盾构机的构造及工作原理 [兼容模式]
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，其工作原理是通过推进盾构机头部，同时进行土层的开挖和支护，实现隧道的掘进和建设。
一、盾构机的组成部分1. 盾构机头部：盾构机头部是盾构机的核心部分，由刀盘、推进缸、刀臂等组成。
刀盘上装有刀片，通过旋转切割土层，推进缸则用于推进盾构机向前移动。
2. 推进系统：推进系统由推进缸、推进液压站等组成，通过液压系统提供动力，推动盾构机前进。
3. 隧道衬砌系统：隧道衬砌系统用于支护隧道，通常由预制混凝土段、钢筋网、注浆设备等组成。
4. 泥水处理系统：盾构机在掘进过程中会产生大量泥浆，泥水处理系统用于处理和回收泥浆。
5. 控制系统：盾构机的控制系统用于监测和控制盾构机的运行状态，包括刀盘转速、推进速度、液压系统压力等参数。
二、盾构机的工作过程1. 准备工作：在开始盾构施工之前，需要进行现场勘探和测量，确定隧道的位置和地质情况。
然后，搭建起盾构机的施工平台和支撑结构。
2. 开始掘进：盾构机头部进入掘进区域后，刀盘开始旋转，刀片切割土层，同时推进缸推动盾构机向前移动。
盾构机掘进的同时，泥浆通过刀盘和刀臂上的泥浆管道排出。
3. 土层支护：盾构机掘进后，需要进行土层的支护，以防止隧道坍塌。
通常采用预制混凝土段作为隧道衬砌，通过隧道衬砌系统安装在盾构机后部。
4. 泥水处理：盾构机在掘进过程中产生的泥浆通过泥水处理系统进行处理和回收。
泥浆中的固体颗粒通过离心机和过滤器分离，回收后的水可以重新用于盾构机的工作。
5. 盾构机的推进和掘进不断进行，直到到达目标位置。
在到达目标位置后，盾构机停止工作，进行拆解和维护。
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，能够快速掘进隧道，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，可以用于城市地下交通建设、水利隧道建设等。
3. 盾构机可以适应各种地质条件，如软土、黏土、砂砾等，具有较强的适应性和灵活性。
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，其工作原理是通过推进机构将盾构机沿着隧道轴线推进，同时利用盾构机的钻头切削土层，然后通过输送系统将切削土层从隧道尾部运出。
一、盾构机的组成部分1. 盾构机主体：包括盾构机壳体、推进机构、切削系统等。
盾构机壳体是盾构机的主要承重部分，用于保护工作人员和设备。
推进机构是盾构机的动力系统，负责推进盾构机并控制推进速度。
切削系统由刀盘、刀盘电机、刀盘刀具等组成，用于切削土层。
2. 输送系统：包括土层输送系统和衬砌输送系统。
土层输送系统用于将切削土层从切削区域输送到隧道尾部，通常由螺旋输送机和螺旋输送机电机组成。
衬砌输送系统用于将衬砌材料输送到切削区域，通常由输送带和输送带电机组成。
3. 泥浆系统：用于控制切削区域的土层稳定，防止坍塌。
泥浆系统由泥浆循环系统和泥浆处理系统组成。
泥浆循环系统通过泵将泥浆注入切削区域，形成泥浆层，保持土层稳定。
泥浆处理系统用于处理和回收泥浆。
二、盾构机的工作流程1. 准备工作：确定隧道的设计参数、地质勘探结果和施工方案。
安装盾构机并进行调试，检查各部件是否正常运转。
2. 开始推进：启动盾构机的推进机构，使其向前推进。
同时，启动切削系统，刀盘开始切削土层。
切削的土层通过输送系统运输到隧道尾部。
3. 控制土层稳定：在切削区域注入泥浆，形成泥浆层，保持土层稳定，防止坍塌。
