盾构机设计流程图(机械编)
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(盾构油缸 基本选择油缸） φ6-7m 级 盾构机 Fsj1= 2000-2200Kn φ 8m 级 盾构机 Fsj2= 2400Kn
盾构油缸
13
标准规格表
管片详细图纸 (含K型安装角度，插入量)
13
盾构机油缸 合理的数量
计划
写 管片分块角度和盾构油缸
断面布置关系图
盾构油缸 推力及数量决定
盾构机油缸 合理的行程
（密封型式）日本方式 角部密封 1-2段
唇型密封 3-4段 配合 材质 NBR
硬度 Hs70相当干
（密封型式） 日本六菱厂家
唇型 VD型 3-4段 配合 材质 NBR
硬度 HS80 相当干
（密封型式） 德国Merker厂家 唇型 TBM-27型 5段 配合
材质 NBR
11
第 12 页
11
刀盘密封 安装计划
富裕量 前方S1=50mm
S2=100mm 后方 S3=50mm
盾构油缸行程 Lsj1 采用数量
管片K型安装角度范围确认 这个结果 决定数量
14
14
盾构油缸 基本规格 决定
第 15 页
采用 刀盘不要铰接机
构
采用 前躯推动 铰接机构
采用 后躯推动 铰接机构
采用 标准盾构油缸型式` （盾构机支承环安装型）
采用 中央轴支撑式
10
轴承及大齿轮 寿命时间研究
客户要
Y
N
（设计的见解）
基本 最大推力下 10000个小时确保
第 11 页
必需确保 客户要求指定时间
这个工程的负载计算 （必需推力-扭矩）
写 轴承 使用条件表
传真
轴承寿命关联 必需厂家商量
刀盘密封计划
轴承的图纸 价格及缴纳期
采用 刀盘弓形支撑式
采用 刀盘中间支撑
外径φ6～8m级 土压式盾构机 （机械编）基本设计次序-流程
第1页
林雅钢
(投标条件书) 隧道地质条件 设备的规格和性能要求
隧道地质详细资料 (钻孔调查资料)
管片详细图纸 (含K型安装角度，插入量)
内容确认
再增加资料
有不够
Y
资料
N
客户要求
N
盾构机机
Y
客户
双方协议 决定项目
提案理由书
盾构机种类选择
（盾构机设计的规范及参考文献）
有参考资料 液压系统图
写 盾构油缸 液压系统图
写 铰接油缸 液压系统图
主体 软岩地层
（刀盘部条件） 刀盘 滚刀全域安装 仿形刀安装空间狭小
曲
线 施 工
N
采用
铰接机构
的
必 需
Y
超
挖
量
N
曲线半径
计
R≥300m
算
Y
曲线施工的超挖量δ 一般的 不多
δ≤30-50 mm程度
超挖刀的超挖量δ （油缸行程）决定
仿形刀
大齿轮-小齿轮规格 选择 （最低条件）
（刀盘驱动用大齿轮规格关联）
齿轮型式 齿形 模数 压力角 材质
热处理
变位正齿轮（JIS５级相当干） 全齿高齿
m=20-25 α=20°
轴承一体型 轴承钢 轴承分开型 SCM440 相当干
调质后高频粹火 硬度 母材 HB270-330
齿腹 HS67-77 有效硬度层深度 2.5-3mm
Ds=管片外径 t1=盾尾环壳体厚度
z=同步注浆安装空间量 c=管片缝隙量
盾尾壳体厚度t1就决定三次元有限要素法强度计算
管片缝隙量c1就决定曲线施工时必需缝隙量和富于率关系 同步注浆配管空间量z是考虑配管安装方法的关系 ↓ （6-8m级盾构机 一般的数据） 盾尾壳体厚度 t1=45-90mm程度 管片缝隙量 c1=25-30mm程度 同步注浆单液安装空间量 z=45-60mm程度
采用 油缸和仿形刀
一体构造
轴承-密封机构
采用 旋转接头 （液压及润滑配管）
Y
采用
超挖刀
N
采用 液压回路上
油缸行程控制用电磁流量阀安装 刀盘旋转位置（仿形刀位置）及
原点位置查出
刀盘电动/液压 驱动方式比较表
A
有岩石 Y 挖掘?
