盾构机构造及工作原理简介(一)

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盾构机的构造与工作原理通用课件

盾构机的构造与工作原理通用课件

辅助设备
注浆设备
注浆设备用于填充隧道 管片与围岩之间的空隙 ,提高隧道的稳定性和
防水性能。
管片拼装机
管片拼装机用于拼装隧 道管片。它能够自动定 位和拼装管片,提高隧
道施工效率。
通风设备
通风设备用于提供新鲜 空气和排除隧道内的灰 尘和有害气体,保障施
工安全。
照明设备
照明设备用于提供足够 的照明,确保施工过程
切削原理
01
滚刀切削
利用滚刀对土体进行破碎和切削。
切削盘切削
利用切削盘对土体进行破碎和切削 。
03
02
齿刀切削
利用齿刀对土体进行破碎和切削。
软土切削
利用软土切削装置对软土进行切削 和输送。
04
04
盾构机维护与保养
日常维护
每日检查
对盾构机的关键部位进行日常检 查,包括刀盘、推进系统、注浆 系统等,确保各部件正常运转。
推进系统负责提供盾构机前进的动力。它 通常包括液压千斤顶和推进油缸,通过给 隧道施加压力,使盾构机前进。
支撑系统
排渣系统
支撑系统用于保持盾构机的稳定。它通常 包括支撑靴和支撑梁,在挖掘过程中支撑 隧道顶部和侧壁,防止隧道塌陷。
排渣系统负责将挖掘出的渣土排出。它包 括传送带和渣土箱,将渣土传送至隧道口 并装载到运输车辆中。
中的视线良好。
控制系统
监控系统
监控系统用于实时监测盾构机的运行状态和隧道施工情况,以便及时 发现和处理问题。
控制系统
控制系统用于控制盾构机的各项操作,如推进、切削、注浆等。它通 常采用自动化和智能化技术,提高施工效率。
通讯系统
通讯系统用于保障施工过程中的通讯联络畅通,确保信息传递及时准 确。

简述盾构施工工作原理

简述盾构施工工作原理

简述盾构施工工作原理盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用工程机械,在现代城市建设中得到了广泛应用。

盾构施工是一种机械化的施工方法,具有高效、安全、环保等优点。

本文将对盾构施工的工作原理进行简述。

1. 盾构机的构造和工作原理盾构机由下列主要部分组成:刀盘、刀杆、刀臂、液压缸、液压系统、推进装置、控制系统等。

在施工过程中,盾构机通过刀盘的切削和推进来完成隧道开挖和推进。

刀盘是盾构机的核心部分,由中心轴、切削刀具和悬挂装置组成。

切削刀具可采用强夯锚和劈裂器等方式,将软土、硬岩等地层切割下来,然后通过液压系统将切削下来的土层推向机器尾部。

液压系统是盾构机的动力源,通过液压泵站提供油压,驱动液压缸、刀盘等部件的运动。

盾构机的推进装置通常采用液压顶进和螺杆推进两种形式,将盾构机向前推进。

控制系统采用电器和液压控制技术,实现盾构机的各种功能操作。

通过控制系统,可以实现刀盘的旋转、切削力的调节、刀臂的伸缩等操作,确保施工过程的安全和精确。

2. 盾构施工的过程盾构施工过程分为前进掘进、切削土层和推进等阶段。

(1)前进掘进阶段:在盾构机进洞后,进行初始推进,安装刀盘、刀杆等工具。

首先,利用顶进装置将盾构机推进到工作点。

随后,液压缸推动刀盘进行切削,同时液压顶进装置向前推进。

(2)切削土层阶段:当刀盘开始作业时,刀盘的切削刀具将土层切割下来,然后通过泵站提供的液压力将土层推向机器尾部。

(3)推进阶段:当刀盘完成一环(一段)的切削后,盾构机继续向前推进。

可以通过液压顶进装置或螺杆推进装置实现盾构机的推进。

螺杆推进装置通过螺杆的旋转将盾构机推向前方,同时控制推进速度和方向。

3. 盾构施工的注意事项在盾构施工中,需要注意以下几个方面的问题:(1)地下水的处理:由于盾构施工是在地下进行的,对地下水的处理极为重要。

需要预先进行水文地质勘察和地下水位监测,确保施工过程中地下水的排泄。

(2)地层的分析:在进行盾构施工之前,需要对地质情况进行详细分析。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备,其工作原理是通过推进盾构机来实现隧道的挖掘和支护。

下面将详细介绍盾构机的工作原理。

1. 盾构机的组成部分盾构机主要由盾构壳体、刀盘、推进系统、支撑系统、排土系统和控制系统等组成。

- 盾构壳体:盾构壳体是盾构机的主体结构,由数个壳体环节组成,形成一个完整的环形结构。

- 刀盘:刀盘位于盾构壳体前端,用于破碎地层并将土层推入盾构机的内部。

- 推进系统:推进系统由液压缸、推进液压缸和推进盾构壳体等组成,用于推动盾构机向前推进。

- 支撑系统:支撑系统用于支撑盾构机的壳体,以保证施工过程中的稳定性。

- 排土系统:排土系统由螺旋输送机和螺旋输送机驱动器组成,用于将挖掘的土层从盾构机内部排出。

- 控制系统:控制系统用于监控和控制盾构机的各个部分,确保施工的安全和顺利进行。

2. 盾构机的工作过程盾构机的工作过程主要包括推进、挖掘、支护和排土四个阶段。

- 推进阶段:在推进阶段,盾构机通过推进系统推动盾构壳体向前推进。

推进过程中,盾构机同时进行挖掘和支护,确保施工的安全和稳定。

- 挖掘阶段:在挖掘阶段,盾构机的刀盘开始旋转,通过切割和破碎地层,将土层推入盾构机的内部。

同时,盾构机的排土系统开始工作,将挖掘的土层从盾构机内部排出。

- 支护阶段:在支护阶段,盾构机通过支撑系统对挖掘的隧道进行支护。

支撑系统通常包括液压支架和预制段等,用于加固隧道壁面,防止地层塌方。

- 排土阶段:在排土阶段,盾构机的排土系统将挖掘的土层从盾构机内部排出。

排土系统通常采用螺旋输送机,通过螺旋输送机将土层输送到地面上。

3. 盾构机的应用领域盾构机广泛应用于地铁、隧道、水利工程、交通隧道等领域。

其优势在于可以减少对地表的干扰,提高施工效率,降低工人的劳动强度。

4. 盾构机的发展趋势随着科技的不断进步,盾构机的技术也在不断创新和改进。

目前,一些新型的盾构机已经具备了自动化、智能化的特点,能够实现自主导航、在线监测和远程控制等功能。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于隧道掘进的机械设备,它采用盾构法进行掘进作业。

