盾构机简介
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。
盾构机简介介绍
盾构机发展历程
盾构机技术起源于19世纪中叶的英国，最初用于铁路隧 道施工。
20世纪初，日本开始在地下工程中应用盾构机技术，并 研制出第一台真正意义上的现代盾构机。
随着技术的不断发展，盾构机逐渐应用于各种地下工程 ，包括地铁、水务、电力、通讯等。
特点
敞开式盾构机适用于软至流塑性地层的掘进，但 需要解决对周围地层扰动较大的问题
复合式盾构机
适用地质
适用于多种地层条件
工作原理
同时具备泥水式和土压平衡盾构机的功能，能够根据不同的地层条 件进行掘进
特点
复合式盾构机适用范围广Байду номын сангаас能够根据不同的地层条件进行掘进，但需 要解决不同地层条件下掘进设备的协调问题
在16号线的建设中，盾构机被广 泛应用于地下隧道的挖掘和衬砌 作业。
主要使用了直径为6.4米的土压平 衡盾构机和直径为8.3米的泥水平 衡盾构机。
线路简介 盾构机应用 工程特点 盾构机型号
北京地铁16号线是北京市地铁的 一条重要线路，连接了海淀区和 昌平区，全长约49.8公里，共设 29座车站。
北京地铁16号线在建设过程中面 临着复杂的地理环境和地质条件 ，如上软下硬的土质、高水位等 。
盾构机简介介绍
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目录
• 盾构机概述 • 盾构机种类及应用 • 盾构机关键部件及功能 • 盾构施工过程及优缺点 • 盾构技术的发展趋势及前景 • 盾构机案例介绍
01
盾构机概述
Chapter
盾构机定义
盾构机是一种专门用于地下工程挖掘 的机械设备，它可以将挖掘、支护、 出土等作业集成在一起，实现高效、 安全、快速的施工。
盾构机
盾构机盾构机是盾构法施工中的主要施工机械。
盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它使用盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。
其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将盾构机吊入安装，盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。
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。
盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。
其中开挖面的稳定方法是其工作原理的主要方面，也是区别于硬岩掘进机或比硬岩掘进机复杂的主要方面。
大多数硬岩岩体稳定性较好，不存在开挖面稳定问题。
盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥水式，土压平衡式盾构机等不同类型。
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。
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。
盾构工程施工机械
盾构工程施工机械盾构机是一种用于隧道掘进的先进工程机械，它广泛应用于地铁、公路、水利、城市地下管道等领域。
盾构机的工作原理是在地面上设置一个工作坑，通过盾构机在地下进行掘进，同时将土体推进管道中，形成一条完整的隧道。
盾构机具有自动化程度高、施工速度快、对地面环境影响小等优点，成为现代隧道工程的重要施工手段。
盾构机的主要组成部分包括刀盘、驱动系统、土体输送系统、通风系统、支护系统等。
刀盘是盾构机的关键部件，负责切割土体，刀盘的形状和数量根据地质条件进行选择。
