盾构机主动铰接与被动铰接盾体的比较

盾构机盾体主要包括三大部分，分别为前盾、中盾与尾盾，整体结构外径尺寸尾盾比中盾小10mm ；中盾比前盾小10mm ，这种外径递减结构设计方式能够更好地保证盾构机在刀盘开挖直径范围内顺利推进，减小推进千斤顶阻力。盾体三部分均为圆筒结构，具有较高刚度和强度，可更好地起到对开挖土体支撑和保护作用。

盾构机按盾体铰接形式不同通常分为主动铰接和被动铰接两种形式，主要区别于铰接千斤顶在盾体安装位置以及铰接密封的安装位置。主动铰接依靠铰接千斤顶的主动伸缩，使盾体前后部分发生弯折，推进千斤顶固定在盾体后部，再通过铰接千斤顶传递到盾体前部；被动铰接是依靠外力使铰接千斤顶伸缩，从而使盾体前后部分发生弯折，推进千斤顶后端顶在盾构机前部，推进千斤顶的推力直接作用在盾构机前部。1　主动与被动铰接盾体比较1.1　相同点

主动铰接与被动铰接盾体的设计理念以及实现功能几乎是相同的，都是由推进千斤顶向前推进，刀盘切削土体，由螺旋机输出渣土；盾体尾部注浆固定管片，盾体前部超前注浆，减小盾体与土体的摩擦，从而减小推进阻力。1.1.1　前盾结构

两种形式盾体的前盾配置大致相同，都设有人舱、螺机前闸门、电液通道、水气通道、土压传感器和铰接式超前注浆孔支座，土仓一侧设搅拌棒，如图1、图2所示。其中，前盾隔板上部安装人舱、人舱内设人舱门，连通土仓与人舱，方便施工时人员进入土仓对刀具进行维修或更换；前盾隔板下部设有螺机前闸门，螺机工作时闸门打开，螺机不工作时闸门关闭，遇到漏水等突发的、对施工不利的情况时，闸门及时关闭，保证施工与人员安全。

在前盾隔板上部合理地布置电液通道与水气通道；较均匀的布置土压传感器，用于检测土仓压力，前盾壳体周

边均匀布置膨润土支座，可将膨润土注入到壳体与开挖面的间隙内，起到润滑减阻作用；前盾隔板上还布置多处铰接式超前注浆孔支座，向土仓内注入渣土改良剂

——泡沫或膨润土，用以改善渣土流动性及止水性，利于螺旋机将

渣土输出。在土仓一侧的前盾隔板上布置搅拌棒，用于对土仓内泥土及注入的水、泡沫、膨润土及其他添加剂等搅拌混合作用。

图1　前盾接口布置图

图2　螺机前闸门（济南重工集团有限公司，济南 250109）

摘　要：根据盾构机盾体铰接形式不同，将盾构机分为主动铰接和被动铰接两种形式。通过对两种不同铰接形式盾体结构进行对比分析，总结两种盾体在结构和功能上的相同点与不同点，更直观地体现出两种铰接盾体构造异同，便于对两种铰接盾体结构及功能理解，为盾构机选型提供参考。

关键词：盾构机 主动铰接 被动铰接

连接面安装密封条。

1.1.3　尾盾结构

在功能上，尾盾主要有注浆、注脂和密封等功能，为实现这几种功能，两种盾体在结构上没有本质不同。

注浆结构有单根注浆和双根注浆两种形式，将浆液由尾盾前部注浆管注入尾盾后部管片外表面，起到固定管片作用；为防止注入的浆液流入盾构机内部，在尾盾尾部设置三圈密封刷，阻止浆液内流。同时，在尾盾尾部还设置有一圈与密封刷反方向的止浆板，防止浆液流入壳体与挖掘面间隙内，所以由尾盾注入的浆液会被有效阻挡在密封刷与止浆板后方，起到密封作用；浆液沿着尾盾后部的管片外表面部分流动，固定管片，如图3所示。

