盾构隧道掘进机的发展史
盾构法发展历史资料
1818年，法国工程师布鲁诺尔（Mare Isambard Brunel）在 伦敦从船蛀在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔的四周中得到 启示，发现了盾构法掘进隧道的原理。
后来，布鲁 诺尔完善了 构思，注册 了专利。敞 开式手掘盾 构的原型问 世
盾构法隧道施工的起源和发展
盾构新技术的展望之ECL盾构工法
ECL工法就是代之以往的管片，在盾尾浇筑混凝土，修建衬 砌的隧道施工方法。
优点：在盾构掘进的同时加压新浇筑混凝土，因可以修建 出与土体密切粘附在一起的衬砌体，又可以得到密实的高 质量的衬砌体，还可以控制对周边土体的影响，同时有降 低工程费用缩短工期的特点，适用于山岭隧道及都市隧道。
Sewer gallery（Clichy）
Spree road隧道（Berlin） Orleans Railway（Paris） Sewer隧道（Hamburg）
Elb隧道 Clichy
长度 （m）
460 90 403 10200 580
465
375 1230 2150
920
直径 （m） 11.3х6.7
根据记载，1825～1911年为世界早期盾构法隧道 发展时期，下表为该阶段盾构法隧道发展概况。
年份
1825-1843 1869-1870
18691886-1890 1890-1893
1892-1894
1896-1899 1898-
1899-1904
1907-1911
工程
Thames隧道（London） Broadway（New York） Tower Subway（London） City South Subsay（London） Glasgow Harbour road
简述盾构的发展历程
简述盾构的发展历程
盾构是一种在地下挖掘隧道的机械方法。
它可以有效地挖掘地下隧道，广泛用于城市地铁、隧道和水利工程等建设中。
以下是盾构发展历程的简述。
盾构的起源可以追溯到19世纪下半叶，当时的挖掘工作主要依靠人工和爆破技术。
然而，这种方法在城市建设中面临着很多困难，如噪音、震荡和地表沉降等问题。
因此，人们开始寻找一种更加安全高效的地下挖掘方法。
20世纪初，人们开始尝试使用盾构机进行地下隧道的挖掘。
最早的盾构机是通过人力推动的，但工作效率较低。
随着机械技术的不断发展，盾构机的壁厚、轴重和推进力不断增加，使其能够适应更复杂的地质条件和更大直径隧道的挖掘。
在20世纪中叶，盾构机的发展进入了一个全新的时代。
随着液压系统、控制系统和推进系统的引入，盾构机的性能得到了显著提升。
这些技术的应用使得盾构机能够应对更大规模、更复杂的地下挖掘工程。
21世纪以来，盾构机的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1. 大型盾构机的兴起：盾构机的尺寸和功能不断提高，能够满足更大直径隧道的挖掘需求。
2. 自动化和智能化：随着电子技术和计算机技术的进步，盾构机的自动化和智能化水平不断提高。
自动化系统可以实现盾构
机的自主导航、地质探测和控制等功能。
3. 环保和节能：在盾构机设计和使用过程中，越来越重视环保和节能要求。
采用有效的排放控制和能源管理技术，减少工程对环境的影响。
总的来说，盾构机的发展历程经历了从人力推动到机械化、自动化和智能化的过程。
今后，盾构技术将继续发展，为地下挖掘工程提供更高效、安全和环保的解决方案。
中国盾构机的发展历史
中国盾构机的发展历史
盾构机是一种现代隧道施工设备，它是在工程师James S. Robbins于1950年代提出盾构法后逐步发展起来的。
盾构机在中国的应用起步于1970年代末期，但是当时的技术相对落后，生产的盾构机大都采用进口技术和设备。
直到1990年代初，随着我国城市地铁、高速公路等基础设施建设的大力推进，盾构机在中国的应用逐渐得到了普及和推广。
此时国内盾构机的制造商开始崛起，如江苏新纪元、中联重科等。
他们从技术上不断改进、提高盾构机的性能、质量和稳定性。
在经过多年的努力发展后，中国盾构机的技术和品质得到了全球公认。
2010年，中国制造的TBM盾构机首次进入世界排名前十名，而在2015年，中国的盾构机销售额占全球的90%以上，成为全球盾构机制造业的领导者。
目前，中国盾构机已经成为世界范围内使用最广泛的隧道掘进工具之一，广泛应用于地铁、水利、交通、煤炭、电力、油气等领域。
中国盾构机的发展历程，是中国现代工程技术的一项杰出成就，也为中国的基础设施建设提供了坚实的支撑。
《盾构掘进机概述》PPT课件
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内容提纲
一、隧道盾构工法的发展概述 二、盾构机的种类
三、盾构机的主要组成
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盾构机的种类
现有的盾构类型：
网格半挤压式盾构掘进机 网格式水力出土盾构掘进机 多刀盘泥水平衡盾构掘进机 全断面硬岩隧道掘进机 复合式盾构掘进机 泥水加压平衡式盾构掘进机 土压平衡式盾构掘进机 土压平衡式双圆盾构掘进机
