土压平衡盾构机械结构及功能介绍
盾构机主要结构功能及分类
盾构机主要结构功能及分类盾构机是一种用于地下工程的特种设备，主要用于隧道的掘进。
它的主要结构由多个部分组成，每个部分都有独特的功能。
分类上主要有两种，土压平衡盾构机和密闭式盾构机。
1.土压平衡盾构机的主要结构和功能：（1）盾构机主体结构：主要包括盾构机壳体、导轨、支撑盘、刀盘和推进系统。
盾构机壳体是盾构机的主要结构，起到抗土压力和保护工作人员的作用。
导轨可以保证盾构机在隧道掘进过程中的稳定运动。
支撑盘用于支撑刀盘和推进系统。
（2）刀盘：刀盘是盾构机掘进的核心部分，主要负责切削地层和储存切削土层，同时还可以承载推进力。
刀盘通常由切削刀片和刀杆组成，切削刀片负责切削，切削土层则通过刀杆输送到刀盘内。
（3）推进系统：推进系统是盾构机掘进的动力系统，主要由推进液压缸、液压系统和控制系统组成。
推进液压缸通过提供推进力，推动盾构机前进。
液压系统负责为推进液压缸提供液压能源。
控制系统监控和控制盾构机的运行。
2.密闭式盾构机的主要结构和功能：（1）盾构机主体结构：密闭式盾构机的主体结构与土压平衡盾构机类似，包括盾构机壳体、导轨、支撑盘、刀盘和推进系统。
盾构机壳体保护工作人员，导轨保证盾构机的稳定运动，支撑盘用于支撑刀盘和推进系统。
（2）刀盘：密闭式盾构机的刀盘相对复杂，主要包括切削刀片、刀杆、注浆管和注浆系统。
刀盘负责切削地层和储存切削土层，切削刀片通过刀杆进行切削，同时通过注浆管和注浆系统注入混凝土浆液，以形成地层的支撑结构。
（3）推进系统：推进系统和土压平衡盾构机类似，主要由推进液压缸、液压系统和控制系统组成。
推进液压缸通过提供推进力，推动盾构机前进。
液压系统为推进液压缸提供能源，控制系统监控和控制盾构机的运行。
综上所述，盾构机的种类主要有土压平衡盾构机和密闭式盾构机，其结构和功能都有所区别。
了解盾构机的结构和功能可以帮助人们更好地理解盾构机的工作原理，从而进行合理的使用和维护。
盾构机主要功能部件与结构
盾构机主要功能部件与结构密闭、加泥土压平衡式盾构主要由盾壳与盾尾、开挖机构、管片拼装机构、推进机构、排送机构、动力装置、附属设备等组成。
11.4.1 盾壳与盾尾盾壳由切口环、支承环、钢板束、盾尾等部分通过焊接、铆接、螺栓连接组成。
主要作用是：承受地层压力，起临时支护作用，保护设备及操作人员安全，承受千斤顶水平推力，使盾构在土层中前进，同时也是各机构的骨架与基础。
切口环。
为盾构最前面的一个具有刚度和强度的铸钢或焊接环。
前端切成锐角，便于切入地层，环周有加强筋，将千斤顶水平推力传至钢壳上。
支承环。
与切口环相似是盾构受力的主要部分，是具有一定厚度的铸钢件，由环状加强筋、纵向加强筋、外壳所组成。
环状加强筋焊在支承环两端，纵向加强筋焊在环状加强筋之间，盾构千斤顶安在上面。
支承环内设竖向和水平向立柱与横梁，形成井形隔架，第二层上设置工作平台。
钢板束。
主要作用是保护开挖、掘进、衬砌装置。
由两层钢板铆接而成，分块包在支承环和切口环外面，伸出部分为盾尾。
盾尾。
盾尾由环状外壳与安装在内侧的密封装置构成，其作用是支承隧道周边，防止地下水、开挖面泥浆、泥土与注浆材料被挤入隧道内。
盾尾是进行衬砌组装的地方，其长度取决于衬砌形式。
盾尾密封。
盾尾密封是为了防止注浆材料、地下水和开挖面泥浆与泥土从钢壳面板和管片外围流入盾构机而设置的。
由于盾构保持不断推进，盾尾内壁与衬砌管片外圈结合处摩擦力很大，极容易将密封损坏。
盾尾密封采用三道钢丝刷加密封脂密封方式。
在钢丝刷之间压入密封油脂来承受地下高压泥水。
始发前10 环，每环都注入密封油脂，随后每隔10 环注到第100 环，过了试验段每50 环或100 环注入密封油脂。
遇到特殊情况，如密封不好时，在施工中要注意保证随时补充密封油脂。