驱动系统用于驱动刀盘旋转，推动盾构机前进。
土体输送系统将切割下来的土体通过管道输送出去，一般采用螺旋输送机或皮带输送机。
通风系统为盾构机提供新鲜空气，保证施工人员的呼吸。
支护系统用于稳定隧道周围的土体，防止塌方事故发生。
在盾构机的施工过程中，土体支护是关键环节。
由于盾构机在地下掘进，周围的土体会受到扰动，容易发生塌方。
因此，在盾构机前进的同时，需要进行土体支护，以确保隧道的安全稳定。
常用的土体支护方法包括预加固、注浆、锚杆等。
预加固是在盾构机掘进前，对土体进行加固处理，提高土体的强度和稳定性。
注浆是在盾构机掘进过程中，向土体中注入浆液，填充土体的空隙，提高土体的支护能力。
锚杆是通过钻孔将钢筋锚杆固定在土体中，形成一种网格状的支护结构，提高土体的稳定性。
此外，盾构机在施工过程中还会遇到各种各样的技术难题，如地质条件复杂、隧道曲线半径小、地下水丰富等。
为了解决这些问题，盾构机不断进行技术创新和改进。
例如，针对地质条件复杂的情况，可以采用多刀盘、可变刀盘等设计，提高盾构机的切割能力。
针对曲线半径小的情况，可以采用灵活的盾构机控制系统，实现盾构机的精确转弯。
针对地下水丰富的情况，可以采用防水措施，如防水隔离层、排水泵站等，确保隧道施工的安全。
总之，盾构工程施工机械在现代隧道工程中发挥着重要的作用。
盾构机具有自动化程度高、施工速度快、对地面环境影响小等优点，成为隧道施工的重要选择。
盾构机简介
Over cutter (disc type) 扩挖刀（滚刀式） 1把（超挖刀） 50mm 100mm diameter 100mm( 直径) 314kN 10MPa 6450mm
Copy cutter / Overcutter 仿形刀/超挖刀
Seal intensity resistant密 封抗压强度
复 合 盾 构 机
以中交8号复合土压盾构主要参数为例
Center cutter 4x Shell Shape Advance Tools (disc/cutting) 中心刀（滚刀/切刀） 4把可更换大型先行刀 Side cutter (disc/cutting) 边缘刀（滚刀/切刀）
Face cutter (disc/cutting) 正面刀（滚刀/切刀） Side curve scraper 边缘弧形刮刀 Ripper teeth cutter at CW opening 刀盘开口处齿刀 Cutter tools allotment 刀具配置 Copy cutter仿形刀 7x gauge ripper teeth 4xgauge disc 7把齿刀，4把边缘滚刀 21x ripper teeth 21把齿刀 8X buckets 8把弧形刮刀 52xscrapers （160mm） 52 把刮刀(160mm) 1xover cutter 1把扩挖刀 4xshell shape advance tools 21 face ripper teeth 7 ripper teeth
适用于 砂卵石、 砂土、 粘土及 分 30MPa 类 一下的 强风化 岩等松 散地层 掘进
按用途
超挖刀 仿形刀 齿刀 贝壳刀 按形状 鱼尾刀
羊角刀等
刮刀
安装在刀盘正面开口和刀盘边缘 开口，将挖掘下来的渣土刮入土 舱，也起到防止刀盘磨损的作用。 刮刀安装高度通常在150mm以下。
盾构机安全培训
盾构机安全培训•盾构机简介•盾构机安全操作规程目录•盾构机常见安全风险及应对措施•盾构机安全培训内容与方法•盾构机安全监管与评估•盾构机安全培训案例分析01盾构机简介盾构机的定义与特点盾构机的工作原理盾构机通过刀盘切削前方的土体，切削下来的土进入螺旋输送机，然后通过皮带运输机将土运出隧道外。
在盾构机的推进过程中，通过液压推进系统将盾体和拼装好的管片推向前进的方向。