（1）从巴基斯坦水利工程中引进了美国罗宾斯公司的盘 形滚刀技术，清华大学、铁道西南研究所、上海煤机研究所等 单位开始对盘形滚刀的破岩机理、结构、材料等进行系统研究；
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一、隧道盾构工法的发展概述
（2）岩石全断面隧道联合掘进机组研制热潮遍及：铁路、煤 矿、有色金属矿、水电站、国防、城市交通； （3）较为成功的研制企业有杭州水工机械厂、上海水工机械 厂以及广州市革委会691办公室，其中： 上海水工机械厂研制的直径5.5m、6.8m岩石全断面隧道联 合掘进机组分别在云南下关西洱河水电站、贵州猫跳河水电站 成功掘进了输水隧道； 广州市革委会691办公室研制的直径4m、2.5m岩石全断面 隧道联合掘进机组分别在国防工程、三线铁路隧道隧道导洞中 应用。
以上。
1.5衬砌管片由铸铁材料发展到采用钢筋混凝土（钢纤维混
凝土）材料。
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一、隧道盾构工法的发展概述
2 国内隧道盾构工法的发展
2.1 上世纪50年代，北京、上海已开始研究盾构工法，1953 年采用人工掘进式盾构修建了直径2.6m的疏水巷道。 2.2 上世纪60年代，北京地铁动工建设，研制了试验性盾构。 2.3 上世纪60年代末，我国出现了岩石全断面隧道联合掘进 机研制热潮：
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一、隧道盾构工法的发展概述
中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析
中国盾构机行业发展历程、供需现状、竞争格局及其发展前景趋势分析一、盾构机产品定义、分类与发展历程1、盾构机定义及其全球发展历程概况盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械。
盾构机具有一次开挖完成隧道的特色，从开挖、推进、撑开全由该机具完成，开挖速度是传统钻爆法的5倍，然而该机具完全无法模组化，只能依照开挖隧道的直径订作，因此购买价格不菲。
盾构机的出现至今已有近两百年的历史，但正式的运用历史较短，1952年，美国南达科他州的欧阿希水坝是全球首个利用盾构机施工成功的案例。
至20世纪70年代，全球盾构机研发重点区域从欧洲向日本和美国转移。
日本不断研究改善盾构施工，做出了许多卓越的贡献，1968--1989年近20年之间日本研发了多种盾构机类型，使盾构机进入了—个新的台阶，研发了泥水加压盾构、泥水式双圆搭接盾构工、泥土加压盾构、高浓度泥水盾构、注浆盾构工等多种施工法；1969年美国和英国在盾构施工中率先使用油压千斤顶盾构以及滚筒式挖掘机；这一时期开发了多种新型盾构工法，以泥水式、土压式盾构工法为主，盾构施工法不断完善发展，成绩斐然。
在1988年起的英法海底隧道建设工程完成后，盾构机才打响名号，得到广泛的应用，并高速发展。
现代盾构掘进机是集光、机、电、液、传感、信息技术于一体高新技术产品，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。
产品的研发生产涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。
盾构机生产具有极高的技术壁垒。
2、盾构机产品分类盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。
国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式（非盾构法）隧道掘进机。
盾构隧道掘进机
盾构隧道掘进机1 基本简介盾构隧道掘进机，简称盾构机。
是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。
盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
2 发展历程盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。
近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。
盾构隧道掘进机据不完全统计，目前国外盾构机的主要制造厂有18家，集中在日本和欧美，如日本的三菱重工、川崎重工、小松制作所、日立造船、石川岛播磨重工，德国的海瑞克公司、维尔特公司，美国的罗宾斯公司，加拿大的罗法特公司等。
各个厂家可以根据不同的地质条件和不同的工程对象，以及使用单位的不同要求，设计、生产出不同直径、不同类型、以及有特殊要求的盾构机，以满足用户的需要，其工艺和设备先进。
