盾构机基本原理及分类
盾构机基本原理及分类
• 布鲁诺尔发明盾构法之后的另一个技术进 步是用机械开挖代替人工开挖。第一个机 械化盾构专利是1876年英国人约翰· 荻克英 森· 布伦敦和姬奥基· 布伦敦申请的。 • 这台盾构有一个由几块板构成的半球形的 旋转刀盘，开挖的土料落入径向装在刀盘 上的料斗中，料斗将渣料转运至胶带输送 机上，再将它转运到后面从盾构中运出， 这一构想后来被用于修建地铁隧道工程。
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1989年，日本最引人注目的泥水盾 构隧道工程开工。东京湾海底隧道 长10km，是世界最长公路专用海底 隧道，用八台直径14.14m泥水加压
式盾构施工。
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日本东京湾海底隧道盾构机示意图
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反铲挖掘盾构
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悬臂掘进盾构
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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。
盾构机的讲解
盾构机的讲解盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用设备，它采用盾构法施工原理，是现代化隧道工程中不可或缺的重要装备。
盾构机能够有效地降低工程施工风险，提高施工效率，保证工程质量。
本文将从盾构机的工作原理、结构组成、施工流程和应用领域等方面进行详细讲解。
工作原理盾构机主要通过盾构的方式进行地下隧道开挖。
盾构机的工作原理是在盾构机头部安装刀具，由液压系统驱动刀具旋转切削地层，同时通过液压顶推系统推进盾构机整体，形成一个封闭的工作面，在施工的同时支撑土体。
盾构机还会排出隧道开挖时产生的泥浆或者石料。
结构组成1.盾构机主体：包括盾构圆盘、尾部推进装置、作业室等部分。
2.刀具系统：用于切削地层的重要部分，通常采用硬质合金刀具。
3.液压系统：提供动力支撑，驱动盾构机的工作。
4.注浆系统：用于土层稳固，减少地层位移。
5.排土系统：排出隧道开挖时产生的泥浆或者石料。
施工流程1.施工前准备：确定隧道线路、进行现场钻探、安装盾构机等。
2.盾构机施工：盾构机推进、切削、排土、注浆等工作。
3.隧道贯通：完成盾构机开挖后，隧道贯通。
4.隧道衬砌：进行隧道衬砌工作，保证隧道的结构安全。
5.隧道检验验收：对隧道进行检验验收，确保质量合格。
应用领域盾构机在地下管廊、地铁、交通隧道、水利隧洞等工程中得到广泛应用。
盾构机可以开挖各种类型的地下工程，同时由于其施工方式的灵活性和高效性，能够适应不同地层的复杂情况。
结语盾构机作为现代化隧道工程的重要设备，发挥了不可替代的作用。
通过本文的讲解，相信读者对盾构机的工作原理、结构组成、施工流程和应用颁奖都有了更深入的了解。
希望本文能为相关领域的从业人员提供一定的参考和帮助。
盾构的分类及其工作原理
盾构的分类及其工作原理盾构作为一种现代化的隧道掘进技术，广泛应用于隧道建设和地下管网工程中。
它的分类和工作原理是大家在学习和了解盾构技术时必须掌握的基础知识。
一、盾构的分类根据盾构机的工作原理和结构特点，盾构可分为以下几类：1. 土压平衡盾构：土压平衡盾构是最常见的一种盾构类型，适用于稳定的软土和黏土层。
其工作原理是通过对盾构机前部施加适当的土压力来平衡管道周围土层的压力，保持隧道面的稳定。
土压平衡盾构一般配备有刀盘，刀盘上装有刀具，能够切削和推进土层。
2. 水压平衡盾构：水压平衡盾构主要用于软土层、淤泥和水下地层的掘进。
其工作原理是通过在盾构机前部与周围水压力相等的水力平衡，来消除土层和水的差异压力，保持隧道面的稳定。
水压平衡盾构一般需要在盾构机前部设置压力室，通过泥浆注入来维持水力平衡。