N
A
砂土-大砾石挖掘 时
基本不要
砂土-岩石挖掘时
必需要 速度控制范围大
不要离合器
定量马达 变量泵配合
变量马达 变量泵配合
采用 定速驱动方式
采用 双速驱动方式
采用 变频驱动方式
采用 开回路方式
采用 闭回路方式
4
4
刀盘支撑方式 及 刀盘构造设定方法
第5页
挖掘外径 Dx=D3+2δc1
岩石挖掘复合式盾构机
岩石挖掘时的单侧超挖量δc2 超挖是使用滚刀
30≥δc2≥1.5δx 岩石抗压强度大→不能仿形刀超挖
δx=曲线施工的必需超挖量 （考虑滚刀的磨损量） 挖掘外径 Dx=D3+2δc2
(刀盘扭矩-旋转数目标值的设定） 刀盘目标扭矩系数砂土部α，岩石部 β 和 必需旋转数Nc（prm）的选择
液压定量马达 Domax型式 （住友重机）
液压变量马达 A6VM型式
（Rexroth）
三级行星减速机 (ZOLLERN) ig2
三级行星减速机 (ZOLLERN) ig2
水冷式
写大概的 驱动部安装尺寸图
9
Y 变频驱
N
离合器 电动机选择
厂家商量
9
减速机 寿命时间研究
客户要
Y
N
（设计的见解）
基本 最大扭矩下 10000个小时确保
所以 刀盘驱动目标设定值 功率 L（kw)=Tc*Nc/(955η) 全效率 变频驱动 η=0.95 液压驱动 η=0.85 左右
刀盘驱动方式 设定方法
有没有大砾石 或
有
岩石挖掘
在施工地质？
没有
基本采用 电动驱动方式
客户要求
Y
无段变速度?
N
长距离
地层复杂
Y
速度控制必需
N
必需要 离合器
基本采用 液压驱动方式 （岩石挖掘距离长时 采用变频电机驱动方式）
12
盾构推进机构 （推力油缸）计划
第 13 页
N
N
客户铰
接要求
Y
曲线施工半径 R<300m
Y
坡度施工
θ>45‰
Y
N
采用 刀盘不要铰接机
构
采用 盾构机铰接机构
盾构机铰接 机构 计划
很多
N
曲线施
Y
坡度施工 N θ≥35‰
Y
采用 后躯推动 铰接机构
采用 前躯推动 铰接机构
盾构油缸必需数量 Nsj（个）的选择 盾构机负载计算结果 必需数量 Nsj ≥ 必需推力 ∑Fx/Fsj
岩石挖掘时 必需 刀盘旋转数 Nc2（prm）
挖掘速度Vx（mm/min）和滚刀贯穿量p（mm/rev)的关系 Nc2≥Vx/p
3
第4页
3
（刀盘驱动必需功率设定） 砂土挖掘时必需扭矩系数 α=18-25左右 Tc1=αDx3(Kn-m) 扭矩大 岩石（主体软岩）挖掘的必需扭矩系数 β=45-70 左右 Tc2=βDx2（Kn-m) 扭矩小
实际的必需扭矩决定是土压-水压负载条件的计算 或
滚刀滚动力计算（岩石单轴抗压强度和贯穿量关系的计算）
盾构机刀盘推力-扭矩 标准计算式的见解 (含砂土地层的 扭矩系数目标值）
滚刀的推力-扭矩 计算式的见解
（滚刀滚动力计算式）
砂土挖掘时 必需 刀盘旋转数 Nc1（prm）
刀盘外周速度关系 Nc1≤Vc/（π*Dx)=（20-24）/（π*Dx)
（贝克状） 安装
采用 粘贴式刀头安装
刀头类寿命计算
盾构机刀头 寿命的见解书
有可能性
N
刀头更换
Y
采用 螺栓更换式刀头
采用 焊接式刀头
6
第7页
6
刀头布置的方法
盾构机刀头 设计的见解书
复合地层 滚刀布置的方法
复合式盾构机 滚刀布置的见解书
刀盘驱动部的设计 （有关联刀盘支撑方式）
采用 中央轴支撑式
采用 刀盘弓形支撑式
刀盘密封润滑计划 必需润滑口位置，数量
写 密封使用条件书 (含寿命条件）
传真
密封关联 必需厂家商量
密封安装图纸 价格及缴纳期
寿命关系
密封润滑必需量计算书 （标准Excel计算书）
润滑泵型式 选择
刀盘驱动部计划图纸
刀盘密封润滑系统 计划图纸