（一）日本三菱重工（MitsubishiHeavyIndustries,Ltd.）日本三菱是一家具有100多年历史的企业集团，目前的经营范围除保持传统的造船业、汽车制造业和化工业外，还涉及金融领域，近些年来并涉足核能源、宇宙航天、生态环境和深海开发等尖端技术领域；其属下的直系企业有29家，三菱重工是其中的一家，为世界各地提供软、硬土盾构掘进设备的建设机械部是三菱重工旗下神户造船所的一个分支。
从1939年制造日本第一台手掘盾构机起，至2003年神户造船所就一共制造了1608台盾构机，其中包括土压平衡、泥水平衡、双圆、三圆、MMST等各种类型，数量和种类可谓世界第一，技术居国际之首。
盾构机的发展历史
盾构机的发展历史盾构机的发展历史是非常关键的，了解其历史能更好的学习知识，对于知识的融会贯通有非常好的帮助。
本店铺就盾构机的发展历史和大家说明一下。
1.1引言盾构实际上是盾构机的简称。
它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的暗挖隧道的机械。
以盾构为核心的一整套完整的隧道施工方法称为盾构工法，概况如图1.1所示。
盾构工法的设想19世纪初产生于英国，至今已有200年的历史。
盾构工法问世以前隧道施工主要靠开挖法。
但就城市隧道施工而言，开挖法存在受地形、地貌、环境条件的限制；开挖法给城市交通带来极大不便；开挖产生的地层沉降较大；施工机械的噪声和振动；施工对环境构成的污染等诸多不利因素。
相对而言，盾构工法不存在这些缺陷，故受到人们的极大重视，并得以迅速发展。
人们不仅开发了软土盾构工法，而且还开发了适于卵石地层等多种其它地层的盾构工法。
此外，还在提高安全性、提高工程质量、缩短工期及降低成本等方面作了精心的研究和开发，并取得了较大的成功。
目前盾构工法在城市隧道施工技术中已确立了稳固的统治地位，且已成为一种必不可少的通用隧道施工技术。
目前隧道科技工作者正在致力于更先进的全机械化的计算机控制的智能化的盾构工法，适于地下大深度的盾构工法及特殊断面、特殊功能的盾构工法的研究和开发。
1.2盾构法隧道的发展历史和现状18世纪未英国人提出在伦敦地下修建横贯泰晤士河隧道的构想，并对具体的掘削工法和使用机械等问题做了讨论。
到1798年开始着手希望实现这个构思，但由于竖井挖不到预定的深度，故计划受挫。
但横贯泰晤士河隧道的设想与日俱增，4年后Torevix决定由另一地点建造连结两岸的隧道，随后工程再次开工。
施工中克服了种种困难，当掘进到最后30m时，开挖面急剧浸水隧道被水淹没，横贯泰晤士河的设想再次破灭，工程从开工到被迫终止用了5年时间。
横贯泰晤士河的计划在以后10年中未见显著进展。
我国隧道盾构掘进机技术的发展历程(下)
隧 道 公 司 又 陆 续 设 计 制 造 了 十 余 Ｉ Ｚ ｌ ３． ～ ６． ８ ３４ｍ 土 压 平 衡 盾
上 海 隧 道 股 份 制 造 的 １台 土 压 盾 构 ，共 Ｈ－ ０台 土 压 盾 构 用 于 隧 道 １
施 ２２， 并 从 日 本 三 菱 重 工 引 进 ４ １
构 于 １ ９１年 ６月 始 发 推 进 ， ７台 ９
道 要 从 珠 江 底 穿 越 ，埋 深 １ ｍ ～ ６
２８ｍ ， 掘 进 地 层 主 要 为 全 风 化
岩 。
盾 构 掘 进 总 长 度 １７． ３７４ ｋｍ ，
１９９３ 年 ２ 月 全 线 贯 通 ， 掘 进 施 ２ １ ２期 仅 ２０ 个 月 ， 每 台 盾 构 的 月 掘 进 长 度 达 ２００ ～ ２５Ｏｍ 。 掘 进 施 ２ １ ２穿 越 市 区 建 筑 群 、 道 路 、 地 下 管 线 等 ， 地 面 沉 降 控 制 在
起 ， 土 压 盾 构 也 得 到 广 泛 的 应
用 。
Байду номын сангаас
１ ９９０ 年 ， 国 务 院 批 准 上 海 地 铁 １号 线 开 工 建 设 ， 圆 形 隧 道 选 用 ７台 ６． ４ｍ 土 压 平 衡 盾 构 ３ 推 进 。 第 一 台 ６． ３４ｍ 土 压 盾
合 型 土 压 盾 构 掘 进 施 工 。地 铁 隧
Ｉ１ － ｃｍ ～ 一 ３ ｃｍ 之 间 。
６． ４ｍ ３
土 压 平 衡 盾 构 见 图 １。
部 采 用 国 产 部 件 ，
由 上 海 船 厂 制 造 ， 用 于 市 南 站 过 江 电 缆
异 形盾构 掘进机 的 研 究 和 应 用
常 用 的 盾 构
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盾构隧道掘进机的发展史
1818年,英国工程师布伦诺尔设计出一种挖掘机，在泰晤士河底下挖掘隧道。
他观察过一种名叫凿船虫的蛀木软体动物，发现这种虫子利用圆管形硬壳支撑孔洞四周的特朵铖，继续向前钻进。
于是受到启发，制造了一个箱形铁壳(称为盾构)，利用千斤顶在松软的土壤中向前推进。
挖掘工人则在铁壳内一面挖掘，一面在隧道内壁衬砖。
这便是人类的第一台盾构机。
1825年至1841年间，利用布仑诺尔设计的盾构凿通韦平到罗瑟海斯的世界第一条水下隧道，长约1100米。
1865年，英国桥梁工程师巴洛发明一种盾构，并注册了专利，这种盾构是圆筒形，直径较布仑诺尔设计的为小，不用砖铺砌隧道内壁，而用铁块砌块。