3. 双层壳体盾构：双层壳体盾构是一种特殊的盾构类型，它结合了土压平衡盾构和水压平衡盾构的优点，适用于不同地层的掘进。
双层壳体盾构的前部设有泥浆注入区和土压平衡区，可以根据不同地层的要求进行调整和切换。
4. 泥水平衡盾构：泥水平衡盾构主要用于稠密的粉质土和泥质土的掘进。
其工作原理是通过在盾构机前部注入泥浆来平衡土层的压力，同时利用泥浆的密度控制土层的稳定性。
泥水平衡盾构适用于较敏感的地层，能够减小地层沉降和地面沉降的风险。
二、盾构的工作原理盾构机的工作原理可以简单概括为：切削土层、推进管片、注浆补偿和排土运输。
1. 切削土层：盾构机前部的刀盘装有刀具，可以切削土层。
盾构机在掘进过程中，通过转动刀盘和推进盾构机来切削和破碎土层，实现隧道的掘进。
2. 推进管片：盾构机在切削土层的同时，还需要推进管片来支撑和构建隧道。
盾构机后部设有一个推进系统，可以将管片逐个推进到切削区域，并与前部的土层形成一环环的支护结构。
3. 注浆补偿：在盾构机掘进过程中，为了保持隧道的稳定，需要通过注浆来补偿土层的失去。
注浆可以填充土层中的空隙，增加土层的支撑能力，同时还可以降低地下水位和地层的沉降风险。
科普盾构知识点总结
科普盾构知识点总结一、盾构机的分类及工作原理：1.盾构机的分类：盾构机主要分为普通盾构机和土压平衡盾构机两种类型。
根据不同的地质条件和工程要求，选择合适类型的盾构机是非常重要的。
（1）普通盾构机：普通盾构机是最常见的盾构机类型，适用于地质较好的地质条件，一般用于软土层、砂质土层和松散砂岩等地层的隧道开挖。
它的工作原理是通过施加液压推进力，推动盾构机前进并进行土层的开挖，然后在推进的同时进行隧道衬砌的施工，最后形成一个完整的隧道结构。
（2）土压平衡盾构机：土压平衡盾构机适用于地质较差的地质条件，例如黏土、软弱砂岩和黏壤等地层。
它的工作原理是通过施加与地层土压相平衡的土压平衡力，防止地下水和土层的涌入，从而保证安全稳定地进行隧道开挖。
土压平衡盾构机在处理软弱地层时具有较大的优势，可以有效避免地面沉降和地下水涌入等问题。
2.盾构机的工作原理：盾构机的工作原理主要包括土层开挖、隧道衬砌和推进三个阶段。
（1）土层开挖：盾构机在进行隧道开挖时，首先需要进行土层的开挖工作。
它通过刀具和刀盘对地层进行切割和掘进，将土层从隧道工作面上切削下来，并通过输送设备将土层带至隧道后部的料斗中。
在这个过程中，盾构机需要施加一定的推进力以克服土层的阻力，并同时进行隧道衬砌施工，确保隧道结构的稳定和安全。
（2）隧道衬砌：隧道衬砌是盾构机工作中非常重要的一个环节，它直接影响到隧道的质量和安全性。
在盾构机进行土层开挖的同时，需要同时进行隧道衬砌的施工，一般采用预制节段和喷射混凝土两种方式。
预制节段是通过现场浇筑或预制成形的隧道衬砌节段，用于保护地下结构和确保隧道的稳定。
（3）推进：在进行土层开挖和隧道衬砌之后，盾构机需要进行推进工作，将盾构机推向下一工作环节。
推进是盾构机工作的重要环节，通过施加一定的推进力，盾构机可以快速地前进，并在此过程中进行土层开挖和隧道衬砌工作，最终完成整个隧道结构的施工。
二、盾构机的主要构成和关键部件：1.主要构成：（1）盾构机主要由刀盘、主机、推进系统、控制系统、料斗、隧道衬砌系统以及供电和供水系统等组成。
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，它通过推进装置将巨大的盾构机推进土壤中，同时进行土壤开挖和支护，从而实现隧道的建设。
盾构机工作原理是基于土壤力学和隧道工程原理的。
一、盾构机的组成部分1. 盾构机主体：盾构机主体通常由盾构壳体、推进系统、刀盘和尾部支撑系统等组成。
盾构壳体是盾构机的外壳，用于保护机械设备和工人。
推进系统是盾构机的核心部分，它通过推进液压缸或液压缸推动盾构机向前推进。
刀盘是盾构机前端的工具，用于开挖土壤。
尾部支护系统用于支撑盾构机的尾部，保证机械设备的稳定。
2. 排土系统：盾构机在开挖土壤时，需要将土壤从隧道中排出。
排土系统通常由螺旋输送机、螺旋输送机驱动系统和排土管等组成。
螺旋输送机通过螺旋叶片将土壤从刀盘处输送到排土管中，然后通过排土管将土壤排出隧道。