盾构机工作原理包括盾构机的结构组成、掘进过程和工作原理。

一、盾构机的结构组成1. 盾构机主体结构:盾构机主体由前部掘进机构和后部支撑机构组成。

前部掘进机构包括刀盘、推进装置和掘进腔体,用于掘进地下隧道。

后部支撑机构包括支撑系统、推进系统和尾部密封装置,用于支撑和稳定掘进工作面。

2. 刀盘:刀盘是盾构机的核心部件,由刀盘主轴、刀盘壳体和刀具组成。

刀盘壳体上安装有刀具,通过刀具的旋转和推进,实现地层的破碎和掘进。

3. 推进装置:推进装置由液压缸、推进支架和推进腔体组成,用于推动盾构机向前掘进。

推进装置通过液压缸的伸缩,推动推进支架向前挪移,同时推动盾构机前进。

4. 支撑系统:支撑系统由液压支撑腔体、支撑腿和支撑板组成,用于支撑和稳定掘进工作面。

支撑系统可以根据地层情况自动调整支撑板的位置和角度,确保掘进工作面的稳定和安全。

5. 尾部密封装置:尾部密封装置用于防止土层和水的侵入,保持掘进工作面的干燥和安全。

尾部密封装置通过密封垫和密封门的组合,实现对尾部空腔的封闭。

二、盾构机的掘进过程盾构机的掘进过程主要包括刀盘破碎地层、推进机构推进、支撑机构支护和尾部密封装置的封闭。

1. 刀盘破碎地层:盾构机启动后,刀盘开始旋转,刀具与地层发生碰撞,通过冲击和破碎地层。

刀盘破碎地层的同时,推进装置将盾构机向前推进。

2. 推进机构推进:推进装置通过液压缸的伸缩,推动推进支架向前挪移,同时推动盾构机前进。

推进装置不断推进,使盾构机不断向前掘进。

3. 支撑机构支护:当盾构机掘进一定距离后,支撑系统开始工作。

支撑系统根据地层情况自动调整支撑板的位置和角度,支撑和稳定掘进工作面。

4. 尾部密封装置封闭:当盾构机掘进到目标位置时,尾部密封装置开始工作。

尾部密封装置通过密封垫和密封门的组合,实现对尾部空腔的封闭,防止土层和水的侵入。

三、盾构机的工作原理盾构机的工作原理基于土层的破碎和推进。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理一、引言盾构机是一种用于地下隧道施工的重型机械设备,其工作原理是通过推进盾构机来完成隧道的开挖和支护。

