年代。
当时，伦敦市的污水处理厂需要隧道连接，以便将污水输送到泰晤士河。
然而，由于伦敦市区地下存在的各种地质条件和建筑结构，传统的开挖方法变得困难和危险。
为了解决这个问题，Greathead发明了一种新的开挖方法，即盾构。
他的设计在1871年之后首次得以实施，在建设伦敦地铁的过程中取得了成功。
20世纪初，盾构技术在各个国家开始被广泛采用。
在美国，纽约市地下铁道的建设成为盾构技术的重要项目。
在20世纪30年代，美国建筑师John Parker发明了一种气压式盾构机，使得盾构技术能够在更困难的地质条件下使用。
这种新的盾构机被用于纽约曼哈顿区的地铁建设，条件非常苛刻，包括深层软土和高水压。
随着盾构技术的进步，它的应用范围也不断扩大。
在20世纪50-60年代，日本开始使用盾构技术建设大规模的隧道工程，包括东京的地铁系统。
日本还改进了盾构机的设计，使其更加高效和可靠。
到了20世纪70年代，盾构技术已经得到全球范围内的广泛应用。
新的发展包括了更大更强大的盾构机，以及多种类型的盾构机，适用于不同的地质条件和项目需求。
例如，硬岩盾构机用于开挖岩石，而土压平衡盾构机适用于软土和水下。
21世纪初，盾构技术取得了更大的突破和创新。
例如，液压盾构机的出现改变了传统盾构机的工作方式。
液压盾构机使用压缩空气和水流来推进盾构。
这种新型盾构机的优势在于更高的推进速度和效率，同时降低了噪音和振动。
随着城市化进程的不断加快，地下空间的利用变得越来越重要。
盾构技术在城市地下工程中扮演着至关重要的角色，包括地铁、隧道、地下管道和地下储存设施等。
盾构的发展历程展示了人类对技术的不断创新和进步。
盾构隧道的盾构机发展历史
盾构隧道的盾构机发展历史
1974年第一台土压平衡式盾构在东京采用。
该盾构由日本制造商IHI（石川岛播磨）设计，其外径为3.72m，用它掘进了长1900m的主管线。
在以后的年代里，很多制造厂商以土压盾构、压力保持盾构、软泥盾构、土壤压力盾构、受压的土壤盾构、泥压盾构、或泥浆状的土壤盾构等名称生产了“土压平衡式盾构”。
这些名称的盾构基本上都应用了同一种工法，国际上称为“土压平衡系统”（EARTH PRESSURE BALANCE SYSTEM，简称EPBS）。
土压平衡式盾构（EPB）自1974年在日本首次使用以来，以其独特的优势已广泛用于世界各地的隧道工程中。
1984年上海市隧道工程公司在我国首次应用从日本引进的φ4.36m土压平衡盾构建成了芙蓉江下水道总管工程。
土压平衡式盾构在在全国地铁、市政、能源等工程建设中得到更为广泛的应用。
实践证明，土压平衡式盾构因其能较好地控制地表沉降、保护环境、适应在市区和建筑密集处施工等优点，在我国正走向普及。
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盾构隧道掘进机的发展史
1818年,英国工程师布伦诺尔设计出一种挖掘机，在泰晤士河底下挖掘隧道。
他观察过一种名叫凿船虫的蛀木软体动物，发现这种虫子利用圆管形硬壳支撑孔洞四周的特朵铖，继续向前钻进。
于是受到启发，制造了一个箱形铁壳(称为盾构)，利用千斤顶在松软的土壤中向前推进。
挖掘工人则在铁壳内一面挖掘，一面在隧道内壁衬砖。
这便是人类的第一台盾构机。
1825年至1841年间，利用布仑诺尔设计的盾构凿通韦平到罗瑟海斯的世界第一条水下隧道，长约1100米。
1865年，英国桥梁工程师巴洛发明一种盾构，并注册了专利，这种盾构是圆筒形，直径较布仑诺尔设计的为小，不用砖铺砌隧道内壁，而用铁块砌块。
巴洛和工程师格雷特黑德利用这种盾构在一年之内凿通泰晤士河床下的第二条隧道。
格雷特黑德还改进了挖隧道技术，以压缩空气抵消外面的水压。
1890年，伦敦用这种技术建成了世界上第一条地下铁道。
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文撑的作用，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。
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。
泥水式盾构机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，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分离厂，经分离后泥浆重复使用。
土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。
根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。
为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。
a.敞开式开挖
手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。
若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。
采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。
为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。
b.机械切削式开挖
指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。
根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。
刀架间无封板适用于土质较好的条件。
大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。
此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。
使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。
目前国内外较先进的泥水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。
c.网格式开挖
采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。
开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。
当盾构推进是，土体就从格子里挤出来。
根据土的性质，调节网格的开孔面积。
采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。
d.挤压式开挖
全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。
局部挤压时施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。
全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。
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。
德国还开发了在密封条件下，从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的刀具。
盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响。
参与沈阳地铁工作的盾构机名为开拓者号，总长为64.7米，盾构部分9.08米，重量为420吨，其工作误差不超过几毫米。