3. 支护系统：盾构机在开挖土壤时，需要对隧道进行支护，以防止土壤坍塌。
支护系统通常由液压支架、钢拱架和预制段等组成。
液压支架用于支撑隧道顶部和侧壁，钢拱架用于加固隧道结构，预制段用于填充隧道。
二、1. 推进过程：盾构机在开始工作前，首先需要进行预制段的安装。
然后，盾构机启动推进系统，推动盾构机向前推进。
同时，刀盘开始旋转，通过刀盘的作用力将土壤开挖。
开挖的土壤通过螺旋输送机输送到排土管中，然后排出隧道。
2. 支护过程：在盾构机推进过程中，支护系统起到关键作用。
液压支架通过液压缸的作用，支撑隧道顶部和侧壁，防止土壤坍塌。
钢拱架用于加固隧道结构，增强隧道的稳定性。
3. 预制段的安装：在盾构机推进过程中，需要定期安装预制段。
预制段是事先制作好的混凝土或钢筋混凝土构件，用于填充隧道。
预制段通过液压支架的作用，依次安装在隧道内，形成连续的隧道结构。
三、盾构机的应用领域1. 地铁隧道建设：盾构机在地铁隧道建设中得到广泛应用。
它可以快速、高效地开挖地铁隧道，减少对周围环境的影响。
2. 铁路隧道建设：盾构机也被广泛应用于铁路隧道建设中。
盾构的分类及其工作原理(一)
盾构的分类及其工作原理(一)盾构的分类及其工作1. 引言盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械设备，它以其高效、安全的特点在各个工程领域得到了广泛应用。
本文将介绍盾构机的分类及其工作原理。
2. 盾构机的分类盾构机主要可以分为以下几种类型：•硬岩盾构机：适用于地质条件较好、地层较硬的工程，如岩溶地质。
•软土盾构机：适用于地质条件较差、地层较软的工程，如淤泥、黏土等。
•双层盾构机：适用于地下水位较高、土层较厚的工程，其上层用于控制土体塌方，下层进行开挖。
•土压平衡盾构机：适用于粘性土和沙土地层，通过控制土层的压力，使其与外界平衡，减少地面沉降。
•混合盾构机：结合了多种盾构机的特点，可以适应不同的地质条件。
3. 盾构机的工作原理盾构机的工作原理主要包括以下几个步骤：3.1 土层预支与支护在开始盾构开挖之前，需要对土层进行预支和支护。
预支是指提前注入预支浆液，增强土层的稳定性；支护是指在预支浆液的基础上进行进一步加固，通常采用混凝土衬砌、钢板等方式。
3.2 开挖与推进在进行土层预支与支护后，盾构机开始进行开挖与推进工作。
盾构机的前端装备有刀具，可以切割土层，同时推力系统将盾构机推动向前。
3.3 泥水处理与土层输送开挖过程中，盾构机通过泥水注入系统将切割下来的土层与水混合，形成泥浆。
泥水处理系统对泥浆进行处理，过滤掉固体颗粒，使其保持一定的流动性。
同时，通过槽斗或管道系统将处理后的土层从盾构机后部输送出去。
3.4 后续管道安装与环片补充当盾构机推进一定距离后，需要安装起始管道以及后续的环片。
起始管道是连接盾构机与地面的接口，后续环片则是用于支撑隧道周边的结构，通常采用预制的混凝土环片。
3.5 循环工作持续进行上述步骤循环进行，盾构机不断推进，最终完成整个隧道的开挖。
4. 结论盾构机的分类及其工作原理对于地下隧道工程的顺利进行起到了至关重要的作用。
通过了解不同类型的盾构机和其工作原理，可以选择合适的盾构机，提高工程的质量和效率。
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开挖的专用机械设备，其工作原理主要包括盾构机结构、推进系统、掘进系统和支护系统等方面。
一、盾构机结构盾构机主要由盾体、推进机构、掘进机构、支护系统、电气系统和液压系统等组成。
1. 盾体：盾体是盾构机的主体部份，由前盾和后盾组成。
前盾是用于掘进地下隧道的部份，后盾用于支撑和推进盾构机。
2. 推进机构：推进机构包括推进液压缸、推进螺杆和推进盖板等部份，用于推进盾构机的前进。
3. 掘进机构：掘进机构主要由盾壳、盾壳刀盘、刀臂和刀具等组成，用于掘进地层。
4. 支护系统：支护系统用于支撑和保护隧道壁，通常包括液压支架、支撑液压缸和支撑液压缸等。
5. 电气系统：电气系统用于盾构机的控制和驱动，包括电动机、传感器、控制器和电缆等。
6. 液压系统：液压系统用于盾构机的推进和掘进，包括液压泵、液压缸和液压管路等。