本文将详细介绍盾构机的工作原理及其相关技术。

二、盾构机的构造1. 盾构机主要由盾构体、推进系统、刀盘、控制系统和支撑系统等组成。

2. 盾构体是盾构机的主体结构,由盾构壳、先后门、密封垫圈等组成,能够保证施工过程中的安全和稳定。

3. 推进系统包括推进液压缸、推进机构和推进装置,通过液压力将盾构机推进到地下,推进装置可以根据需要进行调整。

4. 刀盘是盾构机的主要工具,由刀片、刀臂和刀盘驱动系统组成,能够切割和破碎地层。

5. 控制系统用于监测和控制盾构机的运行状态,包括液压系统、电气系统和数据采集系统等。

6. 支撑系统主要用于支撑隧道壁和顶部,以防止地层塌方和保证施工的安全。

三、盾构机的工作原理1. 准备工作:在施工前,需要进行现场勘测和地质分析,确定盾构机的施工参数和安全措施。

2. 推进过程:盾构机通过推进液压缸和推进装置推进到地下,同时刀盘开始旋转,刀片切割和破碎地层。

3. 土层处理:切割和破碎的土层通过刀盘后部的输送装置输送到盾构机内部,然后通过螺旋输送机或者螺旋输送器运出隧道。

4. 支护过程:在盾构机后部,随着推进,支撑系统将隧道壁和顶部进行支护,以防止地层塌方。

5. 循环施工:盾构机持续推进和支护,直至完成整个隧道的开挖和支护工作。

6. 施工结束:盾构机完成隧道开挖后,可以通过盾构体的先后门将盾构机取出。

四、盾构机的应用领域1. 地铁隧道:盾构机广泛应用于地铁隧道的开挖和支护工作,能够提高施工效率和质量。

2. 铁路和公路隧道:盾构机也适合于铁路和公路隧道的施工,能够减少对周边环境的影响。

3. 水利隧道:盾构机可以用于水利隧道的开挖和支护,能够提高施工速度和质量。

4. 管道隧道:盾构机还可以用于管道隧道的施工,能够减少对地表的干扰。

五、盾构机的优势和挑战1. 优势:- 提高施工效率:盾构机能够连续推进和开挖,大大提高了施工效率。

盾构机的构造与工作原理

盾构机的构造与工作原理

盾构机的构造与工作原理盾构机是一种用于隧道施工的机械设备,广泛应用于地铁、公路、铁路、水利等工程领域。

它具有高效、精确、安全的特点,能够在各种地质条件下进行施工。

盾构机由机架、掘进头、推进系统、支护系统和电气系统等组成。

机架是盾构机的主体部分,承载着其他部分的重量和反力。

掘进头是盾构机的关键部位,用于开挖土层,并将土层通过螺旋输送器或切割机构送往后部的腔室。

推进系统是指盾构机用于推进的设备,一般由履带或履带式链轮组成,能够提供稳定的推进力。

支护系统用于保证隧道的稳定和安全,一般由液压缸、支撑装置、钻杆和钢梁等组成。

电气系统则是盾构机的控制中心,负责实现各个部件的协调工作。

盾构机的工作原理主要分为切割、掘进、脱泥和支护四个步骤。

首先,盾构机通过掘进头的切割机构进行土层切割,将土层切割成适合输送的尺寸。

同时,推进系统提供推进力,将掘进头推动向前方推进。

当切割头进入土层后,螺旋输送器或切割机构将切割的土层输送到后部的腔室。

接着,腔室中的脱泥装置将泥浆从土层中分离出来,并将其排除。

最后,支护系统在切割头后方进行隧道的支护,保证施工过程的稳定和安全。

盾构机的构造和工作原理使其具有许多优点。

首先,盾构机能够在地下进行施工,对地表交通和生活不会造成影响。

其次,盾构机能够适应各种地质条件,如软土、砂土、岩石等。

第三,盾构机的自动化程度高,能够精确控制施工进度和质量,提高工作效率。

此外,盾构机的施工过程对环境影响小,噪音和振动较小。

最后,盾构机的作业区域较小,可以在狭窄的地下空间进行工作。

然而,盾构机也存在一些挑战和限制。

首先,盾构机的成本较高,需要大量的投资。

其次,施工过程中可能会遇到意外情况,如地质条件变化、水位上升等,需要采取相应的措施应对。

此外,盾构机的维护和保养需要专业技术和设备支持,增加了运营成本。

总之,盾构机的构造和工作原理使其成为地下隧道施工的重要设备。

它的高效性、精确性和安全性使得盾构机在各个领域都能够得到广泛应用,并为城市基础设施建设做出了积极贡献。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用机械设备,其工作原理主要包括盾构机结构、推进系统、掘进系统和支护系统等方面。

一、盾构机结构盾构机主要由盾体、推进机构、掘进机构、支护系统、电气系统和液压系统等组成。

1. 盾体:盾体是盾构机的主体部分,由前盾和后盾组成。

前盾是用于掘进地下隧道的部分,后盾用于支撑和推进盾构机。

2. 推进机构:推进机构包括推进液压缸、推进螺杆和推进盖板等部分,用于推进盾构机的前进。

3. 掘进机构:掘进机构主要由盾壳、盾壳刀盘、刀臂和刀具等组成,用于掘进地层。

4. 支护系统:支护系统用于支撑和保护隧道壁,通常包括液压支架、支撑液压缸和支撑液压缸等。

5. 电气系统:电气系统用于盾构机的控制和驱动,包括电动机、传感器、控制器和电缆等。

6. 液压系统:液压系统用于盾构机的推进和掘进,包括液压泵、液压缸和液压管路等。

二、推进系统推进系统是盾构机的核心部分,主要用于推进盾构机前进。

推进系统通常由推进液压缸、推进螺杆和推进盖板等组成。

1. 推进液压缸:推进液压缸是推进系统的关键部件,通过液压力推动盾构机前进。

2. 推进螺杆:推进螺杆是连接推进液压缸和推进盖板的部件,通过旋转推动盾构机的前进。

3. 推进盖板:推进盖板位于盾构机前部,用于推进盾构机前进,并同时起到封闭隧道壁的作用。

三、掘进系统掘进系统是盾构机开挖地层的关键部分,主要由盾壳、盾壳刀盘、刀臂和刀具等组成。

1. 盾壳:盾壳是盾构机的外壳,通过盾壳与隧道壁形成封闭空间,并承受地层压力。

2. 盾壳刀盘:盾壳刀盘是掘进系统的核心部件,通过刀盘上的刀具对地层进行切削和破碎。

3. 刀臂:刀臂是连接盾壳刀盘和盾壳的部件,通过刀臂的旋转和伸缩,驱动刀盘进行掘进。

4. 刀具:刀具是盾壳刀盘上的工作部件,通过刀具的切削和破碎,将地层松动并运送至盾构机内部。

四、支护系统支护系统用于支撑和保护隧道壁,主要由液压支架、支撑液压缸和支撑液压缸等组成。

1. 液压支架:液压支架是支护系统的主要部件,通过液压力将支撑液压缸推动至隧道壁,起到支撑作用。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道建设的重型机械设备,它通过推进装置将巨大的盾构机推进土壤中,同时进行土壤开挖和支护,从而实现隧道的建设。