11.4.2 开挖机构开挖机构由切削刀盘、刀盘支承与密封系统、刀盘驱动系统、泥土仓等部分组成。
切削刀盘。
盾构刀盘是开挖机构的主要部件。
它直接与开挖面土壤接触，通过推进液压油缸的作用，使盾构刀盘向前推进，刀具切入土层，由驱动装置使刀盘旋转，刀盘把土壤切削下来，隧道向前掘进。
盾构机构造及工作原理简介解析
盾构机构造及工作原理简介解析盾构机构造及工作原理简介第二部分四、盾构机的主控系统及工作原理下图是天地重工生产的土压平衡盾构机示意图，通过这台土压平衡盾构来简单介绍盾构机的构造及工作原理。
盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。
这个钢组件在初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，同时还能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵，这个钢质组件被称为盾构。
而盾构的主要组成部分即为盾体。
盾尾刷和同步注浆系统管片拼装机前盾中盾后盾推进油缸人行闸排土系统刀盘1. 盾体盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状筒体。
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，推进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推进油缸。
中盾的后边是尾盾，尾盾末端装有密封用的盾尾刷。
2. 刀盘和刀盘驱动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，刀盘通过安装在前盾承压隔板上的法兰上的刀盘电机来驱动。
它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现无级变速。
刀盘电机的变速齿轮箱内需设置制动装置，用于制动刀盘。
电机的防护等级需大于IP55。
为了适用于不同的土质条件，刀盘上安装了多种类型和功能的刀具，所有刀具都由螺栓连接，可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。
刀盘(中交天和14.93米泥水气压平衡复合式盾构机)滚刀与推出式滚刀铲刀切削刀仿形刀与超挖刀铲刀:铲刀可以双向进行开挖，主要用于保证开挖直径的稳定不变。
铲刀切削刀:切削刀主要用于切削软土、泥砂地层。
其中刀口与刀盘旋转方向水平的称为切刀，刀口与刀盘旋转方向垂直的称为削刀切削刀滚刀与推出式滚刀:滚刀用于砂卵石、硬岩地层，它可以将大块的岩石打碎，分成小块。
土压平衡盾构机械结构及功能介绍
中心回转接头
刀盘泡沫注入口结构
刀盘的主要分类
按结构形式分，一般分为两类：辐条 式刀盘和面板式刀盘。
按功能分，一般分为两类：软土刀盘 和复合式刀盘。
开口率的定义
• 开口率是指开口面积占整个刀盘面积的 百分比。一般在20%～65%不等，开口率 对土压平衡盾构有着重要意义，开口是否 合适直接影响到压力控制。
主驱动
液压驱动典型结构（以中铁2号为例）
主要组成：
1）液压马达/8台 2) 减速机/8台 3）小齿轮及其两端的调心滚子轴承/8套 4）主轴承/1个 5）驱动箱及其它环类零件/1套 6）主轴承外密封/3道 7）主轴承内密封/2道
驱动参数
1）驱动形式：液压驱动 2）速度：0～3.34rpm，连续可调 3）最大扭矩：5060KN·m 4）脱困扭矩：6030KN·m 5）最大速度下的扭矩：
• 3、多样化 • 随着城市建设的加快，土地资源越来越珍贵，为了节省空间，越来越
多的异形盾构出现，刀盘也随之变得各式各样。
刀盘主要结构
1、主驱动连接法兰（连接主驱动） 2、扭腿（传递扭矩及轴向力） 3、外圈梁（加强结构强度） 4、刀梁（安装刀具） 5、搅拌棒（渣土改良） 6、渣土改良注入口（渣土改良、回转接头）
