盾构机的构造及工作原理-[兼容模式].pdf

盾构的构造及工作原理盾构的构造及工作原理 中铁中铁隧道集团有限公司隧道集团有限公司技技术中心术中心 主主 要要 内内 容容 1 盾构的“类型” 2 盾构的“机型” 3 土压平衡盾构的结构原理 4 泥水盾构的结构原理 5 土压盾构开挖面平衡机理 6 泥水盾构开挖面平衡机理 1 盾构的“类型” 盾构的 “类型”是指与特定的 构施工环境，特别是与特定 的基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的 构的种类。 根据施工环境，隧道掘进机的 “类型”分为软土 构、硬岩 掘进机(TBM)、复合盾构三类。因此， 构的 “类型”分为软 土盾构和复合盾构两类。 软土盾构软土盾构 软土盾构是指适用于未固结成岩的软土、某些半固结成 岩及全风化和强风化围岩条件下的一类盾构。 软土盾构的主要特点是刀盘仅安装切刀和刮刀，无需滚 刀。 复合盾构复合盾构 复合盾构是指既适用于软土、又适用于硬岩的一类盾构 ，主要用于既有软土又有硬岩的复杂地层施工。 复合盾构的主要特点是刀盘既安装有切刀和刮刀，又安 装有滚刀。 2 盾构的“机型” 盾构的“机型”是指在根据工程地质和水文地质条件， 构所 用的最有效的开挖面支护形式。 盾构按支护地层的形式主要分为自然支护式、机械支护式、压缩 空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式五种机型。 目前应用最广的是土压平衡盾构(土压平衡支护式)和泥水盾构(泥 浆支护式)两种机型。 土压平衡盾构 泥水盾构 3 土压盾构的结构原理 土压平衡盾构是在机械式盾构 的前部设置隔板，在刀盘的旋 转作用下，刀具切削开挖面的 泥土，破碎的泥土通过刀盘开 口进入土仓，使土仓和排土用 的螺旋输送机内充满切削下来 的泥土，依靠盾构千斤顶的推 力通过隔板给土仓内的土碴加 压，使土压作用于开挖面以平 衡开挖面的水土压力。 土土压平衡压平衡盾构结构原理盾构结构原理 土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、 壳、螺旋输送机、皮带 输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系统等组成。 土土压平衡压平衡盾构工作原理盾构工作原理 刀盘旋转切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓 ，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然 后输送到停在轨道上的碴车上。盾构在推进油缸的推力作用下向 前推进。 壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起 临时支护作用，承 受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在 壳外 面。掘进、排土、衬砌等作业在 壳的掩护下进行。 土土压平衡压平衡盾构的基盾构的基本本配配置置 刀盘 刀盘驱动 刀盘支承 碴碴土土改良改良系统系统 螺旋输送机 皮带输送机 同步注浆系统 尾密封系统 管片安装机 数据 集系统 导向系统 刀盘刀盘 刀盘是盾构机的核心部件，其结构形式、强度和整体刚度都直 接影响到施工掘进的速度和成本，并且出了故障维修处理困难。 不同的地质情况和不同的制造厂家，刀盘的结构也不相同，其常 见的结构有：平面圆角刀盘、平面斜角刀盘、平面直角刀盘。 维修工人 刀盘应满足以下要求 l刀盘应有足够的强度和刚度。 l刀盘应有较大的开口率。 l针对地层的变化，能够方便地更换硬岩滚刀和软岩齿刀。 l刀盘结构应有足够的耐磨强度。 l刀盘上应配置足够的渣土搅拌装置。 l刀盘上应配置足够的注入口，各口并装有单向阀。以满 足刀具的冷却、润滑和渣土改良。 刀具的配置 刀具的结构、材料及其在刀盘上的数量和位置关系直 接影响