盾构机还配备了多种辅助功能，如注浆系统、管片拼装机、管片吊装机等，以实现隧道施工的自动化和智能化。
城市地铁建设水利工程公路建设其他领域盾构机的应用场景01020304盾构机在城市地铁建设中广泛应用，能够高效地挖掘地铁隧道。
盾构机可用于挖掘水利工程中的输水隧道和排水隧道。
在公路建设过程中，盾构机可用于挖掘公路隧道和地下通道。
除了上述领域，盾构机还可应用于市政工程、地下管线敷设等领域。
02盾构机安全操作规程在开始操作盾构机之前，必须对设备进行全面检查，确保所有部件完好无损，没有安全隐患。
检查设备了解工作区域穿着防护装备操作人员应熟悉工作区域的环境，了解周围是否存在潜在的安全风险。
操作人员必须穿戴符合规定的防护装备，如安全帽、防护服、手套等。
030201操作前准备操作盾构机时应严格遵循操作流程，不得擅自更改或跳过任何步骤。
遵循操作流程在操作过程中，操作人员应时刻保持注意力集中，不得分心或从事其他工作。
保持注意力集中操作人员应密切观察盾构机的运行状态，发现异常情况应及时处理或报告。
密切观察设备状态操作中注意事项在完成工作后，应对盾构机进行清理，确保设备干净整洁。
清理设备定期检查盾构机的关键部件，如刀具、轴承等，确保其磨损在正常范围内。
检查设备磨损情况对盾构机的维护情况进行记录，以便于后续的故障排查和保养。
记录维护日志操作后检查与维护03盾构机常见安全风险及应对措施盾构机在挖掘过程中，如遇到不良地质条件、地下水位过高等因素，可能导致隧道塌方。
隧道塌方风险在施工前进行详细的地质勘察，了解地下水位、地质构造等信息，采取适当的加固措施，如注浆、钢板桩等，确保隧道稳定性。
钢铁穿山甲——盾构机
盾构机内部复杂的结构
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盾构机内部结构
盾构机能分多少类
盾构机主要分为土压平衡盾构机和 泥水平衡盾构机，以及异形盾构机、敞 口盾构机、双模式盾构机等机型。土压 平衡盾构机就像是盾构界的“多面手”,
“上天有神舟，下海有蛟龙，入 地有盾构”。作为“入地”利器， 盾构机在某种程度上代表一国 基建实力，是大国建设必不可少 的核心装备
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盾构机在地下怎么前进和转弯
盾构机在地下前进时，需要盾构司机像开汽车一样，根据前方的“路况”控制 速度和方向。和汽车不同的是，盾构机只能按照规划的“单行道”前进，而且只能 前进不能后退。盾构机前进时，向前推进的千斤顶为它提供动力。汽车通过踩油门 控制速度，盾构机则通过调节“电位计旋钮”控制速度，它是盾构机的“油门”, 顺针旋转旋钮就是踩油门加速，逆时针就是松油门减速。
汽车通过方向盘控制方向，盾构机则是通过调节 千斤顶的伸长、收缩来控制方向。例如，当它向左转 弯时，这就需要缩短左侧的千斤顶，同时伸长右侧的 千斤顶，通过这样的操作可以实现盾构机转弯的角度。 由于盾构机体积和重量都是汽车的几百倍，所以它的 每一个动作都非常慢。盾构机就像火车一样只能转大 弯，所以它要走很远的路才能完成转弯。它的前进速 度非常慢，每小时只能前进 1 ～ 2 米，每次转弯都需 要很长时间才能完成。
当盾构机进行隧道修建时，测量机器人会向前方的激光靶发射一道激光，激光靶就像一个精 准的“三角尺”, 可以准确测量出激光发射的角度，然后计算机再根据这个角度计算出盾构机在 地层中的空间方位，同时在计算机的界面 上会出现一个类似“纸飞机”的标志，它 向哪个方向偏转就代表盾构机是向这个方 向转弯。为了测量更加精准，导向系统每 2 秒钟就会对盾构机的方向进行一次测量。 当盾构机与测量机器人到达一定距离后， 还需要将测量机器人向前移动，保证机器 人能够将激光发射至激光靶。通过导航系 统的精准定位，每条隧道的修建误差可以 控制在几毫米以内。