中国中铁
土压平衡盾构机
机械结构及功能介绍
中铁隧道装备制造有限公司
目录
一、土压平衡盾构机介绍（结合总装图） 二、主驱动系统 三、出渣系统 四、管片拼装系统 五、设备桥拖车 六、人员仓
一、土压平衡盾构机介绍
• 土压平衡就是在盾构开挖时， 利用土仓内的土压或加注辅助
材料产生的压力来平衡开挖面
的土压及地下水压力，以避免
先行刀
鱼尾刀
• 在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改 善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一 把尺寸较大的鱼尾刀。鱼尾刀的设计和布置技术如下：其 一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小 圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设 计与其他切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置， 保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥 形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径 向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中 心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性，又大大 提高盾构整体掘进效果。
土压平衡盾构机概念
土压平衡盾构机概念
土压平衡盾构机是一种用于在土中进行隧道挖掘的工程机械设备。
它是盾构机的一种类型，主要用于地下隧道工程的施工。
土压平衡盾构机的工作原理是通过在盾构机前端设置推进挡土板，来平衡土层的压力，防止土压力过大造成隧道坍塌。
盾构机的前端还配备有刀盘，通过旋转切割土层，并将土层运输到后方的输送系统中。
土压平衡盾构机主要由推进装置、刀盘、导向系统、控制系统和输送系统等组成。
推进装置可以通过液压驱动，推进盾构机前进。
刀盘上的刀片可以根据土层类型进行更换，以实现最佳切割效果。
导向系统用于保持盾构机的方向稳定，控制系统则用于操作盾构机的运行。
输送系统负责将挖出的土层从隧道中运输出来。
土压平衡盾构机在隧道施工中具有高效、安全、低风险等特点。
它可以适应各种土层类型的挖掘，并且由于使用了土压平衡技术，可以最大程度地保护隧道周围的土体，减少地表沉降和其他地质灾害的风险。
同时，土压平衡盾构机还可以进行人工开挖和管片施工等工作，是一种多功能、高效的隧道施工设备。
土压平衡盾构构造与组成
5
盾构及掘进技术国家重点实验室
二、土压平衡盾构机各系统介绍
4 盾构及掘进技术国家重点实验室
二、土压平衡盾构机各系统介绍
2.推进油缸
盾体的前进由推进油缸完成，每一组油缸均可独立控制压力 进行操纵而不会引起管片移位或产生引起损坏的压力过载。在 控制室里，司机可以看到数字显示的每组油缸行程及压力。油 缸的布置避开了管片接缝，所有的油缸撑靴均为球形绞接式以 避开管片裂缝或损坏。推进油缸顶在压力仓板后部，油缸布置 如图所示。
盾构隧道高级培训班
土压平衡盾构构造与组成
盾构及掘进技术国家重点实验室
☞ 目录
一、土压平衡盾构机构造总述 二、土压平衡盾构机各系统介绍
盾构及掘进技术国家重点实验室
一、土压平衡盾构机构造总述
盾构及掘进技术国家重点实验室
第一节 土压平衡盾构机构造总述
1、结构概述