刀盘辐条数量，尺寸，面板形状 开口率等 基本规格 设定
刀盘构造图纸 12
有没有岩石 （复合地盘）
有
在施工地质？
没有
有没有大砾石 （不能搬运螺旋）
在施工地质？
没有
采用刀头安装 一般砂土挖掘型
盾构机
有
采用滚刀安装 复合地盘型
盾构机
隧道标准规范 （盾构篇）及解说 日本-土木会学编
参考文献 盾构隧道 人民交通出版社 （2004年9月版）
1
1
盾构机壳体外径 盾尾壳体D1决定方法
8
8
刀盘驱动装置 关系的计划
电动（或液压马达） +
减速机 选择
第9页
采用 电动驱动方式
采用 液压驱动方式
采用 定速驱动方式
采用 双速驱动方式
采用 变频驱动方式
采用 开回路方式
Leabharlann Baidu
采用 闭回路方式
离合器 （三菱电机）
考虑 电动机 型式 4级 50Hz 额定旋转数关联 Ne=1480-1490prm
三级行星减速机 (ZOLLERN) ig1
第 10 页
必需确保 客户要求指定时间
这个工程的负载计算 （必需推力-扭矩）
写 减速机 使用条件表
传真
减速机寿命关联 必需厂家商量
N
液压驱
Y
液压泵 电动机 选择
液压泵钻 泵排量 电动机容量计算
这个工程的具体的 刀盘扭矩-旋转数
计算
10
减速机的图纸 价格及缴纳期
有参考资料 刀盘液压驱动 关系 计算书
密封厂家 数据资料 安装参考图
盾构机支承环D2，切口环D3壳体外径决定 考虑壳体制造的允许误差 D2=D1+10mm D3=D2+10mm 程度
2
2
挖掘外径 Dx 决定方法
第3页
砂土挖掘一般式盾构机
砂土挖掘时的单侧超挖量δc1 超挖是使用刀头
25≥δc1≥（1.5-2）δb δb=刀头的径方向磨损量 曲线施工超挖量是应对仿形刀 所以不考虑刀头的超挖
+
采用 电动驱动方式
采用 刀盘中间支撑
采用 液压驱动方式
采用 定速驱动方式
采用 双速驱动方式
采用 变频驱动方式
采用 开回路方式
采用 闭回路方式
7
7 参考
轴承及大齿轮 关系的计划
第8页
刀盘支撑决定的 类似计划图纸
（刀盘支撑方式别轴承型式区分） 中央轴支撑时 → 向心轴承2个+推力轴承1个的配合
分开大齿轮方式 弓形支撑时 → 三列三轮轴承（基本带外齿大齿轮） 中间支撑时 → 三列三轮轴承（基本带外齿大齿轮 或 内齿大齿轮）
盾构机后躯推动型 标准铰接安装尺寸表
铰接油缸 必需推力及行程 设定
铰接油缸基本拉力使用
（必需拉力计算） 盾尾牵引力的计算
铰接油缸基本推力使用
（必需推力计算） 基本铰接油缸全推力=盾构油缸全推力
写 铰接机构 计划图 （含铰接油缸布置+密封安装状态）
15
15
盾构油缸及铰接油缸的 分块区分 设定
（这个 含 液压控制关系）
计划
第 14 页
N
管片K型
沿轴方向
插入型
Y
K型管片插入量 δs 标准计算书
盾构油缸必需行程 Lsj（mm） Lsj+Bs+S2+S3
管片宽度Bs（mm） 富裕量
前方 S2=100mm 后方 S3=50mm
盾构油缸必需行程 Lsj（mm） Lsj1=Bs+δs+S1+S3 Lsj2=Bs+S2+S3
管片宽度Bs（mm） K型管片插入量 δs（mm）
N
有没有大砾石 或 岩石挖掘在施工
地质？
Y
Y 砂砾层 主体
N
采
用
砂砾尺寸
N
砾
dx≤φ300mm
石
破
Y
碎
型
主体滚刀挖掘 滚刀-刀头配合
采用 刀盘中央轴方式 或 弓形支撑式
刀头寿命计算
客户指定
N
面板式
Y
刀盘面板式构造
Y
有可能性
更换
N
刀盘辐条式构造
采用 刀盘中间支撑
滚刀布置条件
刀盘面板式构造
5
第6页
5
盾构机刀头型式 选择的见解书
盾构油缸 A型 标准尺寸表