盾构机工作原理是基于土壤力学和隧道工程原理的。

一、盾构机的组成部分1. 盾构机主体:盾构机主体通常由盾构壳体、推进系统、刀盘和尾部支撑系统等组成。

盾构壳体是盾构机的外壳,用于保护机械设备和工人。

推进系统是盾构机的核心部分,它通过推进液压缸或液压缸推动盾构机向前推进。

刀盘是盾构机前端的工具,用于开挖土壤。

尾部支护系统用于支撑盾构机的尾部,保证机械设备的稳定。

2. 排土系统:盾构机在开挖土壤时,需要将土壤从隧道中排出。

排土系统通常由螺旋输送机、螺旋输送机驱动系统和排土管等组成。

螺旋输送机通过螺旋叶片将土壤从刀盘处输送到排土管中,然后通过排土管将土壤排出隧道。

3. 支护系统:盾构机在开挖土壤时,需要对隧道进行支护,以防止土壤坍塌。

支护系统通常由液压支架、钢拱架和预制段等组成。

液压支架用于支撑隧道顶部和侧壁,钢拱架用于加固隧道结构,预制段用于填充隧道。

二、1. 推进过程:盾构机在开始工作前,首先需要进行预制段的安装。

然后,盾构机启动推进系统,推动盾构机向前推进。

同时,刀盘开始旋转,通过刀盘的作用力将土壤开挖。

开挖的土壤通过螺旋输送机输送到排土管中,然后排出隧道。

2. 支护过程:在盾构机推进过程中,支护系统起到关键作用。

液压支架通过液压缸的作用,支撑隧道顶部和侧壁,防止土壤坍塌。

钢拱架用于加固隧道结构,增强隧道的稳定性。

3. 预制段的安装:在盾构机推进过程中,需要定期安装预制段。

预制段是事先制作好的混凝土或钢筋混凝土构件,用于填充隧道。

预制段通过液压支架的作用,依次安装在隧道内,形成连续的隧道结构。

三、盾构机的应用领域1. 地铁隧道建设:盾构机在地铁隧道建设中得到广泛应用。

它可以快速、高效地开挖地铁隧道,减少对周围环境的影响。

2. 铁路隧道建设:盾构机也被广泛应用于铁路隧道建设中。

盾构机的构成和工作原理

盾构机的构成和工作原理

盾构机的构成和工作原理
盾构机是一种用于地下隧道开挖和施工的特种设备。

其构成部分和工作原理如下:
1. 盾构机的构成:
a. 圆柱形盾构壳:盾构机的外壳,由多个圆环相连而成,一端封闭,另一端开放用于出土。

b. 推进系统:推进装置用于推动盾构机向前推进,在推进过程中稳定土壤,防止塌方。

c. 扩展系统:类似于伞状刀片,用于开挖土壤,由推进盾构机向前扩展,形成地下空间。

d. 排土系统:用于排出开挖出的土壤,通常通过输送带或螺旋输送机将土壤运出盾构机。

2. 盾构机的工作原理:
a. 准备工作:在开始施工之前,需要进行地质勘探和隧道设计,确定隧道的位置和尺寸,并选择合适的盾构机。

b. 钻爆预处理:对于硬质地层,需要先进行钻爆预处理,通过钻孔和爆破炸药将地层破碎,以便盾构机进入施工。

c. 施工阶段:盾构机通过推进系统、扩展系统和排土系统的配合工作,进行隧道的开挖和施工。

推进系统推动盾构机向前推进,同时扩展系统展开,用于开挖土壤。

开挖后,排土系统将土壤运出盾构机。

盾构机的推进速度和施工步骤根据隧道设计和地质条件进行控制。

d. 补强和封固:开挖完成后,需要对隧道进行补强和封固,通常采用喷射混凝土或支护结构,以增强隧道的稳定性和安全性。

总结起来,盾构机通过推进系统、扩展系统和排土系统的协同作业,实现了隧道的快速开挖和施工。

它具有高效、安全、环保等优点,在城市地下工程和交通建设中得到广泛应用。

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)

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。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械设备,它通过推进盾构管片来实现隧道的开挖和支护。

盾构机工作原理主要包括盾构机的构造和工作流程两个方面。

一、盾构机的构造1. 盾构机主体结构:盾构机由盾构机壳体、推进系统、刀盘、控制室、螺旋输送机等部份组成。

2. 盾构机壳体:盾构机壳体是盾构机的主体结构,由钢板焊接而成。

它具有足够的强度和刚度,能够承受地下土压力。

3. 推进系统:推进系统由液压缸、推进盾构管片、推进液压站等组成。

液压缸通过推进盾构管片推进盾构机,使其前进。

4. 刀盘:刀盘是盾构机的关键部件,由刀具、刀盘盘片、刀盘盘身等组成。

刀盘的旋转和刀具的作用下,可以将地下土层切割成小块,并通过螺旋输送机输送到地面。

5. 控制室:控制室是盾构机的操作中心,操作员在控制室内通过控制台控制盾构机的运行和推进。

二、盾构机的工作流程1. 准备工作:在开始盾构作业之前,需要进行地质勘察、隧道设计、施工方案制定等工作。

同时,还需要对盾构机进行调试和检查,确保其正常工作。

2. 开挖工作:盾构机开始工作后,首先进行刀盘的旋转,刀具切割地下土层。

同时,螺旋输送机将切割下来的土层输送到地面。

盾构机通过推进系统推进盾构管片,使隧道逐渐延长。

3. 支护工作:随着盾构机的推进,需要对隧道进行支护。

常用的支护方式包括安装钢拱架、注浆加固等。

支护工作的目的是保证隧道的稳定和安全。

4. 后续工作:当盾构机完成隧道开挖后,需要进行后续工作,包括隧道的清理、管道的敷设、设备的安装等。

同时,还需要对盾构机进行维护和保养,以备下次使用。

盾构机工作原理的核心是通过刀盘的旋转和推进系统的推进,实现对地下土层的切割和隧道的开挖。

同时,通过支护工作,保证隧道的稳定和安全。

盾构机的工作流程包括准备工作、开挖工作、支护工作和后续工作。

这些工作环节相互配合,完成为了盾构机的工作任务。

以上是关于盾构机工作原理的详细描述,希翼对您有所匡助。

如有其他问题,欢迎继续提问。

盾构机的结构工作原理

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。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用机械设备,它采用盾构法进行施工。

盾构机工作原理是指盾构机在进行隧道开挖时的工作方式和原理。

一、盾构机的组成部分1. 盾构机主体:包括前部盾构体、后部推进体和中间连接部分。

2. 推进系统:由推进液压缸、推进螺旋机构和推进液压站组成,用于推进盾构机前进。

3. 掘进系统:包括刀盘、刀臂、刀盘驱动装置和刀盘液压站,用于切削土层。

4. 支护系统:包括支撑液压缸、支撑液压站和支撑材料,用于支撑和稳定隧道壁。

5. 除渣系统:包括刮板输送机、螺旋输送机和螺旋输送机液压站,用于清理切削后的土层。

6. 控制系统:包括电气控制柜、液压控制柜和人机界面,用于控制盾构机的各项功能。

二、盾构机的工作原理1. 准备工作:在开挖隧道前,需要进行地质勘探、土层分析和隧道设计等准备工作。

根据设计要求,选择合适的盾构机,并进行组装和调试。

2. 推进工作:盾构机启动后,推进系统开始工作,推动盾构机向前推进。

推进液压缸通过液压油的压力驱动,推动推进螺旋机构旋转,从而推进盾构机前进。

3. 掘进工作:刀盘开始旋转,刀臂上的刀具切削土层。

切削后的土层通过刮板输送机或螺旋输送机输送到盾构机的尾部,然后通过出口排出。

4. 支护工作:在切削土层的同时,支撑系统开始工作,支撑液压缸通过液压油的压力,将支撑材料推入隧道壁,起到支撑和稳定的作用。

5. 除渣工作:切削后的土层通过除渣系统输送到盾构机的尾部,然后通过出口排出。

刮板输送机或螺旋输送机将土层输送到隧道外。

6. 盾构机的循环工作:盾构机不断进行推进、掘进、支护和除渣等工作,循环进行,直到完成整个隧道的开挖。

三、盾构机的优势1. 高效快速:盾构机采用机械化施工,工作效率高,能够快速开挖隧道。

2. 安全可靠:盾构机在施工过程中,能够提供稳定的工作环境,减少事故风险。

3. 适应性强:盾构机能够适应不同地质环境和隧道设计要求,具有较强的适应性。

4. 环保节能:盾构机采用机械化施工,减少对环境的影响,同时能够节省能源。

盾构机的构造与工作原理

盾构机的构造与工作原理

盾构机的构造与工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备,它以其高效、快速、安全的特点被广泛应用于城市地铁、隧道、管廊等工程的建设中。