图3　尾盾注浆通道

在尾盾壳体上还设有注脂通道。起点与注浆管起点位置相近，终点有两个位置，其一是在第一道和第二道密封刷之间；其二是在第二道和第三道密封刷之间，注入油脂起到润滑作用，减小密封刷与管片之间摩擦阻力，从而减小推进千斤顶的推进力。

1.2　不同点

第一，连接形式不同。主动铰接盾体由前盾、中盾前部、中盾后部和尾盾四部分构成；被动铰接盾体由前盾、中盾与尾盾三部分构成。主动铰接盾体与被动铰接盾体本质不同在于铰接位置不同，所以盾体各部分连接形式有所不同。主动铰接盾体前盾与中盾前部为法兰连接；中盾前部与中盾后部为铰接；中盾后部与尾盾为法兰连接；被动铰接盾体的前盾与中盾为法兰连接，中盾与尾盾为铰接。

第二，推进力传递。主动铰接推进千斤顶固定在盾体尾盾法兰上，如图4所示。推进千斤顶推力作用在尾盾上，由尾盾传递到中盾后部；再通过铰接千斤顶将作用力传递

5所示，两道聚

如图6

所示。

图4　主动铰接推进千斤顶安装位置

图

5　主动铰接密封形式

图6　主动铰接千斤顶位置

被动铰接是依靠外力使铰接千斤顶伸缩，使中盾与尾盾产生一定夹角。被动铰接的推进千斤顶安装在盾体中盾法兰上，如图7所示。推进千斤顶推力直接作用在中盾上，由中盾通过铰接千斤顶拖动尾盾；盾构机转弯时，通过调

整分区推进千斤顶，形成铰接油缸千斤顶行程差来实现。

图7　被动铰接推进千斤顶安装位置

被动铰接密封位置及形式如图8所示，采用铰接密封与气囊实现连接处密封，中盾与尾盾铰接于此。铰接千斤顶两端耳板分别焊接在中盾米字梁和尾盾上，如图9所示。

主动铰接盾体的铰接位置相对于被动盾体铰接位置比较偏前。首先，由于作用在盾构机壳体上的土体摩擦力与盾体壳体的长度成正比关系，铰接装置偏前可使盾构机前部尺寸缩短，从而土体摩擦力会相应减小，铰接千斤顶载

图8　被动铰接密封形式

图9　被动铰接千斤顶位置

第三，超前注浆位置。主动铰接盾体的前盾壳体周边焊接有倾斜注浆孔的注浆块，并与中盾前部壳体周边焊接的注浆块的孔对应，中盾前部注浆块与注浆管焊接，形成一条超前注浆通道，如图10所示。

图10　主动中盾前部超前注浆管

被动铰接盾体的超前注浆块仅焊接在中盾壳体周边，注浆块与注浆管焊接，形成注浆通道，如图11所示。

图11　被动中盾超前注浆管

主动铰接盾构机对铰接千斤顶的行程控制精确，能准确控制盾构机中盾前部与中盾后部形成角度，但是操作较为繁琐。

被动铰接盾构机转弯时操作相对简单，调节分区推进千斤顶即可实现，不能直接控制铰接千斤顶行程，需要外力改变盾体前部与后部的夹角。

3　结语

本文总结了主动铰接盾体与被动铰接盾体在结构上的相同点与不同点，分析两种不同结构实现功能，较为直观地对比了两种盾体异同。在结构上既有相似，又有差异，各具特点；在功能上，通过相同或不同结构实现相同功能，为今后盾构机选型提供了参考依据。

参考文献

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Comparison of Active Hinged Shield Body and Passive Hinged Shield Body about Shield Machine REN Jie, WANG Sai, LI Wei

(Jinan Heavy Industry Group Co., Ltd., Jinan 250109)

Abstract: According to different hinge forms of the shield machine, the shield machine is divided into active hinge and passive hinge. By comparing and analyzing the shield structures of two different articulated forms, the similarities and differences between the two shields in structure and function are summarized, and the similarities and differences between the two articulated shields are more intuitively reflected, which facilitates the two

and function provides a reference for machine.

Key words

articulation