盾构的基本构造
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。
盾构培训课件
建立定期的安全检查制度，对施工现场、设备、人员等进 行全面检查，及时发现和排除安全隐患，确保施工过程的 顺利进行。
危险源辨识与风险评估方法
危险源辨识
通过对盾构施工现场的深入调查 和分析，识别出可能导致安全事 故的危险源，如设备故障、地质
条件变化、人为因素等。
风险评估
针对识别出的危险源，采用科学 的风险评估方法，对其可能导致 的后果和发生概率进行评估，确 定风险等级，为后续的风险控制
盾构机日常检查与维护保养
01
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盾构机日常检查
列出日常检查的项目、检 查方法及注意事项，如液 压系统油位、电气系统接 线、刀具磨损情况等。
盾构机定期维护
阐述定期维护的周期、维 护内容及注意事项，如更 换液压油、清洗散热器、 检查紧固螺栓等。
盾构机保养流程
介绍保养流程的步骤、保 养标准及保养过程中的注 意事项，如清洗机身、更 换滤芯、加注润滑脂等。
提高实践能力和解决问题的能力
鼓励从业人员通过参与实际项目和案例研究，提 高自己的实践能力和解决问题的能力。
3
加强团队合作和沟通能力
强调在盾构施工中，团队合作和沟通能力的重要 性，建议从业人员注重培养自己的团队协作精神 和沟通技巧。
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03
盾构机操作与维护
Chapter
盾构机操作系统介绍
盾构机控制系统
讲解盾构机控制系统的组成、功能及工作原理，包括主控系统、 液压控制系统、电气控制系统等。
盾构机导航系统
介绍导航系统的组成、功能及工作原理，包括导向系统、姿态测量 系统、位置测量系统等。
盾构机数据监测与记录系统
阐述数据监测与记录系统的组成、功能及工作原理，包括传感器、 数据采集与处理模块、数据存储与传输模块等。
盾构
盾构-正文在软土和软岩地层中修建隧道时，用盾构法进行开挖和衬砌拼装的专用机械设备(图1), 其外壳通常为圆筒形的装配式或焊接式金属结构，也有配合隧道使用要求而做成矩形、马蹄形或半圆形等外形的。
盾构的种类较多，但其基本构造均由壳体、推进设备、衬砌拼装机等组成。
盾构壳体沿盾构长度方向分为切口环、支承环和盾尾三部分。
前面是切口环，设有刃口，施工时切入土层，具有开挖和支撑土体的功能。
其长度在手掘式盾构中，应考虑掩护工人开挖地层的安全和方便,一般为1.2～2.5米左右。
在机械化盾构中，只考虑容纳开挖机具。
中部为支承环,是盾构的主要受力结构,盾壳的外荷载均由其承受。
在小盾构中是一个刚度较大的圆环结构，在大中型盾构中则是一个钢制构架。
推动盾构前进的千斤顶均设置在支承环的内周。
在大中型盾构中通常把液压动力设备、配电盘、盾构操纵台等均安装在支承环的空间内。
支承环的长度决定于盾构千斤顶的长度，它又与衬砌环的宽度有关，一般比最大衬砌环宽度长0.2～0.3米，约为1.8～2.2米。
后部为盾尾，是由盾构外壳钢板延长构成，在盾尾的掩护下拼装隧道衬砌。
盾尾末端设有盾尾密封装置，以防止泥水和注浆材料从盾尾与衬砌之间的空隙内流入。
目前，普遍采用的盾尾密封装置有钢丝刷型和橡胶型两种。
盾尾长度应保证盾构千斤顶活塞杆缩回后，能掩护1.5～2.5环衬砌宽度加千斤顶的顶铁厚度和0.1～0.2米的余量。
切口环、支承环和盾尾长度之和为盾构长度。
盾构的内径应比隧道衬砌外径略大，其空隙一般为衬砌外径的0.8％左右。
盾构长度与直径之比(L/D)称为盾构灵敏度。
它与盾构操纵的灵活性有着很大影响，其值越小，盾构操作越灵活，一般小盾构(D ＝2～3米)的灵敏度约为1.5左右；中型盾构(D＝3～6米)约为 1.0左右；大盾构（D＞6.0米）约为 0.75左右。
常用的盾构直径约在3.0～10.0米之间。
至80年代初,世界上最大的盾构为直径12.84米的手掘式盾构。
盾构机的种类
切刀（齿刀、刮刀）
先行刀（超前刀）
刀具 类型
滾 刀 超挖刀
中心刀
齿刀：是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向
前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向） 剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀 头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适 用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。
切口环 外 壳
支撑环
盾尾
三、掘削机构
掘削机构由刀盘（包括刀具、面板和槽口）、驱动机构和 轴承机构等构成。其功能是既能掘削地层的土体，又能对掘 削面起到支撑作用。
辐条形
刀盘由辐条及辐条上的刀具构成， 特点为：刀盘扭矩小，排土容易，土仓 压力可有效地作用在掘削面上。多用于 土压盾构。
面板形
刀盘由面板、刀具、槽口组成，特 点为：面板直接支撑掘削面，即具有挡 土功能，有利于掘削面稳定，但粘土易 粘附在面板表面，妨碍刀盘选择，进而 影响掘削质量。泥水盾构和土压盾构均 可采用。
（2）衬砌
衬砌是用于承受盾构隧道周围的土压力、水压力，以确保隧道净空的结 构物。衬砌分为一次衬砌和二次衬砌，盾构隧道中一次衬砌通常采用装配 式管片环，二次衬砌是在一次衬砌内侧现浇的混凝土。地铁盾构隧道通常 采用一次衬砌即可。
（3）壁后注浆
壁后注浆是指在盾构隧道管片衬砌和围岩之间的空隙（盾尾空隙）内注 入填充材料的过程。其目的是防止地层变形、防止管片漏水、确保管片环 的早期稳定及防止隧道的蛇行等。
不 同 地 层 的 盾 构
硬岩盾构
软岩盾构 软土盾构 复合盾构 巨砾层盾构
硬岩软土交互地层
TBM与盾构的关系