本文将从盾构机的构造和工作原理两个方面进行介绍。

一、盾构机的构造盾构机主要由盾构壳体、刀盘、推进系统、控制室和支撑系统等部分组成。

1. 盾构壳体:盾构壳体是盾构机的主体部分,由环片和壳体拼装而成。

它具有抗压、抗扭转和密封等功能,能够保护工作面的稳定和安全。

2. 刀盘:刀盘是盾构机的核心部件,位于盾构壳体前端。

它由刀盘主轴、刀臂、刀片等组成。

刀盘通过转动带动刀片切削地层,将土层碎块送入机械输送系统。

3. 推进系统:推进系统是盾构机的关键部分,它由推进液压缸、推进腔、推进座等组成。

推进系统通过液压力将盾构壳体向前推进,实现盾构机的整体推进。

4. 控制室:控制室是盾构机的操作中心,位于盾构壳体后部。

操作人员通过控制室内的控制台对盾构机进行控制和监控,实时了解施工情况并进行调整。

5. 支撑系统:支撑系统用于支撑盾构壳体,保证施工面的稳固。

它由液压支撑器、支撑梁、液压缸等组成,能够根据地质情况进行自动调整,确保盾构机的安全运行。

二、盾构机的工作原理盾构机的工作原理主要包括推进、掘进和支护三个过程。

1. 推进:盾构机在施工现场组装完成后,通过推进系统推进盾构壳体。

推进过程中,盾构机的刀盘不断转动,切削地层,同时使用推进液压缸施加推进力,将盾构壳体向前推进。

2. 掘进:在推进的同时,盾构机的刀盘通过旋转切削地层,将土层碎块送入盾构壳体内。

土层碎块经过机械输送系统,通过螺旋输送机或螺旋输送器等方式运出盾构壳体,最终被运出至地面。

3. 支护:在盾构机推进过程中,需要进行支护来保证施工面的稳固。

当盾构壳体推进一定距离后,液压支撑器通过液压力将支撑梁顶起,支撑盾构壳体,同时控制盾构壳体与地面之间的压力平衡,避免地面沉降和土层塌方。

盾构机的工作原理是将推进、掘进和支护等过程有机地结合起来,通过不断推进盾构壳体,实现隧道的快速、高效施工。

盾构机的构造工作原理

盾构机的构造工作原理

盾构机的构造工作原理盾构机是一种用于隧道开挖的机械设备,其工作原理基于盾构机的结构和运行原理。

盾构机的工作原理可以分为以下几个方面:1.盾构机的结构:盾构机主要由盾构壳体、刀盘、推进系统、导向系统、土压平衡系统、环片安装系统等组成。

盾构壳体是盾构机的主体结构,具有保护和承载作用;刀盘是盾构机的关键部件,通过转动和切削地层,形成隧道;推进系统是推动盾构机前进的部分,通常由液压缸和密封系统组成;导向系统用于控制盾构机的方向;土压平衡系统在掘进过程中用于保持隧道周围土层的平衡,防止地层坍塌;环片安装系统用于安装环片,加固隧道结构。

2.掘进过程:盾构机的掘进过程是通过刀盘在地层中切削并移走土层来形成隧道的。

刀盘通过转动和推进系统推动前进,同时利用刀盘上的刀具切削地层,将松散土层从刀盘间的切削机构中运走,然后通过输送系统将土层送到隧道外面。

3.土压平衡:在盾构机掘进过程中,由于切削土层会产生土层变形,形成土压,土压平衡系统的作用是保持隧道周围土层的平衡。

土压平衡系统通过注入压缩空气或注浆混凝土到盾构机壳体与地层之间的空间中,形成一定的压力,使地层始终保持在一定的平衡状态。

4.导向系统:盾构机通过导向系统来控制盾构机的方向,保证隧道的设计要求。

导向系统通常由水压缸、悬吊设备、导向板等组成,通过控制水压缸的行程来实现盾构机的转向。

5.环片安装:隧道掘进完成后,需要安装环片来加固隧道结构。

盾构机上的环片安装系统通常由环片转运车和安装机构组成,通过转运车将环片输送到刀盘位置,然后通过安装机构将环片固定在隧道内环境中。

综上所述,盾构机的工作原理是通过刀盘和推进系统推动盾构机前进,同时利用刀盘切削地层,通过土压平衡系统控制土层的平衡,导向系统控制盾构机的方向,最后通过环片安装系统加固隧道结构。

这种工作原理使得盾构机能够高效、安全地开挖隧道。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的重型机械设备,它通过推进盾构机头部分来完成隧道的挖掘和支护。