盾构机主要由下列部件和系统构成：有盾构壳、推进油 缸 、刀盘、刀盘驱动、主轴承、人闸仓、管片安装机、螺旋输 送机、皮带输送机等设备和装置； 还有控制系统、液压系统、 电力系统、通风系统、密 封润滑系统、隧道导向系 统、报警装置； 以及服务 于盾构工作要求的后配套 设备、运输设备、注浆设 备等辅助设备。
2.1推进油缸布置要求 1）推进油缸轴线与盾构中心线平行； 2）布置尽量靠盾构外圆，等距分布， 推进油缸分度圆与管片中心圆尽可能重合； 3）安装一般对称，即双数； 2.2推进系统对液压推进油缸的要求 1）结构简单、体积小、质量轻、耐久性好，便于安装与布置维护； 2）同步性好； 3）必要的防护装置。 4）推进油缸的控制：压力无级控制（推进力），流量无级控制 （速度）。——液压比例控制阀（压力阀、流量阀）
(完整版)土压平衡盾构课件
• 超挖刀照片
2、刀盘支撑：
• 构造：由固定部(齿轮箱部分)、回转部、主轴承和 密封部分构成，固定部由盾构主机前侧切口环支撑 固定。
• 主轴承承受切削刀盘的轴向、径向负荷和力矩，支 撑刀盘的回转及传动。
1、切削刀盘
• 形式：平面面板式、顺、逆时针回转方向掘削。 • 构造：钢板焊接结构。 • 刀盘前面设有5处注泥口，刀盘背面设有搅拌棒。 • 切削刀盘由6根圆柱形中间悬梁通过主轴承由刀
盘支撑结构支撑。由8台减速变频电机驱动。
• 刀盘面装备有切削刀、边刀、箭形刀等，刀盘配备有2套 超挖刀(1套为预备)。
• 切削刀、刮刀的安装采用辐条二侧螺栓连接、背装式设 计，方便作业人员在刀盘背后（土仓内）进行刀具的拆 装工作。
中心切削刀
正面切削刀
周边刮刀
先行刀
• 超挖刀：
• 形式：液压油缸驱动式。
• 构造：由超挖刀、驱动油缸、导向滑动机构构成，可 对盾构机外周土体进行超挖。以圆周的16分之 1(22.5゜) 为设定单位，在0゜～359゜超挖范围内进 行设定。超挖刀配备有2套(其中一套为预备用)。
四、土压平衡盾构机构造 （以小松TMX634为例）
• 土压平衡盾构机主要由盾壳、开挖系统、推 进系统、排土系统、管片拼装系统、油压、 电气、控制系统、姿态控制装置、导向系统、 壁后注浆装置、后拖台车、集中润滑装置、 超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、 碴土改良装置及其他一些重要装置如人闸等 组成。
所有盾构的形式，其本体从工作面开始均可分 为切口环（前体）、支承环（中体）和盾尾三部 分，借以外壳钢板联成整体。
盾构主机
1、 盾构机本体：
❖ 在切口环部设有安装刀盘及刀盘支撑的结构，在土仓胸板下 部安装有螺旋机。
土压平衡盾构
土压平衡盾构在现代城市建设中，隧道施工技术一直是一个备受关注的话题。
土压平衡盾构作为隧道施工中的重要技术手段，被广泛运用于地铁、隧道、水利工程等领域。
本文将介绍土压平衡盾构的工作原理、施工流程、应用领域以及发展趋势。
工作原理土压平衡盾构是一种通过对盾构机内部进行适当压力控制，使土体在掌握平衡条件下对盾构机的推进方向施加支护压力的施工方法。
其主要工作原理如下：1.土压平衡控制：通过盾构机内设的控制系统，对注入的压浆进行控制，使得盾构机内外的土压力保持平衡，避免挤压或塌陷的发生。
2.推力控制：由盾构机的主推进液压缸提供推力，推动盾构机朝着设计方向推进，同时根据隧道的地质条件，调整推进速度和力度，保证施工安全。
3.土体支护：在盾构机推进的同时，通过盾构机后部的支护系统提供对土体的支撑和加固，防止隧道倒塌。
施工流程土压平衡盾构施工流程一般包括以下几个步骤：1.现场勘察：对隧道工程的地质条件、地下管线等情况进行详细调查和勘察，了解地层情况，为后续施工提供数据支持。
2.盾构机铺设：将盾构机按照设计要求铺设在施工现场，进行机器调试和检验。
3.推进施工：启动盾构机，根据设计要求控制推进速度和土压平衡，逐步推进隧道施工。
4.土体处理：处理盾构机后部土体的排出和支护，防止土体坍塌，同时保护环境。
