土木工程机械课件第九章

（2）铣削臂式盾构 ：
（3） 网格切割式盾构：
9.2 盾构机
3. 机械式盾构：
机械式盾构：是在盾构的开挖面安装与盾构直径 同样大小的大刀盘，以实现全断面切削开挖。 （1）气压式盾构：为了防止掌子面塌坍，将工作面 密封在具有一定气压下，阻止地下水外流，以利于挖 土。适用于在地下水位以下易于坍方的土壤中施工。
支撑环 (中盾)
盾尾
盾尾密封
推进液压缸
9.2 盾构机
（2）切削刀盘：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。
刀盘有封闭型和开放型之 分。
封闭型：切削刀盘由 辐条、切削刀具、进土槽 和面板等构成。
开放型：是由切削刀 具和加劲辐条构成。
9.2 盾构机
（3）刀盘驱动支承机构：用以驱动刀盘旋转， 以对物体进行挤压和切削。
完成这种施工方法的大型施工机械是：盾构机 和全断面掘进机。
9.2 盾构机
盾构：指用钢板作成筒形的结构物。在开挖隧道 时，它可作为临时支护，并在筒形结构内安装开挖、 运输、拼装隧道衬砌的机械手及动力站等装置，以便 安全地作业。
盾壳
9.2 盾构机
1. 盾构施工法：
盾构施工法使用盾构机开挖隧道的方法，是软土 地层中隧道暗挖施工的主要方法。
9.1 隧道施工方法概述
2. 暗挖法：
暗挖法：则是全部工程作业都在地下进行。它的
主要施工方法有：钻爆法(又称矿山法)、盾构法和掘
进机法。
钻孔
装药
（1）钻爆法： 对开挖的隧道进行
钻孔、装药、爆破和出 渣并进行喷锚支护的施 工方法。
测量
爆破
打锚杆
通风
撬顶
排渣
9.1 隧道施工方法概述
（2）盾构法和掘进机法：是将开挖、支护和衬砌 组合为一体，并对隧道进行全断面开挖的施工方法。
（3）按开挖面压力平衡的方式，可分为气压式、 泥水加压式、土压平衡式。
9.2 盾构机
1. 手掘式： 手掘式盾构：其
开挖面可以根据地质 条件全部敞开，也可 以采取正面支撑，即 随开挖随支撑。
2. 半机械式盾构： 半机械式盾构系在手掘式盾
构正面装上挖土机械来代替人工 开挖。
（1）反铲挖掘机式盾构：
9.2 盾构机
第一节 盾构机与全断面掘进机概述 第二节 盾构掘进机的构造及工作原理
第三节 全断面掘进机
9.1 隧道施工方法概述
开挖隧道的方法分为：明挖法和暗挖法两大类型。
1. 明挖法：
明挖法：就是从地表向下开挖，先把隧道上方的 地层全部挖去，然后修筑衬砌，再进行回填，把隧道 掩埋起来。
采用的机械设备通常是挖掘机等土石方机械和桩 工机械。
9.2 盾构机
（2）局部气压式盾构 只在盾构的局部范围内密封起来，注入压气，
施工人员在密封室外的常压下工作。
9.2 盾构机
（3）泥水加压式盾构 ：在盾构前部设置一个密 封区，注入一定压力的泥浆水，以平衡地下水压力， 阻止地下水流出，防止坍方。
检查孔盖
进液管
搅拌器马达 刀盘驱动马达
排泥管
盾构推进 液压缸
3.管片拼装：
盾构机掘进一环衬砌长度的距离后，拼装机操 作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道一次成 型。
9.2 盾构机
刀盘动力 机构
4. 盾构机的构造：
盾壳
推进 液压缸
人员仓
管片拼装机
螺旋输送机
刀盘
9.2 盾构机
（1）盾壳：是一个用厚钢板焊接而成的圆筒， 是盾构受力支撑的主体结构。
切口环 (前盾)
9.2 盾构机
（4）土压平衡式盾构：是把由刀盘切削下来的 土砂先滞留在刀盘泥土仓与排土螺旋输送机内，然后 按照开挖量与输出量维持相等的原则，在保持对开挖 工作面施加一定压力的条件下，由螺旋输送器自动连 续出土。
由于对开挖工作面施加 了一定的压力，这样
既可以防止开挖工作 面崩坍，又可以起到隔 离并平衡开挖工作面地 下水的作用。
① 刀盘支撑方式：
中心轴支撑
周围支撑
中间支撑
9.2 盾构机
② 刀盘支撑方式：
9.2 盾构机
（4）双室气闸 双室气闸装在切口环上，包括前室和主室两部 分。当掘进过程中刀具磨损、工作人员进入到泥土 舱检察及更换刀具时，就要使用双室气闸。
9.2 盾构机
（5）管片安装机：
二、盾构掘进机的工作过程： 1. 盾构机的掘进：
（1）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。
（2）开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到 皮带输送机上，然后由皮带输送机运输至渣土车的 土箱中。
9.2 盾构机
（3）通过竖井运至地面。
2. 掘进中控制排土量与排土速度：
保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土 量与切削下来的流入泥土舱中的渣土量相平衡。
主要用于铁路、公路隧道、引水隧洞和地铁等的 施工。
9.2 盾构机
2. 盾构施工的种类：
盾构的分类方法有以下几种： （1）按开挖面土的挖掘方式，可以分为手掘（人
工挖掘）式、半机械式和机械式。 （2）按开挖面上的挡土方式，可以分为开敞式和
封闭式（土体能自立时采用开敞式，土体松软而不能自 立时则采用封闭式）。
第一节 盾构机与全断面掘进机概述
三、盾构机与全断面掘进机的特点：
(1) 保持巷道围岩不受破坏，因而保持了巷道的 稳定性。
(2) 掘进速度快，比钻爆法 快1～1.5倍。 (3) 减少了岩石冒落及地下水的突然涌出。即： 安全性好。 (4) 改善了劳动条件、减少了体力劳动。 缺点：设备购置费用高、经济适用条件有限。如： 开挖的经济深度为：＞1000～1500m。
主要用于：被掘进的工作面本身在开挖过程中不
能保持稳定和有地下水的地层中，适用于城市地铁和
穿河(穿海)隧道、污水管道等工程。
刀盘推压
卸土仓 7
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起重机
6
5
刀盘及 回转
1
盾构
2
3
管片台车
斗车
9.2 盾构机
全断面硬岩盾构掘进机：
第一节 盾构机与全断面掘进机概述
③ 掘进机法（简称TBM法(全断面掘进机开挖方 法)） ：利用隧道全断面掘进机上的回转刀盘破碎岩 石进行隧道开挖的方法。
第二节 盾构掘进机的构造及工作原理
一、盾构机的工作原理：
1. 基本构造：
盾壳
推进液压缸
盾尾密封
刀盘
管片拼装机 螺旋输送机 管片输送机
第二节 盾构掘进机的构造及工作原理
2. 土压平衡式盾构机的基本工作原理： 通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱内的
压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时 直接利用泥土舱内的泥土对开挖面地层进行支护，从 而使开挖面土层保持稳定。