泥浆通过泥浆系统循环使用，同时进行处理和回收。
4. 衬砌施工：当切削到一定距离后，开始进行衬砌施工。
通过输送系统将衬砌材料输送到切削区域，工人进行衬砌作业。
5. 推进和衬砌循环进行：推进机构持续推进盾构机，切削系统不断切削土层，输送系统将切削土层运输到隧道尾部，同时进行衬砌施工。
6. 完成施工：当盾构机推进到设计的目标位置后，停止推进和切削工作。
进行最后的检查和清理工作，确认隧道施工质量。
三、盾构机的优势和应用领域1. 高效快速：盾构机能够连续推进，施工速度较快，适用于大规模的隧道工程。
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。
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。
盾构机的机械工作原理
盾构机的机械工作原理
盾构机是一种用于隧道施工的机械设备。
它主要由盾构机身、推进系统、环片装配系统、支撑系统、排土系统等组成。
在工作过程中，盾构机首先通过推进系统推进并推土，同时使用液压系统实施控制和调整。
推进系统由盾构机前部的推进缸和推进机构组成。
推进缸推动推进机构向前推进，推土板将土壤推到机头的切割室内。
机械工作原理如下：
1. 切割和开挖：盾构机切割头上装有切割刀具，通过旋转运动将土壤切割成碎片，然后使用刮板将碎片推到切割室中。
同时，螺旋输送装置将土壤从切割室中输送到输送通道中。
2. 推进和支撑：盾构机通过推进系统将自身推进至预定位置。
盾构机的推进缸向前伸出，推动推进机构，推进盾构机身。
同时，支撑系统在盾构机后部提供支撑，防止土壤坍塌。
3. 注浆和后推：为了防止地下水涌入隧道，盾构机采用注浆技术，通过注浆管将注浆材料注入地下。
注浆材料固化后形成注浆帷幕，起到封闭隧道周围岩土的作用。
在注浆完成后，盾构机后退一段距离，进行下一段的开挖工作。
4. 环片安装：在盾构机开挖的同时，环片装配系统负责将环片一环一环地安装在盾构机后部。
环片是预制混凝土段，将隧道的衬砌固定在地下。
5. 排土和处理：排土系统负责将开挖的土壤从盾构机中排出，一般采用螺旋输送装置将土壤输送到地面，然后使用输送带将土壤运送到堆放区域。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于隧道开挖的专用设备，其工作原理是通过推进装置将盾构机推进到地下，同时利用盾构机的切削头切削土壤，将土壤通过输送系统运输到地面上。
下面将详细介绍盾构机的工作原理。
一、盾构机的组成部分1. 推进装置：盾构机的推进装置是用于推动盾构机向前行进的部分。
推进装置通常由大型液压缸、推进液压缸、推进螺杆和推进支撑系统等组成。
2. 切削头：盾构机的切削头是用于切削土壤的部分。
切削头通常由刀盘、刀盘驱动系统和刀盘刀具组成。
刀盘驱动系统通过电动机或液压驱动刀盘旋转，刀盘刀具则用于切削土壤。
3. 输送系统：盾构机的输送系统用于将切削下来的土壤从切削头输送到地面。
输送系统通常由螺旋输送机、链式输送机或皮带输送机等组成。
4. 盾构壳体：盾构壳体是用于保护盾构机和工作人员的部分。
盾构壳体通常由钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度。
二、盾构机的工作流程1. 准备工作：在开始盾构机工作之前，需要对施工现场进行勘测和准备工作。
包括地质勘探、隧道设计、施工方案制定等。
2. 推进阶段：盾构机通过推进装置将自身推进到地下，同时切削头开始切削土壤。
推进装置通过液压缸的伸缩和推进螺杆的旋转，推动盾构机向前行进。
3. 土壤处理阶段：切削头将土壤切削下来，然后通过输送系统将土壤输送到地面。