5.隧道验收：完成隧道的整体施工后，进行验收，确保施工质量和安全。
应用领域土压平衡盾构技术在地铁、铁路、公路、水利等领域均有广泛应用，其主要应用包括：•地铁隧道：土压平衡盾构在地铁隧道的施工中应用广泛，能够适应不同地质条件，提高施工效率和质量。
•水利工程：在水利隧道、排水管道等工程中，土压平衡盾构可以有效应对复杂的地下水文条件，保证施工安全。
•公路隧道：对于公路隧道的施工，土压平衡盾构可以减少交通影响，提高工程质量。
发展趋势随着城市化进程的不断加快，土压平衡盾构技术在隧道施工中将继续发挥重要作用，并呈现出以下几个发展趋势：•智能化：随着技术的不断发展，土压平衡盾构将趋向智能化，实现自动化控制和监测，提高施工效率和安全性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
房屋开裂
防洪堤坍塌
地表下沉
南京某地铁到达过程造成的隧道塌方
皮带输送机
• 参照CAD总装图进行理解 • 主要结构和功能（16号为例）
• • • • • 拉线开关4处 跑偏检测装置2处 清理装置4处 打滑检测装置1处 分流装置1处
四、管片拼装系统
• 管片拼装机 • 管片吊机 • 管片输送小车
有轴
无轴
驱动装置
• 螺旋输送机按结构分，一般有周边驱动和 中心驱动两种结构形式。
中心驱动式
周边驱动式
中心驱动，结构紧凑，便于相邻部件的布 置。
周边驱动，出闸口在后部，提高出渣位 置，易喷涌防止渣土从皮带机倒流。渣 土通过无轴区时利用自身重力堆积、密 实，形成土塞，使渣土具有一定连续性 ，并能起到一定止水作用。
7 8 9 10
好 小 小 好
差 小 小 好
好 大 大 差
11
变频方式：在产业界普遍采用，其安全性、效率、可靠性都好。 离合器方式：其安全性、效率、可靠性好。但适应土质变化的可靠性差，并且起动、反转，速度控 制差。 液压方式：其安全性、效率、可靠性差。 变频方式①： 变频电机+减速机+驱动刀盘； 离合器方式②：电机+离合器（磁粉）+减速机+驱动刀盘； 液压方式③： 液压马达+减速机+驱动刀盘。
管片吊机
• 概述
管片吊机的功能是从管片车上将管片吊 运到管片运输小车上。管片吊机的轨道为 双梁布置，从1号拖车到设备桥的前方。吊 机包括两个电动葫芦和驱动装置。 管片吊机设置一个行走档，快速/慢速 两个提升挡。
滚动刀具
• 滚动刀具是指不仅随刀盘转动，还同时作自转运动的破岩刀具。 根据刀刃的形状滚刀可分为：齿形滚刀（钢齿和球齿）、盘形滚 刀（钢刀圈滚刀和球齿刀圈滚刀）。见图 根据安装位置滚刀可分为：正滚刀、中心滚刀、边滚刀、扩孔滚 刀。 目前盾构掘进机滚刀主要是盘形滚刀，盘形滚刀又有单刃、双刃 和多刃。
仿行刀
刀盘主要结构
1、主驱动连接法兰（连接主驱动） 2、扭腿（传递扭矩及轴向力） 3、外圈梁（加强结构强度） 4、刀梁（安装刀具） 5、搅拌棒（渣土改良） 6、渣土改良注入口（渣土改良、回转接头）
中心回转接头
刀盘泡沫注入口结构
刀盘的主要分类
按结构形式分，一般分为两类：辐条 式刀盘和面板式刀盘。 按功能分，一般分为两类：软土刀盘 和复合式刀盘。
管片拼装机
一、概述
管片拼装机是管片拼装系统的一个重要组成 部分，管片拼装系统有管片车、管片吊机、管片 输送器、管片拼装机、整圆器组成； 管片拼装机安装在盾尾部分，是一种可以安全 迅速地把管片组装成所定形式的机械 ，它可以实 现多个自由度的动作。
二、功能要求
•管片安装机能完成锁紧、升降、平移、回 转、仰俯、横摇和偏转七种动作。 •管片安装机有足够的回转力矩和平移力回 转机构应具备常闭制动功能。 •在设计中要考虑对污染、泄漏、噪声的控 制措施。
出土量的控制
出土量的控制是影响开挖面稳定和周边地基 的重要因素，稍有不慎就会造成地面沉降等严重 后果，所以必须充分注意管理。 1）出土量的控制通过调整闸门的开度来调整； 2）出土量的控制靠推进速度及螺旋输送机内的螺 旋转速来调整； 3）出土量的控制要密切配合刀盘的切削速度，使 之尽量相等，土舱内既充满泥土，又不致于过于 饱满。