下面将详细介绍盾构机的工作原理。

一、盾构机的构造盾构机主要由以下几个部分组成:1. 盾构机头部:包括刀盘、刀臂、刀盘驱动系统等,用于挖掘土壤。

2. 推进系统:包括推进液压缸、推进液压站等,用于推动盾构机向前推进。

3. 支撑系统:包括液压支撑装置、支撑液压站等,用于支撑隧道壁。

4. 除渣系统:包括螺旋输送机、脱水器等,用于将挖掘出的土壤排出。

5. 控制系统:包括电气控制柜、仪表等,用于控制盾构机的运行。

二、盾构机的工作过程1. 准备阶段:在施工前,需要对盾构机进行检查和维护,确保其正常运行。

同时,需要根据隧道设计要求进行相关准备工作,如搭建工地围护结构等。

2. 推进阶段:盾构机头部的刀盘开始旋转,通过刀臂将土壤切割,同时推进液压缸推动盾构机向前推进。

在推进的过程中,土壤被切割和挤压到刀盘后方的螺旋输送机中,经过脱水器排出。

3. 支护阶段:在盾构机推进的同时,支撑系统会将液压支撑装置伸出,支撑住隧道壁,防止土壤塌方。

支撑系统可以根据隧道的地质条件进行相应调整,确保隧道的稳定。

4. 回填阶段:当盾构机推进到一定距离后,需要进行回填工作。

回填材料可以是混凝土、砂浆等,通过管道输送至盾构机后方,填充到已经挖掘的隧道部分。

5. 完工阶段:当盾构机完成推进和回填工作后,可以进行拆除和维护。

同时,根据隧道设计要求,进行相关的检查和测试,确保隧道的质量和安全。

三、盾构机的优势和应用领域1. 盾构机具有高效、安全、环保等优势。

其自动化程度高,可以减少人工劳动,提高工作效率。

同时,盾构机在挖掘过程中可以进行土壤的固化和处理,减少对周围环境的影响。

2. 盾构机广泛应用于地铁、隧道、水利工程等领域。

随着城市化进程的推进,地下交通建设需求增加,盾构机在地铁工程中的应用越来越广泛。

此外,盾构机也被用于水利工程中的隧道挖掘和修复。

盾构基本工作原理及主要构造

盾构基本工作原理及主要构造

Tunnel Engineering盾构与隧道目录01盾构机及其工作原理02盾构机的主要构造新朋友:盾构机及其工作原理(一)盾构的含义盾保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾构钢壳构构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体采用压缩空气、泥浆、土压及机械等方式对开挖面予以支护,以确保开挖面的稳定(二)基本工作原理盾构前端利用封闭的筒状金属外壳承受来自地层的压力,以防止水土入侵盾构周围通过预制或者现浇的衬砌构筑物来支撑地层,确保洞室的稳定盾构后端盾构机的主要构造开挖系统推进系统注浆系统盾壳导向系统管片安装系统出渣系统导向系统(一)盾壳前盾、中盾、后盾承受水土压力、防止水土侵入、保护仓内安全(二)开挖系统土仓刀盘切口环支撑环主驱动刀盘驱动箱主轴承(三)推进系统主驱动(四)管片拼装系统管片拼装机(五)排渣系统(六)导向系统经纬仪、ELS激光靶、后视棱镜、计算机及数据传输电缆等动态掌握与控制盾构姿态,确保盾构沿着隧道的设计轴线掘进(七)注浆系统注浆泵、注浆管注入浆液,填充空隙,固结地层,确保管片的位置和稳定(八)后配套系统渣土改良系统、盾尾密封系统、润滑系统、液压控制系统、电气控制系统、工业风系统、水循环系统等与前述各系统共同保证盾构正常掘进与隧道成型、1盾构机及其工作原理盾构机的盾与构、盾构机的工作原理2盾构机的主要构造盾壳、开挖系统、推进系统、导向系统、管片安装系统、壁后注浆系统、出渣系统及后配套系统Tunnel Engineering。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械装置,被广泛应用于城市地铁、交通隧道等工程项目中。

它通过一系列复杂的工作原理,实现快速、安全、高效地开挖地下隧道。

本文将介绍盾构机的工作原理,以及其中的关键技术。

一、盾构机的基本构造盾构机主要由盾构壳体、推进装置、刀盘、支撑系统、导向系统等部分组成。

其中,盾构壳体是整个盾构机的最外层,它能够承受来自周围土层的水平和垂直力,起到保护工人和设备的作用。

推进装置则负责推动盾构机向前行进,刀盘则是开挖土层的关键部分。

支撑系统和导向系统则保证了盾构机在施工过程中的稳定性和精度。

二、盾构机的工作原理盾构机的工作原理主要分为掘进和推进两个阶段。

在掘进阶段,盾构机首先通过刀盘将土层剥离,同时使用液压系统在刀盘上形成一定的掘进压力,推动刀盘前进。

随着刀盘前进,土层被切削或刮削,同时由于推进装置施加的力和液压系统的作用,将较大的土层从刀盘周围的空间中移除。

这个过程中,盾构机的支撑系统将壳体固定在前方已经开挖好的地层上,确保盾构机的稳定性。

在推进阶段,盾构机以掘进的方式将土层推动到刀盘的后方,同时不断向前行进。

背推杆和螺杆机构对盾构机进行推进,使刀盘能够持续地进行掘进工作。

盾构机的工作速度取决于土层的性质和刀盘的类型。

当刀盘前进到一定位置后,人工对壳体后方进行砌筑,形成一段隧道,使得盾构机能够顺利推进。

三、盾构机的关键技术1. 刀盘技术:刀盘是盾构机的核心部分,直接负责土层的开挖和切削。

根据土层的不同性质,刀盘可以采用不同的设计,如压力式刀盘、剥离式刀盘等。

刀盘的结构和材料的选择也会对施工效果产生影响,因此刀盘技术是盾构机关键技术之一。

2. 盾构机导向与控制技术:盾构机施工需要保证掘进的精度和方向的稳定性。

导向与控制技术通过激光测距仪、导向仪以及监控系统等设备,实时监测盾构机的位置和姿态。

这些数据可以帮助调整刀盘的方向,确保盾构机按照设计要求进行施工。

3. 土压平衡技术:土压平衡技术是盾构机使用过程中的一项关键技术。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的重型机械设备。