采用 特殊盾构油缸型式` （盾构机盾尾环安装型）
盾构油缸 B型 标准尺寸表
盾构机 铰接机构 计划 （含 目标铰接角度设定）
一般地铁级盾构机的曲线半径 135mR ≤ R ≤ 350mR 程度
所以 必需铰接角度 能 满足θa ≤2.5度程度
盾构机前躯推动型 标准铰接安装尺寸表
齿底面 2mm
（刀盘驱动用小齿轮规格关联）
齿轮型式 齿形 模数 压力角 材质 热处理
齿数
变位正齿轮（JIS５级相当干） 全齿高齿
m=20-25 α=20°
轴承分开型 SCM420 相当干 加工后 渗碳硬化
硬度 母材 HS36-40 齿腹 HS80-85
有效硬度层深度 2.5mm以上 齿底面 2mm
标准 Zp=15（14，17）
刀头型式 选择方法
N 有砂砾
Y
洪积粘性土
N
层 N值≥10
Y
N
砾石尺寸
dx≥300mm
必需 粘贴式 先行刀头安装
不要 先行刀头安装
砾石尺寸 dx<150mm
Y
采用 强化型先行刀头 嵌入式刀头-1
安装
N
Y
采用 滚刀 及 嵌入式先行刀头 （贝克状）配合 嵌入式刀头-3
安装
采用 嵌入式刀头-2 嵌入式先行刀头
第2页
N
同步注浆方式 双液方式
Y
Y 有岩石 挖掘?
N
同步注浆单液方式
同步注浆外置安装
同步注浆内置安装
盾尾壳体外径 D1=Ds+2（t1+c）
Ds=管片外径 t1=盾尾环壳体厚度
c=管片缝隙量
有参考资料 盾构机使用的 三次元有限要素法 强度计算解析结果
盾尾壳体外径 要考虑同步注浆配管空间
D1=Ds+2（t1+z+c）
或 超挖刀 选择
Y
有岩石
挖掘?
N
主体 崩溃性地层 砂土挖掘时
开挖面稳定重视
采用 仿形刀机构
采用 超挖刀机构
16
第 16 页
16
仿形刀 或 超挖刀计划
Y
采用
超挖刀
N
第 17 页
可能任意控制超挖刀
刀盘旋转时， 超挖量（油缸行程）和超挖范围
（角度30°范围）
仿形刀安装时 油缸推力 F=19.7Kn 工作压力 P=20.6Mpa
盾构油缸
13
标准规格表
管片详细图纸 (含K型安装角度，插入量)
13
盾构机油缸 合理的数量
计划
写 管片分块角度和盾构油缸
断面布置关系图
盾构油缸 推力及数量决定
盾构机油缸 合理的行程
（密封型式）日本方式 角部密封 1-2段
唇型密封 3-4段 配合 材质 NBR
硬度 Hs70相当干
（密封型式） 日本六菱厂家
唇型 VD型 3-4段 配合 材质 NBR
硬度 HS80 相当干
（密封型式） 德国Merker厂家 唇型 TBM-27型 5段 配合
材质 NBR
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刀盘密封 安装计划
富裕量 前方S1=50mm
S2=100mm 后方 S3=50mm
盾构油缸行程 Lsj1 采用数量
管片K型安装角度范围确认 这个结果 决定数量
14
14
盾构油缸 基本规格 决定
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采用 刀盘不要铰接机
构
采用 前躯推动 铰接机构
采用 后躯推动 铰接机构
采用 标准盾构油缸型式` （盾构机支承环安装型）
采用 中央轴支撑式
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轴承及大齿轮 寿命时间研究
客户要
Y
N
（设计的见解）
基本 最大推力下 10000个小时确保
第 11 页
必需确保 客户要求指定时间
这个工程的负载计算 （必需推力-扭矩）
写 轴承 使用条件表
传真
轴承寿命关联 必需厂家商量
刀盘密封计划
轴承的图纸 价格及缴纳期