二、推进系统推进系统是盾构机的核心部份，主要用于推进盾构机前进。
推进系统通常由推进液压缸、推进螺杆和推进盖板等组成。
1. 推进液压缸：推进液压缸是推进系统的关键部件，通过液压力推动盾构机前进。
2. 推进螺杆：推进螺杆是连接推进液压缸和推进盖板的部件，通过旋转推动盾构机的前进。
3. 推进盖板：推进盖板位于盾构机前部，用于推进盾构机前进，并同时起到封闭隧道壁的作用。
三、掘进系统掘进系统是盾构机开挖地层的关键部份，主要由盾壳、盾壳刀盘、刀臂和刀具等组成。
1. 盾壳：盾壳是盾构机的外壳，通过盾壳与隧道壁形成封闭空间，并承受地层压力。
2. 盾壳刀盘：盾壳刀盘是掘进系统的核心部件，通过刀盘上的刀具对地层进行切削和破碎。
3. 刀臂：刀臂是连接盾壳刀盘和盾壳的部件，通过刀臂的旋转和伸缩，驱动刀盘进行掘进。
4. 刀具：刀具是盾壳刀盘上的工作部件，通过刀具的切削和破碎，将地层松动并运送至盾构机内部。
四、支护系统支护系统用于支撑和保护隧道壁，主要由液压支架、支撑液压缸和支撑液压缸等组成。
1. 液压支架：液压支架是支护系统的主要部件，通过液压力将支撑液压缸推动至隧道壁，起到支撑作用。
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5、土压平衡支撑
在黏土质地层中，土料自身作为支撑介质。 在土料中添加介质（水、泡沫、膨润土或 黏土），开挖料就转化成土浆，它能够起 到稳定隧道工作面的作用。
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物的影响小； ②不影响地表交通及商店营业，无需切断、
搬迁地下管线等各种地下设施； ③对周围居民生活、出行影响小； ④无空气、噪音、振动污染问题。
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(2)．盾构掘进不受地形、地貌、江河水域等
地表环境条件的限制。
(3)．地表占地面积小，故征地费用少。
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二、盾构施工的支撑方式
1、自然工作面支撑 即隧道工作面的稳定性是借助掘进暂时停
顿期间它固有的稳定性或借助桁架上的土 层行程的斜坡而稳定的。
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第四节 盾构机的分类
1、按地层种类分 （1）硬岩盾构
（TBM） （2）软岩盾构 （3）软土盾构 （4）硬软岩土盾
构（复合盾构）
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2 、按盾构机横截面大小分类
（1）超小型盾构
Φ＜1m
（2）小型盾构
1m≤Φ＜3.5m
（3）中性盾构
3.5m≤Φ＜6m
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二。盾构施工法缺点
（1）需要隧道衬砌管片预制、运输、衬砌、衬砌结 构防水及堵漏、施工测量、场地布置、机械安装 等施工技术的配合，系统工程协调复杂；
（2）施工过程变化断面尺寸困难；只能前进，不能 后退，当隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时， 施工难度大，在饱和含水的松软地层中施工，地 表沉陷风险较大；
（3）盾构机制造周期长，造价较昂贵，盾构的拼装、 转移等较复杂，建造短于750m的隧道经济性差。
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第三节 盾构开挖与支撑方式
一、盾构施工的开挖方式
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3、压缩空气支撑 原理：空气压力与地下水的静压力保持平衡，
土压由自 然或机械的支撑承受。 要保证压力平衡 ，否则顶部过剩的压力 “喷发”的危险 已被泥水盾构取代。
适用于黏土，黏砂土，多水松软地层