输送系统可以根据需要调整输送速度和输送量。
4. 支护阶段：在切削头通过后，需要对隧道进行支护，以防止塌方。
支护方式通常有预制管片、喷射混凝土和钢拱架等。
5. 安装阶段：在完成切削和支护后，可以进行管线、电缆等设备的安装工作。
6. 完工阶段：隧道开挖完成后，进行隧道的检测和验收工作，确保隧道的质量和安全。
三、盾构机的优势和应用领域1. 优势：盾构机具有工作效率高、施工质量好、对地上交通和环境影响小等优势。
盾构机可以在地下开挖隧道，不会影响地面交通和建筑物。
2. 应用领域：盾构机广泛应用于城市地铁、高速公路、铁路、水利工程等领域的隧道开挖。
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分、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、盾构机的组成部分1. 主体结构：盾构机主体结构包括盾构机壳体、推进系统、控制室和尾部等部分。
盾构机壳体是盾构机的主要组成部分，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。
刀盘驱动通过电机或液压驱动刀盘旋转，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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刀盘驱动的三种形式
变频电机驱动 驱动部外形尺寸 后续设备 效率 起动力矩 起动冲击 转速微调控制 噪声 盾构温度 维护保养 中 少 0.95 大 小 好 小 低 易 定速电机驱动 大 少 0.9 较小 大 不能无级调速 小 较低 易 液压驱动 小 较多 0.65 较大 较小 好 大 较高 较复杂
螺旋输送机
皮带输送机
皮带机用于将螺旋输送机输出的碴土传送到盾构后配套的碴车 里。皮带输送机的驱动方式采用电动驱动或液压驱动，皮带机由皮 带机支架、前随动轮、后主动轮、上下托轮、皮带、皮带张紧装置、 皮带刮泥装置、和带减速器的驱动电机等组成。安装布置在后配套 连接桥和拖车的上面。为安全起见，其上设有3处急停开关。
数据采集系统
数据采集系统“ 数据采集系统“采集、处理、储存、显示、评估出现的与盾构 有关的数据”。采用此系统，可输出环报、日报、周报等数据； 有各种参数的设定、测量、掘进、报警以及历史曲线和动态曲 线。所有采集数据均能保存下来，供日后分析、判断和参考
数据采集系统
数据采集系统“ 数据采集系统“采集、处理、储存、显示、评估出现的与盾构 有关的数据”。采用此系统，可输出环报、日报、周报等数据； 有各种参数的设定、测量、掘进、报警以及历史曲线和动态曲 线。所有采集数据均能保存下来，供日后分析、判断和参考
螺旋输送机
螺旋输送机由伸缩筒、出碴筒、液压马达、螺旋轴、出 碴闸门组成。是土压平衡盾构的排土装置，主要有以下三个 功能：
ü 将盾构土仓内的土体向外连续排出， ü 土体在螺旋输送机内向外排出的过程中形成密封土塞，阻止土 体中的水分散失，保持土仓内土压的稳定。 ü 将盾构土仓内的土压值自动与设定土压值进行比较，随时调整 向外排土的速度，控制盾构土仓内实现连续的动态土压平衡过程， 确保盾构连续正常向前掘进。
分离站 送泥泵 调浆池Fra bibliotek排泥泵
中继泵
泥水盾构结构原理
泥水盾构根据泥水仓构造形式和对泥浆压力的控制方式的 不同，泥水盾构分为: 不同，泥水盾构分为: 直接控制性 间接控制型
直接控制型泥水盾构