采用 刀盘弓形支撑式
采用 刀盘中间支撑
外径φ6～8m级 土压式盾构机 （机械编）基本设计次序-流程
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林雅钢
(投标条件书) 隧道地质条件 设备的规格和性能要求
隧道地质详细资料 (钻孔调查资料)
管片详细图纸 (含K型安装角度，插入量)
内容确认
再增加资料
有不够
Y
资料
N
客户要求
N
盾构机机
Y
客户
双方协议 决定项目
提案理由书
盾构机种类选择
（盾构机设计的规范及参考文献）
有参考资料 液压系统图
写 盾构油缸 液压系统图
写 铰接油缸 液压系统图
主体 软岩地层
（刀盘部条件） 刀盘 滚刀全域安装 仿形刀安装空间狭小
曲
线 施 工
N
采用
铰接机构
的
必 需
Y
超
挖
量
N
曲线半径
计
R≥300m
算
Y
曲线施工的超挖量δ 一般的 不多
δ≤30-50 mm程度
超挖刀的超挖量δ （油缸行程）决定
仿形刀
大齿轮-小齿轮规格 选择 （最低条件）
（刀盘驱动用大齿轮规格关联）
齿轮型式 齿形 模数 压力角 材质
热处理
变位正齿轮（JIS５级相当干） 全齿高齿
m=20-25 α=20°
轴承一体型 轴承钢 轴承分开型 SCM440 相当干
调质后高频粹火 硬度 母材 HB270-330
齿腹 HS67-77 有效硬度层深度 2.5-3mm
Ds=管片外径 t1=盾尾环壳体厚度
z=同步注浆安装空间量 c=管片缝隙量
盾尾壳体厚度t1就决定三次元有限要素法强度计算
管片缝隙量c1就决定曲线施工时必需缝隙量和富于率关系 同步注浆配管空间量z是考虑配管安装方法的关系 ↓ （6-8m级盾构机 一般的数据） 盾尾壳体厚度 t1=45-90mm程度 管片缝隙量 c1=25-30mm程度 同步注浆单液安装空间量 z=45-60mm程度
采用 油缸和仿形刀
一体构造
轴承-密封机构
采用 旋转接头 （液压及润滑配管）
Y
采用
超挖刀
N
采用 液压回路上
油缸行程控制用电磁流量阀安装 刀盘旋转位置（仿形刀位置）及
原点位置查出
刀盘电动/液压 驱动方式比较表
A
有岩石 Y 挖掘?
N
A
砂土-大砾石挖掘 时
基本不要
砂土-岩石挖掘时
必需要 速度控制范围大
不要离合器
定量马达 变量泵配合
变量马达 变量泵配合
采用 定速驱动方式
采用 双速驱动方式
采用 变频驱动方式
采用 开回路方式
采用 闭回路方式
4
4
刀盘支撑方式 及 刀盘构造设定方法
第5页
挖掘外径 Dx=D3+2δc1
岩石挖掘复合式盾构机
岩石挖掘时的单侧超挖量δc2 超挖是使用滚刀
30≥δc2≥1.5δx 岩石抗压强度大→不能仿形刀超挖
δx=曲线施工的必需超挖量 （考虑滚刀的磨损量） 挖掘外径 Dx=D3+2δc2
(刀盘扭矩-旋转数目标值的设定） 刀盘目标扭矩系数砂土部α，岩石部 β 和 必需旋转数Nc（prm）的选择
液压定量马达 Domax型式 （住友重机）
液压变量马达 A6VM型式
（Rexroth）
三级行星减速机 (ZOLLERN) ig2
三级行星减速机 (ZOLLERN) ig2
水冷式
写大概的 驱动部安装尺寸图
9
Y 变频驱
N
离合器 电动机选择
厂家商量
9
减速机 寿命时间研究
客户要
Y
N
（设计的见解）
基本 最大扭矩下 10000个小时确保
所以 刀盘驱动目标设定值 功率 L（kw)=Tc*Nc/(955η) 全效率 变频驱动 η=0.95 液压驱动 η=0.85 左右
刀盘驱动方式 设定方法
有没有大砾石 或
有
岩石挖掘
在施工地质？
没有
基本采用 电动驱动方式
客户要求
Y
无段变速度?