巴洛和工程师格雷特黑德利用这种盾构在一年之内凿通泰晤士河床下的第二条隧道。
格雷特黑德还改进了挖隧道技术，以压缩空气抵消外面的水压。
1890年，伦敦用这种技术建成了世界上第一条地下铁道。
盾构机全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。
盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。
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。
据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%，目前共有17台盾构机为地铁建设效力。
虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。
不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。
泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。
土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。
根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。
为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。
a.敞开式开挖
手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。
若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。
采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。
为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。
b.机械切削式开挖
指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。
根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。
刀架间无封板适用于土质较好的条件。
大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。
此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。
使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。
目前国内外较先进的泥水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。
c.网格式开挖
采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。
开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。
当盾构推进是，土体就从格子里挤出来。
根据土的性质，调节网格的开孔面积。
采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。
d.挤压式开挖
全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。
局部挤压时施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。
全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。
盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。
近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等
方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。
盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。
德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，保证密封的前提以及高达0.3MPa气压的情况下更换刀盘上的刀具，从而提高盾构机的一次掘进长度。
德国还开发了在密封条件下，从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的刀具。
盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响。
参与沈阳地铁工作的盾构机名为开拓者号，总长为64.7米，盾构部分9.08米，重量为420吨，其工作误差不超过几毫米。