1、环式
• 在支承环后部或在盾构液压缸压力垫附近 的盾尾设置支承滚轴，在滚轴上安装中空 形的圆环，其中设有可自由伸缩的臂。采 用这种形式时，可得到较大的作业空间， 便于布置出土设备。
2、中心轴式
通过法兰把移动梁连接在支撑环米字 粱上，移动环合旋转环通过滚轮轴承安装 在移动梁上。中心空间小，但轴向移动距 离很大。
主要结构组成
1、螺旋叶片 2、外壳 3、排土闸门 4、驱动装置 5、伸缩装置 6、观察窗
双闸门控制
单闸门控制
螺旋输送机的型式
螺旋输送机的型式大致区分为有轴和无轴两 种型式。 1） 对于中间有轴的螺旋输送机，能通过的最大 粒径较小，例如内径φ 800的螺旋机通过粒径在 φ 300左右。 2） 在含有卵砾石的地层中，为了尽量增加螺旋 输送机通过土能力，常采用无轴螺旋输送机。但 是在透水性好的土质条件下，需认真研究止水性 等压力保持能力，并且无轴的螺旋输送机被堵塞 时，由于只有螺旋叶片的结构较为软弱，它不能 通过反转来实现脱困，否则螺旋输送机在套管内 会立刻被扭坏。
电驱与液驱的比较
No 1 2 3 4 5 6 项目 驱动部 尺寸 后续设 备 效率 (%) 起动电 流 起动力 矩 起动冲 击 转速控 制、微 调 噪音 隧道内 温度 维护保 养 综合评 价 变频方式① 中 少 0.95 小 中 小 离合器方 式② 大 少 0.9 小 中 大 液压方式 ③ 小 大 0.65 小 小 小 备 注 如以③外形尺寸为1，则①1.5~2，②2~2.5。 ③需要液压泵、大油箱、冷却装置等，所以后续设备大。 由于①，②采用电机驱动，故效率高。 ①利用变频起动电流小，②因为切断离合器起动，电流小， ③由于无负荷起动电流小。 ①起动力矩可以达到额定力矩的120%，③约低20%。 ①利用变频，③控制液压泵排量，可以低转速、缓慢起动。 ②由于离合器离、合，所以冲击大。 ①利用变频，③控制液压泵排量，可以控制转速、微调。 ②由于采用离合器，所以一般只要二种速度。 ③由于液压系统，所以噪音大 ③由于液压系统，功率损耗大，所以温度大。 ①、②几乎不要，③液压系统维护保养复杂，要求高。
中国中铁
土压平衡盾构机
机械结构及功能介绍
中铁隧道装备制造有限公司
目 录
一、土压平衡盾构机介绍（结合总装图） 二、主驱动系统 三、出渣系统 四、管片拼装系统 五、设备桥拖车 六、人员仓
一、土压平衡盾构机介绍
• 土压平衡就是在盾构开挖时， 利用土仓内的土压或加注辅助 材料产生的压力来平衡开挖面 的土压及地下水压力，以避免 掌子面坍塌或地层失水过多而 引起地表下沉的一种盾构掘进 模式。如图１-1所示，在盾构 开挖时土仓内的压力P2和掌子 面上的压力P1相平衡，其中P2 包括土仓内碴土的压力和注入 材料的压力，这种掘进模式即 为土压平衡模式，P1等于土柱 压力和水柱压力的总和。
图１-1 土压平衡原理示意图
二、主驱动系统
1、刀盘 2、主驱动
刀 盘
概述
• 1、重要性 • 刀盘是盾构机的关键部件之一，刀盘及刀具的选择是否合适直接影响 盾构掘进机的切削效果和掘进速度，甚至关系到盾构施工的成败。 • 2、个性化 • 盾构在施工过程中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩 及硬岩等。刀盘刀具不可能是千篇一律的，必须根据工程地质情况进 行个性化设计。 • 3、多样化 • 随着城市建设的加快，土地资源越来越珍贵，为了节省空间，越来越 多的异形盾构出现，刀盘也随之变得各式各样。
变频驱动典型结构（以中铁16号为例）
主要组成：
1）变频电机/6台 2) 减速机/6台 3）小齿轮/6个 4）主轴承/1个 5）驱动箱及其它环类零件/1套 6）主轴承外唇形密封/4道，外MY型密封/3道 7）主轴承内唇形密封/3道，内MY型密封/3道