它采用盾构法施工,具有高效、安全、环保等优点。

下面将详细介绍盾构机的工作原理。

一、盾构机的构造盾构机主要由盾构机主体、刀盘、推进系统、控制系统和后续支护系统等部份组成。

1. 盾构机主体:由机壳、先后密封室、先后推进系统、主推进油缸和主推进盘等组成。

机壳是盾构机的主体结构,能够承受地下土压力。

2. 刀盘:位于盾构机前部,由刀盘主轴、刀盘盘体、刀具和刀盘驱动系统等组成。

刀盘通过旋转和推进来进行土层的开挖。

3. 推进系统:由推进油缸、推进盘和推进螺杆等组成。

推进油缸通过液压系统提供推进力,推进盘和推进螺杆将盾构机推进到地下。

4. 控制系统:包括盾构机的操作控制台、传感器、液压系统和电气系统等。

控制系统能够监测和控制盾构机的运行状态。

5. 后续支护系统:在盾构机通过后,需要进行地下隧道的支护。

后续支护系统包括涵洞衬砌、钢筋混凝土衬砌、喷射混凝土等。

二、盾构机的工作原理盾构机采用盾构法进行隧道施工,其工作原理如下:1. 准备工作:在施工前,需要对地质情况进行勘察,并确定盾构机的施工参数。

施工现场需要进行地面开挖,建立起盾构机的工作坑。

2. 推进过程:盾构机启动后,刀盘开始旋转,刀具在土层中开挖。

同时,推进油缸提供推进力,将盾构机推进到地下。

推进过程中,盾构机会持续排放掘进物料。

3. 土层处理:盾构机开挖的土层通过输送系统运出隧道,同时通过注浆系统进行土层的稳定,防止地面沉降。

4. 密封和支护:盾构机在开挖过程中,通过先后密封室和密封垫进行土层的封闭,防止水和泥浆进入隧道。

同时,后续支护系统进行隧道的支护。

5. 推进和停顿:盾构机在推进过程中,需要根据地质情况和施工计划进行停顿和调整。

停顿时,可以进行刀具更换、维护和修理。

6. 完工和拆除:当盾构机推进到目标位置后,施工完成。

隧道的后续工程,如道路铺设、管线安装等可以进行。

盾构机可以拆除或者继续用于其他隧道施工。

盾构机工作原理

盾构机工作原理

盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备,其工作原理主要包括盾构机的组成部份、施工过程、工作原理和施工效果等方面。

下面将详细介绍盾构机的工作原理。

一、盾构机的组成部份1. 主体结构:盾构机主体结构包括盾构机壳体、推进系统、控制室和尾部等部份。

盾构机壳体是盾构机的主要组成部份,由前壳体、后壳体和中间环节组成。

推进系统包括推进液压缸、推进螺旋、推进盘和推进液压站等。

2. 掘进系统:盾构机的掘进系统主要包括刀盘、刀盘驱动、刀盘刀具和刀盘支撑系统等。

刀盘是盾构机的工作部位,由刀盘主体和刀具组成。

刀盘驱动通过机电或者液压驱动刀盘旋转,以完成地下隧道的掘进工作。

3. 转运系统:盾构机的转运系统主要包括输送带、螺旋输送机和盾尾输送机等。

输送带用于将挖掘出的土层和渣土从刀盘区域运送到盾构机后部。

螺旋输送机则用于将土层和渣土从盾构机后部输送到地面。

4. 泥水处理系统:盾构机的泥水处理系统主要用于处理盾构机工作过程中产生的泥浆和废水。

该系统包括泥浆处理装置、泥浆输送管道和废水处理设备等。

二、盾构机的施工过程1. 准备工作:在施工前,需要对施工现场进行勘察和测量,确定隧道的设计参数和施工方案。

同时,还需要进行盾构机的组装和调试工作。

2. 掘进工作:盾构机开始工作后,首先是进行刀盘的旋转,利用刀具对土层进行切割和破碎。

同时,盾构机通过推进系统不断向前推进,将挖掘出的土层从刀盘区域输送到盾构机后部。

3. 支护工作:在盾构机推进的同时,需要进行隧道的支护工作。

常见的支护方式包括喷射混凝土、涂抹防水材料和安装钢筋网等。

4. 泥水处理工作:盾构机工作过程中产生的泥浆和废水需要进行处理。

泥浆通过泥浆处理装置进行固液分离,废水则经过处理设备进行净化,以达到环保要求。

5. 完工工作:当盾构机推进到设计要求的位置后,施工人员进行最后的检查和验收工作。

隧道完工后,还需要进行清理工作,将盾构机和施工设备进行拆卸和搬运。

三、盾构机的工作原理盾构机的工作原理主要是通过刀盘的旋转和推进系统的推进来完成地下隧道的掘进工作。

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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道工作面,因此开发了用液体支撑隧道工作面的盾构,通过液体流,以泥浆的形式出土。

1876年英国人约翰·荻克英森·布伦敦和姬奥基·布伦敦申请第一个机械化盾构专利。

这台盾构有一个由几块板构成的半球形的旋转刀盘,开挖的土料落入径向装在刀盘上的料斗中,料斗将渣料转运至胶带输送机上,再将它转运到后面从盾构中运出,这一构想后来被用于修建地铁隧道工程。

1886年,格瑞海德在伦敦地下施工中将压缩空气方法与盾构掘进相组合使用,在压缩空气条件下施工,标志着在承压水地层中掘进隧道的一个重大进步,20世纪初,大多数隧道都是采用格瑞海德盾构法修建的。

1917年,日本引进盾构施工技术,是欧美国家以外第一个引进盾构的国家。

1963年,土压平衡盾构首先由日本Sato Kogyo公司(佐藤工业)开发出来。

下图为当时设计的土压平衡盾构示意图。

1974年第一台土压平衡盾构在东京被采用。

该盾构由日本制造商IHI(石川岛播磨)设计,其外径3.72m,掘进了1900m的主管线。

在以后的年代里,很多厂商以土压盾构、压力保持盾构、软泥盾构、土壤压力盾构、泥压盾构等名称生产了“土压平衡盾构”。

所有这些名称的盾构都应有了同一种工法国际上称为“土压平衡系统”(EPBS)。

1989年,日本最引人注目的泥水盾构隧道工程开工。

东京湾海底隧道长10km,是世界最长公路专用海底隧道,用八台直径14.14m泥水加压式盾构施工。

1992年,日本研制成世界上第一台三圆泥水加压式盾构(由3个直径7.8m 的刀头构成,总长17.3m),并成功地用于大阪市地铁7号线“商务公园站”车站工程施工。

二、我国盾构机的发展历程纵观我国盾构法隧道的发展历程,大体上可以分为以下三个阶段:(1)起步阶段(20世纪60年代-80年代初):1962年2月,我国上海市城建局隧道处开始塘桥试验隧道工程。