直接控制型泥水系统流程如下：送泥泵从地面泥浆池将新鲜泥 浆输入盾构泥水仓，与开挖泥土进行混合，形成稠泥浆，然后 由排泥泵输送到地面泥水分离处理站，经分离后排除土碴，而 稀泥浆流向调浆池，再对泥浆密度和浓度进行调整后，重新输 入盾构循环使用。 ●泥水仓中的泥浆压力，可通过调节送泥泵转速或调节控制阀 的开度来进行。由于送泥泵安在地面，控制距离长而产生延迟 效应，不便于控制泥浆压力，因此常用调节控制阀的开度来进 行泥浆压力调节。
刀盘驱动
刀盘驱动装置由主轴承、八个液压驱动马达、八个减速器及主轴承 刀盘 密封组成，轴承外圈通过连接法兰用螺丝与前体固定，内（齿）圈用螺 丝和刀盘连接，借助液压动力带动液压马达、减速器、轴承内齿圈直接 驱动刀盘旋转。主轴承设置有三道唇形外密封和两道唇形内密封，外密 封前两道采用永久性失脂润滑来阻止土仓内的渣土和泥浆渗入，后一道 密封是防止主轴承内的润滑油渗漏。内密封前一道阻止盾体内大气尘土 的侵入，后一道防止主轴承内润滑油的外渗。 刀盘驱动
螺旋输送机由液压马达减速 装置驱动，驱动装置与螺旋 输送机采用球形铰接，以适 应螺旋轴的自由摆动。为防 止渣土的侵入，其输出端采 用了与主轴承外密封相同的 结构，并自动注脂。螺旋机 转速范围可以在0~22rpm内 无级调速，控制出土量很方 便。调节螺旋输送机的出土 速度是控制土仓压力的重要 方法之一。
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。
盾尾
铰接式盾构的盾尾密封系统包括铰接密封和盾尾密封。
铰接密封：铰接密封一般有三种形式：一种是采用一道或多 道橡胶唇口式密封；另一种是采用石墨石棉或橡胶材料的盘 根加气囊式密封；还有一种是双排气囊式密封。
单排充气式
双排充气式
盾尾密封： 盾尾密封 盾尾止水采用钢丝刷密封装置，是集弹
簧钢、钢丝刷及不锈钢金属网于一体的结构。盾尾油脂 泵向每道钢丝刷密封之间供应油脂，以提高止水性能。
碴土改良系统
主要有膨润土添加系统和泡沫系统，是盾构掘进的调节媒介。采用 该系统，对于不同的地质条件，通过添加塑流化改性材料，改善盾构土 仓内切削土体的塑流性，既可实现平衡开挖面水土压力，又能向外顺畅 排土，拓宽了土压平衡盾构的适应范围。
碴 土 改 良 系 统 示 意 图
同步注浆系统
同步注浆系统的主要功能为在盾构掘进过程中，注入浆 液充填管片脱出盾尾后产生的建筑空隙，减少地面沉降。同 步注浆系统采用一台柱塞泵将浆液搅拌筒内的浆液通过各分 路向盾尾外部注出。同步注浆系统的控制方式有手动控制和 自动控制，自动控制又分为压力控制和流量控制。
2 盾构的“机型”
Ø盾构的“机型”是指在根据工程地质和水文地质条件，盾构所采 用的最有效的开挖面支护形式。 Ø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。 Ø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。
刀盘支撑
刀盘支承方式有3种： Ø 中心支承式（适用于中小型直径盾构） Ø 中间支承式（适用于中大型直径盾构） Ø 周边支承式（适用于小型直径盾构）
①中心支承方式
②中间支承方式
③周边支承方式
中体
中体又叫支承环是盾构的主体结构，承受作用于盾构上的全部 载荷。是一个强度和刚性都很好的圆形结构，地层力、所有千斤 顶的反作用力、刀盘正面阻力、盾尾铰接拉力及管片拼装时的施 工载荷均由中体来承受。中体内圈周边布置有盾构千斤顶和铰接 油缸，中间有管片拼装机和部分液压设备、动力设备、螺旋输送 机支承及操作控制台。有的还有行人加、减压舱。中体盾壳上焊 有带球阀的超前钻预留孔，也可用于注膨润土等材料。