N
长距离
地层复杂
Y
速度控制必需
N
必需要 离合器
基本采用 液压驱动方式 （岩石挖掘距离长时 采用变频电机驱动方式）
12
盾构推进机构 （推力油缸）计划
第 13 页
N
N
客户铰
接要求
Y
曲线施工半径 R<300m
Y
坡度施工
θ>45‰
Y
N
采用 刀盘不要铰接机
构
采用 盾构机铰接机构
盾构机铰接 机构 计划
很多
N
曲线施
Y
坡度施工 N θ≥35‰
Y
采用 后躯推动 铰接机构
采用 前躯推动 铰接机构
盾构油缸必需数量 Nsj（个）的选择 盾构机负载计算结果 必需数量 Nsj ≥ 必需推力 ∑Fx/Fsj
岩石挖掘时 必需 刀盘旋转数 Nc2（prm）
挖掘速度Vx（mm/min）和滚刀贯穿量p（mm/rev)的关系 Nc2≥Vx/p
3
第4页
3
（刀盘驱动必需功率设定） 砂土挖掘时必需扭矩系数 α=18-25左右 Tc1=αDx3(Kn-m) 扭矩大 岩石（主体软岩）挖掘的必需扭矩系数 β=45-70 左右 Tc2=βDx2（Kn-m) 扭矩小
实际的必需扭矩决定是土压-水压负载条件的计算 或
滚刀滚动力计算（岩石单轴抗压强度和贯穿量关系的计算）
盾构机刀盘推力-扭矩 标准计算式的见解 (含砂土地层的 扭矩系数目标值）
滚刀的推力-扭矩 计算式的见解
（滚刀滚动力计算式）
砂土挖掘时 必需 刀盘旋转数 Nc1（prm）
刀盘外周速度关系 Nc1≤Vc/（π*Dx)=（20-24）/（π*Dx)
（贝克状） 安装
采用 粘贴式刀头安装
刀头类寿命计算
盾构机刀头 寿命的见解书
有可能性
N
刀头更换
Y
采用 螺栓更换式刀头
采用 焊接式刀头
6
第7页
6
刀头布置的方法
盾构机刀头 设计的见解书
复合地层 滚刀布置的方法
复合式盾构机 滚刀布置的见解书
刀盘驱动部的设计 （有关联刀盘支撑方式）
采用 中央轴支撑式
采用 刀盘弓形支撑式
刀盘密封润滑计划 必需润滑口位置，数量
写 密封使用条件书 (含寿命条件）
传真
密封关联 必需厂家商量
密封安装图纸 价格及缴纳期
寿命关系
密封润滑必需量计算书 （标准Excel计算书）
润滑泵型式 选择
刀盘驱动部计划图纸
刀盘密封润滑系统 计划图纸
刀盘辐条数量，尺寸，面板形状 开口率等 基本规格 设定
刀盘构造图纸 12
有没有岩石 （复合地盘）
有
在施工地质？
没有
有没有大砾石 （不能搬运螺旋）
在施工地质？
没有
采用刀头安装 一般砂土挖掘型
盾构机
有
采用滚刀安装 复合地盘型
盾构机
隧道标准规范 （盾构篇）及解说 日本-土木会学编
参考文献 盾构隧道 人民交通出版社 （2004年9月版）
1
1
盾构机壳体外径 盾尾壳体D1决定方法
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8
刀盘驱动装置 关系的计划
电动（或液压马达） +
减速机 选择
第9页
采用 电动驱动方式
采用 液压驱动方式
采用 定速驱动方式
采用 双速驱动方式
采用 变频驱动方式
采用 开回路方式
Leabharlann Baidu
采用 闭回路方式
离合器 （三菱电机）
考虑 电动机 型式 4级 50Hz 额定旋转数关联 Ne=1480-1490prm
三级行星减速机 (ZOLLERN) ig1
第 10 页
必需确保 客户要求指定时间
这个工程的负载计算 （必需推力-扭矩）
写 减速机 使用条件表
传真
减速机寿命关联 必需厂家商量
N
液压驱
Y
液压泵 电动机 选择
液压泵钻 泵排量 电动机容量计算
这个工程的具体的 刀盘扭矩-旋转数
计算
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减速机的图纸 价格及缴纳期
有参考资料 刀盘液压驱动 关系 计算书
密封厂家 数据资料 安装参考图
盾构机支承环D2，切口环D3壳体外径决定 考虑壳体制造的允许误差 D2=D1+10mm D3=D2+10mm 程度
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挖掘外径 Dx 决定方法
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砂土挖掘一般式盾构机
砂土挖掘时的单侧超挖量δc1 超挖是使用刀头
25≥δc1≥（1.5-2）δb δb=刀头的径方向磨损量 曲线施工超挖量是应对仿形刀 所以不考虑刀头的超挖
+
采用 电动驱动方式
采用 刀盘中间支撑
采用 液压驱动方式
采用 定速驱动方式
采用 双速驱动方式
采用 变频驱动方式
采用 开回路方式