采用直径4.16m的一台普通敞胸盾构在两种有代表性的地层下进行掘进试验,用降水或气压来稳定粉砂层及软粘土地层。

选用由螺栓连接的单层钢筋混疑土管片作为隧道衬砌,环氧煤焦油作为接缝防水材料。

试验获得成功,采集了大量盾构法隧道数据资料。

(2)平稳发展阶段(20世纪80年代中-2000年):1962年2月,我国上海市城建局隧道处开始塘桥试验隧道工程。

采用直径4.16m的一台普通敞胸盾构在两种有代表性的地层下进行掘进试验,用降水或气压来稳定粉砂层及软粘土地层。

选用由螺栓连接的单层钢筋混疑土管片作为隧道衬砌,环氧煤焦油作为接缝防水材料。

试验获得成功,采集了大量盾构法隧道数据资料。

(3)快速发展阶段进入21世纪,随着国家经济、技术的迅猛发展为地铁建设带来了重大机遇,同时也为盾构技术应用和发展提供了广阔的平台和空间。

国家有关部门已经规定人口在300万以上、GDP值在1000亿以上、年财政收入在100亿以上的城市均可以建地铁。

目前我国正处于轨道交通建设的繁荣时期,中国已经成为世界上最大的城市轨道交通市场。

同时,盾构机在越江道路、输气和市政排水隧洞等工程中也得到了广泛应用。

三、盾构机概述盾构机是掘进机的一种类型,其全称为盾构隧道掘进机,是在钢壳体保护下完成隧道掘进、拼装作业,由主机和后配套组成的机电一体化设备。

其名称是由“盾构”和“隧道掘进机”组合而成。

其中“隧道掘进机”说明该设备是一种隧道掘进的专用工程机械,而“盾构”二字则来源于盾构法施工。

盾构法施工是利用盾构进行隧道开挖,衬砌等作业的施工方法,其中盾构指的是一种带有护罩的专用设备,利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进,用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。

为适应各种不同的土质,所以盾构的种类繁多。

按其构造特点和开挖方法,可归纳为以下四类:敞口式盾构、普通闭胸式盾构、普通挤压式盾构、TBM硬岩盾构。

其中敞口式盾构或称普通盾构、普通闭胸式盾构或称普通挤压式盾构(半机械化盾构)以及TBM硬岩盾构在本司的产品中尚未涉及,因此不作详述,下面主要了解一下机械式闭胸盾构。

在盾构的切口环和支承环间设密封隔墙,使形成密封舱,在密封舱内通入压缩空气,用气压稳定开挖面土体,这种盾构机称之为局部气压盾构。

局部气压盾构的优点是操作人员可在常压下工作。

但由于出土装置、盾尾密封装置和衬砌接缝间的漏气等技术上的难题不易解决,故使用不多。

而正面密封舱中设泥浆或泥浆加气压平衡装置的称泥水平衡盾构、泥水加压式平衡盾构。

泥水加压式盾构是在局部气压盾构基础上发展而成。

在局部气压盾构的密封舱内通入泥水以代替压缩空气,利用泥水压力来稳定开挖面土体,同时避免盾尾和衬砌接缝等处产生漏气。

盾构掘进时,转动开挖面大刀盘以切削土层,切削下来的土可利用泥水通过管道送往地面处理,从而解决了密封舱内的连续出土问题。

由于泥水盾构既能抵抗地下水压,又无压缩空气的泄漏和喷发问题,故对隧道埋深的适应性较大;弃土可采用管道输送,安全可靠,效率较高。

缺点是配套设备较多,施工费用和设备投资较高。

泥水加压式盾构适用于冲积形成砂砾、砂、粉砂、粘土层、弱固结的互层地基以及含水率高开挖面不稳定的地层;洪积形成的砂砾、砂、粉砂、粘土层以及含水很高固结松散易于发生涌水破坏的地层,是一种适用于多种土质条件的盾构型式。

但是对于难以维持开挖面稳定性的高透水性地基、砾石地基,有时也要考虑采用辅助施工方法。

在正面密封舱中设土压或土压加泥水式平衡装置的,称土压平衡盾构或加泥式土压平衡盾构。

盾构机的切口环和支承环间装有密封隔板,使盾构开挖面构成一密封舱,其前端是一个全断面切削的大刀盘,用以开挖地层。

密封隔板的中间装有一台长筒形螺旋运输机,进土口设在密封舱内的中心或下部,出土口在密封舱外。

土压平衡的作用,是用刀盘切削下来的土充填整个密封舱,并保持一定的压力去平衡开挖面土压力。

螺旋运输机的出土量要密切配合刀盘切削速度,使密封舱内始终充满泥土而不致挤得过密或过松;同时配合千斤顶顶进速度,以达到平衡开挖面地层侧压力的效果。

土压平衡式盾构,既避免了局部气压盾构的缺点,又省略了泥水加压盾构的泥水输送和处理设备,是一种很有发展前途的新型盾构。

土压平衡盾构适用于含水量和粒度组成比较适中的粉土、粘土、砂质粉土、砂质粘土、夹砂粉粘土等土砂可以直接从掘削面流入土舱及螺旋排土器的土质。

但对含砂粒量过多的不具备流动性的土质,则不宜选用。

盾构掘进机的主要选型依据按其重要性排列如下:土质条件、岩性(抗压、抗拉、粒径等参数,开挖面稳定性,隧道埋深、地下水位,设计隧道的断面,环境条件、沿线场地(附近管线和建筑物及其结构特性)等。

而地层渗透系数是土质条件的一种表现形式,也是盾构机的选型是一个很重要的因素。

当地层的透水系数小于10-7m/s时,可以选用土压平衡盾构;当地层的渗水系数在10-7m/s和10-4m/s之间时,既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水式盾构;当地层的透水系数大于10-4m/s时,宜选用泥水盾构。

如今还有土压与泥水结合的双模式盾构,这种新型盾构能够适应更大范围的地质条件。

配电技术部王蔚 2012-11-20。

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