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
辐条式刀盘 面板式刀盘
前体
前体又叫切口环，是开挖土仓和挡土部分，位于盾构的最前端， 结构为圆筒形，前端设有刃口，以减少对底层的扰动。在圆筒垂 直于轴线、约在其中段处焊有压力隔板，隔板上焊有安装主驱动、 螺旋输送机及人员舱的法兰支座和四个搅拌棒，还设有螺旋机闸 门机构及气压舱（根据需要），此外，隔板上还开有安装5个土压 传感器、通气通水等的孔口。不同开挖形式的盾构机前体结构也 不相同。
导向系统
• 导向系统由经纬仪、ELS靶、后视棱镜、计算机等组成，能连续不断 导向系统由经纬仪、ELS靶、后视棱镜、计算机等组成，能连续不断 地提供关于盾构姿态的最新信息。通过适当的转向控制，可将盾构控 制在设计隧道线路允许公差范围内。导向系统的主要基准点是由一个 从激光经纬仪发射出的激光束，经纬仪安装在盾构后方的管片上。
盾构的构造及工作原理
中铁隧道集团有限公司技术中心
主 要 内 容
1 2 3 4 5 6 盾构的“类型” 盾构的“机型” 土压平衡盾构的结构原理 泥水盾构的结构原理 土压盾构开挖面平衡机理 泥水盾构开挖面平衡机理
1 盾构的“类型”
Ø盾构的“类型”是指与特定的盾构施工环境，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盾构的种类。 Ø根据施工环境，隧道掘进机的“类型”分为软土盾构、硬岩 掘进机(TBM)、复合盾构三类。因此，盾构的“类型”分为软 土盾构和复合盾构两类。
刀具的结构、材料及其在刀盘上的数量和位置关系直 接影响到掘进速度和使用寿命。不同的地层条件对刀具的 结构和配置是不相同的。 刀具种类：单刃滚刀、双刃滚刀、三刃滚刀（双刃以 上的一般都是中心滚刀）、齿刀、切刀、刮刀和方形刀 （超挖刀）。为适应不同的地层，滚刀和齿刀可以互换， 所以它们的刀座相同。
面板式刀盘
中体结构示意图
盾尾及盾尾密封
盾尾主要用于掩护隧道管片拼装工作及盾体尾部的密封，通过 交接油缸与中体相连，并装有预紧式铰接密封。铰接密封和盾尾 密封装置都是为防止水、土及压注材料从盾尾进入盾构内。为减 小土层与管片之间的空隙，从而减少注浆量及对地层的扰动，盾 尾做成一圆筒形薄壳体，但又要能同时承受土压和纠偏、转弯时 所产生的外力。盾位的长度必须根据管片的宽度和形状及盾尾密 封的结构和道数来决定。另外在盾尾壳体上合理的布置了8根盾尾 油脂 注入管和4根同步注浆管。 由于施工中纠偏的频率较高，盾尾密封要求弹性好，耐磨、防 撕裂，能充分适应盾尾与管片间的空隙，盾尾结构示意图一般采 用效果较好钢丝刷加钢片压板结构。钢丝刷中充满油脂，既有弹 性又有塑性。盾尾密封的道数要根据隧道埋深、水位高低来定， 一般为2-3道。
面板
盘型滚刀
钢格栅
重型撕裂刀
辐条
刮刀
泡沫口 辐条
中心刀
辐条式刀盘
外周强化刀 辐条 泡沫口 先行撕裂刀
刮刀
中心刀 辐条
面板式刀盘与辐条式刀盘比较
Ø面板式刀盘在中途换刀时安全可靠，但开挖 土体进入土仓时易粘结易堵塞，在刀盘上易形 成泥饼。 Ø辐条式刀盘仅有几根辐条，辐条后设有搅拌 叶片，土砂流动顺畅，不易堵塞。但不能安装 滚刀，且中途换刀安全性差，需加固土体，费 用高。 Ø辐条式刀盘对砂、土等单一软土地层的适应 性比面板式刀盘较强；但由于不能安装滚刀， 在风化岩及软硬不均地层或硬岩地层，宜采用 面板式刀盘。
PPS激光导向系统 PPS激光导向系统
包括下列硬件： ü 工业用PC 机 ü激光全站仪 ü 双轴倾斜计 üPC 机与激光全站仪之间的无 线电联系 ü激光全站仪的电源 ü2 个电动棱镜，1 个参考棱镜 ü1 套电缆