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贝壳刀
犁刀
超挖刀
部分刀具实物图
刮刀
贝壳刀
部分刀具实物图
鱼尾刀
超挖刀
二、盾体
盾体的盾壳是一个用厚钢板焊接成的圆柱筒体， 厚度为45mm,是承受地下水压、土压力、盾构千 斤顶的推力、管片拼装时的附加力及各种施工载 荷的承力钢结构，同时也保护操作人员安全。
盾体内的主要结构部件包括刀盘驱动马达、人闸、 推进油缸、铰接油缸等。
• 管片安装机安装在盾体内，用于单块衬砌 管片的就位，为中空的环形结构。它由悬 臂梁、移动机架、回转机架、安装头等构 件组成。
• 速度 0.2-1.5rpm • 旋转角度 ±220度
管片拼装机实物图
四、螺旋输送机
螺旋输送机通过一个密封套装在盾构机的土仓 底部。机壳上留有添加剂注入口，可以根据渣土 情况注入泡沫、膨润土等添加剂。螺旋输送机出 渣口安装有滑动式闸门，该闸门的开度能调节， 从而调节螺旋输送机的送料速度，使土仓保持一 定的压力。
罗宾斯盾构机的主要组成部分
一、刀盘 二、盾体 三、管片安装机 四、螺旋输送机 五、后配套系统
盾构机全貌
•
一、刀盘
盾构机的刀盘是安装在盾构机前面的旋转部分。 它是用于开挖岩土、切削土层的主要部件，通过在 刀盘上安装不同的刀具，就可分别完成软土和硬岩 的开挖，以适应不同地质施工的要求。 本盾构机的刀盘开口率 43% 本盾构机的开挖直径 6180mm 刀盘驱动总功率 750KW 刀盘转速 0.3-2.0rpm
本盾构机刀盘刀具配置如下：
①、刮刀 ②、单刃贝壳刀 ③、中心刮刀(鱼尾刀) ④、超挖刀 ⑤、磨损检测刀 ⑥、圆周保护刀 ⑦、注射口保护刀 ⑧、内圆保护刀 ⑨、犁刀
62 把 37 把 1把 1把
1把 12 把
5把 4把 80 把
刀盘实物图
注射孔保护刀
磨损检测刀
鱼尾刀
圆周保护刀 刮刀
盾体分为前盾、中盾和盾尾三部分。
盾体外貌
盾尾
中盾
前盾
D环
C环
B环
A环
刀盘
1、前盾
前盾的主要组件： 刀盘驱动 刀盘电机（10个75kw电机） 中心回转体 人仓基座
前盾正面
牛腿
中心回转体
螺旋机前 闸门
前盾背面
人仓基座
刀盘电机
细部图
刀盘 电机
牛腿
中心回 转体
人仓 基座
2、中盾
中盾的主要组件： 推进油缸 铰接油缸 管片拼装机基座 阀块、管系等
1、设备连接桥
皮带机 管片吊
喂片机
设备连接桥（正面）
注浆气 动阀
泡沫发 生器
设备连接桥（右）
2、一号台车
一号台车（左）
一号台车（右）
3、二号台车
二号台车（左）
二号台车（右）
4、三号台车
三号台车（左）
三号台车（右）
5、四号台车
四号台车（左）
四号台车（右）
6、五号台车
五号台车（左）
推进油缸
推进控 制阀块
中盾正面
铰接油缸 铰接阀组
中盾背面
管片拼装 机基座
推进千斤顶 撑靴
（一）推进油缸
数量 24 行程 1950mm 单个推力 1500KN 总推力 36000KN 功率 55KW
（二）铰接油缸
两个一组， 相互连接
3、盾尾
盾尾 刷
内置注 浆管
盾尾刷
盾尾油脂 注入孔
三、管片拼装机
设备连接桥（管片吊、泡沫发生器、注浆气动阀及管系等） 一号台车（主泵站、油箱、盾尾油脂泵、润滑油脂泵等） 二号台车（操作室、注浆罐、注浆泵等） 三号台车（变频柜、膨润土系统、注浆系统液压站等） 四号台车（主配电柜、泡沫系统等） 五号台车（循环水系统、主变压器、皮带机驱动、出碴口等） 六号台车（空压机、储气罐、二次通风机、电缆托盘等）的土压力，并反馈给PLC系统或操作人员，以 决定对螺旋输送机的转速、出渣闸门的开度大小 进行调整，从而很好的控制出土量，达到控制土 仓压力的目的，最终保证盾构机的正常掘进。
螺旋输送机实物图一
前闸门
螺旋输送机实物图二
液压马达
后闸门油缸
压力传 感器
五、后配套系统
五号台车（右）
7、六号台车
六号台车（左）
六号台车（右）
谢 谢！