TBM (Tunnel Boring Machine)又称为隧道掘进 机，主要应用于山岭隧道、引水隧洞等工程，盾 构机（Shield Machine)则主要应用于城市地铁 隧道工程，而在越江海隧道工程等场合中，两者 所指往往相同。
土压平衡盾构构造与组成
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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）
盾构的基本构造课件
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三、机械系统盾构
1 敞开式机械盾构
在手掘式盾构的切口环部分，安装与盾 构直径大小相同的旋转大切削刀盘，可 用机械连续地、全断面开挖的盾构，称 为机械式盾构。
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4、挤压推进，切削土加压推进中，开挖 面能否自立稳定。 5、开挖面在加入水压、加泥压、泥水压 作用下，能否自立稳定。 6、经济性。 综合考虑
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3 封闭式盾构的基本构造
概括说来，盾构机由通用机构和专用机 构组成。通用机构包括外壳、掘削机构、 挡土机构、推进机构、管片组装机构、 附属机构等组成
而后者随机种不同而异。对土压盾构，
其专用机构为排土机构、搅拌机构、添
加材注入装置；对泥水盾构而言，则主
要指排泥机构和搅拌机构。
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一、盾构的外形和材料
1.盾构的外形
盾构的外形就是指盾构的断面形状，有 圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半 圆形或与隧道断面相似的特殊形状等。
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敞开式机械切削式盾构
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2 盾构的种类与选型
一、手掘系统盾构 1.手掘式盾构
手掘盾构是最原始的一类盾构，其构造 简单，配备较少，造价低，目前在地质 条件较好的工程中仍广泛使用。
盾构顶部有活动前檐以支护上部土体。
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手掘 挤压 械 盾构 盾构
盾构
机械 加 盾构 压盾
构
削土加 压式
加水 式
盾构法概念及盾构的基本组成和基本参数
《地下铁道》7.1 盾构法概念及盾构的基本组成和基本参数隧道与地下工程系7.1 盾构法概念及盾构的基本组成和基本参数■概述◆在流砂、淤泥类、软弱地层及复杂的城市地层中修建地下铁道时，采用盾构法施工，是一种有效的措施。
这种方法能确保施工安全和作业机械化，施工速度快。
27.1 盾构法概念及盾构的基本组成和基本参数2.基本工作原理◆盾构施工时，先在隧道某段的一端建造竖井，盾构在竖井内组装完成;◆然后从竖井的墙壁开孔处出发，在地层中沿着隧道设计路线推进，在推进过程中不断地从开挖面排出适量的土体。
◆盾构推进中所受到的地层阻力通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌管片上，再传至竖井的后靠壁。
◆1970年代日本及德国针对在城市建设区域的松软含水地层中由于盾构施工所引起的地表沉陷、研究高精度钢筋混凝土衬砌和接缝防水等技术问题，并研制了各种新型的衬砌和防水技术，以及局部气压式、泥水加压式和土压平衡式等新型盾构及相应的工艺和配套设备。
1.国外发展简介近10多年来世界上采用盾构法建造的几座著名隧道：◆英法海峡隧道(全长48.5km，海底段37.5km)◆日本东京湾公路隧道(长9.4km)◆丹麦斯多贝尔特大海峡隧道(长7.9km)2.我国盾构技术的发展◆我国于1956年在海州露天矿用直径2.6m的盾构在砂土层开凿了疏水巷道。
◆上海从1960年用不同类型盾构成了一批地铁区间隧道、水底公路隧道、地下人防通道、引水隧道、排水隧道、电缆隧道等工程。
◆1980年，上海进行了地铁1号线试验段施工，研制了一台直径6.41m的刀盘式盾构，在淤泥质粘土地层中掘进隧道1230m。
◆1987年上海隧道股份公司研制成功了我国第一台直径4.35m的加泥式土压平衡盾构，穿越黄浦江底粉砂层，掘进长度583m。
2.我国盾构技术的发展◆我国盾构隧道施工技术在1990年代以来得到了较大发展。
◆1990年上海地铁1号线工程全线开工，18km区间隧道采用7台直径6.34m土压平衡盾构掘进。
(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。
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盾构的基本构造
盾构是一种用于地下隧道施工的机械，其基本构造包括以下几个部分：
1. 盾构机壳体结构：盾构机的主体结构，由盾构壳、尾部刀盘、前部掘进机构和副机房组成。
2. 掘进机构：用于破碎土层并将其转运到后面的螺旋输送器中。
掘进机构包括刀盘、切削头、刀架、推土板等。
3. 螺旋输送器：用于将挖掘出来的土层通过输送螺旋提升至盾构机后端的输送带上，再通过输送带运送至地面。
4. 注浆系统：在盾构掘进过程中，需要注入混凝土或其他材料来加固隧道壁。
注浆系统由泵站、注浆管路、注浆喷嘴等组成。
5. 液压系统：盾构机需要大量的液压系统驱动各种机构进行工作，包括液压泵站、液压油箱、液压管路等。
6. 电气系统：盾构机需要大量的电力设备进行工作，包括发电机组、电缆、变压器等。
总之，盾构是一种复杂的机械设备，其基本构造包括盾构机壳体结构、掘进机构、螺旋输送器、注浆系统、液压系统和电气系统等。