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4、泥浆工作面支撑
（4）大型盾构
6m≤Φ＜14m
（5）超大型盾构
14m≤Φ＜18m
（6）特大型盾构
18m≤Φ
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3、按盾构机横截面形状分类 （1）半圆形 （2）圆形 （3）椭圆形 （4）马蹄形 （5）双圆搭接形：竖双圆形、横双圆形 （6）三圆搭接形 （7）四圆搭接形 （8）矩形：矩形、凸字形、凹字形
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3、机械式开挖
机械式开挖又称全断面机械开挖。紧贴开挖面的 旋转刀盘进行全断面开挖，即从掘削到出土作业 均由机械完成。
主要优点：
（1）开挖的隧道面精准，无超挖。
（2）在掘进过程中，隧道断面轮廓保持不变。
（3）隧道工作面形式可根据其稳定性进行优化，特 别是土层需要支撑的情况下。
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悬臂掘进盾构
(4)．适用于大深度、大地下水压施工，相对
而言施工成本低。
(5)．施工不受天气（风、雨、……）条件限
制。
(6)．挖土、出土量少、利于降低成本。
(7)．盾构工发构筑的隧道的抗地震性好。
(8)．适用地质情况范围宽，软土、砂卵土、
软岩、直到岩层均可使用。
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第一节 盾构及其基本工作原理
二、盾构法施工的基本原理 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱 体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边 对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳 体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的 隧洞段起着临时文撑的作用，承受周 围土层的压力，有时还承受地下水压 以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、 衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
盾构构造及应用
绪论
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盾构构造及应用
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绪论
1、盾构及其基本工作原理 2、盾构法的优缺点 3、盾构施工开挖及支撑方式 4、盾构机的分类 5、盾构的发展简史
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第一节 盾构及其基本工作原理
一、盾构的定义
2008年3月31日发布的《盾构法隧道 施工与验收规范》定义：盾构是盾构 掘进机的简称，是在钢壳体保护下完 成隧道掘进、拼装作业，由主机和后 配套组成的机电一体化设备
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第二节 盾构法的优缺点
一。盾构法的优点 (1)．对环境影响小 ①出土量少，周围地层沉降小，对周围构造
适用于地层：由于不适于抵御水压，因此只 适用于干的或排干的地层
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2、机械工作面支撑 （1）板条支撑 （2）活动工作面支撑 （3）封闭切削轮支撑
手动掘削 机械部分断面开挖 全断面开挖
以上支撑方式只适用于抵御土压等低渗透性地层 掘进
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