驱动参数
1）驱动形式：变频电机驱动 2）速度：0～3rpm，连续可调 3）最大扭矩：5500KN· m 4）脱困扭矩：6900KN· m 5）驱动功率：660KW
主驱动
液压驱动典型结构（以中铁2号为例）
主要组成：
1）液压马达/8台 2) 减速机/8台 3）小齿轮及其两端的调心滚子轴承/8套 4）主轴承/1个 5）驱动箱及其它环类零件/1套 6）主轴承外密封/3道 7）主轴承内密封/2道
驱动参数
1）驱动形式：液压驱动 2）速度：0～3.34rpm，连续可调 3）最大扭矩：5060KN· m 4）脱困扭矩：6030KN· m 5）最大速度下的扭矩： 1350KN· m/3.34rpm 6）驱动功率：630KW
先行刀
鱼尾刀
• 在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改 善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一 把尺寸较大的鱼尾刀。鱼尾刀的设计和布置技术如下：其 一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小 圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设 计与其他切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置， 保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥 形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径 向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中 心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性，又大大 提高盾构整体掘进效果。
复合式刀盘
刀具的分类及工作原理
• 目前使用的刀具一般有两类：一是切削类刀具， 二是滚动类刀具。 • 1、切削类刀具
• 刮削刀具是指只随刀盘转动而没有自转的破岩刀具，刮削 刀具的种类繁多，目前盾构掘进机上常用的刮削刀具类有 边刮刀、刮刀、切刀、齿刀、先行刀、仿形刀、刮板等。
撕裂刀
先行刀
• 先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置， 因此也称为超前刀。先行刀在设计中主要考虑与 切刀组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前 先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良 好的切削条件。先行刀的切削宽度比切刀窄，一 般设计为切刀的一半，切削效率较高。采用先行 刀可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀 的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。 在松散体地层，尤其是砂卵石地层和钙质结核地 层，先行刀的使用效果十分明显。
主驱动
主轴承
驱动箱
主驱动润滑
主轴承密封系统通过油脂注入向迷宫方向挤出， 防止砂土进入密封系统。 密封系统由3道TBMS密封构成。密封保护通过3 种注射方式实现： 腔室1：使用气动泵与齿轮马达分配器在各点平 均注入HBW 油脂。 腔室2：用气动泵从6个点向外密封，4个点向内 密封注入EP2油脂。 腔室3：在主轴承滚道、小齿轮与小轴承内注满 320号齿轮油。