采用 闭回路方式
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7 参考
轴承及大齿轮 关系的计划
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刀盘支撑决定的 类似计划图纸
（刀盘支撑方式别轴承型式区分） 中央轴支撑时 → 向心轴承2个+推力轴承1个的配合
分开大齿轮方式 弓形支撑时 → 三列三轮轴承（基本带外齿大齿轮） 中间支撑时 → 三列三轮轴承（基本带外齿大齿轮 或 内齿大齿轮）
盾构机后躯推动型 标准铰接安装尺寸表
铰接油缸 必需推力及行程 设定
铰接油缸基本拉力使用
（必需拉力计算） 盾尾牵引力的计算
铰接油缸基本推力使用
（必需推力计算） 基本铰接油缸全推力=盾构油缸全推力
写 铰接机构 计划图 （含铰接油缸布置+密封安装状态）
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15
盾构油缸及铰接油缸的 分块区分 设定
（这个 含 液压控制关系）
计划
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N
管片K型
沿轴方向
插入型
Y
K型管片插入量 δs 标准计算书
盾构油缸必需行程 Lsj（mm） Lsj+Bs+S2+S3
管片宽度Bs（mm） 富裕量
前方 S2=100mm 后方 S3=50mm
盾构油缸必需行程 Lsj（mm） Lsj1=Bs+δs+S1+S3 Lsj2=Bs+S2+S3
管片宽度Bs（mm） K型管片插入量 δs（mm）
N
有没有大砾石 或 岩石挖掘在施工
地质？
Y
Y 砂砾层 主体
N
采
用
砂砾尺寸
N
砾
dx≤φ300mm
石
破
Y
碎
型
主体滚刀挖掘 滚刀-刀头配合
采用 刀盘中央轴方式 或 弓形支撑式
刀头寿命计算
客户指定
N
面板式
Y
刀盘面板式构造
Y
有可能性
更换
N
刀盘辐条式构造
采用 刀盘中间支撑
滚刀布置条件
刀盘面板式构造
5
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5
盾构机刀头型式 选择的见解书
盾构油缸 A型 标准尺寸表
采用 特殊盾构油缸型式` （盾构机盾尾环安装型）
盾构油缸 B型 标准尺寸表
盾构机 铰接机构 计划 （含 目标铰接角度设定）
一般地铁级盾构机的曲线半径 135mR ≤ R ≤ 350mR 程度
所以 必需铰接角度 能 满足θa ≤2.5度程度
盾构机前躯推动型 标准铰接安装尺寸表
齿底面 2mm
（刀盘驱动用小齿轮规格关联）
齿轮型式 齿形 模数 压力角 材质 热处理
齿数
变位正齿轮（JIS５级相当干） 全齿高齿
m=20-25 α=20°
轴承分开型 SCM420 相当干 加工后 渗碳硬化
硬度 母材 HS36-40 齿腹 HS80-85
有效硬度层深度 2.5mm以上 齿底面 2mm
标准 Zp=15（14，17）
刀头型式 选择方法
N 有砂砾
Y
洪积粘性土
N
层 N值≥10
Y
N
砾石尺寸
dx≥300mm
必需 粘贴式 先行刀头安装
不要 先行刀头安装
砾石尺寸 dx<150mm
Y
采用 强化型先行刀头 嵌入式刀头-1
安装
N
Y
采用 滚刀 及 嵌入式先行刀头 （贝克状）配合 嵌入式刀头-3
安装
采用 嵌入式刀头-2 嵌入式先行刀头
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N
同步注浆方式 双液方式
Y
Y 有岩石 挖掘?
N
同步注浆单液方式
同步注浆外置安装
同步注浆内置安装
盾尾壳体外径 D1=Ds+2（t1+c）
Ds=管片外径 t1=盾尾环壳体厚度
c=管片缝隙量
有参考资料 盾构机使用的 三次元有限要素法 强度计算解析结果
盾尾壳体外径 要考虑同步注浆配管空间
D1=Ds+2（t1+z+c）
或 超挖刀 选择
Y
有岩石
挖掘?
N
主体 崩溃性地层 砂土挖掘时
开挖面稳定重视
采用 仿形刀机构
采用 超挖刀机构
16
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16
仿形刀 或 超挖刀计划
Y
采用
超挖刀
N
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可能任意控制超挖刀
刀盘旋转时， 超挖量（油缸行程）和超挖范围
（角度30°范围）
仿形刀安装时 油缸推力 F=19.7Kn 工作压力 P=20.6Mpa